Что такое стробоскопический эффект

Стробоскопический эффект

Полезное

Смотреть что такое «Стробоскопический эффект» в других словарях:

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ:1) восприятие в условиях прерывистого наблюдения быстродвижущегося предмета неподвижным;2) восприятие быстрой смены изображений отдельных моментов движения тела как непрерывного его движения. Приборы в которых… … Большой Энциклопедический словарь

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — зрительная иллюзия, возникающая в случаях, когда наблюдение к. л. предмета осуществляется не непрерывно, а в течение отдельных малых, периодически следующих один за другим интервалов времени (напр., при периодич. открывании и закрывании… … Физическая энциклопедия

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — один из видов иллюзий оптических, заключающийся в слиянии в сознании зрителя в один образ отд. изображений неподвижного или движущегося предмета, наблюдаемых не непрерывно, а в течение ряда коротких и периодически следующих друг за другом… … Физическая энциклопедия

Стробоскопический эффект — явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени в осветительных… … Официальная терминология

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени в осветительных… … Российская энциклопедия по охране труда

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — (1) зрительная иллюзия, проявляющаяся в том, что быстродвижущийся объекта в условиях прерывистого наблюдения воспринимается как неподвижный; (2) восприятие быстрой смены дискретных актов движения объекта наблюдения как непрерывного. Приборы, в… … Большая политехническая энциклопедия

Стробоскопический эффект — 36. Стробоскопический эффект явление искажения зрительного во­сприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мель­кающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных харак­теристик движения объектов и изменения светового… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

стробоскопический эффект — 1) восприятие в условиях прерывистого наблюдения быстродвижущегося предмета неподвижным; 2) восприятие быстрой смены изображений отдельных моментов движения тела как непрерывного его движения. Приборы, в которых используется стробоскопический… … Энциклопедический словарь

стробоскопический эффект — stroboskopinis reiškinys statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. stroboscopic effect vok. stroboskopischer Effekt, m rus. стробоскопический эффект, m pranc. effet stroboscopique, m … Automatikos terminų žodynas

стробоскопический эффект — stroboskopinis reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. stroboscopic effect vok. stroboskopischer Effekt, m rus. стробоскопический эффект, m pranc. effet stroboscopique, m … Fizikos terminų žodynas

Источник

Стробоскопы. Виды и работа. Применение. Стробоскопический эффект

Стробоскоп – это осветительная установка, создаваемая яркие повторяющиеся световые импульсы, чередуя их с отключением. При работе он создает стробоскопический эффект, который основан на восприятии мозгом человека остаточного изображения. Фактически стробоскопы выдают яркие повторяющиеся вспышки, создающие обман зрения при совпадении определенных условий.

Что такое стробоскопический эффект

Это обман зрения, который основан на специфике восприятия человеческого мозга. Стробоскопический эффект в большей мере применим для вращающихся объектов. К примеру, если на оборачивающийся диск светить стробоскопом, при этом частота каждого его оборота будет совпадать с появлением новой вспышкой лампы, создастся впечатление, что круг неподвижен.

Мозг человека воспринимает происходящее только в момент вспышки стробоскопа. Пока лампа не светит, диск делает оборот, что естественно незаметно. Как только стробоскоп снова осветит поверхность вращающегося круга, то глаза увидят его в том же положении, что и на предыдущей вспышке. Таким образом, мозг будет считать, что диск неподвижен.

В том случае, если частота мерцания стробоскопа и вращающегося объекта имеют небольшое несовпадение, то при каждом включении мозга будет заметно незначительное перемещение. Если диск будет вращаться очень быстро, то при несовпадении частоты просто покажется, что он очень медленно проворачивается. В зависимости от того в какую сторону происходит несовпадение частоты между вращением и мерцанием, может создаваться разный визуальный эффект перемещения объекта. Даже если диск вращается по часовой стрелке, то при определенных условиях может показаться, что происходит обратное смещение.

Стробоскопический эффект является широко известным в профессиональных кругах, в сфере кинематографа. Видеозаписывающее оборудование снимает изображения в виде картинок, которые меняются с высокой частотой, порядка 24 кадров в секунду. Каждая последующая картинка показывает изображение объекта, на котором тот немного сдвинут в сторону. Благодаря этому просматривая кадры, человеческий мозг воспринимает это как движение.

Во время съемок вращающихся объектов частота их оборотов может совпадать с частотой кадров, записываемых с помощью камеры. В дальнейшем просматривая такое видео можно заметить, что нередко у автомобиля, едущего на очень высокой скорости, колеса оборачиваются медленно, или вообще вращаются в обратную сторону. Также стробоскопический эффект очень заметен если смотреть на видеозапись вращения лопастей вертолета. Создается такое впечатление, что они неподвижны или оборачиваются очень медленно.

