способ определения спектров пропускания в видимой области материалов с переменной оптической плотностью

Формула изобретения

Способ определения спектров пропускания в видимой области материалов с переменной оптической плотностью для средств индивидуальной защиты глаз, заключающийся в том, что направляют импульсное излучение на материал и регистрируют спектр ослабленного материалом излучения видеокамерой со спектрометрической насадкой, отличающийся тем, что используют источник, моделирующий высокоэнергетическое излучение взрыва, а полученный видеосигнал преобразуют из аналоговой формы в цифровую с помощью компьютера с последующим расчетом длины волны и относительной интенсивности анализируемого излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследования материалов с переменной оптической плотностью с помощью оптико-электронных средств, а именно к созданию инструментальных способов определения спектров пропускания в видимой области защитных материалов средств индивидуальной защиты глаз (СИЗГ) от высокоинтенсивных термических поражающих факторов (ТПФ), к которым относятся световое излучение взрыва, например ядерного, и т.п.

Известны способы определения спектров пропускания защитных материалов для СИЗГ в условиях воздействия оптического излучения путем применения парка спектрального оборудования оптического диапазона, реализующего различные аналитические методы - атомно-абсорбционный, атомно-эмиссионный, атомно-флуоресцентный, спектрофлуоресцентный /1/.

Однако данные способы не могут быть реализованы в условиях воздействия высокоинтенсивных термических поражающих факторов. Кроме того, применение известных способов определения спектральных характеристик оптически полупрозрачных материалов не позволяет проводить оценку изменения защитных свойств образцов во времени процесса воздействия реального (или моделируемого) термического поражающего фактора.

Задачей настоящего изобретения является разработка технического решения, обеспечивающего возможность проведения оценки спектров пропускания в видимой области материалов СИЗГ в условиях воздействия высокоинтенсивных оптических излучений, а также их изменения во времени процесса.

Поставленная задача решается путем применения видеокамеры со спектрометрической насадкой ВФУ-1 /2/ и осуществления видеорегистрации светового импульса от источника оптического изучения, прошедшего через защитный материал СИЗГ.

Сформированный видеосигнал поступает через устройство ввода в компьютер с платой оцифровки, обеспечивающей его преобразование из аналоговой формы в цифровую.

После этого проводится обработка оцифрованного изображения, которая заключается в определении с помощью стандартного графического редактора Adobe Photoshop 4.0 /3/ параметров R, G и В изображения спектральных линий и расчета по ним длины волны и относительной интенсивности прошедшего через защитный материал излучения.

Длина волны определяется по таблице цветности Международной комиссии по освещению (МКО) /4/. Для этого рассчитываются координаты цветности X, Y и Z, являющиеся входными параметрами в таблице цветности:

Для оценки возможности осуществления изобретения определение спектра пропускания в видимой области проводили для защитного материала ФХС-4 /5/ с применением видеокамеры Panasonic M40, спектрометрической насадки ВФУ-1, компьютера Intel P-II-350 с платой оцифровки AV Master. Моделирование высокоэнергетического оптического излучения осуществляли с использованием радиационной панели с 12-ю лампами ДКСТЛ-10000.

Осуществляли импульсное воздействие свето-теплового потока на защитный материал. Энергетическая величина импульса облучения составила 63 Дж/см², продолжительность импульса - 0,92 с.

Анализ динамики изменения спектра пропускания материалом ФХС-4, представленной на чертеже, показал, что с течением времени пропускная способность полупрозрачным материалом высокоэнергетического оптического излучения уменьшается во всей видимой области спектра. Следует отметить, что через 0,5 с после начала облучения достоверных количественных и качественных изменений в спектральном составе прошедшего через фотохромный материал оптического излучения не наблюдается. Т.е., по всей видимости, к данному моменту времени фотоиндуцирование исследуемых материалов под действием высокоэнергетического оптического излучения прекращается.

Необходимо отметить, что т.к. скорость видеозаписи составляет 25 кадров/с, определение спектральных характеристик может происходить с дискретностью 0,04 с, т.е. предлагаемый способ позволяет проводить определение спектральных характеристик образцов в быстротекущих процессах.

Для уточнения количественных значений ошибки расчетных значений спектров пропускания в видимой области оптического излучения была проведена проверка их адекватности экспериментальным спектральным характеристикам. Проверка проводилась путем сравнения рассчитанной области длин волн проходящего через светофильтр регистрируемого оптического излучения лампы ОПЗ 3-0,3 с областью пропускания стандартных светофильтров. В эксперименте были использованы светофильтры с областью пропускания 546±27,3 нм и 616±30,8 нм /6/. Результаты сравнения представлены в таблице.

Представленные данные наглядно свидетельствуют о высокой достоверности данных, получаемых с использованием предлагаемого способа.

Таблица.
Результаты сравнения области пропускания светофильтров и расчетных значений спектра проходящего через светофильтр оптического излучения лампы ОПЗ 3-0,3
Область пропускания светофильтра, нм	Средние значения расчетных спектральных величин (n=3), нм	Ошибка, %
546±27,3	542±5,0	0,7
616±30,8	635±11,0	3,1

Таким образом, стабильность и точность измерений, исключающие ошибки субъективного характера, а также возможность исследования с помощью технологии цифровой обработки видеоинформации высокодинамичных процессов определяют целесообразность применения предложенного способа определения спектров пропускания в видимой области образцов при оценке защитных свойств СИЗГ.

Список используемой литературы

1. Сорокин А.М., Каичев В.В., Тимошин А.И., Московчин О.В. и др. Универсальный спектральный комплекс видимого и УФ-диапазона // Приборы и техника эксперимента, №3, 2001, С.102-107.

2. Спектрометрическая насадка ВФУ-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Загорск: 1974. - 22 с.

3. Пономаренко С., Тайц A. Adobe Photoshop 4.0 в примерах. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1998, - 288 с.

4. Мешков В.В. Основы светотехники. - М.: Энергия, 1979. - 368 с.

5. Очки защитные ОПФ. Технические условия. АФ3.954.109ТУ. - Изюм: п/я 8872, 1979. - 36 с.

6. Стекло оптическое цветное. Технические условия. ГОСТ 9411-81. - М.: Издательство стандартов, 1981. - 64 с.