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[摘要]光测弹性力学教学中，如电子散斑法、数字相关法等，研究目标都存在于图像之中，通过变形前后图像相减或变形前后图像相关性计算，得到所需力学参数。因此，为了能够获取瞬间接触时力学参数，高速摄像机应用必不可少，通过光测弹性力学课程中增加高速摄像机认识和实践实验，使学生了解用于捕获高速图像的设备和使用常识，扩展是知识面，开拓视野，提高动手能力，是高校应用型人才培养的目标之一。
[关键词]光测弹性力学 高速摄像机 教学改革
中圖分类号：O341 文献标识码：A
1前言
上海应用技术学院是一所快速发展中的以培养应用型人才为主的大学，光测弹性力学课程在我校开设历史悠久，经过几十年得的发展，具有较先进的光测弹性力学实验室，有大型光弹仪1台，小型数字光弹仪2台，电子散斑干涉仪1台，阴影云纹系统等多种光力学测试系统。
为了适应我校人才培养目标，在学生课程学习过程中注重其实际能力的锻炼培养，本课程教学过程中尝试引入高速摄像机实践，以扩大学生知识面，增加学生动手能力锻炼。
2实施
2.1实验设备和实验意义
目前，光测弹性力学课程主要针对我校机械设计制造及其自动化，材料成型及控制工程，过程装备与控制工程等机械类专业开设，在学生掌握了高等数学、线性代数、物理学基础上进行这门课程的学习。多年来，教学内容变化不大，主要讲解了光弹性法的应用（包括二维和三维问题），云纹法、散斑法、云纹干涉法以及数字相关法的原理和应用[1-3]。在上海高等教育内涵建设“085工程”项目的支持下，为更好的提升光测弹性力学课程的质量和应用型人才培养目标，光测力学实验室配置的i-SPEED 3高速摄像机。
用于实验教学的高速摄像机是英国制造的奥林巴斯 i-SPEED 系列的最新产品。先进的设计规格为摄像提供了高分辨率、超低光照灵敏度和高达150，000帧/秒的录制速度，此外，提供高帧速捕捉，自带图像分析工具和1微秒电子快门，是用于教学和进行高级研究的理想分析工具。
通过该设备引入光测弹性力学教学不仅可以丰富授课内容，而且高速摄像机与目前拥有的光测力学实验设备结合，能够弥补普通CCD摄像机不能够拍摄接触瞬间形变和形貌的不足。在此过程中开阔了学生眼界，提高了学生对光测弹性力学课程更深一步的认识和学习积极性。
2.2实验教学组织与实施
为了在课程中合理引入高速摄像机实践内容，教学过程中贯彻理论与实际相结合的教育理念，经过精心设计，开发了机械装置动态分析认识实验。首先，在课堂教学中，将引入的先进设备—高速摄像机的基本原理，以深入浅出的方式为学生作讲述，使他们建立基于基础理论的基本概念；同时，以基于高速摄像技术的动态工程应用实例为例，如在汽车碰撞、爆破、高速体育运动等瞬间动作的动态记录分析，使学生直接了解基于高速摄像等技术的光学测试系统的工程应用。
其次，在实践教学中，安排学生实践活动。实验内容为正确使用高速摄像机以及通过硬币跌落时，铺获整个过程的视频（图1为拍摄截图），并将其存储在设备内部存储器里，然后再以较慢的速度重新播放视频，也可以将存储的视频通过以太网传输给电脑，用于后处理。通过本实验，使学生在完成实验的过程中了解高速摄像机系统的基本组成，了解摄像机相关功能键的操作，初步了解高速摄像机的使用；更为重要的是使学生有了感性认识，明确了高速摄像机系统在工程实际中对机械装置进行动态分析的应用。
由于高速摄像机系统属高端精密仪器设备，对安装、保养、存放、搬迁等均有较高和特殊要求，因此，学生实验时在老师指导下按实验要求进行操作，这一过程训练，也使学生初步了解了贵重仪器设备管理、保养的基本知识。
在光测弹性力学课程中引入高速摄像机的实践，通过高速摄像技术机理的引入，帮助学生初步建立光学测量系统概念；通过工程实例和教学实验，把高速运动变化过程的空间信息和时间紧密联系在一起，应用高速摄像机的视频和图像记录的优势将瞬变、高速过程连续记录下来，通过图像分析设备和软件进行后处理，即可进行定量和定性计算，以及分析研究所需对象感兴趣的参数。
3结束语
高速摄像机的用途非常广泛[4-5]， 包括弹道分析、燃烧研究、爆炸测试、裂纹扩展等等。
针对“085”工程建设项目添置了高速摄影平台，开发了相关的教学实验，重新修订了光测弹性力学教学大纲，根据实验内容新编实验指导书以及相关教学计划。该课程的改革实践丰富了光测弹性力学的教学内容，强化了学生对理论在工程中应用的理解，为学生实践能力的提升、后续开放性、综合性实验的开发以及科研奠定了基础。
参考文献
[1] 苏增立，王建军，高昕，苏建刚.高速摄像系统用于火箭弹离轨参数测量方法研究[J].飞行器测控学报，2003，22（4）.
[2] 张献中，高炳哲，李桂芝，王亚中.高速摄像实现高精度矢量脱靶测量方法研究[J].光子学报，2005，34（3）.
[3] 戴福隆，沈观林，谢惠民.实验力学[M].北京：清华大学出版社，2012.
