автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Дифференциальный метод оперативной регистрации УФ облученности в трех биологически активных областях

На правах рукописи

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПЕРАТИВНОЙ РЕГИСТРАЦИИ УФ ОБЛУЧЕННОСТИ В ТРЕХ БИОЛОГИЧСЕКИ АКТИВНЫХ

ОБЛАСТЯХ

Специальность: 05.11.07 - Оптические и оптико-электронные

приборы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Гульков В.Н.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Осипов Ю.В. кандидат технических наук, доцент Губанова Л.А.

Ведущая организация - Научно-техническое предприятие «ТКА»

Защита диссертации состоится « 17 »бциис^Ъо з> 2005 г. в • ОО часов на заседании диссертационного совета Д 212.238.08 в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан «. 22 » ко-а$|^2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совет

Смирнов Е.А.

1150311

1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Ультрафиолетовая область (УФ) спектра, в частности область 200..400 нм, одна из недостаточно изученных областей оптического диапазона длин волн. Это связано с тем, что в этой области спектральная яркость обычных источников излучения невелика и резко снижается с уменьшением длины волны, а выбор приемников для регистрации излучения ограничен. Между тем, в УФ области находятся максимумы полос оптического поглощения большинства органических веществ и компонентов живых организмов. В связи с этим, под воздействием УФ-излучения во многих биологических и растительных средах происходят обратимые и необратимые, в том числе, губительные, изменения. В настоящее время по биологическому воздействию принято выделять в пределах длин волн 200...400 нм три области: область «А» (400 - 315 нм) - область загарного (Direct pigmentation) воздействия, область «В» (315 - 280 нм) -область эритемного (Erithema) воздействия и область «С» (280 - 200 нм) - область бактерицидного (Killing of bacteria) воздействия. Даже в пределах одной области эффективность воздействия излучения разных длин волн на живые организмы различна Поэтому, основываясь на многочисленных наблюдениях, в пределах каждой области была определена форма спектральных контуров относительной эффективности. Допустимые и предельные нормы УФ-облученности, с учетом кривых относительной спектральной эффективности, установлены всемирной организацией здравоохранения для отдельных групп биообъектов. При этом особо обращается внимание на лечебный, поражающий или тонизирующий эффект УФ воздействия, на который оказывает влияние как раздельное облучение в отдельных УФ областях, так и их комбинированное воздействие. Вследствие этого возникает необходимость разработки с одной стороны метода одновременного и оперативного измерения УФ-излучения в различных областях спектра, а с другой, измерителя, имеющего спектральную чувствительность, которая по форме совпадала бы со спектральной зависимостью известных относительных эффективно-стей загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения.

Для регистрации УФ-излучения в настоящее время используются различные типы приемников. Для выделения УФ области, либо отдельного спектрального участка, приемники снабжаются набором фильтров. Измерения в областях «А», «В» и «С» производят либо применением нескольких приборов, либо последовательной перестройкой фильтров, что требует больших временных затрат и, поскольку форма кривых пропускания фильтров лишь отдаленно напоминает кривые относительной биологической эффективности, полученные данные требуют уточнений и дополнительных проверок.

В последние годы наблюдается резкое возрастание интереса к оперативной и достоверной регистрации УФ-излучения, что связано как с антропогенным воздействием человека на окружающую среду (например, изменения в озоновом слое Земли), так и с все более широким использованием известных и вновь создаваемых УФ источников в медицине, биологии, промышленности и сельском хозяйстве. Поэтому проблема оперативной регистрации УФ-излучения, причем с учетом относительной спектральной эффективности загарного, эритемного и бак-

терицидного действия УФ-излучения, является чрезвычайно важной и актуальной. Решение этой проблемы позволит уточнить ожидаемое воздействие УФ-излучения на биологические объекты, разработать безопасные нормы и требования к спектральной интенсивности новых типов УФ-излуЧателей, болеб глубоко изучить механизмы взаимодействия УФ-излучения с различными материалами и средами.

Одним из способов решения данной проблемы является разработка автоматизированных трехдиапазонных измерительных приборов, использующих современную элементную базу с программной обработкой большого объема информации. '

Цель настоящей работы - разработка и исследование методов выделения и регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях.

Для достижения поставленной цели в диссертации сформулированы и решены следующие основные задачи:

- определение принципа построения автоматизированного измерителя и способа регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях;

- разработка дифференциального метода оперативной регистрации УФ-облученности и оценка влияния ИК-составляющей на результаты измерений;

- разработка способа коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффективностям загарного, эритем-ного и бактерицидного действия УФ-излучения и методики расчета для основных типов УФ-излучателей интегральных поправочных множителей;

- разработка автоматизированного измерителя УФ-облученности, позволяющего обеспечить достоверную и оперативную регистрацию излучения в трех биологически активных областях;

- проведений экспериментальных исследований, оценивающих справедливость выдвинутых в работе научных положений.

' Методы'исследований. Для решения поставленных задач использовались методы измерейия и способы регистрации УФ-облученности, методы оптимизации выбора оптических светофильтров, аналитические методы аппроксимаций функций, методы оптимизации параметров интегральных оптико-электронных приборов, методы математической обработки экспериментальных данных и математической статистики.

Научная новизна работы:

- Разработан принцип построения автоматизированного измерителя УФ-излучения, основанный на дифференциальном методе выделения и регистра-

1 ции облученности в трех биологически активных областях;

- Разработан способ коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффективностям биологического действия излучения и методика расчета для отдельных типов УФ-излучателей интегральных поправочных множителей;

- Разработана методика измерений УФ-облученности для уменьшения погрешности, обусловленной спектральной чувствительностью фотоприемника в инфракрасном диапазоне длин волн;

- Разработан автоматизированный измеритель УФ-облученности, позволяющий обеспечить достоверную и оперативную регистрацию излучения в трех биологически активных областях;

- Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие возможность использования разработанного автоматизированного УФ-измерителя для оперативных и достоверных измерений УФ-облученности.

Практическая значимость работы.

Разработанные принцип построения автоматизированного измерителя УФ-излучения, основанный на дифференциальном методе оперативной регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях, способ коррекции спектральной чувствительности и методика расчета интегральных поправочных множителей позволяют проводить достоверные и оперативные измерения загар-ной, эритемной, бактерицидной УФ-облученности, создаваемой естественным и искусственными источниками, которые широко используются в экологии, медицине, промышленности, науке и в различных службах охраны труда.

