高速攝影的案例
利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，建立高速公路三維影像數(shù)字檔案
利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，建立高速公路三維影像數(shù)字檔案，助力高速公路控制區(qū)管理
在以往路政管理控制區(qū)時(shí)，由于控制區(qū)范圍大，地形復(fù)雜，執(zhí)法人員往往需要跨越高速公路邊坡、排水溝、刺線、耕地進(jìn)行勘測(cè)。工作強(qiáng)度大、效率低、數(shù)據(jù)精度不高、且受拍攝局限性影響影像不全面。但是，現(xiàn)在沈陽(yáng)市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法隊(duì)高速執(zhí)法四大隊(duì)執(zhí)法人員利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)為高速公路建立三維數(shù)字影像，執(zhí)法人員利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦進(jìn)行三維建模，執(zhí)法人員可以在辦公室里做以往的外業(yè)工作，包括測(cè)量建筑物距離、面積、體積，測(cè)量精度可達(dá)厘米級(jí)。這一技術(shù)大大減少了執(zhí)法人員的外業(yè)時(shí)間，提高了工作效率，保證了數(shù)據(jù)精度。為控制區(qū)管理提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。
另外，該執(zhí)法隊(duì)同時(shí)也開(kāi)展了常態(tài)化的無(wú)人機(jī)航拍管轄區(qū)域視頻工作，并定期比對(duì)、定期更新。在各互通立交區(qū)、特大橋梁、村鎮(zhèn)等重點(diǎn)部位建立360度全景影像。編制了無(wú)人機(jī)高速公路操作指導(dǎo)手冊(cè)等工作。
下一步，該執(zhí)法隊(duì)繼續(xù)探索無(wú)人機(jī)在高速公路路政管理應(yīng)用，利用科技手段助推交通運(yùn)輸領(lǐng)域治理體系和治理能力現(xiàn)代化。
來(lái)源：資訊沸點(diǎn)
展開(kāi) 牛頓擺之力學(xué)淺析-不連續(xù)介質(zhì)中的“波動(dòng)”問(wèn)題 ￥49.99
牛頓擺碰撞仿真
還記得我們有一期文章提到的Abaqus虛擬高速攝影嗎？在這里可以派上用場(chǎng)，我們想知道極短的碰撞時(shí)間內(nèi)沖擊的傳遞過(guò)程，可以在碰撞過(guò)程中（0.1071s到0.1075s內(nèi)）設(shè)置較為密集的場(chǎng)變量輸出，其余時(shí)間段稀疏一點(diǎn)，這樣的話，會(huì)有一個(gè)慢鏡頭向我們展示力的傳遞過(guò)程。
小球加速度云圖
球心速度矢量圖
從5個(gè)球水平方向速度V3的變化曲線來(lái)看，動(dòng)能主要在兩端的2個(gè)球之間交換，每次碰撞都有一小部分動(dòng)能轉(zhuǎn)移到中間的3個(gè)球上面；從5個(gè)球垂直方向速度V2的變化曲線也可以看出，系統(tǒng)能量一直在耗散，兩端的球擺動(dòng)升高幅度逐漸降低。
5個(gè)球的水平速度V3與垂直速度V2變化曲線
2懟3（左）與3懟2（右）的情況
這個(gè)問(wèn)題本質(zhì)上并沒(méi)有這里討論的那么的簡(jiǎn)單，我們可以將其稱之為不連續(xù)介質(zhì)中的波動(dòng)問(wèn)題（由于波動(dòng)理論發(fā)展于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，而不連續(xù)介質(zhì)中的沖擊往往是單向傳遞，所以這種波動(dòng)的叫法聽(tīng)起來(lái)可能有點(diǎn)別扭），類似于連續(xù)介質(zhì)中的材料剛度與密度會(huì)影響彈性波的速度，不連續(xù)介質(zhì)interface的接觸傳力特性會(huì)直接影響剛體（或彈性體）之間的沖擊傳遞速度與沖擊能量傳遞效率。