[4] 潘兵，谢惠民，续伯倾等.应用数字图像相关方法测量缺陷试样的全场变形[J].实验力学，2007，22（3）.
[5] 李斌，杨国标.电子散斑干涉法在复合树脂固化收缩测试中的应用[J].同济大学学报（然科学版），2012，40（1）.
[关键词]光测弹性力学 高速摄像机 教学改革
中圖分类号：O341 文献标识码：A
1前言
上海应用技术学院是一所快速发展中的以培养应用型人才为主的大学，光测弹性力学课程在我校开设历史悠久，经过几十年得的发展，具有较先进的光测弹性力学实验室，有大型光弹仪1台，小型数字光弹仪2台，电子散斑干涉仪1台，阴影云纹系统等多种光力学测试系统。
为了适应我校人才培养目标，在学生课程学习过程中注重其实际能力的锻炼培养，本课程教学过程中尝试引入高速摄像机实践，以扩大学生知识面，增加学生动手能力锻炼。
2实施
2.1实验设备和实验意义
目前，光测弹性力学课程主要针对我校机械设计制造及其自动化，材料成型及控制工程，过程装备与控制工程等机械类专业开设，在学生掌握了高等数学、线性代数、物理学基础上进行这门课程的学习。多年来，教学内容变化不大，主要讲解了光弹性法的应用（包括二维和三维问题），云纹法、散斑法、云纹干涉法以及数字相关法的原理和应用[1-3]。在上海高等教育内涵建设“085工程”项目的支持下，为更好的提升光测弹性力学课程的质量和应用型人才培养目标，光测力学实验室配置的i-SPEED 3高速摄像机。
用于实验教学的高速摄像机是英国制造的奥林巴斯 i-SPEED 系列的最新产品。先进的设计规格为摄像提供了高分辨率、超低光照灵敏度和高达150，000帧/秒的录制速度，此外，提供高帧速捕捉，自带图像分析工具和1微秒电子快门，是用于教学和进行高级研究的理想分析工具。
通过该设备引入光测弹性力学教学不仅可以丰富授课内容，而且高速摄像机与目前拥有的光测力学实验设备结合，能够弥补普通CCD摄像机不能够拍摄接触瞬间形变和形貌的不足。在此过程中开阔了学生眼界，提高了学生对光测弹性力学课程更深一步的认识和学习积极性。
2.2实验教学组织与实施
为了在课程中合理引入高速摄像机实践内容，教学过程中贯彻理论与实际相结合的教育理念，经过精心设计，开发了机械装置动态分析认识实验。首先，在课堂教学中，将引入的先进设备—高速摄像机的基本原理，以深入浅出的方式为学生作讲述，使他们建立基于基础理论的基本概念；同时，以基于高速摄像技术的动态工程应用实例为例，如在汽车碰撞、爆破、高速体育运动等瞬间动作的动态记录分析，使学生直接了解基于高速摄像等技术的光学测试系统的工程应用。
其次，在实践教学中，安排学生实践活动。实验内容为正确使用高速摄像机以及通过硬币跌落时，铺获整个过程的视频（图1为拍摄截图），并将其存储在设备内部存储器里，然后再以较慢的速度重新播放视频，也可以将存储的视频通过以太网传输给电脑，用于后处理。通过本实验，使学生在完成实验的过程中了解高速摄像机系统的基本组成，了解摄像机相关功能键的操作，初步了解高速摄像机的使用；更为重要的是使学生有了感性认识，明确了高速摄像机系统在工程实际中对机械装置进行动态分析的应用。
由于高速摄像机系统属高端精密仪器设备，对安装、保养、存放、搬迁等均有较高和特殊要求，因此，学生实验时在老师指导下按实验要求进行操作，这一过程训练，也使学生初步了解了贵重仪器设备管理、保养的基本知识。
在光测弹性力学课程中引入高速摄像机的实践，通过高速摄像技术机理的引入，帮助学生初步建立光学测量系统概念；通过工程实例和教学实验，把高速运动变化过程的空间信息和时间紧密联系在一起，应用高速摄像机的视频和图像记录的优势将瞬变、高速过程连续记录下来，通过图像分析设备和软件进行后处理，即可进行定量和定性计算，以及分析研究所需对象感兴趣的参数。
3结束语
高速摄像机的用途非常广泛[4-5]， 包括弹道分析、燃烧研究、爆炸测试、裂纹扩展等等。
针对“085”工程建设项目添置了高速摄影平台，开发了相关的教学实验，重新修订了光测弹性力学教学大纲，根据实验内容新编实验指导书以及相关教学计划。该课程的改革实践丰富了光测弹性力学的教学内容，强化了学生对理论在工程中应用的理解，为学生实践能力的提升、后续开放性、综合性实验的开发以及科研奠定了基础。
参考文献
[1] 苏增立，王建军，高昕，苏建刚.高速摄像系统用于火箭弹离轨参数测量方法研究[J].飞行器测控学报，2003，22（4）.
[2] 张献中，高炳哲，李桂芝，王亚中.高速摄像实现高精度矢量脱靶测量方法研究[J].光子学报，2005，34（3）.
[3] 戴福隆，沈观林，谢惠民.实验力学[M].北京：清华大学出版社，2012.
[4] 潘兵，谢惠民，续伯倾等.应用数字图像相关方法测量缺陷试样的全场变形[J].实验力学，2007，22（3）.
[5] 李斌，杨国标.电子散斑干涉法在复合树脂固化收缩测试中的应用[J].同济大学学报（然科学版），2012，40（1）.