Результаты работы подтверждены актом внедрения лаборатории контроля озонного слоя атмосферы (КОСА) Филиала ГТО им. А.И. Воейкова НИЦ ДЗА.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Построение автоматизированного измерителя УФ-излучения должно основываться на дифференциальном методе выделения и регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях, что позволяет увеличить оперативность и уменьшить погрешность измерений, обусловленную спектральной чувствительностью фотоприемника в инфра1фасном диапазоне длин волн;

2. Способ коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффекгивностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения и методика расчета интегральных поправочных множителей для основных типов УФ-излучателей позволяют снизить, обусловленную нескорректированностью, дополнительную погрешность измерений УФ-облученности в интегральной УФ области и УФ-А, УФ-В областях до ±1 % и в области УФ-С - до ±5 %.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Пятой Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика - 2000" (Санкт-Петербург, 2000 г.), на Международной конференции "Оптика-2001" (Санкт-Петербург, 2001 г.), на Всероссийской конференции "Бытовые машины и приборы: подготовка кадров, производство, сервис" (Санкт-Петербург, 2002 г.), на Седьмой Санкт-Петербургской ассамблее молодых учёных и специалистов (Санкт-Петербург, 2002 г.), на Второй всероссийской научной конференции «Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами» (Санкт-Петербург, 2004 г.), на Девятой Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика - 2004" (Санкт-Петербург, 2004 г.), на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ГЭТУ (Санкт-Петербург, 1999-2005 гг.), на встречах с ведущими специалистами ООО "НТП "ТКА" и в лаборатории контроля озонного слоя атмосферы (КОСА) Филиала ГГО им. А.И. Воейкова НИЦ ДЗА.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них - 2 статьи, тезисы к 6-ти докладам на международных и российских научно-технических конференциях, одно свидетельство на полезную модель, одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, включающего 109 наименований. Основная часть работы изложена на 143 страницах машинописного текста. Работа содержит 46 рисунков и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цели и сформулированы задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы научные положения, выносимые на защиту, и описана структура диссертации.

В первой главе диссертации рассмотрены современное состояние проблемы измерения УФ-излучения и биологическое действие УФ-излучения в узких диапазонах спектра. Проведен анализ методов измерения и регистрации эффективных величин, характеризующих УФ-излучение. Рассмотрены современные измерители УФ-излучения различного назначения и методы измерения УФ-облученности.

На основе рассмотренных методов измерения и регистрации величины УФ-облученности, выделены измерители УФ-излучения:

1. Приборы «прямого» измерения УФ-излучения;

2. Фотолюминесцентные (флуоресцентные и фосфоресцентные) приборы «косвенного» измерения УФ-излучения;

3. Спектральные приборы.

Рассмотрены принципы построения приборов и методы измерения УФ-излучения, используемые в них. Определены их достоинства и недостатки, определены пути совершенствования.

Среди современных измерителей УФ-излучения выделен ряд приборов: 1 Приборы, регистрирующие излучение в области ультрафиолета с выделением по условным границам УФ диапазона;

2. Измерители УФ-излучения с относительной спектральной чувствительностью близкой по форме к относительным эффективностям бактерицидного, эритем-ного и загарного действия излучения;

3. Измерители УФ-облученности, принцип работы которых основан на комбинированных измерениях.

Сделаны выводы о том, что наиболее перспективными с точки зрения точности, достоверности и надежности измерений характеристик оптического УФ-излучения являются трехдиапазонные с программным обеспечением измерители, которые позволяют проводить измерения УФ-облученности интегрально в УФ-области (далее обозначен как УФ диапазон (200 - 400 нм) и в диапазонах УФ-А, УФ-В, УФ-С и определять загарную, эритемную, бактерицидную УФ-облученности. Сделан вывод о том, что спектральная чувствительность автомата-

зированного измерителя должна повторять кривые относительной эффективности загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения. Только в этом случае измеренное значение будет непосредственно характеризовать ожидаемое воздействие УФ-излучения на биологические объекты для любых естественного и искусственных источников излучения.

На основании анализа принципов построения и методик оптического выделения и регистрации излучения в УФ, УФ-А, УФ-В, УФ-С областях спектра и рассмотрении их основных достоинств и недостатков сформулированы основные цели и задачи исследования, выполненные в данной диссертационной работе.

Вторая глава посвящена разработке принципа построения автоматизированного измерителя УФ-излучения, основанного на дифференциальном методе оперативной регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях, способа коррекции спектральной чувствительности и методики расчета интегральных поправочных множителей. При этом были рассмотрены и решены следующие основные задачи:

- определение принципа построения автоматизированного измерителя и способа оперативной регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях;

- разработка дифференциального метода измерения УФ-облученности, позволяющего увеличить оперативность и уменьшить погрешность измерений УФ-излучения, обусловленную спектральной чувствительностью фотоприемника в инфракрасном диапазоне длин волн;

- исследование и оптимизация выбора приемников оптического излучения;

- оптимизация выбора оптических фильтров и расчет оптических потерь;

- приближение относительной спектральной чувствительности измерителя УФ-облученности к относительным эффективностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения;

- анализ спектральных характеристик широкого класса УФ-излучателей и расчет значений облученности в различных областях УФ-спектра при чувствительности прибора, совпадающей с кривыми относительной эффективности биологического действия излучения;

- разработка способа коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффективностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения и методики расчета для основных типов УФ-излучателей интегральных поправочных множителей;

- разработка методики измерения УФ-облученности для уменьшения влияния ИК-составляющей при измерении характеристик основных типов излучателей и внесение поправки в виде интегральных множителей;

- разработка рекомендаций использования полученных расчетных поправочных множителей.

При разработке принципов построения автоматизированного измерителя УФ-облученности, были выделены и решены две основные задачи:

1. Оперативная регистрация УФ-излучения в трех биологически активных областях;

2. Уменьшение влияния ИК составляющей на измерения УФ-излучения.

Для решения этих задач разработан дифференциальный метод выделения и оперативной регистрации УФ-облученности, основная идея которого заключается в использовании оригинальной конструкции оптического модулятора и способа регистрации. Конструкция модулятора и варианты положения модулятора представлены на рис.1.

1ч положение'

2-е положение

3-е положение

4 3 1-йк*яал 3 1-й канал,

СФЗ |СФ1|ФД1| СФ4 |СФ1|ФД1|

-►1 УФ | ->|УФ-А|

СФЗ |СФ2|ФД2| СФ4 | СФ2 | ФД21

2-й канал 2-й канал

3 1-й канал

СФ5 |СФ1|ФД1|

---- -Нуф-В|

СФ! |сф2|фд:|

2-й канал

а. б.

