余差传感器化工仪表及自动化

发布时间：2024-10-06 20:10:23

化工仪表及自动化

一、填空题

1. 方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的，并不代表方框之间的物料联系。

2. 自动控制系统是具有被控变量反馈的环系统。

1. 机理建模的优点是具有明确的，所得的模型具有很大的适应性，便于对进行调整。

2. 对象数学模型包括一阶对象，。

3. 描述对象特性的参数包括：。

4. 时间常数T的物理意义：当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持速度变化，达到新的所需要的时间。

5. 从加入输入作用后，经过时间，被控变量已经变化了全部变化范围的，这时可以近似地认为动态过程基本结束。

6. 滞后时间按照滞后性质分可以分为：和。

7. 某台测温仪表的测温范围为200—700℃，校验该表时得到的最大绝对误差为℃，则该表的相对百分误差是，该仪表的精确度等级是。（精确度等级有： ,，，,,）

8. 某台测温仪表的测量范围为0—1000℃，根据工艺要求温度只是指的误差不允许超过±6℃，则该仪表的允许误差为，应选择的仪表等级是。（精确度等级有： ,，，,,）

9. 是表征线性刻度仪表的输出与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。

10. 工业仪表按照仪表使用的能源分类可以分为：，，。

11. 表压等于绝对压力大气压力。

12. 真空度等于大气压力绝对压力。

13. 普通压力计的弹簧管多采用价格相对便宜的，但氨气用压力计弹簧管的材料却都要采用材料，这是因为氨气对的腐蚀性极强。

14. 氧气压力计与普通压力计在结构和材质上完全相同，只是氧用压力计要。

15. 测量稳压时，仪表上限约为工作压力最大值的倍。

16. 测量脉动压力时，仪表上限约为工作压力最大值的倍。

17. 测量高压压力时，仪表上限约为工作压力最大值的倍。

18. 测量液体压力时，取压点应在管道的，测量气体压力时取压点应在管道的。

19. 标准节流装置主要包括：，和。

20. 标准孔板主要采用的取压方法有和。

21. 标准孔板的优点是结构简单，安装方便；缺点是。

22. 标准喷嘴和标准文丘里管缺点是结构复杂不易加工，优点是。

23. 对于差压液位变送器，迁移同时改变了测量范围的上下限，相当于测量范围的，它不改变的大小。

24. 电容式物位计的工作原理是与成正比。该法是利用被测介质的介电常数与空气的介电常数不等的原理进行工作。介电常数查越，仪表越灵敏。

25. 称重式液罐计是根据设计，它既能准确测量液位，又能反映出罐中的真实的储量（填：质量或者体积），其测量的质量与罐内液体的密度（填：有关或者无关）。

26. 常用的测量温度的仪表按照测温方式分可分为和。

27. 目前解释热电效应的理论是古典电子理论。

28. 如果组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论两接点温度如何，闭合回路的总热电势为。

29. 如果热电偶两接点相同，尽管两导体材料不同，闭合回路的总热电势为零。

30. 热电偶温度计中冷端补偿的方法有哪五种：，，

，，和。

31. 在中、低温区，一般是使用来进行温度的测量较为适宜。(填：热电偶温度计或者热电阻温度计)

32. 工业上常用的铂电阻有两种，一种是R0＝10Ω，对应分度号为。另一种是R0＝100Ω，对应分度号为。

33. 控制器的基本控制规律包括：（其中以双位控制比较常用）、（P）、（I）、（D）及它们的组合形式，如（PI）、（PD）和（PID）。

34. 在控制系统中，被控变量不可避免的产生持续的等幅振荡；控制系统可以消除震荡，但存在余差。

35. 控制系统可以消除余差，但当负荷变化剧烈时，反应动作缓慢；控制系统具有超前控制功能，但它的输出不能反映偏差的大小。

36. 气动执行器中的执行机构按照结构分可以分为：，，。

37. 直通双座控制阀的优点是，缺点是。

38. 控制阀的等百分比流量特性是指：。

39. 目前生产的模拟式控制器一般都同时具有比例，积分，微分三种作用。只要将其中的微分时间TD置于，就成了比例积分控制器，如果同时将积分时间TI置于，变成了比例控制器。

二．计算题（满分10分）

1. 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间（给定值为200℃）。

2. 为了测定某重油预热炉的对象特性，在某瞬间（假定为t0=0）突然将燃料燃气量从h增加到h，重油出口温度记录仪得到的阶跃反应曲线如图1所示。假定该对象为一阶对象，是写出描述改重油预热炉特性的微分方程是（分别以温度变化量与燃料量变化量为输出量与输入量），并写出燃料量变化量为h是温度变化量的函数表达式。已知：t=8min时，T=145℃.

