高速攝影機在科學研究與材料測試中的核心應用
材料測試需要捕捉衝擊瞬間（1ms 以內）的裂紋擴展、破碎模式、纖維拔出等動態過程。傳統高速攝影機通常無法滿足需求，10,000fps 以上的超高速機型才能完整記錄。東茂科技代理的 AOS、DITECT 兩大品牌，已廣泛應用於台灣學術實驗室與國防研究機構。
主要應用場景
| 研究領域 | 典型實驗 | 建議 FPS | 推薦機型 |
|---|---|---|---|
| 衝擊力學 | Hopkinson Bar 壓縮、落錘衝擊 | fps（降解析度模式） | DITECT HAS-D73 |
| 斷裂力學 | 裂紋擴展速度、K1c 量測 | fps | AOS L-PRI |
| 材料變形 | 金屬成型、複合材料分層 | fps | Mega Speed MS130K |
| 爆炸物理 | 衝擊波傳播、爆轟前端 | fps（降解析度模式） | AOS L-PRI（最高 1M fps） |
| 流體力學 | 空穴（Cavitation）、噴射流 | fps | SSZN SH 系列 |
DIC 全場應變量測整合
高速攝影機搭配 DIC（數位影像相關法）軟體，可從影像序列自動計算全場位移與應變場，無需黏貼應變計，特別適合高溫、爆炸、高速衝擊等不適合接觸式量測的環境。東茂科技可協助整合 DIC 分析軟體與攝影機系統。
台灣學術與研究機構合作案例
Hopkinson Bar 高應變率測試，DITECT 機型，100,000fps 量測金屬破壞動態
空穴流場研究，AOS 機型，50,000fps 捕捉氣泡崩潰瞬間
彈道穿甲試驗，AOS L-PRI，3,530fps（降解析度模式） 記錄彈體侵徹過程
常見問題
Hopkinson Bar 實驗需要多少 fps？
應變率 1,000/s 以上的衝擊實驗，建議 15,000fps 起跳；觀察破壞模式需 15,000fps 以上。東茂科技可提供 DITECT HAS-D73 或 AOS 機型借測，確認效果後再購買。
學術研究有教育折扣嗎？
有。台灣大學及研究機構可申請學術採購優惠，另有長期租借方案（含年度保養）適合實驗室預算規劃。請電洽 04-8857599。
材料斷裂、衝擊響應、裂縫擴展——這些在微秒尺度發生的物理現象，是材料科學、力學研究與工程設計的核心。高速攝影機讓研究者第一次真正「看見」材料失效的全過程。
材料科學的高速影像需求
傳統材料測試（萬能試驗機、衝擊試驗機）只能量測力-位移曲線，無法揭示失效過程中的局部行為。高速攝影機結合 DIC（數位影像相關法）技術，可同時量測全場應變分布，是現代材料研究不可或缺的工具。
衝擊材料斷裂
Charpy / Izod 衝擊試驗中的裂縫起始與擴展過程可視化，量測動態斷裂韌性 KId 值。
高應變率測試
Hopkinson Bar（霍普金森桿）試驗中的波傳遞與材料動態響應，應變率 10²–10⁴ s⁻¹。
複合材料失效
碳纖維、玻璃纖維複合材料的分層、基體裂縫擴展與纖維斷裂模式分析。
金屬成形過程
沖壓、鍛造、衝壓成形中的材料流動、頸縮與破裂機制，支援成形極限圖（FLD）建立。
疲勞裂縫擴展
動態疲勞試驗中的裂縫擴展速率量測，驗證 Paris Law 參數。
爆炸衝擊響應
結構件承受爆炸超壓的動態響應、塑性變形與吸能行為分析。
材料測試拍攝規格需求
| 測試方法 | 典型應變率 | 建議幀率 | 常用技術 |
|---|---|---|---|
| 準靜態（萬能試驗機） | 10⁻³ s⁻¹ | fps | DIC 全場應變 |
| Charpy 衝擊試驗 | 10¹–10² s⁻¹ | fps | 裂縫追蹤 |
| Hopkinson Bar | 10²–10⁴ s⁻¹ | fps（降解析度模式） | 波形分析 |
| 爆炸衝擊 | 10³–10⁵ s⁻¹ | fps（降解析度模式） | Schlieren 光學 |
| 金屬沖壓成形 | 10–100 s⁻¹ | fps | DIC 應變場 |
台灣材料科學研究單位
- 成功大學材料系：金屬材料動態力學行為、疲勞斷裂研究
- 清華大學材料系：複合材料、奈米材料衝擊行為
- 中研院材料科學研究所：先進材料製程與特性表徵
- ITRI 材料與化工研究所：工業材料應用研究
- MIRDC 金屬工業研究中心：金屬成形製程分析
- 成大/台大機械系：衝擊力學、Hopkinson Bar 實驗
推薦機型：材料測試
- DITECT HAS 系列：最高 1,000fps（降解析度模式），日本精度，學術引用率最高
- Mega Speed MS160K：1,498fps，全 HD，中高速衝擊測試首選
- AOS PROMON 2000：2,000 fps，全 HD，準靜態到中速率測試配合 DIC
常見問題 FAQ
高速攝影機能與 DIC 軟體整合使用嗎？
可以。DIC 分析需要高解析度的序列影格，高速攝影機的輸出格式（TIFF 序列或 AVI）與 GOM Correlate、VIC-2D/3D、MatchID 等主流 DIC 軟體相容。東茂可協助確認相機解析度與 DIC 分析需求的匹配。
Hopkinson Bar 試驗需要多少 fps？
標準 Hopkinson Bar 試驗中，應力波傳遞速度約 5,000 m/s，若試件長度 10 mm，整個加載過程約 2 µs，需要至少 fps（降解析度模式） 才能清楚記錄試件變形過程。DITECT HAS 系列是這個應用的首選。
材料測試實驗室的照明通常夠用嗎？
視拍攝速度而定。10,000 fps 以下通常可用實驗室現有照明配合適當曝光設定。100,000 fps 以上需要補充高強度光源（閃光燈或連續 LED），東茂提供租借服務。
可以協助撰寫設備使用的研究方法描述嗎？
東茂提供設備規格書與英文技術文件，可用於學術論文的「Materials and Methods」段落。我們也有客戶論文引用案例，可提供參考格式。
📖 相關應用深度指南
選型常見問題
50,000-200,000fps 的高速攝影機怎麼選？
高速攝影機拍燃燒噴霧需要多少 fps？
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。