Estroboscópio
Um estroboscópio ( grego antigo στρόβιλος stróbilos , alemão 'vórtice' e σκοπεῖν skopeĩn 'olhar para, observar') é um dispositivo de flash que emite flashes de luz em intervalos muito regulares, fazendo os movimentos parecerem instáveis como uma sequência de imagens estáticas em um ambiente escuro .
Um efeito semelhante pode ser alcançado com um disco estroboscópico (tela de setor circular giratória, veja também disco de corte ) se cobrir a fonte de luz ou o objeto a ser visualizado.
Fundamentos
O estroboscópio se deve à descoberta do efeito estroboscópico . Esse efeito causa uma ilusão de ótica para os humanos, que é comumente atribuída ao efeito de pós - imagem na retina humana.
Originalmente, o estroboscópio era um dispositivo inventado por Simon Ritter von Stampfer em 1832 , que usava o efeito estroboscópico para animar imagens. Ele próprio se referiu a isso como “discos estroboscópicos”, com os quais acabou por estabelecer o termo “estroboscópio” na ciência. No entanto, o dispositivo era conhecido do público em geral como “discos mágicos” ou “ roda da vida ”. Baseia-se na observação momentânea sincronizada de uma sequência de imagens em movimento contínuo.
Os mesmos termos para o estroboscópio (flash), os discos mágicos ou os discos estroboscópicos usados na tecnologia de medição óptica ( discos chopper , discos rotativos de setor circular) são justificados pelo fato de serem irrelevantes para a percepção, como a extração de um momentâneo imagem de um movimento contínuo que ele segue:
- por um pulso de iluminação de um objeto apagado
- permitindo brevemente a visualização (abertura periódica) de um objeto continuamente iluminado
Estroboscópios e discos estroboscópicos são usados sincronizados com o processo (periódico) ou não sincronizados / usados para processos não periódicos.
A sincronização com processos periódicos permite a análise com alta resolução de tempo, bem como a determinação de um deslocamento de fase.
O aplicativo não síncrono é usado para suprimir sinais de interferência (discos chopper), para medir a velocidade de rotação ou velocidade.
Formulários
- O estroboscópio é usado como efeito de luz na iluminação de eventos , muitas vezes em discotecas ou concertos , mas também em festas privadas.
- Radares estroboscópicos são usados como luz azul em veículos de autoridades e organizações com tarefas de segurança , como brigada de incêndio, THW ou serviço de resgate .
- Use como luzes de advertência de perigo específico - principalmente em amarelo-laranja - em veículos rodoviários, guindastes, locais de construção de estradas, portões automáticos, fontes de radiação ativadas (como CT).
- Use como luzes de advertência - principalmente brancas - com a função de exibição de localização, em bóias ancoradas , cabeços ou na costa ou costa do mar, lago ou rio para embarque, em uma ponta de mastro no porto para aviso de tempestade , no barco / navio, e como um dispositivo de mão flutuante para marcação ou como um sinal (de emergência) em mergulho e esportes náuticos.
- Em asas de aeronaves ( estroboscópio inglês ), para identificar os arredores à noite (luz anticolisão).
- Iluminação das pistas do aeroporto , que mostra a direção do pouso por meio de uma sequência de raios em cadeia com efeito wipe.
- Em fotografia / filme de alta velocidade, a luz estroboscópica é usada para remover o desfoque de movimento, por exemplo, ao tirar fotos em câmera lenta ou sequências de imagens.
- Medicina: Durante um EEG , o cérebro pode ser estimulado expondo o paciente a flashes de luz de 0,5 a 30 Hz. Na foniatria e nos remédios para ouvidos, nariz e garganta , o efeito da estroboscopia é utilizado para desacelerar a vibração das pregas vocais e, assim, diagnosticar doenças da voz (laringoestroboscopia).
- Drogas psiquiátricas: estroboscópios foram usados em associação com mescalina e trimetoxianfetamina (TMA) para modificar seus efeitos.
