曝光時(shí)間和幀率計(jì)算公式詳解

曝光時(shí)間的計(jì)算公式為：( t = rac{160 imes F^2 imes e^{0.05 imes T}}{A} )。( t ) 表示曝光時(shí)間（單位：分鐘），( F ) 表示光圈值（單位：米），( T ) 表示溫度（單位：攝氏度），( A ) 表示曝光量（單位：庫侖），幀率計(jì)算公式為：( fps = rac{frameNum}{elapsedTime} )，即每秒鐘的幀數(shù)，對于假設(shè)的幀率 ( fps = 25 ) 幀/秒，其計(jì)算公式為：( Frame_S = rac{BSB_SIZE}{碼率} imes 幀率 )。

最小曝光時(shí)間的計(jì)算公式為：( t_{ ext{expose time}} leq rac{ ext{像元尺寸} imes ext{視野大小WD}}{ ext{運(yùn)動速度V} imes ext{鏡頭焦距f}} )，通過此公式，我們可以確定所需高速相機(jī)的最小曝光時(shí)間，大多數(shù)高速相機(jī)都能實(shí)現(xiàn)10微秒以下的曝光時(shí)間，對于大多數(shù)應(yīng)用來說，這一時(shí)間已足夠。

在overlap-逐行曝光模式中，存在兩種表達(dá)幀周期的公式：第一種以讀取時(shí)間為基礎(chǔ)，第二種則將幀周期分解為積分時(shí)間、垂直消隱、行讀出時(shí)間及額外的垂直消隱時(shí)間，在overlap運(yùn)行中，通過調(diào)整垂直消隱時(shí)間可以改變幀率，但存在最小值和最大值限制，以避免不同幀的同一行出現(xiàn)曝光時(shí)間重疊。

公式揭示了這一關(guān)鍵：( t_{ ext{expose time}} leq rac{ ext{像元尺寸} imes ext{視野大小WD}}{ ext{運(yùn)動速度V} imes ext{鏡頭焦距f}} )，這個(gè)公式為我們提供了確定高速相機(jī)最小曝光時(shí)間的依據(jù)，值得注意的是，現(xiàn)代高速相機(jī)通常能夠?qū)崿F(xiàn)10微秒以下的曝光時(shí)間，這在大多數(shù)應(yīng)用中已經(jīng)綽綽有余。

高速相機(jī)參數(shù)科普（五）：曝光時(shí)間詳解

1. 曝光時(shí)間，是相機(jī)感光元件接收到光子并記錄它們的持續(xù)時(shí)間，從卷簾開啟到關(guān)閉的整個(gè)過程，它與光圈大小緊密相關(guān)，光圈保持不變時(shí)，相機(jī)曝光時(shí)間的延長意味著照片亮度會相應(yīng)增加。

2. 曝光時(shí)間，是相機(jī)從開啟卷簾到關(guān)閉卷簾的時(shí)間長度，即感光芯片感應(yīng)光子的時(shí)間，它與光圈大小共同決定著總的曝光量，在相同光照條件下，光圈不變時(shí)，相機(jī)曝光時(shí)間越長，圖像越明亮。

3. 曝光時(shí)間就是當(dāng)快門開始開啟時(shí)，曝光開始，光線通過鏡頭達(dá)到相機(jī)的感光元件上，形成圖像；當(dāng)快門關(guān)閉時(shí)，曝光結(jié)束，快門時(shí)間用秒（s）表示，拍照時(shí)可以根據(jù)需要調(diào)整快門時(shí)間。

4. 快門速度，也稱為曝光時(shí)間，是相機(jī)鏡頭打開時(shí)間長短的參數(shù)，它決定了相機(jī)感光元件暴露在光線下的時(shí)間長度，進(jìn)而影響照片的曝光程度，快門速度通常用分?jǐn)?shù)來表示，例如1/60秒、1/1000秒等，這些分?jǐn)?shù)表明快門打開的持續(xù)時(shí)間。

5. 相機(jī)曝光時(shí)間是指從快門打開到關(guān)閉的時(shí)間間隔，在這一段時(shí)間內(nèi)，物體可以在底片上留下影像，曝光時(shí)間是看需要而定的，曝光時(shí)間越長那么底片上生成的相片就會越亮，相反則會越暗。

6. 將高速連拍功能的體驗(yàn)與曝光時(shí)間混淆，也是一種常見誤解，曝光時(shí)間指的是單次曝光的持續(xù)時(shí)間，與連拍速度并無直接關(guān)聯(lián)，在高速連拍模式下，曝光時(shí)間通常保持不變，而相機(jī)通過快速重新對焦和釋放快門，來實(shí)現(xiàn)連續(xù)拍攝，將高速連拍功能理解為每秒固定張數(shù)的拍攝，存在一定的誤區(qū)。

無損檢測X射線曝光時(shí)間計(jì)算方法

曝光時(shí)間要根據(jù)機(jī)器的曝光曲線來定，曝光曲線與實(shí)際操作存在一定誤差，如果要計(jì)算時(shí)間，就必須知道機(jī)器的射線強(qiáng)度，然后根據(jù)曝光因子進(jìn)行計(jì)算。

X射線曝光時(shí)間的影響因素較多，一般不能通過公式直接計(jì)算，這取決于γ放射源的不同，因?yàn)槌藱z測對象的因素影響以外，還包括射線機(jī)本身的因素，如：機(jī)器的型號、廠家品牌、散熱能力、射線機(jī)持續(xù)運(yùn)行時(shí)間和穩(wěn)定性能等。

首先根據(jù)工作情況制定合適的焦距（通常為600~1500mm），然后看所根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求的是電壓還是曝光時(shí)間，如果是曝光量，則一般選取推薦值，一般為最低值，如15MA/min或20MA/min，再根據(jù)厚度選取電壓。

從射線衰減方程出發(fā)，推導(dǎo)了曝光曲線計(jì)算方法，并與曲線擬合方法得到的公式進(jìn)行比較，兩者結(jié)果相近，再用一臺在役X射線探傷儀曝光曲線與計(jì)算法所得結(jié)果比較，誤差較小，印證了該計(jì)算方法的可行性，在此基礎(chǔ)上，給出現(xiàn)場射線探傷工件厚度變化時(shí)曝光量的估算方法。

曝光時(shí)間要根據(jù)機(jī)器的曝光曲線來定，曝光曲線與實(shí)際操作存在一定誤差，如果要計(jì)算時(shí)間，就必須知道機(jī)器的射線強(qiáng)度，然后根據(jù)曝光因子進(jìn)行計(jì)算，X射線要確定曝光時(shí)間，需要做比對試驗(yàn)，也就是常說的曝光曲線，不同的射線機(jī)、針對不同材料、曝光方式，制作出整套的曝光曲線，以便在后續(xù)操作中作為參考。