要把握接觸算法、接觸參數(shù)對(duì)不連續(xù)介質(zhì)中沖擊傳遞速度的影響規(guī)律，還是需要大量研究與分析的，有機(jī)會(huì)再展開(kāi)討論。
付費(fèi)部分為牛頓擺仿真1懟4模型，帶虛擬“高速攝影”設(shè)置的1懟4模型，2懟3模型，3懟2模型一共4個(gè)仿真模型的inp文件，導(dǎo)入Abaqus/CAE在interaction模塊可以查看牛頓擺仿真法向接觸算法、摩擦參數(shù)、接觸阻尼的詳細(xì)定義。
展開(kāi) 老鼠踩到夾子后，它有多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)逃跑？Abaqus仿真-接觸狀態(tài)的妙用
油管上有人拿高速攝影機(jī)拍過(guò)老鼠夾子反彈的慢鏡頭，對(duì)于市面上一般產(chǎn)品，老鼠只有10ms左右的時(shí)間來(lái)判斷發(fā)生了什么，并作出逃離動(dòng)作，這對(duì)它們來(lái)說(shuō)真的是個(gè)很大的考驗(yàn)，因?yàn)榇蟛糠掷鲜蟮姆磻?yīng)時(shí)間還沒(méi)有達(dá)到這么短，資料顯示，有些老鼠反應(yīng)很快，但往往因?yàn)榇虻舯亲恿餮^(guò)多而死。
要是沒(méi)有老鼠，倫敦就不會(huì)鬧鼠疫，牛頓那段時(shí)間也就老實(shí)待在三一學(xué)院了，不會(huì)跑到老家的蘋果樹(shù)下打坐，然后被一顆蘋果砸到，頓悟出力學(xué)的無(wú)上正等正覺(jué)，那么今天的高中生也會(huì)輕松很多，所以，老鼠確實(shí)挺討厭的是吧。
可是老鼠這東西很抗造，它們反應(yīng)機(jī)敏、警惕性高，數(shù)量龐大且繁殖能力強(qiáng)，據(jù)說(shuō)智商還不低，放眼人類歷史，人鼠之戰(zhàn)就是無(wú)休止的持久戰(zhàn)爭(zhēng)。
展開(kāi) 高爾夫球的秘密-Abaqus撞擊試驗(yàn)仿真；揭秘球體分層和凹凸表面背后的湍流
對(duì)標(biāo)后的仿真基本上可以做到和高速攝影同步。
先歇會(huì)，整點(diǎn)啤酒。
現(xiàn)在再來(lái)談?wù)劊蛎嫔系陌疾墼趺椿厥隆Ｉ厦嫣岬礁郀柗蚯虻某銮蝽憫?yīng)中，有個(gè)變量是旋轉(zhuǎn)速率，原來(lái)，球在飛行的過(guò)程中，不同旋轉(zhuǎn)速率下，由于凹凸的氣動(dòng)外形，導(dǎo)致球體產(chǎn)生氣動(dòng)阻力、升力是完全不一樣的，這也就決定了高爾夫球的運(yùn)動(dòng)軌跡。
對(duì)于高速飛行的高爾夫球，凹凸的表面會(huì)導(dǎo)致湍流，影響球體受力，下面這個(gè)視頻是Youtube上ID為CFD Support的團(tuán)隊(duì)通過(guò)OpenFOAM計(jì)算的不同旋轉(zhuǎn)速率條件下高爾夫球的升力和阻力系數(shù)。有沒(méi)有旋轉(zhuǎn)，差別還是挺顯著的，所以球桿的擊球面要開(kāi)槽，這樣在出球時(shí)，球才會(huì)更容易轉(zhuǎn)起來(lái)。
高爾夫球CFD
~上期inp文件下載~
老鼠夾子鏈接：https://pan.baidu.com/s/1TUgt76E8nxz1g3tpjBy44Q 密碼：d73f
展開(kāi) 
鳥(niǎo)撞飛機(jī)到底有多嚴(yán)重，分分鐘損失十幾億美元啊！
試驗(yàn)時(shí)，除用高速攝影機(jī)記錄下撞擊過(guò)程外，還需記錄整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)變化情況，并在試驗(yàn)后分解發(fā)動(dòng)機(jī)，分析鳥(niǎo)撞的后果和各部件（尤其是風(fēng)扇葉片）的結(jié)構(gòu)變形情況，為評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)完整性和改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
來(lái)源：《航空發(fā)動(dòng)機(jī)：飛機(jī)的心臟》，作者：劉大響院士、陳光教授。
可靠性測(cè)試裝備為仿生機(jī)器人未來(lái)發(fā)展賦能