Рис. 1. Положения модулятора (а), при которых соблюдается дифференциальное выделение УФ областей и конструкция модулятора (б).

Данный метод реализуется при использовании разработанной конструкции модулятора и набором встраиваемых в него оптических светофильтров для интегрального выделения областей: УФ; УФ-А; УФ-В. Модулятор выполнен в виде диска, в котором по периметру с равными угловыми интервалами (я/3) и с разными расстояниями от центра модулятора расположены отверстия, в шесть из которых вмонтированы по паре светофильтров СФЗ, СФ4, СФ5 из оптического стекла, позволяющие выделять биологически активные диапазоны ультрафиолетового спектра. Отверстия 3 используются непосредственно для синхронизации работы функциональной схемы прибора. Отверстие 4 необходимо для идентификации положения модулятора в процессе его вращения.

Дифференциальный метод выделения УФ-облученности соблюдается при грех положениях модулятора относительно приемников оптического излучения. При первом положении модулятора поток, прошедший через оптические светофильтры СФЗ и СФ2 (стекла типа УФС), пропускающие излучение в УФ и ИК областях и светофильтры СФЗ и СФ1 (комбинация стекол УФС и БС), пропускающий в ИК области, одновременно попадает на два приемника оптического излучения соответственно ФД2 и ФД1 с близкой спектральной чувствительностью. Пропорциональные облученности, сигналы с приемников излучения вычитаются, и таким образом разностный сигнал несет информацию о облученности в интегральной УФ-области. Кроме того, дифференциальный метод минимизирует влияние видимого и инфракрасного излучения на результаты проводимых измерений в области ультрафиолета, следовательно, снижается погрешность измерений.

Аналогично определяется УФ-облученность, создаваемая различными излучателями, для УФ-А и УФ-В областей спектра (2-ое и 3-е положения модулятора). В этом случае выделение обеспечивается комбинациями светофильтров: СФ4, СФ2 и СФ4, СФ1; СФ5, СФ2 и СФ5, СФ1.

Для оперативной регистрации УФ-излучения в измерителе необходим блок обработки, содержащий первый и второй синхродатчики (СД1 и СД2), первый и второй формирователи прямоугольных импульсов (ФПИ1 и ФПИ2), инструментальный усилитель (ИУ), фильтр нижних частот (ФНЧ), пиковый детектор (ПД), основной усилитель (УС), микроконтроллер (МК).

Формирователи прямоугольных импульсов ФПИ1 и ФПИ2 выполняют функцию преобразования импульсов синусоидальной формы, обусловленных модуляцией оптического излучения, в импульсы прямоугольной формы с заданной амплитудой по напряжению. Инструментальный усилитель ИУ выполняет три основных функции: дифференциальное сравнение сигналов отклика фотодиодов ФД1 и ФД2 на оптическое излучение; усиление разностного сигнала и установка его нулевого уровня. Фильтр нижних частот ФНЧ фильтрует различные виды шумов сигнала, поступающего с инструментального усилителя. Пиковый детектор ПД, при управлении импульсами сброса приходящих от микроконтроллера, осуществляет определение и передачу максимумов сигналов по амплитуде (в виде аналоговых уровней). Посредством основного усилителя УС сигнал с ПД усиливается с определенным коэффициентом усиления и поступает на вход микроконтроллера МК. Функциональное назначение МК можно подразделить на четыре основные направления: синхронизация работы всей электронной схемы устройства; обработка данных по алгоритму программы; программное вычисление облученности в области УФ-С, спектрально соответствующий известной эффективной бактерицидной кривой, и ее регистрация наряду с другими величинами облученности; передача данных на жидкокристаллический индикатор ЖКИ.

Для того чтобы реализовать способ оперативной регистрации величины облученности необходимо и достаточно в блоке обработки и регистрации наблюдать следующий набор модулированных импульсов на рис. 2. Графики 1 - 4 показывают зависимость сигналов напряжения и от времени I в основных узлах предполагаемой электронной схемы. ( На графике 1 представлен ход дифференциальных сигналов пропорцио-

нальных УФ -, УФ-А -, УФ-В - облученности, поступающих с ИУ через ФНЧ на пиковый детектор ПД. Одновременно с этим синхроимпульсы с СД2 через фор-г мирователь прямоугольных импульсов ФПИ2 должны управлять электронной

схемой синхронизации работы двигателя модулятора и МК (график 2). На графике 3 представлен ход импульсов с синхродатчика СД1 после ФПИ1. Эти импульсы необходимы для определения 1-го положения модулятора (см. рис. 1 а.).

При помощи пикового детектора ПД осуществляться определение и передача максимумов сигналов (в виде аналоговых уровней) пропорциональных УФ-облученности в интересуемых областях спектра (см. график 4). Перед каждым следующим импульсом на ПД приходит импульс сброса с микроконтроллера. Массив данных с ПД поступает в МК, в котором реализовано В—Вт/м2 преобразование. Индикация на жидкокристаллическом дисплее реализуется в виде циф-

ровых шестиразрядных величин УФ-облученности для исследуемых спектральных областей. Число записанных комбинаций определено оперативной памятью микроконтроллера. Время записи комбинаций определяется частотой модуляции.

ииу 1

и ФПИ2 2

и опт 3

ипд

УФ

к УФ -А

JL_A.

УФ -в

I Л

А

.УФ -л

ил

УФ в

ж I

УФ -А

±УФ ,УФ

С-О

УФ -в I А

+

УФ -А

Рис. 2. Временные диаграммы сигналов

I

УФ

уф -в Ж

На основе разработанного принципа построения автоматизированного измерителя УФ-излучения, основанного на дифференциальном методе выделения и оперативной регистрации, были проведены исследования и оптимизация выбора приемников оптического излучения и оптических фильтров с расчетом оптических потерь. Полученная оптимально приближенная спектральная чувствительность измерителя УФ-излучения к относительным эффективностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения представлена на рис. 3.

В работе проведена классификация источников УФ-излучения с расчетом мощности воздействия ультрафиолетового излучения естественного и искусственных источников на биологические объекты. Результатом исследований являлась разработка способа коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффективностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения и методика расчета интегральных поправочных множителей для основных типов УФ-излучателей. Способ коррекции реализуется путем введения интегральных поправочных множителей для УФ-А, УФ-В, УФ, УФ-С, областей, соответственно:

ак(ДХ)=-

зУФ-А

(ДА,).

