传感器测速度 高一物理-几种常见的测速方法

高一物理-几种常见的测速方法

1、利用光电门测速度

如图所示，当滑块在导轨上运动时，光电计时器利用光敏电阻的特性记录了遮光板通过光电门的时间，而遮光板的宽度△x已知，并且非常小，由于滑块通过光电门的时间△t非常短，在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动，所以可认为遮光板通过光电门时的瞬时速度等于遮光板通过光电门时的平均速度v＝△x/△t。

1.工字钢底座2.底脚螺丝3.滑轮4.光电门5.导轨6.遮光板7.滑块8.缓冲弹簧9.进气嘴

2.借助传感器用计算机测速度

如图是一种运动传感器的原理图，这个系统由A、B两个小盒子组成.将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上，接收传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与A等高，使小车上A盒发射器对着接收传感器B，并使A和B处在同一直线上将接收传感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入计算机，利用专门软件可以分析出小车的位移与时间差的关系，再利用计算机进行处理，就可以分析出小车的速度随时间的变化情况.设小车到达两个位置时的位移差为△x，时间差为△t，则小车速度v＝△x/△t。

3.利用频闪照相法分析计算物体的速度

频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光一次，从而形成间隔相同时间的影像的方法.在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1s闪光一次，即每秒闪光10次.当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置，如图所示.通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。

几种常见测速问题的解题策略

1.利用光电门测速度的方法:测量遮光板宽度△x和遮光板通过光电门的时间△t，则物体通过光电门的平均速度v＝△x/△t。

2.利用传感器测速度，如利用超声波测速度利用超声波测物体经过两位置的时间差△t，并测量物体的位移△x，则物体的平均速度v＝△x/△t。

3.频闪照相测速方法:根据拍摄的相片，利用刻度尺测量物体运动的位移△x，再根据相邻时间间隔相同记录运动的时间△t，则物体的平均速度v＝△x/△t。

全传感器读出速度表格分享，看看堆栈部分堆栈到底有多强？

最近，DPReview论坛用户“horshack” （Adam）发布了尼康Z6III的传感器读出数据，并在GitHub上做了一个众包项目，测试收录各种相机传感器的读出速度。在这个读出速度的表格中，几乎囊括了目前绝大部分相机的传感器。今天我们就根据这个表格聊一聊传感器相关的一些内容。

堆栈式与背照式的速度差距

在这个表格里，有那么几款相机刚好使用的是相同像素数的比较传统的背照式CMOS传感器和读出速度快很多堆栈式CMOS传感器。

其中差距较小的有两组，分别是奥林巴斯EM5M3的16.16ms/奥之心OM-1的7.98ms，佳能EOS R6 II的14.73ms/佳能EOS R3的4.79ms。这两组的电子快门速度都是依靠12bit色深获得的更快读取速度，导致差距并没有特别夸张。

但如果都是“正经”输出14bit色深的话，那么差距就会比较夸张了。比如尼康Z7II的65ms要比Z8的3.73ms差了近18倍，索尼的Alpha 7 III也比Alpha 9差了近10倍。至于更早期的机型，那就更加离谱了，比如中画幅5000万像素那款IMX161，接近300ms的读出速度也是相当令人惊讶。

部分堆栈式疗效如何？

其实大家更关注的还是部分堆栈式CMOS的性能，到底是“提升有限”还是“接近堆栈式”，显然这个表格给出了比较明确的结论。

同样是2400万像素的尼康Z6II、Z6III和索尼Alpha 9，它们的传感器读出速度分别是50.81ms、14.41ms、6.6ms。相比之下，尼康Z6III的读出速度更接近“完全堆栈”的索尼Alpha 9。如果看视频拍摄时的果冻效应情况的话，尼康Z6III的成绩还要更加亮眼一点。

我把表格进行了一定的精简，能够看到如果想要在视频拍摄中果冻效应方面优于尼康Z6III，要么得用索尼Alpha 7SIII/FX3/ZV-E1这样的高速背照式传感器IMX310，要么就得直接上堆栈式。甚至搭载了堆栈式CMOS传感器的佳能EOS R3也并没有在果冻效应方面赢下尼康Z6III。所以我觉得尼康这次的部分堆栈式CMOS传感器，疗效方面还是比较出色的。

如何解决堆栈式传感器损失画质的问题？

同样也是最近，PTP也发表了尼康Z6III的动态范围测试结果，不仅低于使用IMX410的Z6II等机型，也略低于使用了堆栈式传感器IMX310的索尼Alpha9 II，最低原生感光度仅能和索尼Alpha9打成平手。

对于一台更加注重“速度”领域的机型来说，“拍到”才是它的价值所在，所以如尼康D5/D6、索尼Alpha 9III都是动态范围不是很强的选手，而根据PTP的数据看尼康Z6III比这几位速度旗舰还是强点的。所以朝着“速度”方向偏科的进阶全画幅尼康Z6III，动态范围下降也是预料之中的，并且也没有差到不如APS-C画幅画质旗舰的水平。

至于解决方案，那肯定得请出AI降噪了～2400万像素对于AI降噪来说就是几秒钟就可以完成的事情。毕竟目前已经有很多品牌在机内已经做过一次魔法降噪来提升动态范围了，后期魔法一下也不是不可以。

目前来看，虽然我很希望相机能够回归摄影，但厂商依然在疯狂的追求速度上的突破，搞出更强的视频性能。相比于堆栈式传感器，部分堆栈式传感器显然能够在价格和性能中做到一个平衡点，或许以后我们会看到更多搭载部分堆栈式传感器的相机出现。

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