測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試臺(tái)架、控制系統(tǒng)、高速攝影和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。
臺(tái)架可升降高度，頂部有吊軌可輔助機(jī)器人防止摔倒。
底面可鋪設(shè)各種障礙模擬不同路面，如坡道、臺(tái)階、不平整路面等。
高速相機(jī)可實(shí)時(shí)記錄各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)角度等。
2、人形機(jī)器人仿生單腿負(fù)重測(cè)試
該系統(tǒng)主要驗(yàn)證仿生單腿的運(yùn)動(dòng)能力和可靠性；
測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試臺(tái)架、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；
臺(tái)架由水平和垂直支架構(gòu)成；
水平臺(tái)面上固定有測(cè)力傳感器，可監(jiān)控單腿蹬踏力度；
砝碼可根據(jù)需要增減，為單腿提供不同的負(fù)重。
3、機(jī)器狗仿生單腿彈跳/跌落測(cè)試
該系統(tǒng)主要驗(yàn)證仿生單腿的運(yùn)動(dòng)能力和可靠性；
測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試臺(tái)架、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；
臺(tái)架由水平和垂直支架構(gòu)成；
水平臺(tái)面上固定有測(cè)力傳感器，可監(jiān)控單腿蹬踏力度；
頂部激光測(cè)距儀可測(cè)試單腿彈跳高度，并結(jié)合蹬踏力數(shù)據(jù)可輸出彈跳高度與蹬踏力的關(guān)系曲線數(shù)據(jù)；
砝碼可根據(jù)需要增減，為單腿提供不同的負(fù)重。
在仿生機(jī)器人從理論邁向?qū)嵺`、從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)多元應(yīng)用場(chǎng)景的征程中，可靠性測(cè)試裝備扮演著無(wú)可替代的關(guān)鍵角色，成為推動(dòng)其持續(xù)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)模擬各類極端與復(fù)雜工況，可靠性測(cè)試裝備對(duì)仿生機(jī)器人的硬件性能、軟件算法以及人機(jī)交互等層面進(jìn)行全方位嚴(yán)苛評(píng)估，精準(zhǔn)定位潛在隱患，為優(yōu)化升級(jí)提供關(guān)鍵依據(jù)。
歷經(jīng)可靠性測(cè)試的重重磨礪，仿生機(jī)器人的穩(wěn)定性與適應(yīng)性得以大幅提升，無(wú)論是在核輻射、高溫高壓等特種作業(yè)環(huán)境，還是家庭服務(wù)、醫(yī)療康復(fù)等民用領(lǐng)域，都能穩(wěn)定運(yùn)行、可靠執(zhí)行任務(wù)，有效拓寬了應(yīng)用邊界。從長(zhǎng)遠(yuǎn)視角來(lái)看，可靠性測(cè)試裝備助力仿生機(jī)器人產(chǎn)業(yè)降低維護(hù)成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展筑牢根基。
展開(kāi) 【快鏈效應(yīng)】與自由落體彈簧-隱式結(jié)果導(dǎo)入顯式
受到阻礙反而加速下落的懸梯
懸梯下落試驗(yàn)的高速攝影
試驗(yàn)的奧秘在于懸梯上的木棒是傾斜著撞擊到阻礙物上的，由于外部力矩的瞬時(shí)作用，被沖擊的木棒的另一端會(huì)獲得向下的加速度，拖拽繩子產(chǎn)生張力，將懸梯局部加速，這樣看起來(lái)就落得更快了。
懸梯加速下落的原理解釋
懸梯加速下落Abaqus模擬
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超聲波之戰(zhàn) | 你們用的消音棉，它們竟靠著求生欲長(zhǎng)出來(lái)了