3. 已知一个简单水槽，其截面积为，水槽中的液体有正位移泵抽出，即流出量是恒定的。如果在稳定的情况下，输入流量突然在原来的基础上增加了，试画出水槽液位△h的变化曲线。

4. 某化学反应器工艺规定操作温度为400±2ºC，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值不得超过6ºC。现设计运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过程的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（按被控变量进入新稳态值的±2%为准）和振荡周期。

5. 现用一只以水标定的转子流量计来测量苯的流量，已知转子材料为不锈钢，ρt＝cm3，苯的密度为ρf＝cm3。试问流量计读数为s时，苯的实际流量是多少？

6. 某厂用转子流量计来测量温度为27℃，表压为的空气流量，问转子流量计读数为38Nm3/h时，空气的实际流量是多少？

7. 用镍铬-铜镍热电偶测量某加热炉的温度。测得的热电势E（t，t1）＝66982μV，而自由端的温度t1＝30℃，求被测的实际温度。（已知：E(30，0)=1801μV， E, 0)=66982Μv, E(900, 0)=68783μV ）

六、问答题（满分30分）

1.弹簧管压力计的测压原理是什么？试述弹簧管压力计的主要组成及测压过程。

测压原理：将被测压力转换成弹簧管自由端的位移来进行测量的。

主要组成：弹簧管、放大机构、指针、面板及压力接头。

测压过程：当被测压力通入弹簧管后，由于弹簧管在压力作用下产生变形，使其自由端产生位移，经放大后就可以由指针在面板上指示出相应的压力值。

2. 霍尔片式压力传感器是如何利用霍尔效应实现压力测量的？

将霍尔元件与弹簧管配合，可组成霍尔片式弹簧管压力传感器。当被测压力引入后，弹簧管自由端产生位移，因而改变了霍尔片在磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测压力成比例，利用这一电势就可实现压力的测量。

3. 电容式压力传感器的工作原理是什么？有何特点？

工作原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定极板组成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜片的弹性变形产生位移改变了两块极板之间的距离，造成电容量发生变化。

特点：结构紧凑、灵敏度高、过载能力大、测量精度可达级、可以测量压力和差压

4. 什么是节流现象，并简述简述节流装置测量流量的基本原理。

节流现象：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。

基本原理：节流装置前后压差大小与流量有关，流量越大，节流装置前后压差越大，只要测出孔板前后两侧压差，即可表示流量大小。

5. 测量压力时由引压导管接至差压计或变送器前，必须安装切断阀1、2和平衡阀3，构成三阀组，如图所示。简述启动和关闭差压计时切断阀1,2,3打开或关闭的顺序，并简述原因。

6. 简述转子流量计和差压流量计测量原理的不同之处。

转子流量计以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，即转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。而差压流量计是在节流面积不变的情况下，以差压变化来反映流量大小。

7. 试证明称重式液罐计量仪所测的罐内液体质量与液体的密度无关。

8. 试证明热电偶温度计中插入第三根导线时，只要保持接触点温度一致则对整个回路的电势没有影响。

9. 试写出几分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？

10. 画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。

在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。

11. 热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补偿方法？原理是什么？

答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零，且经常波动，这必然造成输出减少，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。

②热电偶常用的冷端温度补偿方法有：冰浴法、公式计算法、仪表机械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶

③

 冰浴法：用冰槽使t0保持零度。

 计算法：EAB（t，0）＝ EAB（t，t0）＋ EAB（t0，0）

 仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到t0

 补偿电桥法：用电桥产生EAB（t0， 0）与EAB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。

 补偿热电偶：用与测量热电偶同型号的热电偶进行补偿，用于多支热电偶。

12. （10分）控制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请根据已知参数，画出P、PI的输出响应曲线。

（1）P输出，已知：比例度δ=50% （2）PI输出，已知：比例度δ=100%

积分时间Ti=1分

答：

13. (20分)下图为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来控制炉出口介质温度t(简单控制系统)；

① 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？

② 在下图中画出控制流程图；

③ 选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向；

④ 画出简单控制系统方框图；

⑤ 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

答：① 构成控制系统时的被控变量是出口介质温度；操纵变量是燃料量，干扰量是：进料流量和温度、燃料的压力、炉膛温度和压力以及环境温度。

② 控制流程图见下图。

③ 执行器应选择气开类型，控制器为反作用方向。

④ 简单控制系统方框图见下图。

⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气开阀关小，燃料量减少，塔顶温度下降，维持给定。

14. 画出气开式类型执行器的两种简单结构示意简图；控制系统在什么情况下选择气开类型执行器？举例说明。

如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。

15. 工艺要求利用回流量来控制塔顶温度t(简单控制系统)，为保证塔正常操作，回流量不允许中断。

① 指出构成控制系统时的被控变量、操纵变量、主要干扰是什么？（4分）

② 在图上画出控制流程图并确定执行器类型；（5分）

③ 选择控制器的作用方向；（3分）

④ 画出简单控制系统方框图；（4分）

⑤ 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）。（4分）

答：① 构成控制系统时的被控变量是塔顶温度；操纵变量是塔顶回流量，主要干扰量是：进料的流量和温度，回流的温度和流量，加热蒸汽量等。

② 控制图见下图，执行器为气关式。

③ 控制器为反作用方向。

④ 简单控制系统方框图见下图

⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号增加，气开阀开大，回流量加大，塔顶温度下降，回复给定。

