دستگاه استروبوسکوپ چیست
دستگاه استروبوسکوپ چیست ؟
چرخش‌نما یا استروبوسکوپ (Stroboscope) ابزاری است که اجسام دارای حرکت تکراری را به نظر ساکن یا دارای حرکت آهسته نشان می‌دهد. با استفاده از این وسیله می‌توان مسافتی که جسم طی کرده، سرعت و زمان آنرا بدست آورد.در زیر به توضیح کامل کارکرد استروبوسکوپ می پردازیم.
آیا تاکنون به این فکر افتاده اید که کارتون های تلویزیون را چگونه می سازند؟اگر در گوشه دفتر خود یک دایره بکشید. در صفحه بعدی دایره ای بکشید که به اندازه نیم میلی متر از دایره قبلی بالاتر باشد. همین کار را برای 50 صفحه اول دفتر تکرار کنید.حال به دایره خیره شوید و دفتر را سریع ورق بزنید. ملاحظه خواهید نمود که دایره به صورت متحرک به نظر خواهد رسید و به سمت بالا حرکت خواهد نمود.
اساس ساخت کارتون های تلویزیونی نیز همین گونه می باشد، اگر به جای دایره یک شخصیت کارتونی بکشید و در صفحات بعد موقعیت و حالت دست و پا و چهره آن را تغییر دهید. با ورق زدن سریع دفتر، مشاهده خواهید کرد که شما یک شخصیت کارتونی متحرک ساخته اید.ولی آیا می دانید برای تولید یک کارتون خوب، باید دفتر خود را با چه سرعتی ورق بزنید یعنی در هر ثانیه چند عدد از این نقاشی ها باید از جلوی چشم انسان عبور کند تا انسان آن را به صورت پیوسته ببیند؟
برای پاسخ دادن به این پرسش، ابتدا واژه ی فرکانس را به شما معرفی می کنیم. فرکانس تعداد تکرار یک اتفاق در واحد زمان می باشد. برای محاسبه فرکانسی ثابت کافی است تعداد دفعات وقوع یک اتفاق را در یک بازه زمانی بشماریم و این عدد را بر طول آن بازه زمانی تقسیم کنیم.واحد اندازه گیری فرکانس هرتز می باشد. یک هرتز به این معنی می باشد که یک واقعه با سرعت یک بار بر ثانیه رخ می دهد.
پس اگر بخواهیم سوال مطرح شده را به صورت علمی تر بیان کنیم، باید بپرسیم که برای ساخت یک کارتون مناسب، تصویر(نقاشی ها) باید با چه فرکانسی تعویض گردند؟
هر ناظری با چشمان خود به وقایع می نگرد و هر چشمی دارای فرکانسی مشخص می باشد که این فرکانس نشان می دهد آن ناظر چند تصویر را در ثانیه می تواند دریافت نموده و درک کند.فرکانس چشم انسان برابر 24 هرتز می باشد. یعنی زمانی که 24 تصویر در یک ثانیه از مقابل چشم ما عبور کند، ما آن را پیوسته می بینیم و اگر تعداد تصاویر کمتر از 24 عدد در ثانیه باشد، ما آن را بریده بریده و غیر پیوسته خواهیم دید.برای مثال اگر پره ی پنکه با سرعت 50 دور بر ثانیه دوران کند، چشم انسان آن را به صورت یک دایره ثابت مشاهده خواهد نمود.
پره یک فن در حال چرخش با سرعت بالا
به عنوان مثال دیگر می توان به تصویر تلویزیون یا نور لامپ مهتابی اشاره نمود. هم نور تلویزیون و هم نور لامپ مهتابی فرکانسی معادل 60 هرتز دارند، یعنی در ثانیه 60 بار روشن و خاموش می شوند، ولی چون فرکانس چشم ما 24هرتز است، نور آنها را به صورت یکنواخت مشاهده می کنیم و متوجه خاموش و روشن شدن آنها نمی شویم.حتما مشاهده کرده اید که پره هواکش یا چرخ خودرو گاهی اوقات ثابت به نظر می آیند. دلیل این پدیده همان چیزی است که در بالا توضیح داده شد.یعنی در آن زمان فرکانس چرخش فن یا چرخ خودرو برابر مضربی از فرکانس چشم شما می باشد.