我們將飛蛾放置在飛行隧道內(nèi)以限制其飛行路線，當(dāng)它們回應(yīng)蝙蝠發(fā)來(lái)的超聲波時(shí)，可進(jìn)行高速攝影。飛行隧道連接有超聲波話筒，可記錄飛蛾的回聲，也即蝙蝠收到的信號(hào)。
為獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，我們需要設(shè)計(jì)和搭建小型混響室，來(lái)進(jìn)行飛蛾翅膀的實(shí)驗(yàn)。我們?cè)谥暗幕A(chǔ)上（2011年Zeng等人；2017年 Ntelezos等人）設(shè)計(jì)混響室。他們使用 Cox 和 D’Antonio改良的原始根擴(kuò)散器。這些擴(kuò)散器根據(jù)我們要處理的聲音頻率，由同樣寬度和不同深度的井組成。
求生欲使飛蛾做出哪些驚人的舉動(dòng)？
1. 靜止
我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飛蛾接收到蝙蝠的超聲波訊息時(shí)，它們就改變身體與翅膀的位置，暫停飛行。這個(gè)動(dòng)作可以減少回聲中的振幅波動(dòng)，以此躲過(guò)獵食蝙蝠的超聲波偵查。
2. 吸收
在進(jìn)一步分析視頻后，我們注意到飛蛾出現(xiàn)這種反應(yīng)時(shí)，也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)翅膀。這種行為引發(fā)兩個(gè)問(wèn)題：飛蛾為什么轉(zhuǎn)動(dòng)翅膀，翅膀是否有助于減少聲音振幅改變？
我們用不同種類的飛蛾做實(shí)驗(yàn)并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。事實(shí)上，飛蛾的翅膀可吸收超聲波，我們進(jìn)一步研究了翅膀的解剖結(jié)構(gòu)；在顯微鏡下觀察到的翅膀結(jié)構(gòu)和鱗片令人震驚——它們類似于消音室使用的聲學(xué)泡沫。
這也許是飛蛾進(jìn)化出的避免被蝙蝠探測(cè)的策略的一部分。
飛蛾翅膀的鱗片特寫
照片由Vladimir Carvajal提供
建造實(shí)用的、適用于超聲波的15x10x10厘米混響室是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)
原始根擴(kuò)散器
可用于抵消回聲的擴(kuò)散器。由于它們能反射不同方向的聲波，形成擴(kuò)散場(chǎng)，可在不損耗聲音能量的前提下阻止回聲，因此用處很大。
展開(kāi) 基于comsol的18650鋰電池?zé)釣E用失控分析 ￥2500
Shearing（通訊作者）通過(guò)高速攝影裝置對(duì)不同廠家的18650電池上蓋在熱失控中防爆閥的動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行了拍攝，還原了熱失控中18650電池防爆閥動(dòng)作的全過(guò)程。</p><p>“我們“親眼”看到18650圓柱電池防爆閥在熱失控中是如何工作”</p><p><a href="http://tieba.baidu.com/p/5969967503" rel="noopener noreferrer" target="_blank">http://tieba.baidu.com/p/5969967503</a>，轉(zhuǎn)載至百度貼吧。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/6b41M5L1Way6BaEaWggWB2.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201909/4d2c026ea71b4ed0b3a5976867356bbc.gif"></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201909/a3aa9321b943421bb4359ab8014772d1.gif" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201909/a3aa9321b943421bb4359ab8014772d1.gif?