е?р(ах)

Ьк(АХ)=^ВМ

-ел Лет

(д х)'

ак(лх)=

е™(ах) Е 1^(АХУ

ск(ДА.)=:

ЕГ(АХ)-(ЕкУф-А(Д^)+ЕкУф-В(ДЯ))

(1)

7 УФ-А

Е^асюг(ДХ)

где облученность:

Е^(Д1)= 7 Е" (X) &1КЙоп(Х) ¿X,

(2)

отн.

Рис. 3. Относительная спектральная чувствительность измерителя и относительные эффективности биологического действия УФ-излучения

где Ек(ДХ) - 1-ая ({= УФ-А, УФ-В, УФ, БР, епШет, Ьайег, УФ гр (выделение по границам в диапазоне 200 - 400 нм)) относительная интегральная облученность, создаваемая к-ым (к = 1,2,3,...) типом излучателя с относительной спектральной плотностью энергетической освещенности стандартного источника УФ-

излучения в диапазоне А.т1П - нм длин волн; йтсйоп(Х.) - функция, описывающая относительные эффективности загарного (БР(?*)), эритемного (епЙ1ет(Я.)) и бактерицидного (Ьас1ег(Х)) действия УФ-излучения и относительную спектральную чувствительность Ьуф

^УФ-А 5уф_в (Л) измерителя соответственно в УФ, УФ-А, УФ-В диапазонах оптического спектра от длины волны.

На основе проведенных расчетов и анализа данных искомая зависимость поправочных множителеи ак

(АХ), Ък(ДХ.), ск(ДХ), ёк(ДХ) для основных типов УФ-излучателей с различными мощностями оказалась практически линейной. Поэтому эти поправочные множители определены не в виде функций, а в виде констант, приведенных в табл. 1.

Математический анализ расчетных данных показал, что на основе разработанного способа, следует рекомендовать к использованию для основных типов УФ-излучателей интегральные поправочные множители, учет которых в программе измерителя позволяет снизить, обусловленную не скоррекгированностью, дополнительную погрешность измерений УФ-облученности в интегральной УФ области и УФ-А, УФ-В областях до ±1 % и в области УФ-С - до ± 5%.

Разработана методика измерения УФ-облученности для уменьшения влияния ИК-составляющей, которая была основана на оценке погрешности измерений, возникающей при измерениях в УФ, УФ-А, УФ-В диапазонах длин волн. На

основе дифференциального метода проведен математический расчет величины УФ-облученности, создаваемой основными типами источников излучения, из выражений:

400

Е!(ДЯ> !Е?(\К(Х)-8ФД0ТН(Х)(1Х 200

Е12(АЯ)=ПГЕГ(Х)-т1М-8фдОТ11(^)(а (3)

400 1100

400

где Е|'2'3(ДЯ,) -\-ая 0=1,2,3) относительная интегральная УФ-облученность, создаваемая к-ым (к = 1,2,3,...) типом излучателя в заданном диапазоне длин волн; т, (X) - 1-ое (1 = 1, 2, 3) спектральное пропускание оптической системы по второму каналу при 1-ом, 2-ом и 3-ем положении модулятора соответственно равное т, (Я-), т2(х), т3(х); тСФ1 (Я) - спектральное пропускание светофильтра СФ1 (стекло типа БС); 8ФДотн (Я.) - относительная спектральная чувствительности фотодиода типа ФДУК-11УП.

Таблица 1

Интегральные поправочные множители и погрешности их определения.

Основные ти- Интегральные поправочные множители а, Ь, с, <1 и значение

пы УФ- погрешности 5 их определения

излучателей ак(Д1) 5,% Ьк(ДХ) 5,% ск(ДХ) 8,% 5,%

Солнце 0,770 ±1 119,1 ±1 1,641 ±5 0,394 ±1

Плазменные

излучатели 0,942 ±1 4,850 ±1 0,210 ±5 0,490 ±1

ДРШ 0,907 ±1 4,948 ±1 0,391 ±5 0,680 ±1

ДКсШ 0,975 ±1 9,105 ±1 3,696 ±5 0,801 ±1

ДДС 0,944 ±1 4,728 ±1 0,322 ±5 0,627 ±1

ДРГС 1,086 ±1 13,57 ±1 0,052 ±5 0,608 ±1

ДНК 0,942 ±1 4,838 ±1 0,180 ±5 0,450 ±1

Погрешность измерений, вносимая ИК-излученйем, при измерениях УФ-облученности оценивалась на основе (3) в процентах по формуле:

5ик=100,Е1ЧАХ)-Е?(аХ)

Е^ах)

В табл. 2 приведены расчетные данные погрешности 8™ измерений УФ-облученности за счет влияния ИК излучения.

( 1 Таблица 2

Погрешность измерений УФ-облучениости за счет влияния ИК-излученйя

Основные типы УФ-излучателей Значение погрешности 5™ измерейий УФ-облученности

УФ УФ-А " "УФ-В

6™,% 5f,% " 5f.%

Солнце 2,85 0,64 - 2,97

Плазменные излучатели 2,21 0,26 2,19

ДРШ 1,44 0,14 4,31

ДКсШ 1,53 0,17 3,25 '

ДДС ДРГС ДНК 0,14 0,48 0,85 0,13 0,37 0,78 4,97 4,05 4,65

Из данных табл. 2 следует, что для предложенного в работе дифференциального метода оперативной регистрации наибольшая ошибка будет наблюдаться при измерениях основных типов излучателей в УФ-В областях спектра, погрешность будет достигать до 5 %. Для этой и других областей ультрафиолета влияние ИК составляющей на результаты измерений минимизировано путем введения ИК поправки Запишем эту поправку для УФ-А, УФ-В, и УФ областей в виде интегральных поправочных множителей:

дик .(100-8?) ьИК_(100-5Г) дик (100-Sf) f5) k 100 k 100 k 100 Результатом проведенных исследований являлось составление рекомендаций по использованию интегральных поправочных множителей (1) и (5) в алгоритме программы автоматизированного измерителя при измерениях облученности от различных типов источников излучения.

