Комплексные исследования и создание измерителей видимого и ультрафиолетового излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат технических наук Томский, Константин Абрамович

• Томский, Константин Абрамович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Томский, Константин Абрамович

1.1. Актуальность работы.

1.2. Предмет и метод исследования, цель работы.

1.3. Основные научные положения.

1.4. Практическое использование полученных результатов.

1.5. Апробация и объем работы.

Глава 2. Специальные измерители оптического излучения для музеев и библиотек

2.1. Постановка задачи.

2.2. Анализ динамического диапазона и спектрального состава естественной и искусственной облученности в музеях г. Санкт-Петербурга.

2.3. Критический обзор существовавших ранее измерителей видимого и ультрафиолетового излучения, используемых в музеях и библиотеках, и их недостатки.

2.4 Исследование воздействия оптического излучения на материалы музейных экспонатов.

2.5. Экспериментальное определение стойкости музейных материалов к оптическому излучению.

2.6. Разработка технических требований на специальные измерители оптического излучения, пригодные для использования в музеях и библиотеках.

2.7. Выводы по главе.

Глава 3. Приборы для оценки уровня УФ излучения Солнца воздействующего на организм и кожу человека.

3.1. Состояние вопроса и постановка задачи.

3.2. Анализ воздействия солнечного излучения на организм и кожу человека.

3.3. Метрологическое обеспечение измерения биоэффективных величин.41 3.4 Меры по ограничению нежелательного воздействия

УФ излучения Солнца на организм и кожу человека.

3.5. Критический обзор измерителей, регистрирующих солнечное излучение воздействующее на организм человека.

3.6. Разработка технических требований для индивидуальных средств измерения УФ излучения

3.7. Выводы по главе.

Глава 4. Приборы для контроля оптического излучения в производственных помещениях.

4.1. Состояние вопроса и анализ спектрального состава источников излучения в производственных помещениях.

4.2. Критический обзор измерителей видимого и ультрафиолетового излучения пригодных для регистрации действующего на человека излучения в условиях промышленного производства.

4.3. Нормирование и контроль освещенности в производственных помещениях.

4.4. Разработка технических требований на измерители оптического излучения для производственных помещениях.

4.5. Выводы по главе.

4.6. Сводная таблица технических требований к рабочим средствам для измерения оптического излучения.

Глава 5. Разработка принципов построения и исследование элементной базы измерителей оптического излучения.

5.1. Общая концепция построения приборов для измерения оптического излучения.

5.2. Обоснование возможности использования типа приемников оптического излучения в разрабатываемых измерителях и их дополнительные исследования.

5.3. Измерение спектральных характеристик отобранных для использования ПОИ.

5.4. Измерение энергетических характеристик отобранных для использования ПОИ

5.5. Результаты исследования ПОИ.

5.6. Выбор корригирующих фильтров и оценка погрешности коррекции спектральной характеристики ПОИ.

5.7. Измерение яркости протяженных источников излучения.

Глава 6. Анализ основных погрешностей измерителей оптического излучения.

6.1. Структурный анализ погрешностей измерителя освещенности.

6.2. Анализ динамического диапазона и погрешностей электронного измерительного канала.

6.3. Анализ возможности увеличения чувствительности измерителей при использовании базовых датчиков.

Глава 7. Измерители оптического излучения.

7.1. Комбинированный прибор ТКА-01/3 (люксметр + УФ радиометр) для музеев и библиотек.

7.2. Многоуровневый индикатор УФ излучения ТКА-02/2 для оценки воздействующего на человека солнечного излучения.

7.3. Особенности использования комбинированного прибора ТКА-01/ для санитарных и медицинских обследований.

7.4. УФ радиометр ТКА-А,В,С для раздельного измерения облученности в спектральных зонах в соответствии с их физиологическим воздействием.