16.计算下图液位差压变送器的量程、测量范围及迁移量。

已知：H=0～10m h= ρ=35kg/m3 g ≈10m/s2

答：ΔP=P+-P-=Hρg+hρg=3500H+4200 Pa

差压变送器：量程=35000 (Pa)测量范围=4200～39200 (Pa)

迁移量=4200 (Pa)

17. 某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在（90±1）℃。已知主要干扰为蒸汽压力的波动。

（1）确定被控变量，并选择相应的测量元件。

（2）制定合理的控制方案。

（3）如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气关式。

（4）画出控制流程图与方框图。

答：①被控变量为列管式蒸汽加热器物料出口温度，因测量温度较低但精度较高选择铂热电阻为测量元件。

②干扰为蒸汽压力，控制方案选用副参数为蒸汽压力主参数为物料出口温度的串级控制。

③控制阀选用的气开式

④控制流程图与方框图如图

18. 如图为釜式反应器，釜内温度通过改变冷却剂流量的方式来控制。

① 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？

② 如果冷却剂压力为主要干扰，选择控制方案，在下图中画出控制流程图；

③ 选择执行器的气开、气关类型；

④ 画出控制系统的方框图；

⑤ 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

答：① 构成控制系统时的被控变量是釜内温度。操纵变量是冷却剂流量，干扰量是：冷却剂压力和温度、搅拌速度以及环境温度。

② 控制流程图见下图1。

③ 执行器应选择气关类型。

④ 控制系统方框图见下图2。

⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气关阀开大，冷却剂流量增加，釜内温度下降，维持给定。

科普：手机镜头模组档次划分

手机的镜头模组硬件方面主要分为“传感器”和“镜头”

而“镜头”又因“镜头结构”“光圈”“光学防抖”这几大硬指标决定了档次

再加上现在又流行了双摄手机又成为硬件指标项之一

下面把各部分档次详细划分：

传感器部分：（只列举主流索尼系列传感器）

高端：imx260系列（包括imx362 333）imx300 imx400 imx378

中端：imx318 imx286/386 imx298/398 苹果独占的那个1/3 1200万传感器

低端：imx258及各种1/3.06 1300万传感器

对焦系统：（这是集成在传感器上的功能）

高端：双核对焦

普通：其他方式.......

（这里并不想细分那么多如今主流手机对焦速度都还不错双核对焦算是目前最先进的对焦方式而其他各种混合对焦方式都达不到双核对焦的性能所以只粗分为高端和普通了但要注意差距没那么大）

镜头结构：

高端：6片式

低端：5片式

（千元机基本一水的5片式稍微好点的手机现在都选择6片式了更好的镜头结构可更好的控制畸变抑制色散不过这里并没有精细划分到镀膜的档次毕竟影响的范畴分题材分环境当然有个好镀膜确实是锦上添花的事）

防抖系统：

高端：光学防抖

低端：无

（这里并没有精细划分2轴光学防抖 4轴光学防抖主要因为如苹果那种2轴光学防抖可以做到1/4秒的成功率而米5 米6的4轴光学防抖也并没有更惊艳的表现所以不禁觉得强调几轴更多的则是宣传噱头实际几轴都没关系重要的是实际体验中能让手机更稳定可以压更低的快门速度

而这里为什么没提电子防抖什么事因为无论是直言就是电子防抖还是加上“几轴电子防抖”这种听着好听的字眼实际他们对拍照来说可以说几乎没用这是电子防抖先天原理问题决定的后面会详细说但要注意！电子防抖对视频拍摄是有用的好的电子防抖算法对视频的稳定性加成可以和光学防抖媲美）

光圈：

顶级：1.7

高端：1.8

中端：2.0

低端：2.2

（从2.2—1.8 都以1/3档进光量为一档划分的而1.7和1.8之间其实差距很小不到20% 所以目前手机能到1.8光圈已经很优秀了 1.7自然更好不过也没多少更大的提升了）

双摄结构：

高端：黑白双摄2.0

中端：双视角双摄黑白双摄

低端：只作为模拟虚化单一用途的双摄

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以上就是手机镜头模组硬件系统的档次划分

大家可以对号入座看看某手机在镜头模组硬件方面在什么级别上

但是要注意！

一款手机拍照到底如何硬件指标是一方面还要看软件方面的优化调教

硬件决定了拍照效果的上下限而在这个区间内何种程度就要看软件的优化调教了

以目前来说三星苹果 LG 谷歌诺基亚这几个都算是优化能做到业界顶级的厂家

国产手机的优化大部分比较中庸华为和一加算是不错的接近国际一流水平了

然后还有负优化的厂家比如索尼大法

真不是我故意黑索尼索尼往往是独占着同时代高端传感器发挥不出好的画质还有当年用imx220细节画质比不上后来很多用稍差一点imx230的国产的黑历史...... 实在是无力吐槽