展開(kāi) 系緊的鞋帶為什么會(huì)自己松開(kāi)？
他用高速攝影機(jī)拍攝實(shí)驗(yàn)對(duì)象跑步時(shí)鞋帶散開(kāi)的過(guò)程，測(cè)量出跑步過(guò)程中鞋帶末端的加速度可以達(dá)到7倍的重力加速度（想看他的研究請(qǐng)戳這里）。
這個(gè)加速度乘以繩子頭的質(zhì)量，就等于繩子頭受到的慣性力，也就是說(shuō)繩子頭會(huì)感受到一個(gè)拉力T1（即圖4中“慣性力1”），這個(gè)力可以大到繩頭部分自身重量的7倍。與此同時(shí)，繩圈部分也感受到一個(gè)慣性力（即圖4中“慣性力2”），是和繩頭方向相反滑動(dòng)的拉力。同時(shí)鞋帶之間還有一個(gè)阻礙它自由滑動(dòng)的摩擦力 f。于是上面的結(jié)構(gòu)就變成了中學(xué)物理里出鏡率極高的“動(dòng)滑輪”——繩結(jié)相當(dāng)于有摩擦力的定滑輪、繩圈相當(dāng)于動(dòng)滑輪、繩頭上的慣性力相當(dāng)于拉力，而繩圈上的慣性力相當(dāng)于動(dòng)滑輪上的重物。
當(dāng)繩結(jié)處兩個(gè)慣性力的合力大于摩擦力時(shí)，鞋帶就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。特別是如果繩頭方向的慣性力（慣性力1）更大的時(shí)候，鞋帶就滑向解開(kāi)的方向；而如果繩圈方向的慣性力（慣性力2）更大的時(shí)候，鞋帶就向相反的方向滑動(dòng)，最后鞋帶退化成一個(gè)死結(jié)。而無(wú)論是哪個(gè)情況，都可以統(tǒng)稱為：“你鞋帶又散了！”
鞋帶不散6大建議
那么繩頭和繩圈受到的慣性力是什么決定的呢？是由它們的質(zhì)量和加速度乘積決定的。而它們的質(zhì)量又是它們各自的長(zhǎng)度和鞋帶密度的乘積，即：
（ l1和 l2分別是繩圈和繩頭部分的長(zhǎng)度，ρ是鞋帶的密度，α是鞋帶甩動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的加速度；注意：由于繩圈部分是兩股繩子，因此它的總長(zhǎng)度是2l2，但因?yàn)樗莿?dòng)滑輪，因此繩結(jié)處感受到的拉力只是1/2，因此與2l2的2抵消。）
因此問(wèn)題的核心是：| l1- l2 |ρα與摩擦力比大小的問(wèn)題。即：
有了這番分析，我們可以得到幾個(gè)很實(shí)用的建議：
1、 換用輕質(zhì)鞋帶。這相當(dāng)于減小鞋帶的密度ρ。兩個(gè)慣性力因此均得以減小。
2、 保證盡可能地讓繩圈部分和繩頭部分長(zhǎng)度相等，這相當(dāng)于減小（ l1-l2）的絕對(duì)值, 慣性力的合力因此得到減小。
展開(kāi) 多物理場(chǎng)仿真助力加快摩擦潤(rùn)滑研究進(jìn)程
正在運(yùn)轉(zhuǎn)的浸油潤(rùn)滑齒輪副的高速攝影圖片（左）和彈流潤(rùn)滑接觸示意圖（右）。 圖注：Wheel - 大齒輪； Pressure - 壓力； Temperature - 溫度； Pinion - 小齒輪； Lubricant - 潤(rùn)滑油； Lubricant film thickness - 潤(rùn)滑油膜厚度
應(yīng)對(duì)微米級(jí)測(cè)量難題
由于潤(rùn)滑油膜和固體變形都是微米級(jí)尺度，如果通過(guò)在接觸區(qū)域放置傳感器來(lái)進(jìn)一步了解熱彈流潤(rùn)滑性能將極為困難。“兩齒側(cè)面間的潤(rùn)滑油膜厚度在一微米以內(nèi)，約為頭發(fā)直徑的十分之一。接觸壓力一般高達(dá) 2GPa，幾乎相當(dāng)于一塊指甲大小的地面承受 30 輛乘用車時(shí)受到的壓強(qiáng)。”Thomas Lohner 解釋道，他在德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）的齒輪研究中心（FZG）擔(dān)任彈流潤(rùn)滑摩擦接觸和效率研究部門主管。