- Indústria: O estroboscópio é usado para determinar a velocidade de máquinas rotativas ou para tornar visíveis as falhas nas máquinas ou conjuntos (ver teste de vibração ).
- Em motores a gasolina , o ponto de ignição (um ângulo) é determinado com a ajuda de um estroboscópio controlado por ignição .
- Em sensores ópticos, o estroboscópio é usado como um fotodetector para testar a susceptibilidade a falhas.
- Ao medir a velocidade de gira-discos , é feita uma comparação com a frequência da rede de 50 ou 60 Hz.
- A velocidade de uma teleimpressora é definida de acordo com este princípio.
função
O estroboscópio de luz estroboscópica emite flashes de luz em intervalos muito regulares. Se o ambiente estiver escuro o suficiente, o olho se ajustará ao brilho gerado pelo estroboscópio e, portanto, só verá as imagens quando esse tipo de flash iluminar a cena. O resultado são movimentos aparentemente instáveis que consistem em uma sequência de imagens. Quando a sequência de flash é sincronizada com um movimento periódico do objeto, uma imagem estacionária é criada - as imagens individuais ficam uma sobre a outra.
Se a frequência da sequência de flashes desviar-se daquela do processo periódico observado (rotação ou oscilação) por uma pequena diferença, o processo pode ser observado em todas as suas fases, desacelerado para esta frequência de diferença.
Ao usar o estroboscópio para medir a velocidade , uma marca ou um padrão regular pode ter que ser anexado ao objeto a ser observado. Se isso se move no tempo entre dois flashes por exatamente uma largura de grade ou um múltiplo inteiro dela, o mesmo padrão pode sempre ser observado na luz, que então parece estar parada. Se o intervalo de flash e a largura da grade forem conhecidos, a velocidade pode ser calculada a partir dos pontos da grade ou das linhas que passam por intervalo. Ambigüidades são possíveis aqui e também na medição de velocidade com base nele. Eles podem ser amplamente identificados e eliminados usando uma sequência de flashes de luz de duas cores com base nas proporções dos números primos.
Ao determinar a distância de uma marca / objeto com várias imagens (veja a imagem da bola acima), no entanto, nenhuma ambigüidade é possível e a velocidade pode ser calculada diretamente a partir da frequência do estroboscópio conhecida e da distância geométrica real entre as imagens individuais.
Estroboscópios de flash comuns produzem durações de flash da ordem de menos de um milissegundo. Dispositivos especiais podem gerar pulsos de luz até algumas dezenas de nanossegundos. Estroboscópios usados para fins de entretenimento geralmente não têm uma entrada de sincronização, mas às vezes podem ser influenciados por sinais ou uma configuração aproximada da frequência de repetição. Estroboscópios para fins de medição podem ser disparados sincronizadamente com sinais elétricos e / ou gerar uma frequência de repetição exata pré-selecionável.
Os discos estroboscópicos (choppers) geralmente têm uma saída síncrona na qual um sinal elétrico é emitido a cada rotação no mesmo ângulo.
Para ajustar a velocidade de uma mesa giratória, um padrão de linha anexado à mesa giratória é iluminado com uma lâmpada incandescente ou um diodo emissor de luz que, por exemplo, emite luz que é modulada em sincronia com a frequência de rede muito estável . Como resultado, os desvios na velocidade são percebidos como um movimento lento do padrão de linha. Isso significa que o toca-discos pode ser usado para observar um run-in ou run-out e, reajustando o padrão de linha, para atingir a velocidade de reprodução correta.
Em algumas pessoas, incluindo aquelas que nunca tiveram um ataque epiléptico , flashes estroboscópicos e semelhantes podem desencadear ataques epilépticos.
construção
Os estroboscópios de flash de luz usam lâmpadas de flash de xenônio ou diodos emissores de luz como fonte de luz. As lâmpadas de flash têm uma vida útil limitada de, por exemplo, 10 8 flashes, uma energia elétrica de flash de cerca de 1 joule e frequências de repetição raramente acima de 1 kHz. A duração do flash de tais dispositivos de tecnologia de medição óptica profissional é, por exemplo, 6 microssegundos.