不过到了imx400时代的XZs XZp 在算法上相对以前终于提升了但依然称不上优秀

索尼算法提升这个事还说明一个问题就是各家的优化水平不像硬件那样好坏分明这不是死的有些厂家以前算法不行说不定哪天在这方面发发力或者买别人家一套算法也就好了（比如Xplay6优化的就不错而大厂其他机型算法就很中庸）

先具体说说双摄结构方面的差异吧：

先从最入门的双摄说起即“只作为模拟虚化单一用途的双摄” 代表机型是Xplay6 红米pro这种

主摄+一个配置极低的副摄像头这种结构

这种结构下副摄像头就是起一个记录景深信息的辅助作用从而辅助模拟虚化其配置极低（超小底低像素配置甚至不及主流前置摄像头）

所以这样的双摄方案除了做最基础的模拟虚化外没别的用途

而恰恰模拟虚化发展至今依然是个比较噱头的功能因为到现在模拟虚化都是各种虚化穿帮层出依然没能有效避免那些虚化bug 还要靠使用者合理寻找题材和角度来规避随意无脑用会出现各种违和感的照片......

所以这种最入门双摄结构的手机当拿他们跟单摄手机比的时候只能说多了一个并不太实用的模拟虚化功能...... 没什么可值得在单摄面前显摆的

比如Xplay6和S7e 这俩几乎就是双胞胎的主摄像头但你要说Xplay6因为是双摄就比S7e更高端？我只能说Xplay6无非加了个附赠品的双摄仅此而已...... 在他们同样都异常强大的主摄面前这最入门的双摄顶都算个添头甚至可以忽略不计

双视角双摄：

目前双视角双摄分为两种方案

1是广角+超广角方案代表机型： LG G5 V20 G6

2是广角+标头方案代表机型：ip7p 米6 华硕飞马3

双视角双摄最大的特点是一部手机带来了两种视角这就和以前单摄手机有了明显的区别

多一个视角就意味着从构图上来说有了一个完全不一样的感觉......

拿更主流的ip7和米6这种广角+标头的方案来说作为副摄像头的标头不但相当于有了2倍光学变焦的效果而且标头视角对生活随拍来说也很方便

而拍人像时的模拟虚化标头的透视感更适合拍人像虚化出来的氛围也更舒服比广角端强行模拟大光圈虚化拍人像要自然很多

拿小恶魔一张ip7p的人像样片举例：

但是美中不足

目前双视角双摄的副摄像头硬件规格都很低比如ip7p副摄像头1/3.6尺寸 2.8光圈无防抖

对应上面的分档来说甚至到不了如今主摄的最低规格.......

所以目前依然有主副之分而非平等的双视角

说到这想到LG G6是双imx258 起码从传感器上达到了和主摄同级别可以算做“双视角双摄2.0”上升一个等级了

黑白双摄：

双胞胎式的彩色镜头+黑白镜头的组合代表机型：华为P9 荣耀V9 小米5sp 努比亚Z17

除模拟虚化的功能外还衍生出了利用黑白双摄对拍摄彩色照片时画质提升的作用（但实际上只是微提升........ 人家算法顶级的单摄手机并不虚你这些额外的提升）

然后重点说说可以单独使用的黑白相机：

简单来说黑白传感器的先天优势是同尺寸下画质优于彩色传感器且感光能力提升1倍

而黑白的质感也比彩色转黑白（彩色传感器拍的黑白都是经过机内彩色转黑白的机内后期）好不少

画质区别：同位置拍摄100%放大的局部截图（注意文字的解析力和画面的纯净度）

再看同环境下曝光的差距：

拍摄参数：F2.2 1/33秒 iso160

拍摄参数：F2.2 1/35秒 iso400

同环境同时刻拍摄可见黑白相机在光圈快门几乎一样的情况下 iso降低了一档多排除两张照片整体曝光的一些误差完全可以视作黑白相机感光能力比彩色相机强一档

即同样的弱光环境再其他参数一样的情况下黑白相机可用低一档的iso达到与彩色相机同等的曝光值 iso越低画质越好本来黑白相机在画质方面就优于同级别彩色相机再加上可压低一档iso 差距进一步增大

或者换一个推算方式彩色相机如果想达到黑白相机的低iso值光圈要增大一档

也就是说黑白相机的2.2光圈从通光角度来说相当于彩色的1.6光圈 1.8光圈就相当于彩色的1.0光圈

（当然光圈不但影响通光量还影响虚化程度但是话说回来手机那小底的物理虚化除了拍微距几乎察觉不到光圈大一点小一点的差距也就可以忽略不计了对手机来说光圈影响的重点还是通光非要说虚化的话黑白相机的2.2光圈就是彩色相机2.2的虚化）