借助數(shù)值仿真，工程師們能夠設(shè)計(jì)各式熱彈流潤(rùn)滑接觸方案，最終實(shí)現(xiàn)齒面與潤(rùn)滑油的合理搭配。仿真分析的難點(diǎn)在于熱彈流潤(rùn)滑是一個(gè)多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題。潤(rùn)滑油是一種流體，因此模型需要引入計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD），其中主要求解修正雷諾方程（納維-斯托克斯方程的簡(jiǎn)化形式）。粘度等潤(rùn)滑油性能在很大程度上取決于壓力和溫度變化。此外，潤(rùn)滑油的流動(dòng)特性在高剪切速率下會(huì)變?yōu)榉蔷€性流動(dòng)。潤(rùn)滑薄膜內(nèi)的剪切和壓縮作用會(huì)產(chǎn)生接觸熱，熱量通過(guò)對(duì)流和傳導(dǎo)進(jìn)行傳遞。溫度變化會(huì)影響潤(rùn)滑油性能，從而影響流體動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，最終產(chǎn)生彈性變形，變形行為又反過(guò)來(lái)影響熱量的產(chǎn)生。每個(gè)物理量之間都存在相互影響，由此形成高度非線性的迭代循環(huán)，其中包括耦合結(jié)構(gòu)力學(xué)分析揭示的齒面彈性變形。
從紙上設(shè)計(jì)到仿真模型，再到仿真 App
Lohner 和團(tuán)隊(duì)成員參考黎巴嫩美國(guó)大學(xué)（Lebanese American University）的 Wassim Habchi 教授發(fā)表的求解方法[1]構(gòu)建了一個(gè)仿真 App。
展開(kāi) 
Koolance 散熱器在科學(xué)相機(jī)中的應(yīng)用 （一）
目前，主要應(yīng)用在：生命科學(xué)、天文學(xué)、化
學(xué)成像、生物成像、熒光纖維成像、高速攝影等領(lǐng)域。它的成像原理和普通的民用相機(jī)、攝像頭是一樣的，
都是以圖像傳感器（CCD 或 CMOS）為媒介，把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的儀器。但由于應(yīng)用的領(lǐng)域和工作環(huán)
境不同，科學(xué)相機(jī)一般具有以下顯著特點(diǎn)：
1、 性能穩(wěn)定 、 可靠，可連續(xù)工作，可在各種極限的環(huán)境下使用，一般的數(shù)碼相機(jī)是做不到的。例如：
讓民用數(shù)碼相機(jī)一天工作 24 小時(shí)或連續(xù)工作幾天肯定會(huì)受不了的
2、 科學(xué) 相機(jī)的快門時(shí)間非常短，可以抓拍高速運(yùn)動(dòng)的物體。
例如，把名片貼在電風(fēng)扇扇葉上，以最大速度旋轉(zhuǎn)，設(shè)置合適的快門時(shí)間，用科學(xué)相機(jī)抓拍一張
圖像，仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機(jī)來(lái)抓拍，是不可能達(dá)到同樣效果的。
3、 科學(xué) 相機(jī)的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通的相機(jī)的圖像傳感器是隔行掃描的， 逐行掃描的圖
像傳感器生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，成品率低，出貨量少，世界上只有少數(shù)公司能夠提供這類產(chǎn)品，而
且價(jià)格非常昂貴。
4、 科學(xué) 相機(jī)的幀率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通相機(jī)。
科學(xué)相機(jī)每秒可以拍攝幾十幅、幾百幅圖片，而普通相機(jī)只能拍攝 2-3 幅圖像，相差很大。
5、 工業(yè)相機(jī)輸出的是裸數(shù)據(jù)（ （raw data） ） ，其光譜范圍比較寬，比較適合進(jìn)行高質(zhì)量的圖像處理，例
如機(jī)器視覺(jué)（Machine Vision）應(yīng)用。而普通相機(jī)拍攝的圖片，其光譜范圍只適合人眼視覺(jué)，并且
經(jīng)過(guò)了壓縮處理，圖像質(zhì)量較差，不利于后期進(jìn)一步的分析處理。
二、 影響科學(xué)相機(jī)成像品質(zhì)的因素有哪些？ 如何選擇合適的科學(xué)相機(jī)呢？
1. 信噪比
