适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统

技术领域

本发明属于拍摄触发系统技术领域，具体涉及一种适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统。

背景技术

就现有技术而言，超高速摄像机具有拍摄速度快、持续拍摄时间短的特点。以Kirana 01M超高速摄像机为例，其最低拍摄速率是1000张/秒，最高速率100万张/秒，在最高和最低拍摄速率下均可连续拍摄180张照片，耗时分别对应0.18秒，和0.00018秒，在此速度下，靠人为触发摄像机拍摄到裂纹开裂瞬间的图像几乎不可能，故需要研发一套适用于1000张/秒至100万张/秒拍摄速率下的超高速摄像机拍摄触发系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统，解决了现有技术中存在靠人为触发和导线触发超高速摄像机拍摄的问题。

本发明所采用的技术方案是，适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统，包括导电片a、导电片b以及超高速摄像机；导电片a、导电片b均与铜银导电涂层连接，铜银导电涂层涂抹于混凝土试件的表面；导电片a连接同轴电缆中心铜线，导电片b连接同轴电缆网状导电层线，导电片a与同轴电缆中心铜线的连接处以及导电片b与同轴电缆网状导电层线的连接处用订书针固定，并用硬物将订书针隆起部位敲击至平坦，构成两个断裂触发传感器，且同轴电缆中心铜线和同轴电缆网状导电层线外壁均包裹有双面导电胶带；超高速摄像机连接有两个同轴电缆BNC接头；同轴电缆中心铜线、同轴电缆网状导电层线分别通过同轴电缆与两个同轴电缆BNC接头连接。

本发明的特点还在于：

导电片a和导电片b为铜质或铝质导电片，且要对导电片a和导电片b进行预处理。

对导电片a和导电片b进行预处理的方法具体如下：

将导电片a和导电片b修剪成矩形；再用砂纸打磨导电片a和导电片b的正反两面，并用万用表测量其导电性，完成导电片a和导电片b的表面处理；最后将导电片a和导电片b各自沿较短的中心线对折。

同轴电缆一端的同轴电缆中心铜线和同轴电缆网状导电层线要分别剥离出来，要弯曲成C字形并搓拧成一根导电线。

断裂触发传感器采用强力胶固定在混凝土试件上。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统，能准确的定位超高速摄像机的拍摄时间，不需要人为控制，实现了全过程电控制，且可根据不同需要，对特定位置的裂纹产生情况进行监督；

(2)本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统，能把以往应用于航空航天、物理力学等领域的超高速摄像机更加完善的应用于混凝土材料的研究当中；

(3)本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统，有利于对混凝土表面裂纹的瞬间变化，裂纹的形成后发展变化的机理等进行深入探讨；

(4)本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统，克服了以往使用超高速摄像机进行试验时拍摄时间不准确带来的结果误差。

附图说明

图1是本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统的结构示意图；

图2(a)是本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统工作原理图，图中裂纹未穿越导电涂层，未触发相机拍摄；

图2(b)是本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统工作原理图，图中裂纹穿越导电涂层，未触发相机拍摄；

图2(c)是本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统工作原理图，图中裂纹切断导电涂层，触发相机拍摄；

图3(a)是本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统与混凝土试件连接一侧细部图；

图3(b)是本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统与混凝土试件连接另一侧细部图。

图中，1.导电片a，2.同轴电缆BNC接头，3.双面导电胶带，4.同轴电缆中心铜线，5.同轴电缆网状导电层线，6.同轴电缆，7.超高速摄像机，8.断裂触发传感器，9.铜银导电涂层，10.未切断导电涂层的混凝土裂纹，11.切割导电涂层的混凝土裂纹，12.超高速摄像机拍摄触发点，13.切断导电涂层的混凝土裂纹，14.混凝土试件，15.强力胶，16.强力胶带，17.导电片b。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统，如图1所示，包括导电片a1、导电片b17以及超高速摄像机7；导电片a1、导电片b17均与铜银导电涂层9连接，铜银导电涂层9涂抹于混凝土试件14的表面；导电片a1连接同轴电缆中心铜线4，导电片b17连接同轴电缆网状导电层线5，导电片a1与同轴电缆中心铜线4的连接处以及导电片b17与同轴电缆网状导电层线5的连接处用导电性较好的订书针固定，并用硬物将订书针隆起部位敲击至平坦，构成两个断裂触发传感器8，且同轴电缆中心铜线4和同轴电缆网状导电层线5外壁均包裹有双面导电胶带3；超高速摄像机7连接有两个同轴电缆BNC接头2；同轴电缆中心铜线4、同轴电缆网状导电层线5分别通过同轴电缆6与两个同轴电缆BNC接头2连接。