7.5. Двухканальный фотометр Люксметр-яркомер ТКА-04/3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексные исследования и создание измерителей видимого и ультрафиолетового излучения»

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ 1.1. Актуальность работы

Потребность многочисленных служб охраны труда и санитарно-эпидемиологического надзора, научных и производственных лабораторий, институтов и учреждений культуры в метрологически аттестованных рабочих средствах измерения в настоящее время не удовлетворяется. Морально и физически устаревшие отдельные экземпляры УФ радиометров и значительный парк выпускавшихся до 1992 года отечественных люксметров не может быть использован в современных технических измерениях.

Сохранность музейных экспонатов во многом зависит от правильно примененного освещения, строгий контроль за которым должен осуществляться постоянно. Измерители оптического излучения (ИОИ) для музеев, как в видимой, так и в наиболее разрушительной ультрафиолетовой (УФ) области спектра, должны быть надежны, просты в управлении и иметь основные характеристики, обеспечивающие измерение излучения применяемых источников. Необходимым условием является и создание нормативной базы, устанавливающей максимально допустимые уровни освещенности и облученности для основных типов музейных материалов.

Постоянное развитие светотехнической отрасли привело к увеличению типов осветительных приборов и, соответственно, большому разнообразию их основных характеристик. Поэтому во всем мире ужесточились требования к соблюдению норм освещенности в производственных и офисных помещениях, причем измерения должны проводиться приборами имеющими коррекцию спектральной характеристики, приближенную к У(Я,) - относительной спектральной световой эффективности излучения для стандартного фотометрического наблюдателя МКО.

Повсеместное применение персональных компьютеров и ненадлежащее качество некоторых типов мониторов, сформировало проблему контроля диапазона изменения яркости мониторов и освещенности на рабочем месте оператора с целью сохранения здоровья людей, длительное время работающих с этой техникой.

В последнее время значительно возрос интерес к углубленным исследованиям физиологической эффективности оптического излучения, разработке научно обоснованных основ комфортной световой среды, стремительно развивается «системный световой дизайн», все большее значение придается экологическим аспектам оптического и, в первую очередь, УФ излучения. Сотни тысяч жителей России получили возможность выезжать на отдых в страны с жарким климатом и повышенной солнечной радиацией. Отсутствие рекомендаций при выборе средств и методов защиты от опасного УФ переоблучения может привести к тяжелым заболеваниям кожи и глаз.

В настоящее время приборы на уровне рабочих средств измерения для решения перечисленных задач в России никто не разрабатывает и не производит.

Фундаментальные исследования в области оптики, создание новых оптических материалов, элементов и покрытий, научно-технические разработки оптического приборостроения не могут обходиться без измерений, при которых их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Вновь разрабатываемые оптические устройства, их узлы и элементы, уникальные методы измерений и испытаний обязаны пройти экспериментальные исследования для определения степени их соответствия установленным правилам и нормам метрологии.

Поэтому исследования в области УФ и видимого излучения, повышение качества и надежности измерений и создание измерителей является весьма актуальной задачей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Томский, Константин Абрамович, 1999 год

1. Игнатьев В.Г., Боос Г.В., Что будем делать с люксметрами Ю-116 и Ю-117? Научно-техническя конференция "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". ,М., 1997, с.27.

2. Рассел, Абней. "Действие света на акварельные краски." Доклад департамента науки и искусства комитету в совете образования. Лондон.Н.М.Канцелярский офис, 1881г.

3. Н.С.Бромель "Доклад Рассела и Абней о действии света на акварельные краски." SIC.9,1964, 140.4. "Сохранение Декларации независимости и Конституции Соединенных Штатов." Циркуляр Национального бюро стандартов 505, Вашингтон, 1951г.

4. Томсон Г. Новый взгляд на цветовое воспроизведение, уровень освещения и защиту от ультрафиолетового излучения в музейном освещении. SIC.6,1961 г, стр.49.69.

5. Томсон Г. Музейная среда. 2-е издание. Лондон, Butterworths, 1981.

6. Ватсон Н.Ф., и Лоу Д.Л. Расширение Тейт галереи. Лондон, Международное световое обозрение 31 (1980) N 1 с.16-18

7. В. Праль, инж., Г. Ресслер, докт. (Германия) Освещение музеев: проблемы и требования. "Светотехника" N 5 6, 1993г.