Третья глава диссертации посвящена разработке автоматизированного измерителя УФ-облученности в трех биологически активных областях. На основе дифференциального метода оперативной регистрации и способа коррекции спектральной чувствительности был разработан прибор, конструкция которого защищена патентом РФ. На Рис. 4. представлена структурная схема, которая состоит из следующих элементов:

- оптического блока, включающего в себя: входные кварцевые окна (KOI и К02), опорные излучатели (ОИ1 и ОИ2), модулятор (М), синхродатчики (СД1 и СД2), оптические светофильтры (СФ1 и СФ2), приемники оптического излучения (ФД1 и ФД2);

- двигателя модулятора (ДМ);

- блока синхронизации работы двигателя модулятора (БСРДМ);

- блока обработки, содержащего: первый и второй формирователи прямоугольных импульсов (ФПИ1 и ФПИ2), инструментальный усилитель (ИУ), фильтр

нижних частот (ФНЧ), пиковый детектор (ПД), основной усилитель (УС), микроконтроллер (МК);

- жидкокристаллического индикатора (ЖКИ);

- корпуса (К).

Рис. 4. Блок-схема автоматизированного измерителя УФ-облученности

Разработана и официально зарегистрирована в РФ программа управления электронной схемой (синхронизацией работы схемы), обработки и передачи данных, поступающих на МК. Программа реализована на объектно-ориентированном языке С++ и позволяет находить значения интегральной УФ-облученности при решении задач исследования воздействия УФ-излучения на биологические объекты в УФ и УФ-А, УФ-В, УФ-С диапазонах спектра, описываемых известными кривыми бактерицидного, эритемного и загарного действия излучения. В алгоритм программы заложены следующие основные массивы данных:

- полученные при градуировке прибора при измерениях облученности в УФ, УФ-А, Уф-В областях, в виде градуировочной функции;

- рассчитанные коэффициенты оптических потерь при дифференциальном выде- > лении УФ, УФ-А, УФ-В диапазонов;

- интегральные поправочные множители (1) для коррекции спектральной чувствительности прибора к относительным эффекгивностям биологического дейст- . вия излучения;

- интегральные поправочные множители (5) при измерениях УФ-облученности для уменьшения влияния ИК-излучения.

Для разработанного УФ-измерителя проведен энергетический расчет оптико-электронного блока измерителя. Получено высокое отношение сигнал/шум разработанного устройства. Сделан вывод о возможности работы устройства в заданном энергетическом диапазоне (0.001 - 200 Вт/м2) с минимальным влиянием шумов электронной схемы. Оценена предварительная приборная погрешность,

вносимая электронными узлами устройства, значение которой при работе в лабораторных условиях составило около 0.24 %.

Таким образом, разработанный дифференциальный метод выделения и оперативной регистрации, реализованный в автоматизированном измерителе УФ-облученности, дает возможность проводить достоверные и оперативные измерения УФ-облученвостй в биологически активных областях.

В четвёртой главе представлены результаты экспериментальных исследований измерителя УФ-излучения, направленные на подтверждение справедливости выдвинутых научных положений. Проведены исследования энергетической характеристики, калибровка и экспериментальные испытания прибора.

На первом этапе исследовалась энергетическая характеристика и определе-' на степень нелинейности разработанного измерителя УФ-излучения в широком

энергетическом диапазоне 0.001 - 200 Вт/м2. В качестве источника излучения (ИИ) была использована по ГОСТ 8.552 лампа типа ДРШ-250. Для определения 4 облученности, создаваемой ИИ на выбранном расстоянии, использовался эталон-

ный термоэлектрический приемник с известной спектральной чувствительностью. Анализ полученных экспериментальных данных показал, что при использовании прибора для "регистрации биологического воздействия малой величины УФ-облученности (диапазон 0.001 - 0.01 Вт/м2) погрешность, обусловленная нелинейностью, будет максимальна и составляет 1.05 %. Полученная градуировоч-ная энергетическая характеристика хорошо аппроксимируется функцией вида Е = а- и + Ь, при этом среднеквадратичное отклонение в = 0.7227 и коэффициент корреляции г = 0.9993. На основании этого реализована градуировка прибора путем введения аппроксимирующей функции в алгоритм программы измерителя УФ-излучения. Такое решение позволило избавиться от использования переключателя энергетических диапазонов в электронной схеме устройства и позволило оптимально снизить погрешность преобразования В-»Вт/м2, причем точность этой операции определена среднеквадратическим отклонением и коэффициентом корреляции.

На втором этапе проводилась калибровка измерителя УФ-излучения в калибровочном центре НТП «ТКА» по поверке измерительных средств в УФ-области спектра. Схема рекомендуемой экспериментальной установки включала | эталонные приборы УФ-радиометры на отдельные области спектра: УФ-А; УФ-В;

УФ-С. Приборы имеют сертификат и поверены по ГОСТ 8.552 - 86 и 8.197 - 86. В качестве рекомендуемого ИИ использовалась лампа типа ДКсШ-120. Измерения значений облученности в УФ-А, УФ-В, УФ-С областях при открытой диафрагме проводились на разных расстояниях I (с шагом 10 см) от измерителя до источника излучения. При закрытой диафрагме определялось темновое значение облученности. Значения облученности в УФ-области (200 - 400 нм) определялось сложениями показаний приборов в УФ-А, УФ-В, УФ-С диапазонах. Экспериментальные измерения проводились на расстоянии /, которое варьировалось от 60 до 160 см. Минимальное значение расстояния от измерителя до лампы определялось диаметром пятна засветки, создаваемой диафрагмой, при котором соблюдалась равномерное распределение излучения в плоскости входных окон исследуемого измерителя.

На основании статистической обработки полученных экспериментальных " данных была получена зависимость значений УФ, УФ-А, УФ-В, УФ-С - облученности, измеренных калибруемым Ещ, и эталонными £эт приборами на различных расстояниях I. Для анализа полученных экспериментальных данных приведена табл. 3,' в которой представлены измеренные значения облученности и расчетные данные погрешности калибровки в процентах для наименьшего и наибольшего расстояния I прибора от источника излучения.

' По той же схеме проведены исследования разработанного измерителя УФ-облучекности с маломощной лампой типа ДНК-20 с другим процентным распределением излучения в УФ-А, УФ-В и УФ-С. Для анализа статистических экспериментальных данных приведена табл. 4.

