Kirlionics Technologies
I N T E R N A T I O N A L

ОФИЦИАЛЬНЫЙ САЙТ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ ГРВ ОБОРУДОВАНИЯ

русскийenglish

Измерение энергий при помощи прибора ГРВ ЭКО ТЕСТЕР.

Измерение энергий на острове Маклеод в Андаманском море
при помощи прибора ГРВ ЭКО ТЕСТЕР.

Новый 2012 год мы с супругой Ириной отпраздновали на песчаном пляже под тропическим небом на маленьком острове Маклеод в Андаманском море. (Nabucco's Myanmar Andaman Resort, Macleod Island, Mergui Archipelago, e-mail: myanmar@extradivers.info). Это был уже наш второй визит в это удивительное место: в 2011 году мы были так очарованы красотой и безмолвием этого места, что решили непременно вернуться, что и удалось сделать через год. На этом острове расположен небольшой курорт для дайверов, и каждое утро все активное «население» грузилось на маленький баркас и отправлялось нырять к ближайшим рифам, каждый из которых отличается своим особенным подводным миром. Большую часть дня остров совершенно пустынен, можно гулять по песчаным пляжам, нырять на «домашнем» рифе, или гулять по джунглям. Что еще нужно для хорошего отдыха!

На острове я практически каждый день проводил измерения с прибором ГРВ Эко Тестер. И первый же результат вечером 1 января был удивителен! Сигнал прибора возрастал практически все время измерений – более 8 часов (рис.1 кривая 1).

Рис.1. Временная динамика сигнала ГРВ Эко Тестера на острове Маклеод 1-7.01.2012
1 – Январь 1, 7 pm; 2 – Январь 2, 1 am; 3-7 – Январь 2-6; 8 – Январь 7, 6 pm.
(Принципы расчета представлены в Приложении 1)

Ночью я повторил измерения – результат был тот же (рис.1 кривая 2). Но на следующее утро ситуация прояснилась – мы проснулись от шума тропического ливня, который продолжался без перерыва до вечера. Это было необычно для января, но весь 2011 год погода в мире была необычной.
На следующий день небо с утра была мрачным, даже упало несколько капель, но к вечеру небо начало проясняться. Я начал измерения в 5 вечера, сигнал увеличивался некоторое время, потом вышел на насыщение. Этот уровень сохранялся все последующие дни (рис. 1 кривые 3-7). По ночам небо было практически ясным, с большой растущей луной. 7 января налетел сильный ветер, море волновалось, и полная луна светила с неба. Амплитуда сигнала в этот день немного упала (рис.1 кривая 8). Интересные наблюдения можно сделать из анализа вариабельности сигнала. (Принципы расчета представлены в Приложении 1). Как видно из рис. 2 и 3, 1 января вариабельность была высокой, в последующие дни – на уровне 1-2%.

Рис.2. Временная динамика вариабельности сигнала на острове Маклеод 01.01.2012


Рис.3. Временная динамика вариабельности сигнала на острове Маклеод 3-7/01.

Для сравнения на рис. 4 представлен график вариабельности данных Эко Тестера в Санкт- Петербурге в ноябре 2011 г. Как видно, в спокойных условиях в хорошем месте вариабельность на уровне 1%.

Рис.4. Временная динамика вариабельности сигнала в Петербурге.

Представленные данные подтверждают чувствительность датчика, в то же время, показывая, насколько данные зависят как от энергии места наблюдения, так и от состояния атмосферы. Например, на острове Маклеод солнце заходит очень быстро, что отражается на графиках площади и интенсивности (рис. 5,6).

Рис.5. Временная динамика площади сигнала на острове Маклеод 2/01.
Стрелка показывает приблизительное время заката солнца.


Рис.6. Временная динамика интенсивности сигнала на острове Маклеод 2/01.
Стрелка показывает приблизительное время заката солнца.

Измерение энергий в Камбодже.

После Мьянмы мы полетели в город Сием Рип в Камбодже, где расположены несколько древних архитектурных комплексов. Большинство из них охраняются Юнеско, миллионы людей посещают эти места каждый год. Как известно из нашего опыта, измерения в местах скопления туристов не имеют смысла – поля людей могут влиять гораздо сильнее, чем само место. Поэтому я был очень рад обнаружить Храм - «Preah Palilay Temple» - в комплексе Ангкор Том, расположенный в стороны от основных туристских троп. Мы добрались туда на велосипедах (рис. 7).

Рис.7. Карта комплекса Ангкор Том
с отмеченным храмом Preah Palilay Temple.