最后说说目前双摄最高端的黑白双摄2.0 代表机型：华为mate9 P10 P10p

这算是从上一代黑白双摄进一步完善的版本

从双胞胎式的1200万彩色+1200万黑白改为1200万彩色+2000万黑白

这样又衍生出了更多的玩法：

1 画质更好的黑白相机：

上面说了黑白传感器的先天优势那么改成2000万像素后如果说彩色传感器在手机小底上弄到2000万像素得到更大尺寸画面的同时对画质会有一定负面影响但对黑白传感器这个像素密度还威胁不到它

2000万画质的100%细节放大画质依然优于彩色传感器且像素提升到2000万得到了更多的细节：

2000万黑白的100%放大：

1200万彩色的100%放大：

2000万黑白超采样压缩到1200万黑白的100%放大：

2 黑白双摄合成出的2000万彩色照片：

虽然这属于一种插值算法但由于黑白双摄的特殊算法细节画质比普通的数码插值好不少

可以勉强达到2250万的imx318的画质水平

也就是说平时1200万够用的话就用1200万还省空间如果想要更多的细节和更大尺寸的照片选到2000万也会得到一个不错的效果

3 双摄变焦：

依然是根据1200万彩色+2000万黑白的特殊合成算法可以合成一张2倍变焦效果的照片

虽然还属于插值算法但依然比普通的数码插值好很多：

P10双摄变焦100%放大细节与广角端数码插值到2倍变焦效果100%放大细节对比：

质感还是明显比纯数码插值放大要好很多

那么问题来了这种双摄变焦与ip7p那种副光学变焦比如何呢？

那么本质上就是高级别数码变焦与阉割版光学变焦（毕竟副摄硬件大幅缩水）比如何呢

结论是各有胜负

在光线好的时候还是ip7p的光学变焦画质更好一些光学变焦就算阉割也是光学变焦数码变焦再高级也还是数码变焦瘦死的骆驼比马大

但是光线一弱...... 因为ip7p的副摄像头光圈只有2.8且无防抖导致光线稍微弱一点需要副摄像头彪高iso的时候 ip7p就自动切换成主摄进行纯数码变焦了.......

这时就变成了双摄变焦战数码变焦双摄变焦形成了反杀......

估计米6也存在于这个问题光线一弱就算不强行切换到主摄进行数码变焦副摄的超小底小光圈无防抖且因为标头视角对安全快门要求更高等各方面不利因素导致副摄的高iso画质会非常难看.....

4 基于双摄变焦的模拟虚化：

上面说到ip7p那种双视角双摄标头视角在人像模拟虚化方面的优势

那么双摄变焦成标头视角再进行模拟虚化也能起到同样的观感效果

总的来说基于各方面可玩性的提高目前最新的这种黑白双摄方案不得不说是最好的双摄方案

难怪余大嘴前几天还发微博吹了一下自家双摄方案

做个表格比较一下双摄变焦和双视角双摄光学变焦的区别：

加粗的是优势的地方

今天来详细说说防抖系统那点事：

首先我解释一下为什么我在划分档次的时候只是简单分为“有无光学防抖”这两个档次

而没有细化到2轴防抖 4轴防抖

首先要说明一下其实“几轴防抖”是形容的防抖的原理不是判断防抖效果的概念

比如4轴防抖的原理各家用到4轴防抖的品牌官网都会介绍一下原理就不过多叙述了

那么某种光学防抖的防抖效果到底是何种水平以什么概念形容呢？——这个概念是“几级(档)防抖效果”即“降低几档安全快门” 这个概念

不过很遗憾现在手机厂家都不提供这个数据所以一款手机的光学防抖到底是什么水平我们不得而知

我们只知道 4轴防抖确实从原理上比2轴防抖先进但是某机的4轴防抖效果就一定优于另一2轴防抖吗？未必......

那到底谁的效果好呢？厂家又没提供这个数据那么除非对比测试不然不得而知

所以我才在档次划分中粗略划分成有无光学防抖这两个档次其他变量不通过测试根本没法确定

厂家不提供这个数据这让我想起了几年前手机拍照传感器方面只提供多少万像素这个参数

并不告诉你用的什么型号的传感器传感器尺寸是多少

导致很多人有这个误区像素越高画质越好其实像素不过是一个衡量照片尺寸的概念而非画质概念这不就与如今几轴防抖是防抖原理概念而非防抖效果概念一样容易误导人吗

再看来相机厂家的介绍：

佳能某镜头明确标注出防抖效果约4级

而宾得同样是5轴防抖的两代机型一个是4.5级一个是5级

再看奥巴最新微单的5轴防抖能达到5.5级的防抖效果

你看同样都是5轴防抖有4.5级的也有5.5级的光从“5轴防抖”这个概念上你根本判断不出防抖效果的高低（第一代五轴防抖的奥巴EM1 只有3.5级效果）

所谓几级防抖就是以安全快门为起始能放慢几档快门速度而保证出片率（当然这也根据持机人的手稳程度安全快门会发生变化）

那么比如一个等效28视角的镜头无光学防抖手持时的安全快门约为1/30秒※（安全快门的概念后面会进一步说明）那么1级防抖就可以做到1/15秒保证出片率 2级就是1/8秒 3级就是1/4秒....... 以此类推