导电片a1和导电片b17为铜质或铝质导电片，可取材易拉罐饮料瓶，废旧电脑散热器等，导电片a1和导电片b17取材完成之后需要进行处理，具体处理方式为：剪切成矩形薄片(具体尺寸可选择为4cm×6cm)，再用砂纸打磨导电片a1和导电片b17的正反两面，并用万用表测量其导电性，完成导电片a1和导电片b17的表面处理，待表面处理完毕后，将导电片a1和导电片b17各自沿较短的中心线对折。

同轴电缆6一端的同轴电缆中心铜线4和同轴电缆网状导电层线5要分别剥离出来，要弯曲成C字形并搓拧成一根导电线，同轴电缆6的另外一端通过同轴电缆BNC接头2与超高速摄像机7接口相连接。

断裂触发传感器8固定在混凝土试件14时，要用强力胶15将其端部固定在混凝土试件14上，此处应注意，不能将强力胶15涂抹在同轴电缆中心铜线4和同轴电缆网状导电层线5上，否则会造成接触不良。

测试本发明时选取混凝土材料，其原因是混凝土材料力学性能与岩石类似，属于类岩石材料范畴。测试时，在混凝土试件14上表面涂抹铜银导电涂层9，铜银导电涂层9要刷至混凝土试件14两端(如图2(a)、图2(b)以及图2(c)所示断裂触发传感器8的位置)；如图3(a)及图3(b)所示，铜银导电涂层9的两端分别与两个断裂触发传感器8相连接，并用强力胶带16将两个断裂触发传感器8固定在混凝土试件14，固定时强力胶带16要缠绕混凝土试件14半圈(必须绕半圈而不能绕一圈，绕一圈的话会产生侧向收缩力)，保证不会产生横向的阻碍混凝土破坏的应力。

本发明用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统构建完毕后，铜银导电涂层9、两个断裂触发传感器8、标准同轴电缆6和超高速摄像机7共同构成电流回路，此电流回路断开时，就会触发超高速摄像机7拍摄。

在实验过程中，出现图2(a)中未切断导电涂层的混凝土裂纹10时，铜银导电涂层9未被切断，保持通电，超高速摄像机7不拍摄；出现图2(b)中切割导电涂层的混凝土裂纹11时，铜银导电涂层9被切割，但是未被切断，保持导电，超高速摄像机7不拍摄；出现图2(c)中切断导电涂层的混凝土裂纹13时，铜银导电涂层9被切断，回路断电，超高速摄像机7拍摄，拍摄时的起拍点为图2(c)中的超高速摄像机拍摄触发点12。

根据不同需要，可改变标准混凝土试件14上铜银导电涂层9的位置，以适应研究混凝土试件14不同开裂位置上裂纹发展的需要。

本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤1：选取主要制作材料，包括：断裂触发传感器8的头部导电材料、同轴电缆6，双面导电胶带3和导电性较好的订书针，并单独测试各个材料的导电性；

选取超高速摄像机拍摄触发系统中的同轴电缆BNC接头2、强力胶带16，强力胶带16用以固定拍摄触发系统固定在混凝土试件14上；

按照图1构建出适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统，并固定在混凝土试件14两端；

步骤2：用万用表测试除超高速摄像机7以外的断裂触发系统，(要测除了7以外部分的导电性)回路的导电性；

步骤3：将固定了断裂触发传感器8的混凝土试件14放置在加载仪上进行加载试验，试验完成后，应立刻取下超高速摄像机7拍摄触发系统，并清理以备之后试验使用。

本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统具有以下特点：

(1)可以实现裂纹拍摄时的全程自动控制，且拍摄时间精度高；

用本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统进行实验时，可以完全实现超高速摄像机拍摄的全程自动化控制，拥有极高的拍摄精度，适用于类岩石材料抗压、拉、弯曲、扭转以及劈裂试验，特别适合类岩石材料裂纹快速发展的研究。

(2)制作方便，废物利用，可反复使用；

本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系统制作时，部分部件采用废弃的易拉罐，电脑散热器片等，且可根据需要选取其他材料，属于废物再利用，起到了一定的环保作用；制作时，不需要特殊的工具、夹具等，方便制作；使用后应立即拆卸，清理强力胶，达到反复使用的目的。

(3)具有良好的扩展性；

本发明适用于脆性材料研究中超高速摄像机的拍摄触发系具有良好的可扩展性，可在本发明的拍摄触发系基础上增加其他检测设备，例如：数字图像相关系统的搭建等。