爆炸事件在微秒至毫秒內完成，衝擊波傳播速度可達 m/s，超出人眼與一般攝影完全可見的範圍。高速攝影（含紋影光學 Schlieren、陰影儀 Shadowgraph）是研究爆炸物理、評估防護效能、優化安全設計的核心工具，廣泛應用於國防、航太、採礦工業、建築安全測試。
一、爆炸高速攝影的幀率需求
| 爆炸類型 | 特徵時間尺度 | 建議幀率 | 拍攝方法 |
|---|---|---|---|
| 烈性炸藥爆轟（TNT、RDX） | 0.1–10 μs | 1,000,000+ fps | 超高速相機 / 條紋相機 |
| 工業炸藥採礦爆破 | 1–100 ms | fps | 標準高速相機 |
| 汽車安全氣囊（氣體發生器） | 2–30 ms | fps | 標準高速相機 |
| 火工品（點火器、分離機構） | 0.1–5 ms | fps（降解析度模式） | 高速相機 + 遮蔽罩 |
| 衝擊波管（Shock Tube）實驗 | 10–500 μs | fps（降解析度模式） | Schlieren 紋影光學 |
| 防護結構抗爆測試 | 1–50 ms | fps | 多機同步 |
二、紋影光學（Schlieren）與陰影儀（Shadowgraph）
爆炸衝擊波在空氣中傳播時，密度梯度造成折射率變化，可用光學方法可視化而無需任何示蹤粒子：
Z 形紋影（Z-Type Schlieren）
兩面拋物鏡 + 刀口，可視化密度梯度，解析度高，適合實驗室衝擊波管；常見測試艙尺寸 mm
背景紋影（BOS）
隨機點陣背景 + 圖像相關法，不需光學台，可用於室外大尺度爆炸場景，只需一台高速相機
陰影儀（Shadowgraph）
最簡單的密度可視化，直接投影密度梯度的二次微分；影像對比度較低，但架設最簡便
三、防護工程與抗爆測試
建築抗爆、防護衣、裝甲板測試需要多機同步高速攝影：
- 正面觀測機： fps，記錄結構整體變形模式
- 側面特寫機： fps，觀察裂紋起始與飛片（Spall）分離
- 背面機：確認穿透與碎片散佈角度
- Shadowgraph 機：記錄衝擊波到達時間，計算波速
安全提示：爆炸測試環境對相機硬體有極高風險（過壓、破片、EMI），東茂科技提供帶防護外殼的儀器租借方案，並協助規劃安全距離與遮蔽配置。
四、火工品與太空應用
太空分離機構（Explosive Bolt、火工繩、分離彈簧）需要在地面測試時以高速攝影確認動作時序：
- 火工繩（NSI）切割：需 fps，確認切斷完整性與碎片方向
- 整流罩分離：需 fps，觀察分離均勻性
- 軌道機動推進器點火：需與推力量測同步， fps
國家太空中心（NSPO）與工研院機械所是台灣主要的火工品測試機構，東茂科技提供 AOS PROMON 系列供相關計畫使用。
五、推薦機型
想了解更多規格或應用諮詢？歡迎聯絡東茂儀器科技，工程師將提供專業報價與技術支援。
作者：陳聖鑫 Alex Chen
東茂儀器科技有限公司｜業務窗口
10 年高速攝影機產業經驗，代理 AOS Technologies（瑞士）、SinceVision SSZN（中國）、DITECT（日本）、Mega Speed（加拿大）四大品牌，服務台灣半導體、汽車測試、學術研究客戶。