Стробоскопический эффект может возникнуть при использовании люминесцентных ламп с дросселем, которые также выдают свет с мерцанием. В связи с этим их запрещено применять для освещения производственных станков. Если частота мерцания ламп и оборотов станка совпадут, то у оператора может создаться впечатление, что оборудование остановилось, хотя на самом деле это не так.

В большом промышленном цеху, где множество рабочих машин, сложно определить по звуку работает двигатель у данного станка или нет. Если довериться глазам и прикоснуться к фрезе, или любой другой острой оснастке, то можно получить травму. Именно поэтому техника безопасности запрещает использовать дроссельные люминесцентные лампы на промышленных объектах с вращающимся оборудованием.

Виды стробоскопов по назначению

Данные осветительные устройства бывают следующих видов:

Автомобильные стробоскопы

Второй кабель, идущий от стробоскопа, с помощью прищепки фиксируется на бронепроводе, подающем напряжение на свечу зажигания. После этого на шкиве и крышке двигателя, где имеются заводские метки, ставятся точки белым маркером, краской или мелом.

После запуска двигателя свечение стробоскопа направляется на метки. Под воздействием вспышек света глаз успевает замечать – где именно располагается маркер, чтобы провести правильную регулировку. Без стробоскопа различить что-то на вращающемся шкиве, который делает порядка 850 оборотов в минуту, просто невозможно. Каждая вспышка света на устройстве идет параллельно с подачей искры в цилиндре.

Помимо базовой конструкции, существуют и более усовершенствованные стробоскопы, которые имеют дополнительный провод, для присоединения к катушке автомобиля. Такие устройства позволяют работать как тахометр, они показывают текущие обороты двигателя. Также они выполняют функции вольтметра. Поскольку дизельные двигателя работают по другому принципу, чем бензиновые моторы, для них используется особенный тип стробоскопов. Они вместо прищепки для закрепления на бронепровод свечи оснащаются датчиком удара, который фиксируется к топливопроводу.

Практически любой автомобильный стробоскоп предусматривает различные режимы настроек, в зависимости от типа двигателя. Благодаря этому такие устройства можно использовать абсолютно на любой машине. Единственное важное отличие заключается только в том, что прибор для диагностики зажигания в бензиновом и дизельном двигателе отличается.

Стробоскоп для танцпола

На дискотеках применяются стробоскопы для освещения танцплощадок. Данные установки создают мигающий эффект, в результате чего получается ощущение визуального замедления движущихся людей. Такие устройства включаются в темноте. Яркие вспышки освещают танцующих, после чего наступает момент полной темноты. До повторной вспышки наблюдаемый человек меняет положение тела, в результате при взгляде на него кажется, что он это сделал мгновенно, поскольку глаза не видели момент плавного перехода.

Стробоскоп для дискотеки может иметь различные цвета ламп, что позволяет разнообразить эффекты свечения. Обычно цветные устройства имеют 5 расцветок. Такие приборы делают от 0 до 20 вспышек в секунду. Наличие цветных ламп создает эффект бегущих огней, также стробоскопы могут поддерживать вспышки в такт проигрываемой музыки.

Применение для наружной рекламы

Мерцание стробоскопа способно эффективно привлекать внимание окружающих, чем и пользуются при показе наружной рекламы. Используемые для этого лампы хаотично вспыхивают, что привлекает внимание проходящих мимо. Используемые для этого стробоскопы создают рассеивающий свет, поэтому он не ослепляет окружающих. Благодаря этому исключается создание опасных ситуаций.

Тактический фонарь

Данные устройства представляют собой тактический фонарь, который помимо обычного режима свечения также может создавать стробоскопический эффект. Такие устройства применяются для самозащиты. Достаточно направить фонарь на нападающего и неожиданно его включить. Как следствие злоумышленник будет дезориентирован, а также получит временное нарушение прямого и периферийного зрения. Подобное воздействие яркой вспышкой света вызывает смятение нервной системы, и даже способствует появлению панического страха. Подобные осветительные устройства используются не только для самозащиты, но и применяются правоохранительными органами многих стран мира. Эти устройства, несмотря на мощность, имеют вполне компактные габариты, что облегчает их ношение.