حال فرض کنید یک جسم در حال حرکت داریم و می خواهیم نوشته ای که روی آن ثبت شده برای مثال شماره سریال آن را بخوانیم و یا ترک های احتمالی ایجاد شده بر روی آن را بررسی نماییم و کاهش سرعت دوران آن جسم نیز یا امکان پذیر نباشد یا اینکه بسیار پرهزینه باشد.به عنوان مثال اگر بخواهید پره ی یک توربین آبی را از حرکت متوقف کنید، باید هزینه زیادی پرداخت کنید و کل نیروگاه را از کار بیاندازید. به نظر شما برای خواندن این جور نوشته ها و یا مشاهده دقیق این سطوح چه راه هایی به غیر از متوقف نمودن آن ها وجود دارد؟
شافت یک نیروگاه آبی در حال چرخش با سرعت زیاد
شکل فوق، عکس شافت یک نیروگاه آبی را نشان می دهد. این شافت با سرعت 90 دور بر دقیقه (1/5 دور بر ثانیه) می چرخد. به نظر شما چگونه می توان نوشته های روی آن را مطالعه نمود یا سطح آن را از لحاظ خراشیده شدن یا ترک خوردن بررسی نمود؟با توجه به مطالب بیان شده ، اگر بتوانیم آنرا توسط چشمی که فرکانس آن 1/5 هرتز است مشاهده کنیم، آنرا ثابت خواهیم دید. ولی چشم ما که 24 هرتز است! پس چه باید کرد؟
حال فرض کنید که کل محیط را تاریک کنیم و هر 1/5 ثانیه، یک فلاش بزنیم. با این کار چشم ما در هنگام تاریکی چیزی مشاهده نمی کند. ولی با هر فلاش که زده می شود چشم برای کسر کوچکی از ثانیه اطراف خود را می بینید و تا فلاش بعدی چیزی مشاهده نمی کند.پس اگر ما این فلاش ها را به گونه ای بزنیم که هر بار که نوشته مورد نظر به جلوی چشم ما آمد فلاش زده شود، چشم ما آن نوشته را به صورت ثابت مشاهده خواهد نمود. استروبوسکوپ وسیله ای است که قادر است این فلاش ها را با فرکانس مورد نظر ما بزند.
حال آزمایشی انجام دهید تا با نحوه عملکرد استروبوسکوپ بهتر آشنا شوید. با یکی از دوستانتان داخل یک اتاق تاریک بروید. از دوست خود بخواهید هر ثانیه یک بار دستان خود را به هم بزند. حال شما چراغ اتاق را هر ثانیه 1 بار خاموش و روشن نمایید.با این کار (هر 1 ثانیه یک بار با سرعت بالا روشن و خاموش نمایید) دستان دوستتان را ثابت خواهید دید ولی صدای دست زدن او به گوش شما خواهد رسید. مکانیزم عملکرد استروبوسکوپ نیز دقیقا به همین صورت می باشد.