信噪比是判別相機(jī)性能的一大重要指標(biāo)，是影響圖像質(zhì)量的因素之一。所謂信噪比是指信號(hào)
與噪聲的比值，信噪比越大，噪聲對(duì)圖像造成的影響就越小，反之，則越大。
展開(kāi) FLOW-3D微液滴碰撞仿真應(yīng)用
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的研究可以追溯到19世紀(jì)[1,2]，早期以試驗(yàn)研究為主，采用高速攝影技術(shù)對(duì)液滴撞壁的全過(guò)程進(jìn)行分析；近期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，數(shù)值模擬研究也有大量有價(jià)值的研究成果。目前該問(wèn)題研究成果已經(jīng)起到了指導(dǎo)工程應(yīng)用的作用，如噴墨打印機(jī)、噴霧燃燒、噴涂技術(shù)、噴霧冷卻、醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域[3]。
微小液滴低速碰撞水平表面屬于兩相流范圍，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程比較復(fù)雜，與液體的物性參數(shù)、接觸角、平面的表面粗糙度、表面張力、碰撞速度等多個(gè)因素密切相關(guān)。整個(gè)過(guò)程基本包含鋪展、回縮、反彈、破碎等運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
概念介紹
微小液滴低速碰撞水平表面的數(shù)值模擬涉及到很多物理概念，比如接觸角、表面張力系數(shù)等，這里針對(duì)各參數(shù)概念進(jìn)行介紹。
接觸角（contact angle）
接觸角也叫做濕潤(rùn)角[4]，液滴與壁面接觸后，會(huì)出現(xiàn)氣、液、固三相交接的情況，在交界處作氣-液界面的切線，此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ，單位為度，如下圖所示。小于90度表示易濕潤(rùn)壁面，液滴容易鋪展；大于90度表示不易濕潤(rùn)壁面，液滴容易反彈。
表面張力系數(shù)[5]（Surface tension coefficient）
液滴之所以能成為“滴”就是因?yàn)橛斜砻鎻埩Φ拇嬖冢砻鎻埩Φ男纬膳c液體的屬性相關(guān)，主要是表面薄層內(nèi)分子的相互作用導(dǎo)致。表面張力現(xiàn)象在自然界中容易觀察到，比如毛細(xì)現(xiàn)象、肥皂泡現(xiàn)象等。表面張力系數(shù)σ是在溫度T和壓力p不變的情況下吉布斯自由能G對(duì)面積S的偏導(dǎo)數(shù)。其中，吉布斯自由能的單位是能量單位，因此表面張力系數(shù)的單位是能量/面積。物理意義為對(duì)于特定的液體，增加單位表面積時(shí)外力所需要做的功。
展開(kāi) 圖像傳感器迎來(lái)了黃金時(shí)代
2)高速傳感器能更好的拍攝移動(dòng)中的物體，提供多幀降噪、慢動(dòng)作視頻拍攝和減少畫面失真等功能，對(duì)手機(jī)拍照、交通監(jiān)控和汽車自動(dòng)駕駛領(lǐng)域有重要意義。
當(dāng)相機(jī)、被攝對(duì)象之間存在高速相對(duì)位移時(shí)(如拍攝高爾夫球揮桿動(dòng)作、在行駛的車輛上拍攝路邊的燈桿等)，畫面會(huì)出現(xiàn)直線發(fā)生彎曲、圖像邊緣模糊、部分畫面曝光錯(cuò)誤等問(wèn)題，這就是果凍效應(yīng)。而果凍效應(yīng)的根源就是感光元件無(wú)法做到快速采集全部像素，因此，高速傳感器應(yīng)運(yùn)而生。
針對(duì)果凍效應(yīng)，目前業(yè)界給出兩種解決方案:一種是面對(duì)手機(jī)等消費(fèi)類電子領(lǐng)域推出的配備DRAM的三層堆棧式圖像傳感器，通過(guò)在傳感器上集成的DRAM直接儲(chǔ)存數(shù)據(jù)來(lái)完成高速攝影和拍照。
另一種是面對(duì)行業(yè)應(yīng)用推出的全局快門傳感器，相比逐行曝光的傳統(tǒng)滾動(dòng)快門傳感器，全局快門能整個(gè)傳感器同時(shí)曝光來(lái)擷取不失真的運(yùn)動(dòng)物體圖像，這對(duì)機(jī)器視覺(jué)和安防領(lǐng)域有重大意義。