Источники света

Создавать свет в стробоскопе могут газоразрядные лампы или светодиоды. Более современным решением является применение именно светодиодов, поскольку они имеют определенные преимущества. В первую очередь они не боятся вибрации, отличаются большим эксплуатационным ресурсом и требуют меньше энергии. Они являются более безопасными. Светодиодные стробоскопы занимают мало места. Для питания светодиодов не нужно применять источник высокого напряжения, что исключает риск поражения током. Все тактические фонари оснащены именно светодиодным стробоскопом.

Источник

Стробоскопический эффект

СОДЕРЖАНИЕ

Объяснение

Считайте, что стробоскоп используется в механическом анализе. Это может быть « стробоскоп », который срабатывает с регулируемой скоростью. Например, объект вращается со скоростью 60 оборотов в секунду: если на него смотреть серию коротких вспышек с частотой 60 раз в секунду, каждая вспышка освещает объект в той же позиции в его цикле вращения, поэтому кажется, что объект стационарный. Кроме того, при частоте 60 вспышек в секунду постоянное зрение сглаживает последовательность вспышек, так что воспринимаемое изображение остается непрерывным.

Если один и тот же вращающийся объект рассматривается со скоростью 61 вспышка в секунду, каждая вспышка будет освещать его на несколько более ранней части его цикла вращения. Шестьдесят одна вспышка произойдет до того, как объект снова станет видимым в том же положении, и серия изображений будет восприниматься так, как если бы она вращалась назад один раз в секунду.

Тот же эффект возникает, если объект рассматривается с частотой 59 вспышек в секунду, за исключением того, что каждая вспышка освещает его немного позже в своем цикле вращения, и поэтому будет казаться, что объект вращается вперед.

То же самое можно было бы применить и на других частотах, таких как 50 Гц, характерная для электрических распределительных сетей большинства стран мира.

В случае движущихся изображений действие фиксируется как быстрая серия неподвижных изображений, и может возникнуть такой же стробоскопический эффект.

Преобразование звука из световых паттернов

Стробоскопический эффект также играет роль при воспроизведении звука. Для обработки компакт-дисков используются стробирующие отражения лазера от поверхности диска (это также используется для компьютерных данных ). Диски DVD и Blu-ray имеют схожие функции.

Эффект вагона-колеса

Кинокамеры обычно снимают со скоростью 24 кадра в секунду. Хотя колеса транспортного средства вряд ли будут вращаться со скоростью 24 оборота в секунду (поскольку это было бы очень быстро), предположим, что каждое колесо имеет 12 спиц и вращается только со скоростью два оборота в секунду. При съемке со скоростью 24 кадра в секунду спицы в каждом кадре будут отображаться в одном и том же положении. Следовательно, колесо будет восприниматься как неподвижное. Фактически, каждая спица, запечатленная на фотографии в любом положении, будет отдельной спицей в каждом последующем кадре, но поскольку спицы почти идентичны по форме и цвету, никакой разницы не будет ощущаться. Таким образом, до тех пор, пока число оборотов колеса в секунду составляет 24 и 12 раз, колесо будет казаться неподвижным.

Если колесо вращается немного медленнее, чем два оборота в секунду, положение спиц будет заметно отставать в каждом последующем кадре, и, следовательно, будет казаться, что колесо поворачивается назад.

Нежелательные эффекты при обычном освещении

Эффекты

В общем, нежелательные эффекты в визуальном восприятии человека-наблюдателя, вызванные колебаниями интенсивности света, называются временными световыми артефактами (TLA). Дополнительные сведения и объяснения различных явлений TLA, включая стробоскопический эффект, приведены в записанном веб-семинаре « Это все просто мерцание? ». [7]

Коренные причины

Светодиоды по своей сути не создают временной модуляции; они просто очень хорошо воспроизводят форму волны входного тока, и любая пульсация в форме волны тока воспроизводится световой пульсацией, потому что светодиоды имеют быстрый отклик; поэтому, по сравнению с традиционными технологиями освещения (лампами накаливания, люминесцентными), для светодиодного освещения наблюдается большее разнообразие свойств TLA. Применяются многие типы и топологии схем светодиодных драйверов ; более простая электроника и ограниченные буферные конденсаторы или их отсутствие часто приводят к большей пульсации остаточного тока и, следовательно, большей временной модуляции света.

Технологии затемнения либо внешних диммеров (несовместимых диммеров), либо внутренних регуляторов уровня освещенности могут иметь дополнительное влияние на уровень стробоскопического эффекта; уровень временной модуляции света обычно увеличивается при более низких уровнях освещенности.

Смягчение

Как правило, нежелательного стробоскопического эффекта можно избежать, снизив уровень TLM.

Конструкция осветительного оборудования для уменьшения TLM источников света обычно является компромиссом для других свойств продукта и, как правило, увеличивает стоимость и размер, сокращает срок службы или снижает энергоэффективность.