کاربرد چرخش‌نما (Stroboscope)
دستگاه استروب اسکوب ازنمونه های دورسنجی نوری می باشد که برای بازبینی و اندازه گیری سرعت پمپ ها، موتورها و به طور کلی نگهداری صنعتی، تولید، کنترل کیفیت، آزمایشگاه های دانشگاه ها ومدارس مورد استفاده قرار می گیرد.از چرخش‌نما جهت تشخیص عیوب سطح ورقها و یا سطوحی که عیوب متوالی و با فاصله زمانی مشخص در خط تولید دارند می‌توان استفاده نمود و فرکانس را تعیین کرد. جای دیگری که استروبوسکوپ کار برد دارد، تنظیم موتور خودروها می باشد
استروب ها نقشی مهم در تحقیق در رابطه با فشار های ماشین آلات در حال حرکت ، و شکل های تحقیقاتی متعدد دیگر ایفا می کنند . این ابزار قادر به غلبه بر نور محیطی و ظاهر سازی افکت های حرکت آهسته ، بدون نیاز به کار گیری از شرایط محیطی تاریک ، هستند . از آن ها به عنوان ابزار اندازه گیری برای تعیین سرعت چرخ ها استفاده می شود . از آن ها برای تنظیم زمان احتراق موتور های احتراق داخلی استفاده می شود . در پزشکی ، استروبوسکوپ ها به منظور مشاهده ی تار های صوتی برای تشخیص شرایطی به کار گرفته می شوند که باعث ایجاد دیسفونیا می شود ، بیمار شروع به زمزمه یا صحبت در یک میکروفون می کند که باعث فعال سازی این ابزار در همان فرکانس یا فرکانسی اندکی متفاوت می شود . منبع نوری و یک دوربین به منظور اندوسکوپی قرار داده می شوند .
دیگر کاربرد استروب می تواند در بسیاری از صفحات گردان گرامافون دیده شود . لبه ی صفحه ی گرامافون دارای علایمی در فواصل خاصی است تا زمانی که تحت نور فلورسنت در فرکانس های اصلی دیده شود ، مشخص کند که صفحه ی گرامافون با سرعت صحیحی در حال چرخیدن است ، از این نظر که علایم ثابت به نظر می آیند . چنین چیزی به خوبی در شرایط نوری سفید کار نمی کند ، چون لامپ های نور سفید به شکل بارزی فلش نمی زنند . به همین دلیل بعضی از صفحات گردان دارای یک لامپ نئونی یا LED در کنار صفحه ی گردان هستند ، این LED باید تحت هدایت یک ، یک سو کننده ی موج قرار گیرد .
استفاده عمده از دستگاه استروبوسکوپ و تکنیک استروبوسکوپی در عکاسی و تهیه عکسهای هنری است که مراحل مختلف یک تغییر را بر روی یک نگاتیو ثبت میکند.
اساس کار این دستگاه بر این مینا بنا شده که با یک فرکانس و نرخ قابل تنظیم عکسبرداریهای متوالی انجام می‌دهد و تمام عکسها بر روی یک نگاتیو ثبت میشوند.
از دستگاه استروبوسکوپ می‌توان برای سنجش سرعت زاویهای یک حرکت دورانی استفاده کرد. واضح است که اگر از تکنیک استروبوسکوپی یعنی ثبت فریمهای تصویر با یک نرخ و فرکانس قابل تنظیم در فیلمبرداری استفاده کنیم، زمانی که فرکانس تصویربرداری با فرکانس چرخش شیء دوار برابر باشد، صفحه نمایش، شیء را بیحرکت نشان می‌دهد و بر این مینا فرکانس تنظیم شده دستگاه استروبوکوپ همان فرکانس حرکت دوار است. در نوع دیگر این دستگاه به جای فیلمبرداری از تاباندن نور با فرکانس قابل تنظیم قطع و وصل منبع نوری استفاده میشود که در شرایط تعادل (برابر شدن فرکانسها) شیء بی حرکت دیده خواهد شد. از این تکنیک می توان برای سنجش سرعت زاویهای یک موتور دوار حتی از راه دور (مانند سنجش سرعت زاویهای چرخش پرههای یک بالگرد) استفاده کرد.
نکاتی که در انتخاب دورسنج/تاکومتر یا استروبوسکوپ باید به آن توجه کرد:
• محدوده اندازه گیری تعداد دور
• سرعت اندازه گیری دور سنج یا دور بر دقیقه
• نوع مکانیزم که میتواند لیزری ، مکانیکی و نوری باشد
• پرتابل بودن یا قابلیت نصب دور سنج
• قابلیت های دستگاه نظیر : قابلیت اتصال به کامپیوتر ، داشتن حافظه داخلی و یا جانبی
• قابلیت های منحصر به فرد که گاها مورد نیاز است مثلا اندازه گیری دما به همراه دور سنج یا اندازه گیری لرزش به همراه دور سنج در یک دستگاه
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.