Следует заметить, что при частотах вспышек, кратных частоте вращения спицы, возникает удвоение, утроение, учетверение и т.п. увеличение кажущегося числа спиц, застывающих неподвижно на равных друг от друга угловых расстояниях по ходу её вращения.
Для использования стробоскопического эффекта требуются источники прерывистого освещения с регулируемой частотой. В настоящее время (последняя четверть 20 в.) для периодического пропускания света применяются всевозможные оптические и электронные затворы (например, Керра ячейка ), а также источники импульсного освещения с регулируемыми параметрами. Приборы такого рода и называются собственно стробоскопами.
Развитие стробоскопических методов привело к созданию стробирования — выделения отдельной фазы движения какого-либо объекта путём пропускания света от него к глазу наблюдателя с определённой скважностью , чем достигается отделение этой фазы от мешающих наблюдателю др. фаз движения этого объекта или иных помех.
С. находят широкое применение во всех областях человеческой практики, связанных с использованием стробоскопического эффекта. Так, стробоскопический эффект 2-го типа применяется при изучении движения объектов с периодической структурой (вращающиеся диски, движущиеся линейки с делениями, колёса, валы и т.п.), его используют, например, в индикаторах угловых скоростей. См. также статьи Стробоскопические приборы , Стробоскопический метод измерений , Стробоскопия и лит. при них.
Н. Л. Валюс.
Рис. 1 к ст. Стробоскоп.
Рис. 2 к ст. Стробоскоп.
Стробоскопические приборы
Стробоскопи'ческие прибо'ры, контрольно-измерительные устройства для наблюдения быстрых периодических движений, основанные на стробоскопическом эффекте . С. п. применяются для измерения частоты колебаний механических и электронных систем, резонанса, числа оборотов механизмов, для изучения вибраций различных тел, для визуального контроля быстроколеблющихся элементов и т.п. Принцип действия С. п. заключается в том, что совершающее периодическое движение тело освещается и делается видимым в отдельные, очень малые по сравнению с периодом движения тела промежутки времени. Если частота импульсов света f cтр совпадает с частотой периода движения тела f oб , то тело кажется остановившимся. При некотором различии частот тело представляется совершающим замедленное движение с частотой F, представляющей разность этих частот, т. е. F = foб — f cтр (см. Стробоскоп ).
Современные С. п. подразделяют на механические или оптико-механические, электроннооптические, электронные и осциллографические. К механическим С. п. относятся приборы с механическими обтюраторами (прерывателями) света в виде дисков или полых барабанов со щелями, через которые наблюдается объект. Измеряя скорость вращения диска, при которой наблюдаемое через обтюратор движение объекта кажется остановившимся, можно определить частоту периодического движения объекта. Такие приборы называются стробоскопическими тахометрами. Главное достоинство строботахометра — возможность измерения угловых скоростей вращения тел без контакта с объектом измерения, что, с одной стороны, позволяет измерять скорость видимых, но труднодоступных объектов, а с другой стороны, позволяет измерять скорость маломощных объектов без всякого воздействия на них со стороны прибора. Ручной тахометр такого типа модели СЭФ-54 имеет два диапазона измерения: 300—3000 и 3000—30000 об/мин, с погрешностью ± 1%.
Электроннооптические С. п. в качестве прерывателей света используют световые затворы, действие которых основано на электрооптических явлениях — Керра эффекте , Поккельса эффекте и др. Такие прерыватели обеспечивают высокую частоту (104 —105 гц ) и большую скважность световых импульсов, но их недостатками являются малый световой кпд и затруднительность получения достаточно больших световых потоков.
Наиболее совершенными промышленными С. п. являются электронные, состоящие из задающего частоту импульсов генератора и источника световых импульсов (газоразрядной лампы). Частота генератора и, следовательно, частота вспышек плавно регулируются путём изменения параметров электрической схемы, обычно в пределах от 2 до 2500 гц, при этом точность измерений обеспечивается в пределах от 1 до 2%. Выпускаемый промышленностью С. п. СТ-32 предназначен для наблюдения движущихся элементов машин и бесконтактного измерения числа оборотов (в пределах от 250 до 3200 об /мин ). Универсальный промышленный С. п. с батарейным питателем СТ-150 предназначается для проведения различных исследований в лабораториях, цехах, а также в полевых условиях и имеет частоту следования импульсов от 2 до 2500 гц, т. е. позволяет измерять числа оборотов от 110 до 150 000 об/мин. Прибор может работать в режиме внешнего запуска и обеспечивать задержку вспышки на время от 30 мксек до 600 мсек.