Таблица 3

Значения УФ-облученности, зарегистрированные УФ измерителем и эталонными

приборами от лампы типа ДКсШ-120

Область спектра / = 60 см 1= 160 см

мВт/м -^эт» мВт/м2 ^калибр > % мВт/м мВт/м2 ^калибр > %

УФ 123.1 124.1 0.8 16.1 16.3 1.2

УФ-А 77.3 81.0 4.6 10.4 11.0 5.5

УФ-В 25.4 27.0 5.9 2.8 3.0 6.7

УФ-С 15.0 16.1 6.8 2.1 2.3 8.7

Таблица 4

Значения УФ-облученности, зарегистрированные УФ измерителем и эталонными _приборами от лампы типа ДНК-20_

Область спектра /= 10 см / = 28 см

Ещ,, мВт/м Еуг> мВт/м2 ^калибр} % мВт/м мВт/м ^калибр.» %

УФ-А 10.30 10.9 5.5 1.31 1.4 6.4

УФ-В 7.51 8.0 6.1 0.92 1.0 8.0

УФ-С 14.15 15.2 6.9 1.70 1.9 10.5

Из приведенных в табл. 3, 4 данных сделан вывод о том, что погрешность Зшюбр калибровки в интегральной УФ-области не превышает 1.2 %, в то время как в УФ-А, УФ-В и УФ-С областях б^дибр значительно выше и составила максимально 6.4, 8.0 и 10.5 % соответственно. Такое расхождение можно объяснить тремя факторами:

- погрешностью определения интегральных поправочных множителей (1) и (5);

- погрешностью определения градуировочной энергетической характеристики в виде аппроксимирующей функции;

- погрешностью электронного блока измерителя УФ-излучения.

На основании проведенной калибровки разработанного измерителя сделан вывод о том, что по сравнению с аналогами, например, УФ-радиометром «ТКА -ABC», пределы допускаемого значения основной относительной погрешности измерения УФ-облученности снижены в 1.5 раза. Такое снижение стало возможно в результате: соответствующей корректировки (в виде калибровочных множителей) полученных характеристик, использования малошумящей электронной схемы, подстройки коэффициента усиления и «смещения нуля», а также при совершенствовании программного обеспечения устройства.

На третьем этапе были проведены полевые испытания измерителя УФ-излучения в филиале ГТО имени Воейкова НИЦ ДЗА. Проведены экспериментальные измерения прямой солнечной радиации в зависимости от высоты Солнца в течение выбранных дней измерений. Показания разработанного прибора сопоставлялись с показаниями стационарных приборов. Статистическая обработка экспериментальных данных показала, что максимальное процентное отклонение показаний разработанного автоматизированного измерителя УФ-облученности от эталонных в области УФ-А не превышает 8.1 %, в УФ-В - 8.6 %, в интегральной УФ - 2.7 %. Сделан вывод о том, что измерения прямой солнечной радиации измерителем УФ-излучения возможны при условии ясного дня.

Таким образом, разработанные дифференциальный метод и способ коррекции расширяют возможность проведения оперативных и достоверных измерений УФ-облученности, а также возможность решения групп задач: уточнить ожидаемое воздействие УФ-излучения на биологические объекты; разработать безопасные нормы и требования к спектральной интенсивности новых типов УФ-излучателей; более глубоко изучить механизмы взаимодействия УФ-излучения с различными материалами и средами.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан принцип построения автоматизированного измерителя УФ-облученности, основанный на дифференциальном методе выделения и оперативной регистрации облученности в трех биологически активных областях;

2. Разработан способ коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффективностям загарного, эритемйого и бактерицидного действия УФ-излучения и методика расчета интегральных поправочных 1 множителей для основных типов УФ-излучателей позволяющий снизить, обусловленную нескорректированностью, дополнительную погрешность измерений УФ-облученности в интегральной УФ области и УФ-А, УФ-В областях до ± 1 % и в области УФ-С - до ±5 %>;

3. Разработана методика измерений УФ-облученности для уменьшения погрешности, обусловленной спектральной чувствительностью фотоприемника в инфракрасном диапазоне длин волн;

4. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие возможность использования разработанного автоматизированного измерителя для оперативных и достоверных измерений УФ-облученности в трех биологически активных областях;

5. Защищена конструкция и программа измерителя патентами РФ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Голиков, A.B. Информационно-измерительная система для оценки потоков ультрафиолетового излучения / A.B. Голиков // Региональная информатика -2000: материалы пятой Санкт-Петербургской межд. конф., 5-8 декабря 2000 г., г. С.-Петерб. - СПб.: изд-во СПОИСУ, 2000. - 4.2. - С102.

2. Голиков, A.B. Измеритель потоков ультрафиолетового излучения / A.B. Голиков, В Н. Гульков /У Оптический журнал. - 2001. - Т. 68, №12. - С. 60-63.

3. Голиков, A.B. Измеритель потоков и дозы ультрафиолетового излучения / A.B. Голиков, В.Н. Гульков // Оптика - 2001: тр. второй межд. конф. молодых ученых и специалистов, 16-19 октября 2001 г., г. С.-Петерб. - СПб.: изд-во СПбГИТМО (ТУ), 2001.-С. 61.

4. Голиков, A.B. Измеритель потоков ультрафиолетового излучения / A.B. Голиков, В.Н. Гульков // Свидетельство на полезную модель № 22546. G01J1/42. Приоритет от 19.11.2001. - Москва: ФИПС, 2001.

5. Голиков, A.B. Программа обработки данных системы для определения облу-ченностей и дозы излучения, воздействующих на биологические объекты в различных участках ультрафиолетового спектра / A.B. Голиков, О.В. Яковлев // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002610724. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ от 17.05.2002. - Москва: ФИПС, 2002.

6 Голиков, A.B. Методика измерения ультрафиолетовой облученности в биологически активных областях спектра / A.B. Голиков, В.Н. Гульков // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». -2002.-№1,-С. 46-50.

7. Бузников, A.A. Устройство для измерения ультрафиолетовой облученности объектов и дозы излучения в биологически активных областях спектра / A.A. Бузников, A.B. Голиков, В.Н. Гульков // Бытовые машины и приборы: подготовка кадров, производство, сервис: сборник материалов всерос. конфер., 23-24 мая 2002 г., г. С.-Петерб. - СПб, 2002. - С. 74-76.

8. Голиков, A.B. Исследование и разработка измерителя облученности и дозы ультрафиолетового излучения в биологически активных областях спектра / A.B. Голиков // Седьмая Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ по грантам Санкт-Петербургского конкурса 2002г. для студентов, аспирантов и молодых специалистов, 16-17 ноября 2002 г, г. С.-Петерб. - СПб, 2002. - С. 83.

9. Гойиков, A.B. Испытания измерителя УФ-излучения при исследовании изменений прямой солнечной радиации / A.B. Голиков, В.Н. Гульков, A.M. Шаламян-ский // Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами: материалы второй всерос науч. конф, 16-18 июня 2004 г, г. С.-Петерб. - СПб, 2004. - Т.З - С. 159-163

10. Бузников, A.A. Испытания измерителя УФ-излучения при исследовании изменений прямой солнечной радиации / A.A. Бузников, A.B. Голиков, В.Н. Гульков // Региональная информатика - 2004: материалы девятой Санкт-Петербургской межд. конф, 22-24 июня 2004 г, г. С.-Петерб. - СПб.: изд-во СПОИСУ, 2004. - С. 357.