8. P.Wilson. A New Light on Turner. Reconciling Conservation and Display. The Glory Gallery, Tate Gallery. London 1987.

9. Hilbert G.S.Eine neue Konservatorische Bewertung der Beleuchtung in Museen. Materialen aus dem Institutur Museumskunde (Staate Museen Preußischer Kulturbesitz) Heft 5, Berlin, 1983.11 .Гигиеническое состояние окружающей среды. Рекомендации ВОЗ. 1992.

10. Макарова Е.А., Харитонов A.B. Распределение энергии в спектре солнца. М. Наука, 1972.

11. Methods of characterizing the performance of radiometers and photometers. -Publication CIE No 53 (TC-2.2), 1982, Bureau Central de la CIE, Paris-France.

12. Лазарев Д. H., Соколов M.B. Измерение ультрафиолетового излучения в эффективных единицах .сб. "Ультрафиолетовое излучение" под редакцией Да-гина Н.М. М, МЦ, 1971.

13. Михайлов О. М., Исследование характеристик элементов фотометрических устройств и разработка оптических систем фотоэлектронных фотометров. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук., Л., 1979.

14. Спецификация FDA. Федеральный Регистр, Т43, №166.

15. DIN 67501.Метод для экспериментальной дерматологической оценки защитных свойств наружных солнцезащитных свойств человеческой кожи.

16. Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений». 1996.

17. СН-4557-88. Санитарные нормы УФ-облучения в производственных помещениях.

18. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев A.A., Источники и приемники излучения. СПб, Политехника, 1991.

19. Ишанин Г.Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов., Л., Машиностроение, 1986.

20. Бурдун Г.Д. Марков Б.Н. Основы метрологии, учебное пособие для вузов. Изд.стандартов. 1975 г. 1-- 336 с.

21. А.ван дер Зил. Шумы при измерениях. ( пер.с англ.) издательство "Мир" .,Москва 1979 г.

22. Роберт Дж.Киес, Пауль В.Крузе и др. Фотоприемники видимого и ИК диапазонов^ пер. с англ.) — М. Ж. радио и связь,1985. — 328с., ил.

23. Ott Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах. ( Пер. с англ. ), М., Мир , 1979 г. , с.317 — 321.

24. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М., "Высшая школа",1967 г.

25. Левин М.Л., Рытов С.М. Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике. М., "Наука", 1967 г.ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ.

26. Исследованы изменения, происходящие в материалах музейных и библиотечных экспонатов под действием оптического излучения, в зависимости от световой и ультрафиолетовой накопленной дозы излучения.

27. На основе исследований изменения оптических свойств материалов разработаны рекомендации по выбору норм допустимой УФ облученности в зависимости от времени воздействия, при котором не происходит заметных изменений их цветности и яркости.

28. Исследованы изменения спектрального коэффициента пропускания защитных олифовых пленок различного состава, применяемых для защиты произведений искусства, после воздействия на них светового и ультрафиолетового излучения и выявлено их "просветление".

29. Проведен корреляционный анализ связей между изменениями яркости и цвета объектов, происходящими под воздействием излучения.

30. Обоснована необходимость использования биоэффективных величин при воздействии УФ излучения на организм и кожу человека при проектировании индивидуальных УФ дозиметров, фиксирующих эритемную облученность.

31. Определены принципы построения измерителей и определена их элементная база, влияющая на основные технические характеристики.

32. Разработаны методики и созданы установки для исследования спектральных и энергетических характеристик фотоприемников, обеспечивающих спектральный и динамический диапазоны измерений.

33. Разработаны методики, алгоритм и программа расчета погрешностей приведения характеристик спектральной чувствительности измерителей к выбранной мере.

34. Разработана, апробирована и нашла практическое применение методика расчета общей погрешности измерителей в целом с учетом погрешностей, связанных с температурным диапазоном его работы и погрешностями, вносимыми электронным трактом.

35. Разработаны методика^ алгоритм и программа оценки общей погрешности сличения показаний измерителей в целом при их метрологической аттестации в условиях серийного производства и Госповерки.