除了對(duì)成像質(zhì)量和成像速度的要求外，還有在醫(yī)療領(lǐng)域需要的小型化(豪威的醫(yī)用內(nèi)窺鏡CMOS傳感器僅0.5mm見(jiàn)方);在汽車領(lǐng)域需要的高可靠性高靈敏度;物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大范圍應(yīng)用所需要的低成本等。在技術(shù)演進(jìn)和需求升級(jí)的共同推動(dòng)下，CMOS傳感器快速演進(jìn)。
▌索尼/三星/豪威三巨頭領(lǐng)跑，國(guó)內(nèi)廠商主攻中低端市場(chǎng)
CMOS傳感器屬于典型的可以進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，規(guī)模效應(yīng)明顯，需要較大的前期投入才能產(chǎn)出結(jié)果，這也導(dǎo)致了這一行業(yè)強(qiáng)者恒強(qiáng)。
目前CMOS傳感器廠商有數(shù)十家，但是據(jù)YOLE的統(tǒng)計(jì)，在2016年行業(yè)前三的廠商索尼、三星、豪威的市場(chǎng)占有率之和達(dá)到了72%，市場(chǎng)集中度高。索尼穩(wěn)坐CMOS傳感器市場(chǎng)頭把交椅，三星和豪威緊隨其后。
展開(kāi) 特約專欄 | 發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧燃燒流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究基本方法
光學(xué)法的測(cè)量方法包括（高速）攝影法（high speed image，HIS）、激光多普勒測(cè)速分析法（laser Doppler velocimeter，LDV）、相位多普勒粒子分析法（phase Doppler particle analyzer，PDPA）、激光粒度分析法（laser particle size analyzer，LPSA）、粒子圖像測(cè)速法（particle image velocity，PIV）和平面激光誘導(dǎo)熒光法（planar laser-induced fluorescence，PLIF）等。它們都需要測(cè)試對(duì)象具有光學(xué)可透性，高速攝影結(jié)合紋影法或者陰影法，可以拍攝流動(dòng)過(guò)程，對(duì)圖片進(jìn)行分析，獲得兩相流動(dòng)界面的變化，如噴霧形態(tài)；如果能夠標(biāo)識(shí)流動(dòng)特征并追蹤特征的時(shí)空演化，可以獲得兩相流體動(dòng)力學(xué)行為的速度、加速度等物理量的變化。對(duì)于氣液兩相流動(dòng)的高速攝影，可能存在復(fù)雜相界面對(duì)光的散射或者折射從而影響圖像清晰度，對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的快速有效處理也是非常重要的方面。
對(duì)于光學(xué)不可穿透的測(cè)試對(duì)象，可以采用聲學(xué)法、電學(xué)法或放射線測(cè)量方法。例如超聲波測(cè)速分析儀，建立了特定聲源發(fā)出的超聲波在氣液兩相流體中傳播后聲波特性（頻率、強(qiáng)度）的變化模型，從而測(cè)定速度、離散相直徑、質(zhì)量流量等參數(shù)。
電學(xué)法主要利用氣液兩相流動(dòng)系統(tǒng)電學(xué)信號(hào)，例如靜電法和電容法。靜電法利用了兩相流動(dòng)中的靜電感應(yīng)（前提為存在該現(xiàn)象），在靜電電極上產(chǎn)生電荷，通過(guò)信號(hào)處理獲取動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)，分析電壓信號(hào)后，根據(jù)標(biāo)定模型，開(kāi)展流量或者流速等測(cè)量。電容層析成像（electrical capacitance tomography, ECT）是一種常見(jiàn)的利用了兩相流體介電常數(shù)變化而實(shí)現(xiàn)測(cè)量流動(dòng)規(guī)律的技術(shù)。
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