Видимость

Стробоскопический эффект становится видимым, если частота модуляции TLM находится в диапазоне от 80 Гц до 2000 Гц и если величина TLM превышает определенный уровень. Другими важными факторами, определяющими видимость TLM как стробоскопического эффекта, являются:

Все влияющие величины, связанные с наблюдателем, являются стохастическими параметрами, потому что не все люди одинаково воспринимают эффект одной и той же световой ряби. Поэтому восприятие стробоскопического эффекта всегда выражено с определенной долей вероятности. Для уровней освещенности, встречающихся в обычных приложениях, и для умеренных скоростей движения объектов (связанных со скоростями, которые могут быть созданы людьми) на основе исследований восприятия была получена средняя кривая чувствительности. [5] [9] Средняя кривая чувствительности для синусоидальных модулированных световых сигналов, также называемая пороговой функцией контраста стробоскопического эффекта, как функция частоты f выглядит следующим образом:

Функция порога контрастности изображена на рисунке 2. Стробоскопический эффект становится видимым, если частота модуляции TLM находится в диапазоне приблизительно от 10 Гц до 2000 Гц и если величина TLM превышает определенный уровень. Функция порога контрастности показывает, что при частотах модуляции около 100 Гц стробоскопический эффект будет виден при относительно низких величинах модуляции. Хотя стробоскопический эффект теоретически виден и в диапазоне частот ниже 100 Гц, на практике видимость мерцаниябудет преобладать над стробоскопическим эффектом в диапазоне частот до 60 Гц. Более того, большие значения преднамеренно повторяющихся TLM с частотами ниже 100 Гц маловероятны на практике, поскольку остаточные TLM обычно возникают на частотах модуляции, которые в два раза превышают частоту сети (100 Гц или 120 Гц).

Подробные объяснения видимости стробоскопического эффекта и других временных световых артефактов также приведены в CIE TN 006: 2016 [4] и в записанном вебинаре « Это все просто мерцание? ». [7]

Объективная оценка стробоскопического эффекта

Измеритель видимости стробоскопического эффекта

Для объективной оценки стробоскопического эффекта разработана мера видимости стробоскопического эффекта (SVM). [4] [5] [9] Технические характеристики измерителя видимости стробоскопического эффекта и метод испытаний для объективной оценки осветительного оборудования опубликованы в техническом отчете МЭК IEC TR 63158. [10] SVM рассчитывается с использованием следующей формулы суммирования:

Набор инструментов для измерения видимости стробоскопических эффектов в Matlab, включая функцию для вычисления SVM, и некоторые примеры приложений доступны в Matlab Central через сообщество Mathworks. [11]

Критерий приемки

Если значение SVM равно единице, входная модуляция формы светового сигнала создает стробоскопический эффект, который только виден, то есть на пороге видимости. [4] Это означает, что средний наблюдатель сможет обнаружить артефакт с вероятностью 50%. Если значение меры видимости больше единицы, эффект имеет вероятность обнаружения.более 50%. Если значение меры видимости меньше единицы, вероятность обнаружения составляет менее 50%. Эти пороги видимости показывают среднее обнаружение среднего человека-наблюдателя в популяции. Однако это не гарантирует приемлемости. Для некоторых менее важных приложений уровень приемлемости артефакта может быть намного выше порога видимости. Для других приложений допустимые уровни могут быть ниже порога видимости. NEMA 77-2017 [12] среди прочего дает руководство по критериям приемлемости в различных приложениях.

Приложения для испытаний и измерений

Типичная испытательная установка для тестирования стробоскопического эффекта показана на рисунке 3. Измеритель видимости стробоскопического эффекта может применяться для различных целей (см. IEC TR 63158 [10] ):

Публикация организаций по разработке стандартов

Опасности на рабочем месте

Источник

Чем опасен эффект стробоскопа

С эффектом стробоскопа, так или иначе, сталкивался каждый из нас. Однако о том, почему предмет, который, казалось бы, движется с большой скоростью, наш глаз нередко воспринимает как неподвижный, задумывались единицы. И уж подавно мало кто подозревал об опасности такого явления, хотя она довольно очевидна и может подстерегать вас на работе и даже дома. Для того, чтобы эта оптическая иллюзия появилась, часто не нужно включать какие-либо особые приборы. Достаточно просто неправильно выбрать лампочку или вовремя не сменить качественный, но старый источник света.

Стробоскопический эффект — что это?

Стробоскопическим эффектом называют особого рода оптическую иллюзию, особенность восприятия глазом объектов, которые движутся очень быстро в определенных условиях. Она обусловлена строением наших органов зрения и спецификой их связи с мозгом. Разли чают 2 типа эффекта стробоскопа.