Подписано в печать 22.11.2005. Формат 60x84/16 Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ЗАО «КопиСервис». Печать ризографическая. Заказ № 1/22111. П. л. 1.0. Уч.-изд. л. 1.0. Тираж 100 экз.

ЗАО «КопиСервис» Адрес юр.. 194017, Санкт-Петербург, Скобелевский пр., д. 16 Адрес факт.: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, д. 5 тел.: (812) 327 5098

В 24 5 5 7

РНБ Русский фонд

2006-4 27395

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИИ

ВВДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ УФ-ИЗ ЛУЧЕНИЯ

1.1. Понятие биологического действия излучения в различных диапазонах ультрафиолетового спектра

1.2. Анализ методов измерения и регистрации эффективных величин, характеризующих УФ-излучение

1.3. Современные измерители УФ-облученности различного назначения

1.3.1. УФ измерители, регистрирующие излучение в области ультрафиолета с выделением по условным границам

1.3.2. УФ измерители с относительной спектральной чувствительностью близкой по форме к относительным эффективностям бактерицидного, эритемного и загарного действия излучения

1.3.3. УФ измерители с использованием селективного светофильтрового выделения УФ областей по максимумам относительных эффективностей бактерицидного, эритемного и загарного действия излучения

1.3.4. Измерители УФ-облученности, принцип работы которых основан на комбинированных измерениях

Выводы

1.4. Постановка целей и задач исследования

Глава 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ И СПОСОБА ОПЕРАТИВНОЙ РЕГИСТРАЦИИ УФ-ОБЛУЧЕННОСТИ В БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ОБЛАСТЯХ

2.1. Принципы построения автоматизированного измерителя и дифференциальный метод выделения и оперативной регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях

2.2. Приближение относительной спектральной чувствительности УФ измерителя к относительным эффективностям бактерицидного, эритемного и загарного действия излучения

2.2.1. Исследование и оптимизация выбора приемников оптического излучения

2.2.2. Оптимизация выбора оптических фильтров и расчет оптических потерь

2.2.3. Спектральная чувствительность измерителя УФ-облученности

2.3. Разработка способа коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя УФ-облученности к известным относительным эффективностям биологического действия излучения и методики расчета и оценка для основных типов УФ-излучателей интегральных поправочных множителей

2.3.1. Классификация источников УФ-излучения

2.3.2. Плазменные источники УФ-излучения

2.3.3. Ртутные лампы высокой интенсивности, газоразрядные лампы, маломощные лампы

2.3.4. Методика расчетов и анализ полученных данных

2.3.5. Способ коррекции и расчет для основных типов УФ-излучателей интегральных поправочных множителей

2.4. Разработка методики измерения УФ-облученности для уменьшения влияния ИК-составляющей

2.5. Рекомендации об использовании расчетных коэффициентов и интегральных поправочных множителей для разработки автоматизированного УФ измерителя

Выводы

Глава 3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ УФ-ОБЛУЧЕННОСТИ В БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ОБЛАСТЯХ

3.1. Структурная схема измерителя и ее особенности

3.2. Оптический блок измерителя УФ-облученности

3.3. Блок обработки измерителя

3.4. Алгоритм программы управления электронной схемой, обработки и передачи данных

3.5. Энергетический расчет оптико-электронного блока измерителя, оценка погрешности электронного блока

3.6. Сравнительный анализ разработанного УФ измерителя с аналогами 131 Выводы

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕРИТЕЛЯ УФ-ОБЛУЧЕННОСТИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Исследование энергетической характеристики

4.2. Калибровка измерителя УФ-облученности

4.3. Испытания измерителя УФ-облученности для экспресс оценки изменения прямой солнечной радиации

Выводы

Актуальность исследований

Ультрафиолетовая область (УФ) спектра, в частности область 200.400 нм, одна из недостаточно изученных областей оптического диапазона длин волн. Это связано с тем, что в этой области спектральная яркость обычных источников излучения невелика и резко снижается с уменьшением длины волны, а выбор приемников для регистрации излучения ограничен. Между тем, в УФ области находятся максимумы полос оптического поглощения большинства органических веществ и компонентов живых организмов. В связи с этим, под воздействием УФ-излучения во многих биологических и растительных средах происходят обратимые и необратимые, в том числе, губительные, изменения. В настоящее время по биологическому воздействию принято выделять в пределах длин волн 200.400 нм три области: область «А» (400 — 315 нм) - область загарного (Direct pigmentation) воздействия, область «В» (315 - 280 нм) - область эритемного (Erithema) воздействия и область «С» (280 - 200 нм) - область бактерицидного (Killing of bacteria) воздействия. Даже в пределах одной области эффективность воздействия излучения разных длин волн на живые организмы различна. Поэтому, основываясь на многочисленных наблюдениях, в пределах каждой области была определена форма спектральных контуров относительной эффективности. Допустимые и предельные нормы УФ-облученности, с учетом кривых относительной спектральной эффективности, установлены всемирной организацией здравоохранения для отдельных групп биообъектов. При этом особо обращается внимание на лечебный, поражающий или тонизирующий эффект УФ воздействия, на который оказывает влияние как раздельное облучение в отдельных УФ областях, так и их комбинированное воздействие. Вследствие этого возникает необходимость разработки с одной стороны метода одновременного и оперативного измерения УФ-излучения в различных областях спектра, а с другой, измерителя, имеющего спектральную чувствительность, которая по форме совпадала бы со спектральной зависимостью известных относительных эффективностей загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения.

Для регистрации УФ-излучения в настоящее время используются различные типы приемников. Для выделения УФ области, либо отдельного спектрального участка, приемники снабжаются набором фильтров. Измерения в областях «А», «В» и «С» производят либо применением нескольких приборов, либо последовательной перестройкой фильтров, что требует больших временных затрат и, поскольку форма кривых пропускания фильтров лишь отдаленно напоминает кривые относительной биологической эффективности, полученные данные требуют уточнений и дополнительных проверок.