再回到手机上 ip7是2轴光学防抖但是ip7的实际防抖效果很不错经常可以1/4秒保证出片率这在手机里是很优秀的防抖效果了（所以这也是为什么ip7传感器并不好传感器的高iso画质也是短板为何ip7手持弱光拍摄效果反而不错的原因——光学防抖给力啊压低快门速度从而压低iso 从而提升画质啊）

而其他标称是4轴光学防抖的手机能否在1/4秒也有不错的出片率呢？甚至能否更慢的速度保证出片率呢？都是个问号可能有些4轴防抖的手机都不敢打这个保票

可惜目前在各大手机测评网站上没有看到过一家准确比较防抖性能的这一块的测试

所以一款手机防抖效果到底如何 2轴 4轴都没关系只能靠使用的时候亲身体验了

说完光学防抖再说电子防抖

为什么说电子防抖对视频拍摄能起到作用甚至好的电子防抖对视频的作用能媲美光学防抖

而对拍照几乎没用呢

解释一下电子防抖的运作原理就一目了然了：

首先为什么会有防抖这种东西

因为手持拍摄时人的手是会不自然地轻微抖动的手抖手机镜头就会跟着抖当快门速度慢到一定程度时（安全快门为界）照片就因为手抖糊掉了表现出拖影糊片的效果

那么光学防抖的原理是什么呢：是通过机械结构让镜片或传感器进行物理抖动来对手抖进行补偿说白了就是靠抖动中和抖动这样不就相对静止（稳定）了吗那么这种抖动中和的越精准防抖效果就越好

简单画个图就是这样（黄色的区域是传感器）

而电子防抖原理上也是这种中和原理可是因为没有机械结构从外部让传感器抖动

那他只能把传感器的成像面积裁剪出一块中心的部分是成像部分四周是给抖动补偿留出来的空间就变成了这样：

（黄色是传感器红色是成像部分）

那么问题就来了这样一裁剪先不说防抖效果能到怎样的程度

视野变小了原本传感器的像素数变小了记录的内容也少了画质先降低了一些.....（比如原本28视角 1200万的摄像头直接给我干成35视角 600万像素了这不是几年前手机摄像头的配置了吗）防抖效果是以损失画质为代价的这得不偿失吧......

至于裁剪的程度裁剪的少了吧画质损失的是小可是防抖补偿的范围也小啊手抖的厉害出了可补偿的范围没意义了..... 裁剪的多了吧补偿的范围是大但是画质损失严重啊简直两难......

所以很多只有电子防抖的手机甚至压根没在拍照上应用电子防抖的功能只是在视频里应用了

那么再说为什么对视频有用

首先视频的分辨率是多少？ 4K 1080p 720p 这几个档次

4K是3840×2160分辨率总计800万像素

1080p是1920×1080分辨率总计200万像素

720p是1280×720分辨率总计92万像素

而目前像素最低的手机也是1200万像素即4000×3000分辨率那么传感器足够裁剪出一块用于电子防抖的补偿那么中心部分可以点对点采样录4K视频录1080p 720p更是富裕了都可以进行超采样了

唯一的代价就是视角还是会裁掉一部分那就没办法了全当对视频来说强行来了个一定程度的“无损变焦”

所以这也就是为什么当我们用手机拍照时是摄像头原本的视角可是切换到录像时视野变窄了一些的缘故就是给电子防抖留出了运作的空间

说说安全快门

最简单来说就是等效焦距的倒数

比如P9的等效焦距是27

P9无光学防抖安全快门则是1/25秒或1/30秒

也就是说低于这个快门速度往往拍出来的照片就会因为人手不自然地抖动而造成糊片了不能保证出片率

不过这只是一个大概值不同的人手稳的程度都不太一样所以有“铁手功”的人或许可以用比等效焦距的倒数更低的快门速度依然能保证出片率

而手天生不稳哆里哆嗦拍照的需要的快门速度或许更快

那么安全快门其实还跟一个参数有关系那就是像素数

同样的等效焦距像素数越大的对安全快门的要求更高

回到P9的例子 P9是1200万像素 1/25秒或1/30秒的安全快门但如果某机是2000万像素同样一个人拍摄 1200万用1/25秒能保证不抖但是换做2000万像素还用1/25秒说不定就容易糊片了......