A lâmpada de flash de xenônio é operada em um capacitor constantemente recarregado de alguns microfarads / alguns 100 volts, que fornece a energia do flash; o disparo ocorre ao acender a lâmpada por meio de um pulso de alta voltagem (cerca de 10 quilovolts). O pulso de ignição é gerado por uma pequena bobina de ignição e um tiristor , que por sua vez é alimentado por um pequeno capacitor.
Estroboscópios com diodos emissores de luz podem gerar sequências de flash muito mais rápidas - com uma duração de flash mais curta, mas apenas muito menos energia de flash.
Diodos laser ou lasers de diodo podem ser usados para iluminação estroboscópica com infravermelho para observação com câmeras CCD . Eles geram altas potências de radiação altamente eficientes (50%) (1 quilowatt) com comprimentos de pulso de até 1 µs ou menos.
Os diodos laser e os diodos emissores de luz podem ser operados de forma mais eficiente com pulsos curtos (maior rendimento de luz, maior intensidade de luz média) do que em operação contínua, mas somente atingem picos de saída de luz e energia de pulso comparáveis às lâmpadas de flash de xenônio a custos muito mais altos.
Para gravações de alta velocidade , os lasers pulsados também são usados como fontes de luz estroboscópica, que podem gerar altas potências de pico com pulsos muito curtos (alcance de nanossegundos).
Calendário
- a partir de 1600: Flip book - flip book com imagens individuais
- de 1671: Laterna magica - lanterna mágica: dispositivo inicial para projeção de imagens
- de 1825: Thaumatrop - disco milagroso com dois fios
- de 1830: Phenakistiskop - fantasma, roda milagrosa ou roda da vida
- de 1832: estroboscópio - discos mágicos: unidade flash
- de 1834: Zoetrop - tambor milagroso com ranhuras
- de 1861: Mutoskop - folhas de animação estéreo por estroboscópio
- de 1877: Praxinoscópio - visão elétrica de alta velocidade por meio de um arranjo de espelho
- de 1879: Zoopraxiskop - dispositivo de projeção para imagens seriais geradas cronofotograficamente
- de 1880: Kaiserpanorama - popular meio de massa com série de imagens estereoscópicas
- de 1886: Eletrotachyscope - dispositivo de projeção para imagens em linha
- de 1891: Kinetoskop - primeiro visualizador de filme
Veja também
literatura
- Michael Ebner: tecnologia de iluminação para palco e discoteca; Um manual para profissionais. Elektor-Verlag, Aachen 2001, ISBN 3-89576-108-7 .
- Manfred Horst: Auxílio eletrônico para filme e foto. Franzis-Verlag, Munich 1974, ISBN 3-7723-3371-0 .
- Wilhelm Gerster: Sistemas de iluminação modernos para interiores e exteriores. Compact Verlag, Munich 1997, ISBN 3-8174-2395-0 .
Links da web
Evidência individual
- ↑ http://catbull.com/alamut/Lexikon/Mittel/tma.htm
- ↑ Documentos técnicos para registrador de papel Lorenz Lo 15. (PDF) Configuração da rotação do motor. P. 22 , acessado em 3 de julho de 2016 (9,4 MB).
- ↑ M. Franke: Stroboskop com detecção de erro In: Elektropraktiker . Volume 67, No. 12. Huss-Medien, Berlin 2013, ISSN 0013-5569 , p. 961
- ↑ http://www.polytec.de/bv
- ↑ laser de vapor de cobre como fonte de luz de pulso ( Memento do originais Desde 14 de Janeiro de 2011 no Internet Archive ) Info: O arquivo de ligação foi inserido automaticamente e ainda não verificada. Verifique o link original e o arquivo de acordo com as instruções e, em seguida, remova este aviso.
