Fastcam Orion S40 Hoch­geschwindig­keitskameras der Serie

Wählen Sie die 312K-Konfiguration, wenn für das Ereignis Bildraten über 200.000 fps erforderlich sind; wählen Sie die 200K-Geschwindigkeitsklasse, wenn 200.000 fps ausreichen. Beide nutzen dasselbe Sensorformat mit 1.280 × 1.024 und zeichnen Vollformatbilder mit 31.250 fps auf, sodass der Unterschied vor allem dann relevant ist, wenn der ROI für die schnellsten Sequenzen verkleinert wird. Die 312K-Option erreicht 312.500 fps bei 896 × 32, während die 200K-Klasse auf 200.000 fps begrenzt ist. Die Modellsuffixe 312KS und 200KS kennzeichnen Versionen mit exportkontrollbedingten Einschränkungen bei Verschlusszeit und – im Fall von 200KS – Bildrate. Prüfen Sie das vorgesehene Einsatzland und die erforderliche Belichtungszeit, bevor Sie den Bestellcode final festlegen.

Die Auswahl sollte mit dem kleinsten Sichtfeld beginnen, das die relevanten Bewegungs- und Messmerkmale noch vollständig erfasst. Bei Aufzeichnung im Vollformat sind 1.280 × 1.024 bei 31.250 fps möglich, während 1.024 × 1.024 die Bildrate auf 37.500 fps erhöht und 896 × 512 bis zu 80.000 fps erlaubt. Bildraten von 100.000, 125.000, 200.000, 250.000 und 312.500 fps nutzen schrittweise kleinere vertikale Auflösungen bis hinunter zu 896 × 32. Eine geringere Auflösung reduziert zudem die pro Bild erzeugte Datenmenge, was trotz höherer Bildrate längere Aufnahmezeiten ermöglichen kann. Bei DIC oder PIV sollte vor einer Erhöhung der Geschwindigkeit sichergestellt werden, dass die räumliche Abtastung für Korrelationsfenster oder Partikelbilder ausreichend bleibt.

Die Sensorarchitektur eignet sich für Messungen bei schwachem Licht, da die 16-µm-Pixel und die Rückseitenbelichtung die Photonenausbeute verbessern, während Correlated Double Sampling das Pixel-Reset-Rauschen aus jedem Einzelbild entfernt. Die monochrome Version ist mit ISO 40.000 spezifiziert und bietet einen Belichtungsindexbereich von ISO 25.000 bis 64.000; die Farbversion ist mit ISO 12.500 spezifiziert und deckt einen Bereich von ISO 8.000 bis 20.000 ab. Das zeitliche Dunkelrauschen beträgt 7,2 e−, und die Quanteneffizienz der monochromen Version liegt bei 57,5 % bei 490 nm. Diese Werte unterstützen eine klarere Schwarzwertdarstellung für Schlieren-, Verbrennungs-, PIV- und DIC-Auswertungen. Beleuchtung, Blende und Arbeitsabstand müssen dennoch auf die gewählte Belichtungszeit abgestimmt werden, insbesondere nahe dem Minimum von 1,0 µs.

Die Speicherkapazität sollte nicht allein nach der Kapazität, sondern auf Basis des benötigten Pre-Trigger- und Post-Trigger-Fensters gewählt werden. Bei 1.280 × 1.024 und 31.250 fps betragen die nominalen Aufnahmezeiten 0,559 Sekunden mit 32 GB, 1,118 Sekunden mit 64 GB und 2,237 Sekunden mit 128 GB. Bei 896 × 32 und 312.500 fps liegen die entsprechenden Zeiten bei 2,556, 5,112 und 10,225 Sekunden, da jedes Einzelbild deutlich weniger Pixel enthält. Bis zu 128 Speicherpartitionen ermöglichen es, wiederholte Ereignisse zu speichern, und eine Partition kann heruntergeladen werden, während eine andere für die Aufzeichnung verwendet wird. Bei intermittierenden Tests kann die Speichersegmentierung genauso wichtig sein wie die Wahl des größten einzelnen Puffers.