Первая разновидность стробоскопического эффекта

Первый тип основан на том, что если в поле зрения есть объект, сменяющий фазы движения очень быстро, то нам кажется, что это движения плавное и непрерывное. Помните «мультик из блокнота»? Вот эта игрушка и иллюстрирует такой эффект.

Здесь каждый из кадров представляет собой статичный рисунок. Но эти рисунки сменяют друг друга с большой скоростью, и движение становится для нашего глаза непрерывным. В чем причина? В том, что сетчатка нашего глаза сохраняет зрительный образ объекта, который уже исчез (или сменил положение), еще примерно 0,1 секунды. Таким образом, если между фазами движения проходит менее 0,1 секунды, то упомянутые образы сливаются и движение для нашего мозга и глаз становится непрерывным. Кстати, в кино и на телевидении используется именно этот принцип.

Второй тип стробоскопического эффекта

Эта разновидность несколько сложнее первой. Для того, чтобы ее зафиксировать, должны быть созданы определенные условия наблюдения, а именно подобрано подобающее освещение. Представим белый диск, который закреплен на оси. На его краю нарисовали черную точку. Также представим, что электрический двигатель начинает вращать диск вокруг собственной оси со скоростью 2000 об. /мин. Если освещение в комнате, где проводится наш эксперимент, постоянное, то мы увидим, что точка во время вращения превратилась в сплошную линию, проведенную по краю диска. Но если свет в помещении будет представлять из себя частые кратковременные вспышки равные по частоте оборотам диска (примерно 2000 Гц), то нам покажется, будто диск неподвижен, а точка остается на месте. Может показаться даже, что диск крутится в обратном направлении. Эффект зависит от того, насколько частота вспышек вета приближена к частоте вращения диска.

Отметим также, что наш глаз не способен уловить столь частого мерцания света — для нас освещение все еще будет казаться непрерывным. Диск тоже будет выглядеть, как неподвижный, хотя на самом деле он вращается. Одним из лучших примеров будет обычный вентилятор, освещенный лампой-стробоскопом.

Почему появляется эффект стробоскопа

Как мы сказали вначале, чтобы обмануть наш глаз подобным образом, вовсе не обязательно иметь под рукой какие-то особые приборы или специальные лампы. Зачастую вполне достаточно старых люминесцентных источников света. Когда к ним подключают переменный ток с частотой 50 Гц, они могут мерцать с частотой 100 Гц. Объясняется это тем, что в стандартной для нашей страны электрической сети ток за период времени 2 раза поднимается до максимума и 2 раза опускается до минимума. В лампочке накаливания такой эффект незаметен из-за тепловой инерционности, которой нет в лампе люминесцентной. К счастью, в современных светильниках мерцание исключается за счет использования специального электронного пускорегулировочного аппарата (ЭПРА). В светодиодных же источниках света применяется другая микросхема — драйвер.

Однако эффект стробоскопа может появиться даже в самых новых моделях современных светильников. Как его увидеть, мы описали в статье «Как определить, вредит ли ваша лампочка здоровью». Если один из тестов, описанных в этом материале, показал наличие эффекта стробоскопа, то это, скорее всего, значит, что:

Мерцающую лампочку рекомендуется заменить на другую. Это точно положительно скажется на вашем самочувствии.

Опасность эффекта стробоскопа

В статье «Пульсация света и ее опасность» мы уже говорили о том, что мерцающий свет может привести к головным болям, повышенной утомляемости, а в некоторых случаях к тошноте и головокружению. Однако именно стробоскоп может таить в себе более страшные потенциальные последствия. Если речь идет о производственных комплексах, заводах, фабриках, то здешние сотрудники могут иметь дело с быстро движущимися деталями в конвейерах, сверлильных, шлифовальных и других станках.

Если лампы в таком помещении давно не меняли или они попросту некачественные, то движущиеся на самом деле части машин могут казаться неподвижными, а сам механизм выключенным. В шумном цехе можно не услышать гула отдельного работающего станка и, ориентируясь только по зрению, решить, что он сломался. Если работник посчитает станок неисправным, он может быть менее осторожен рядом с ним. Сотрудник может попытаться проверить, что не так в устройстве машины или даже попробовать починить ее. Если человек положит руку на ту часть станка, которая кажется неподвижной, но на самом деле работает, он может получить серьезную травму. Такая же ситуация может произойти с ребенком в школьной учебной мастерской. Поэтому важно своевременно менять состарившееся лампы. Берегите себя.

Источник