也就是说那些搭载imx300 318 400传感器的机型对安全快门的要求更高一些

手持弱光拍摄时要更为注意快门速度

如果这些机型没有光学防抖那无疑弱光手持拍摄会是一大短板

更新重头戏！

传感器档次部分

首先详细说说高端的4款传感器 imx260系列 imx300 imx400 imx378

imx300：

1/2.3尺寸 2300万像素

从尺寸上来说 1/2.3是目前主流手机用的最大尺寸传感器

2300万像素也是目前主流手机最高像素其优势是理想光线下可记录更多的细节也就是说单说这个传感器在低iso下的画质可以说是主流手机里最好的

但是缺点也很明显因为像素太高单位像素尺寸较小导致手持弱光（即高iso）下画质下降厉害噪点明显

等于说这块传感器是块“低感牛高感渣” 优点缺点都很明显的高端传感器

但是！要注意！

imx300虽然是高端传感器但毕竟索尼独占而索尼负优化的调教并没有把imx300发挥出最强的画质...... 从Z5 Xp到XZ 实际表现的画质都一般

可惜没有算法更好的厂家用这块传感器如果给三星 LG之类的厂家用很可能发挥出很不错的效果这不是没有先例当年LG G4 V10 G5 三星S6 note5用的传感器就是把以前大法给自家用的imx220（1/2.3 2000万像素）裁剪成了原生16:9长宽比 1/2.6 1600万像素的衍生版传感器 imx234/240

而无论三星还是LG机型实拍效果都明显好于用非裁剪版imx220传感器的索尼机型

imx400：

1/2.3尺寸 1900万像素

这块传感器单从拍照画质角度来说其实就是imx300的一个折中方案

降低了点像素理想光线下画质会稍微下降一点但同时因为像素降低单位像素尺寸增加高iso的画质会稍微提升一些这种折中正好有利于大法本身的渣优化让其高iso下的降噪负担稍微好点至于低iso的画质 1900万也足够大了足够记录很多细节了

实际表现上 XZs XZp得益于imx400这个折中方案可能大法本身的算法也有小幅提升其实拍表现稍优于了以前搭载imx300的机型不过弱光画质还不能用优秀来形容只能说比以前好点了

另外 imx400从性质上来说是一块超高速的堆栈式传感器

那么衍生出来两个优势

1是960帧（720p）超高速视频以30帧正常速度播放即可慢放32倍以15帧播放（慢动作即使用15帧播放也不会觉得不流畅）就是64倍的慢放在拍摄超高速运动题材的时候可以拍出几乎瞬间定格的超级慢动作可玩性还是不错的不过话又说回来这种情况实际拍摄中能遇到几次呢？而且还是手机25广角就可以拍到的题材...... 其实大部分题材用个240帧的速度去拍慢放8—16倍慢镜头已经足够用了

2是在用超高速电子快门时能更好的降低果冻效应（这点后面会科普什么是果冻效应）

imx378：

1/2.3尺寸 1200万像素

目前主流手机传感器最大尺寸和最大的单位像素导致这块传感器的最大优势就是感光能力高iso画质是所有主流传感器最好的（米5s吹的超感光相机就是因为用了imx378）

即使是低iso的画质也因为像素低尺寸大会得到一个很纯净质感很好的画质（不像高像素传感器拍出来虽然记录的细节更多但同样噪点也更多细节不够纯净）再配合一个不错的算法如谷歌pixel这样的手机其低iso画质甚至可以媲美一些数码相机

即使没有特别大的光圈和光学防抖其手持弱光拍摄也有不错的表现完全得益于imx378的属性——准确的说不应该叫超感光相机而应该叫超感光传感器

至于米5s 完全因为软件算法不给力白白浪费了imx378 发挥的很差属于imx378能发挥出的下限（pixel可以说是目前的上限了）但哪怕这样毕竟imx378是目前最好的传感器之一米5s的拍照也能在国产手机里达到中上游水平（imx378：“我只能帮你到这了谁让你优化调教的那么不给力”）

imx260系列（包括imx260 362 333）：

1/2.55尺寸 1200万像素

这个传感器从画质方面可以说是imx378的小幅缩水版也就是说它也同样具备不错的低iso画质和高iso画质只是比378略差一点

另外 imx260系列均搭载双核对焦这种目前最好的对焦方式

注意！为什么我要把这个1/2.55的传感器与那些1/2.3的放在一个档次呢

因为imx260系列是目前可以把整个镜头模组发挥的最均衡的传感器

无论imx300 400 378这些1/2.3传感器搭载这些大尺寸传感器的手机都有一个共同点就是光圈往往不是很大还没有搭载光学防抖

其根本原因就是1/2.3尺寸的传感器还是太大了影响镜头模组大小的本质因素其实就是传感器尺寸因为用1/2.3尺寸的传感器镜头模组体积势必会增大而用大光圈镜头光学防抖又会进一步增加镜头模组体积手机的厚度就难以把控了

纵观那些用imx300 400 378的手机大法这种黑科技级别的超高集成度也仅仅能保证自己用了大尺寸传感器不凸起还不算厚但是牺牲了光圈和光学防抖

再看米5s 谷歌pixel 不但没大光圈和光学防抖手机的厚度也都挺感人的 8mm多9mm那样.....