Die Kamera verfügt über drei programmierbare BNC-Eingänge und drei Ausgänge für Trigger-, Synchronisations-, Bereit-, Aufnahme-, Belichtungs-, Ereignis- und Zeitcodefunktionen. Die Trigger- und externen Synchronisationseingänge akzeptieren Signale von +3,3 bis +12 V mit umschaltbarer Polarität, während der externe Synchronisationsausgang +5 V liefert. Ausgewählte Ein- und Ausgangsverzögerungen lassen sich mit einer Auflösung von 100 ns programmieren, wobei dieser Wert die Einstellauflösung und nicht die gesamte Zeitgenauigkeit beschreibt. Über den IRIG-B-Eingang kann das Timing auf eine externe Uhr referenziert werden, wobei der Zeitstempel entweder dem Beginn oder dem Ende der Belichtung zugeordnet wird. Diese Schnittstellen unterstützen koordinierte Bildaufnahmen, die Erfassung von Signalverläufen und experimentelle Multi-Kamera-Aufbauten.

Zum standardmäßigen G-type-F-Mount sind optionale Konfigurationen mit C-Mount und EF-Fernsteueranschluss verfügbar. Der Sensor mit 20,48 × 16,384 mm hat eine Diagonale von 26,23 mm, sodass Objektive für Vollformat- und APS-C-Formate den Sensor bei voller Auflösung abdecken können. C-Mount-Objektive dürfen von der Montagefläche in Richtung Sensor höchstens 9,5 mm nach hinten herausragen. Der EF-Mount unterstützt die softwareseitige Steuerung von Fokus, Blende und Autofokus, EF-S-, EF-M- und RF-Objektive können jedoch nicht montiert werden. Eine elektronische Blendensteuerung für Objektive vom Typ E wird über den standardmäßigen G-type-F-Mount nicht unterstützt; die Anforderungen an die Objektivsteuerung sollten daher vor der Auswahl des Adapters geprüft werden.

Für Kamerasteuerung und Bildübertragung wird eine dedizierte RJ45-10GBASE-T-Verbindung verwendet, wofür im Steuerrechner eine kompatible 10-Gigabit-Netzwerkschnittstelle erforderlich ist. Vorgeschrieben ist eine STP-Verkabelung der Kategorie 7 oder höher, mit einer maximalen Kabellänge von 100 m zwischen Geräten, Computern oder kompatiblen Switches. Ein einzelner Computer kann über geeignete Netzwerktechnik bis zu 64 Kameras ansprechen, wobei Datendurchsatz und Systemarchitektur gesondert berücksichtigt werden müssen. Die mitgelieferte Software unterstützt Kamerakonfiguration, Wiedergabe, Bildspeicherung, Kalibrierung und grundlegende Analyse; zu den Ausgabeformaten gehören TIFF, PNG, MRAW, AVI und MOV. Ein C++ SDK sowie Steuerbibliotheken für MATLAB und LabVIEW unterstützen die Integration in automatisierte Testsysteme.

Die Kamera sollte bei 0 bis 40 °C, bei maximal 80 % relativer Luftfeuchtigkeit, ohne Kondensation und in einer Höhe von höchstens 2.000 m betrieben werden. Ihr Gehäuse misst 267,0 × 182,0 × 93,6 mm und wiegt 4,07 kg, daher muss das Stativ, der Optiktisch oder die Halterung des Prüfaufbaus über eine ausreichende Tragfähigkeit verfügen. Die Kamera arbeitet mit 22 bis 32 V DC und hat eine angegebene Leistungsaufnahme von 300 VA; der mitgelieferte Adapter akzeptiert 100 bis 240 V AC. Die Stoßfestigkeit im Betrieb ist mit 30 G für 10 ms über sechs Achsen spezifiziert, zehnmal pro Achse. Das System ist ein digitales Gerät der Klasse A, sodass bei einer Installation außerhalb von Industrie- oder Laborumgebungen Maßnahmen zur Kontrolle elektromagnetischer Störungen erforderlich sein können.