Для сравнения представлены данные измерений в отеле, расположенном примерно в 10 км от комплекса. В один из дней мне удалось провести измерения около Буддистского храма, где в это время проходила утренняя церемония. Результаты представлены на рис.8.

Рис.8. Временная динамика данных Эко Тестера в Камбодже.

Как видно из графиков, результаты в Preah Palilay Temple существенно отличались от прочих измерений, как по энергии, так и по вариабельности сигнала. Такое впечатление, что это сигнал какой-то неизвестной природы.
Интересные данные получены около Буддистского храма – энергия сигнала не очень велика, однако вариабельность такая же, как в Preah Palilay Temple. К сожалению, у нас не было времени повторить измерения, но и полученные данные демонстрируют значимость подобных исследований, так что мы надеемся, что они будут подхвачены нашими коллегами.

Приложение 1

Переход к единицам энергии излучения в ГРВ-графии.

Как показано в [1] чувствительность ПЗС матрицы определяется следующим выражением:

где W – плотность энергии излучения источника [Дж/см²], I – величина отклика (сигнала) [деления], E – энергия излучения источника [Дж], s – площадь участка ПЗС-матрицы, засвеченного лазерным излучением [см²], P – мощность источника излучения [Вт], t – выдержка, устанавливаемая на фотоаппарате [сек], T – суммарный коэффициент пропускания светофильтров, используемых при регистрации излучения, d – диаметр участка ПЗС-матрицы, засвеченного лазерным излучением [см].

Экспериментально было определено, что чувствительность падает с увеличением длины волны и для Λ= 424 нм имеет порядок 10^-10 Дж/cm² как для лазерного, так и для лампы накаливания.

Естественно, этот параметр зависит от типа ПЗС и используемого оптического тракта. Поэтому было проведено экспериментальное исследование параметров отклика используемой в ГРВ приборах ПЗС камеры при помощи лампы накаливания с известными параметрами. Использовалась матированная лампа мощностью 10 Вт дающая относительно равномерный поток излучения в видимом диапазоне.

Для этой лампы засветка ПЗС матрицы соответствовала площади S = 61000 пиксел при величине спектра от 55 до 255 с максимумом на 160 и средним 220.

Отсюда эквивалентная мощность источника может быть рассчитана как

P (Вт) = S*I*/61000*200*10 = S*I*8*10^-9

ГРВ изображение пальца здорового человека имеет параметры S = 10000 pxl, I^aver = 80 => P = 64 мВт. ГРВ изображение пальца больного человека имеет параметры S = 4000 pxl, I^aver = 60 => P = 1,9 мВт.

Энергия Е (Дж) = P (Вт) / t (сек)

ГРВ импульсы длительностью 10^-4 с подаются с частотой 1000 Гц в течение 0,5 с. Следовательно, время накопления сигнала на ПЗС матрице составляет 5*10^-2 с, откуда Е = 20 Р. Для рассмотренных выше случаев это будет составлять 1,28 Дж и 0,38 Дж соответственно. Таким образом, формула для энергии излучения ГРВ сигнала принимает следующий вид:

Е (Дж) = S*I*1,6*10^-6

Для простоты расчетов можем принять

Е (Дж) = S*I*2*10^-6

С использованием этой формулы можно представлять как результаты обработки ГРВ-грамм, так и динамические данные в единицах энергии излучения.

Вариабельность динамической кривой можно оценить следующим образом:

V(t_k) = St.Dev X(t_k-20 to t_k) / X_aver ,

где V(t_k) – вариабельность параметра X в момент t_k; X_aver – среднее по X на каком-то интервале (константа).

Это уравнение означает, что мы берем Стандартное Отклонение 20 точек, предшествующих данной точке, что соответствует 100 с при интервале между точками 5 с. Это время было выбрано после анализа большой серии экспериментов. В некоторых случаях удобно использовать вариабельность, иногда – соответствующее Стандартное Отклонение.

Приложение 2

 
Храмы Ангкор Том, Preah Palilay Temple


В процессе измерений ГРВ Эко Тестер.

 
Ta Prohm Temple, у Буддистского храма.

Литература
1. Б.Л. Васин, С.В. Малькова, М.В. Осипов, В.Н. Пузырёв, А.Т. Саакян, А.Н. Стародуб, С.И. Федотов, А.А. Фроня. методика измерения спектральной чувствительности пзс-матрицы. [Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Препринт 18, 2007. http://ellphi.lebedev.ru/20/pdf18.pdf]

НА ГЛАВНУЮ>>