Стробоскопический_эффект_Захаров_АТ_11

Министерство Образования Российской Федерации Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра АТ

Стробоскопический эффект

Выполнил студент группы АТ-11: Захаров Евгений Проверил преподаватель кафедры АТ: Панов В.А.

Пермь 2012

Введение:

Стробоскопический эффект (греч. strobos кружение, вихрь + skopeo рассматривать, наблюдать) — возникновение зрительной иллюзии неподвижности или мнимого движения предмета при его прерывистом (с определенной периодичностью) визуальном наблюдении.

Сущность эффекта:

Стробоскопический эффект — 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 переодических вспышках света в темном помещении).

При освещении движущихся или вращающихся предметов пульсирующим световым потоком может появится стробоскопический эффект, связанный с искажением зрительного восприятия. Если, например, освещать таким пульсирующим световым потоком вращающееся с определённой угловой скоростью колесо, то при равенстве или кратности угловой скорости вращения колеса частоте пульсации, оно при этом освещении будет казаться неподвижным. Если угловая скорость вращения будет меньше частоты пульсации, то нам покажется, что колесо медленно вращается в обратную сторону по сравнению с действительным направлением вращения. Такой обман зрения опасен сточки зрения техники безопасности, так как при этом возможно получение травм.

Световой поток, излучаемый источником света, при питании его переменным током не остается постоянным, а меняется по величине, следуя за изменениями тока через лампу. В момент, когда ток, проходящий через лампу, имеет нулевое значение, равен нулю и создаваемый лампой световой поток. Следовательно, световой поток лампы пульсирует с двойной частотой по отношению к частоте сети. При освещении лампами накаливания мы не замечаем пульсации светового потока из-за тепловой инерционности нити накала. Люминесцентные лампы не обладают такой инерционностью, поэтому прекращение тока в них приводит к немедленному погасанию разряда и исчезновению свечения лампы.

Стробоскопический эффект очень опасен на производстве в условиях машиностроительных цехов: при определенном стечении обстоятельств и освещении цеха газоразрядными лампами, возможна иллюзия того, что стремительно вращающиеся части станка кажутся абсолютно неподвижными. В условиях цеха, когда из-за зашумленности определить движение предметов можно только визуально, это может стать причиной мгновенной гибели или увечья. Для предотвращения этого, освещение цехов газоразрядными лампами должно производиться с питанием нескольких цепей осветительных ламп от разных фаз.

Стробоскопический эффект 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.

Математическое описание

Частота движения тела при несовпадении частот движения тела и световых импульсов

F=fд-fи.с.

где fд — частота движения тела, Гц; fи.с. - частота импульсов света, Гц.

Применение

Стробоскопический эффект используется при бесконтактном измерении скорости вращения тел.

1)Фазовый способ измерения длины волны ультразвука, основанный на использовании стробоскопического эффекта при помощи бегущих ультразвуковых волн, отличающихся тем, что с целью повышения точности модулируют одну из бегущих ультразвуковых волн, освещаемых пучком свет, по фазе, наводят последовательно ось изображения и по расстоянию между соседними максимумами судят о длине ультразвуковой волны.

2)Способ определения окружных люфтов трансмиссий с ведомым и ведущими валами, заключающийся в том, что на ведомом валу наносят базовую метку и вращают его с определенной и постоянной угловой скоростью, отличающийся тем, что с целью повышения точности определения люфтов освещают базовую метку стробоскопическими импульсами с частотой, при которой метка кажется неподвижна, изменяют синхронно скорость вращения ведущего вала и частоту импульсов и определяют угол отклонения метки от первоначального ее положения, по которому судят о люфтах трансмисий.

Вопросы

1.В чем заключается суть стробоскопического эффекта? (Стробоскопический эффект — возникновение зрительной иллюзии неподвижности или мнимого движения предмета при его прерывистом (с определенной периодичностью) визуальном наблюдении.)

2.Как можно объяснить это явление? (Стробоскопический эффект 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.)

3.В чем заключается опасность стробоскопического эффекта на производстве? (Стробоскопический эффект очень опасен на производстве в условиях машиностроительных цехов: при определенном стечении обстоятельств и освещении цеха газоразрядными лампами, возможна иллюзия того, что стремительно вращающиеся части станка кажутся абсолютно неподвижными. В условиях цеха, когда из-за зашумленности определить движение предметов можно только визуально, это может стать причиной мгновенной гибели или увечья.)

4.Где применяется стробоскопический эффект?

(Стробоскопический эффект используется при бесконтактном измерении скорости вращения тел.)

5.Где в жизни можно явно наблюдать стробоскопический эффект?

(Например колесные диски движущегося автомобиля «начинают вращаться» в обратную сторону, лопасти вертолета кажутся неподвижными/медленно вращаются, в то время как скорость их вращения огромна)

Задачи

1)Найти с какой частотой будут вращаться лопасти вентилятора, если частота оборотов электродвигателя 100 Гц, а частота освещения 102 Гц?

Дано:		Решение:
fд=100 Гц		F=fд-fи.с.=100-102=-2 Гц
fи.с.=102 Гц
Найти:
F - ?