К низкочастотным С. п. с импульсными лампами относится прибор СШ-1 с частотой следования вспышек от 10 до 100 гц и театральные электронные стробоскопы СЭТ-1 и СЭТ-2 с частотой вспышек: первый от 1 до 10 гц, второй от 1 до 40 гц. Эти стробоскопы предназначены для демонстрации различных опытов и создания световых эффектов в театрах, на эстраде и т.п.
Выпускаются электронные С. п. и специального назначения. К ним можно отнести ПАС — автомобильный стробоскоп, предназначенный для регулирования угла зажигания в автомобильном двигателе, и др. Для медицинских целей выпускается ларингостробоскоп, позволяющий исследовать движение голосовых связок (см. Стробоскопия ). В ряде С. п. осуществляется автоматическое регулирование частоты импульсов через обратную связь от исследуемого объекта в соответствии с частотой собственных колебаний этого объекта. Применение в электронных С. п. задающих генераторов со стабилизированной частотой позволяет достигать высокой точности измерений (0,001%).
Для исследования периодических электронных процессов, измерения амплитуды и длительности электрических импульсов находят применение осциллографические С. п., строборезонансные гальванометры и некоторые др. устройства. Стробоскопический осциллограф С1-60 позволяет исследовать длительность электрических импульсов в наносекундном диапазоне с погрешностями, не превышающими 4%.
В 70-е гг. 20 в. разрабатываются С. п. для наблюдения периодических процессов не только в видимом диапазоне излучения, но и в других диапазонах, например рентгеноимпульсные устройства для стробоскопического наблюдения за работой клапанов сердца и др.
Лит.: Богданов Ю. М., Приборы точной механики, М., 1960.
Л. Г. Валюс.
Стробоскопический метод измерений
Стробоскопи'ческий ме'тод измере'ний, основан на освещении вращающегося или колеблющегося тела короткими повторяющимися с известной частотой импульсами света и наблюдении при этом освещении специально нанесённых на тело меток. Благодаря способности клеток сетчатки сохранять раздражение в течение приблизительно 0,1 сек отражённый от отметки свет, попадая в глаз с частотой более 16 раз в сек, создаёт непрерывное раздражение сетчатки, и метка кажется неподвижной (при совпадении частот) или движущейся в ту или иную сторону. Зная частоту вспышек, можно определить частоту колебаний или вращения тела. Приборы, применяемые при С. м. и., называют стробоскопами .
Лит.: Лассан В. Л., Измерение угловых скоростей, М., 1970.
К. П. Широков.
Стробоскопический эффект
Стробоскопи'ческий эффе'кт, зрительная иллюзия, возникающая в случаях, когда наблюдение какого-либо предмета или картины осуществляется не непрерывно, а в течение отдельных периодически следующих один за другим интервалов времени (например, при периодическом открывании и закрывании проецируемой на экран картины вращающимся диском с прорезями — обтюратором, или при периодических вспышках света в тёмном помещении). С. э. обусловлен инерцией зрения, т. е. сохранением в сознании наблюдателя воспринятого зрительного образа на некоторое (малое) время после того, как вызвавшая образ картина исчезает. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени «гашения» зрительного образа, то образы, вызванные отдельными актами, сливаются и наблюдение субъективно ощущается как непрерывное. Возможны 2 типа С. э. 1-й — иллюзия движения при прерывистом наблюдении отдельных картин, на каждой из которых положения предметов несколько смещены по сравнению с предшествующей. На этом типе С. э. основано восприятие движения в кинематографе и телевидении, 2-й тип С. э. — иллюзия неподвижности (или замедленного движения), возникающая, когда движущийся предмет периодически (с частотой f 1 ) занимает прежнее положение. При этом для иллюзии полной неподвижности необходимо, чтобы частота моментов наблюдения f была равна f1 . Если же f и f1 не равны, но близки, то воспринимаемое кажущееся движение предмета характеризуется частотой f — f1 (именно оно может быть гораздо медленнее действительного и отличаться от него направлением). Приборы для реализации С. э. второго типа называютя стробоскопами . См. также Стробоскопические приборы , Стробоскопический метод измерений .