设想一下如果1/2.3尺寸传感器再搭配个1.8或更大级别的大光圈和光学防抖整个镜头模组的尺寸会非常感人那样手机厚度达到个10mm这已经完全不符合如今主流手机的设计潮流了

再来看看搭载imx260系列传感器的三星S7 S8 vivoXplay6等机

虽然手机厚度也就不算薄也不算厚的程度的

但是他们的镜头模组在硬件方面有了光学防抖有了1.7目前最大的光圈对照1楼那些档次划分由1/2.55尺寸发展出的其他硬件几乎都堆到了目前的最高级别

虽然imx260系列的手持弱光画质不及imx378 但是人家这个模组可以做到1.7光圈和光学防抖综合来说手持弱光画质可以追上imx378机型甚至形成反杀

所以数码多也有了pixel综合来说不如S7e的评价：

随着目前手机厚度追求越来越薄的设计趋势

大尺寸传感器（导致大镜头模组）虽然能带来更好的画质但已与超薄趋势背道而驰了

imx260系列镜头模组是目前即不做其他硬件妥协又能把厚度控制住的一套最平衡的方案了

这里大胆预言一下如果近几年手机依然追寻着7、8毫米为主流厚度的话那么imx260系列且配备大光圈和光学防抖的镜头模组能在这几年里都是综合最好的镜头模组

三星连用3代这套镜头模组（S7 note7 S8）现在想来也就合情合理了吧因为实在是没什么能升级的地方了 note8说不定还会用这套模组

说说其他的

imx318：

1/2.6尺寸 2250万像素

这块传感器可以说是imx300（1/2.3 2300万）的缩水版

传感器尺寸缩小了像素数也稍微降低了一些

优缺点可以说和imx300一样低iso画质不错记录的细节多但是不会很纯净高iso画质严重短板

画质方面就是个低配imx300

而搭载这个传感器的机型也都是一些国产中庸旗舰手机（如米Note2）实拍效果也就能用个中规中矩来形容吧

imx286/386：

1/2.9尺寸 1200万像素

这块传感器可以说是imx260系列的缩水版低配imx260

像素控制在1200万像素单位像素尺寸尚可所以弱光拍摄也说得过去

这里再把属性上很相似的ip7用的那块1/3尺寸 1200万传感器放在一起说

因为1/2.9 在尺寸上不是很大所以镜头模组做到1.8级别大光圈和光学防抖也不会影响多少手机厚度（米6 华为P10p这种有1.8光圈和光学防抖手机依然很薄且镜头不外凸 ip7那种纯属不思进取在设计上太保守没在控制厚度上下功夫）

imx298/398：

1/2.8尺寸 1600万像素

相比286/386稍微增加了点尺寸像素高了一些单位像素低了一些

这样低iso画质会好点高iso画质会差点综合来说和imx286/386是一个档次的传感器只能说各有优势

值得一提的是398是298搭载双核对焦的版本

imx258系列：

1/3.06尺寸 1300万像素

目前主流传感器中最小的尺寸和最小的单位像素数无疑是目前最低端的传感器了只要有手机用到1300万像素的传感器你就要小心了

低iso画质不会出什么彩顶多配个好算法时会让白天的画质和上一个级别差不多

高iso画质更是弱项毕竟单位像素也小再好的算法也救不了

而且用这个传感器的机型往往是几百块到1500以下的手机不但传感器用最低端的整个镜头模组也是光圈不大没光学防抖甚至只用5片式的低端结构镜头

手持弱光拍摄能好才怪了......

不过也有奇葩像LG G6这种虽然用了imx258这种低端传感器

但是有1.8大光圈光学防抖 6片式镜头整个镜头模组除传感器外的其他硬件都是高配的情况

再加上LG本身软件算法也属顶级

所以G6最终的实拍表现也还不错但毕竟imx258属于木桶原理中那个严重短板让G6拍照跌出第一梯队了......

两年前还有个几乎统治国产机的传感器叫IMX214 1300万像素。另外奇葩的手机相机模块的也有很多，比如诺基亚808/1020/N8，三星kzoom，松下cm1，华硕鹰眼（zonfone zoom）等。还有，拍的好看不代表真实，真实又不代表好看，徕卡帮助华为在旗舰上迅速追上第一梯队，而传感器又不是很牛逼，不是拍的好，而是拍的好看，亮的更亮，暗的更暗，对比明显。还有手机相机楼主忘了说了，背照式，堆栈式，潜望式，目前潜望式只有华硕鹰眼好像。还有第一代徕卡下料最重的p9，无敌的黑白还是打不过纯景的808 800万黑白。