В последние годы наблюдается резкое возрастание интереса к оперативной и достоверной регистрации УФ-излучения, что связано как с антропогенным воздействием человека на окружающую среду (например, изменения в озоновом слое Земли), так и с все более широким использованием известных и вновь создаваемых УФ источников в медицине, биологии, промышленности и сельском хозяйстве. Поэтому проблема оперативной регистрации УФ-излучения, причем с учетом относительной спектральной эффективности загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения, является чрезвычайно важной и актуальной. Решение этой проблемы позволит уточнить ожидаемое воздействие УФ-излучения на биологические объекты, разработать безопасные нормы и требования к спектральной интенсивности новых типов УФ-излучателей, более глубоко изучить механизмы взаимодействия УФ-излучения с различными материалами и средами.

Одним из способов решения данной проблемы является разработка автоматизированных трехдиапазонных измерительных приборов, использующих современную элементную базу с программной обработкой большого объема информации.

Цель настоящей работы

Разработка и исследование методов выделения и регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях.

Основные задачи исследования

- определение принципа построения автоматизированного измерителя и способа регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях;

- разработка дифференциального метода оперативной регистрации УФ-облученности и оценка влияния ИК-составляющей на результаты измерений;

- разработка способа коррекции относительной спектральной чувствительности прибора к известным относительным эффективностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения и методики расчета для основных типов УФ-излучателей интегральных поправочных множителей;

- разработка автоматизированного измерителя УФ-облученности, позволяющего обеспечить достоверную и оперативную регистрацию излучения в трех биологически активных областях;

- проведение экспериментальных исследований, оценивающих справедливость выдвинутых в работе научных положений.

Методы исследований Для решения поставленных задач использовались методы измерения и способы регистрации УФ-облученности, методы оптимизации выбора оптических светофильтров, аналитические методы аппроксимаций функций, методы оптимизации параметров интегральных оптико-электронных приборов, методы математической обработки экспериментальных данных и математической статистики.

Научная новизна работы

- Разработан принцип построения автоматизированного измерителя УФ-излучения, основанный на дифференциальном методе выделения и регистрации облученности в трех биологически активных областях;

- Разработан способ коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффективностям биологического действия излучения и методика расчета для отдельных типов УФ-излучателей интегральных поправочных множителей;

- Разработана методика измерений УФ-облученности для уменьшения погрешности, обусловленной спектральной чувствительностью фотоприемника в инфракрасном диапазоне длин волн;

- Разработан автоматизированный измеритель УФ-облученности, позволяющий обеспечить достоверную и оперативную регистрацию излучения в трех биологически активных областях;

- Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие возможность использования разработанного автоматизированного УФ-измерителя для оперативных и достоверных измерений УФ-облученности.

Практическая значимость работы

Разработанные принцип построения автоматизированного измерителя УФ-излучения, основанный на дифференциальном методе оперативной регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях, способ коррекции спектральной чувствительности и методика расчета интегральных поправочных множителей позволяют проводить достоверные и оперативные измерения загарной, эритемной, бактерицидной УФ-облученности, создаваемой естественным и искусственными источниками, которые широко используются в экологии, медицине, промышленности, науке и в различных службах охраны труда. и

Результаты работы подтверждены актом внедрения лаборатории контроля озонного слоя атмосферы (КОСА) Филиала ГГО им. А.И. Воейкова НИЦ ДЗА.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Построение автоматизированного измерителя УФ-излучения должно основываться на дифференциальном методе выделения и регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях, что позволяет увеличить оперативность и уменьшить погрешность измерений, обусловленную спектральной чувствительностью фотоприемника в инфракрасном диапазоне длин волн;

2. Способ коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффективностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения и методика расчета интегральных поправочных множителей для основных типов УФ-излучателей позволяют снизить, обусловленную нескорректированностью, дополнительную погрешность измерений УФ-облученности в интегральной УФ области и УФ-А, УФ-В областях до ±1 % и в области УФ-С - до ±5 %.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Пятой Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика - 2000" (Санкт-Петербург, 2000 г.), на Международной конференции "Оптика-2001" (Санкт-Петербург, 2001 г.), на Всероссийской конференции "Бытовые машины и приборы: подготовка кадров, производство, сервис" (Санкт-Петербург, 2002 г.), на Седьмой Санкт-Петербургской ассамблее молодых учёных и специалистов (Санкт-Петербург, 2002 г.), на Второй всероссийской научной конференции «Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами» (Санкт-Петербург, 2004 г.), на Девятой Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика - 2004" (Санкт-Петербург, 2004 г.), на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ГЭТУ (Санкт-Петербург, 1999-2005 гг.), на встречах с ведущими специалистами ООО "НТП "ТКА" и в лаборатории контроля озонного слоя атмосферы (КОСА) Филиала ГГО им. А.И. Воейкова НИЦ ДЗА.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе - 2 статьи и тезисы к 6 докладам на международных и российских конференциях, одно свидетельство на полезную модель, одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, включающего 109 наименований. Основная часть работы изложена на 143 страницах машинописного текста. Работа содержит 46 рисунков и 10 таблиц.

6. Результаты работы подтверждены актом внедрения в лаборатории контроля озонного слоя атмосферы (КОСА) Филиала ГГО НИЦ ДЗА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе исследования мы исходили из положения о том, что вследствие различной биологической эффективности как одиночного, так и комбинированного действия УФ-излучения на биологические объекты, измерения УФ-облученности объектов необходимо проводить одновременно в трех биологически активных диапазонах УФ-А, УФ-В, УФ-С и интегрально в УФ-области спектра. Причем относительная спектральная чувствительность измерителя должна совпадать по форме со спектральным ходом зависимости известных относительных эффективностей загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения. Только в этом случае интегрально измеренное значение УФ-облученности будет непосредственно характеризовать степень ожидаемого воздействия излучения на биологические объекты. Использование разработанных принципов построения автоматизированного измерителя, дифференциального метода оперативной регистрации и способа коррекции спектральной чувствительности измерителя УФ-облученности в трех биологически активных областях дает возможность:

- дифференциальным методом измерять величину УФ-облученности, создаваемую различными типами источников излучения, и повысить оперативность регистрирования УФ-облученности в УФ-А, УФ-В и интегрально в УФ-области спектра;

- повысить достоверность измерения интегральной облученности в трех биологически активных областях для отдельных типов излучателей;

- отказаться от необходимости использования переключателя энергетических диапазонов, за счет учета градуировочной характеристики прибора в виде аппроксимирующей функции;

- повысить точность проводимых измерений.

С целью проверки данного предположения было проведено исследование, состоящее из четырех этапов.

На первом этапе рассмотрено современное состояние проблемы измерения УФ-излучения, а также дано понятие биологического действия УФ-излучения в узких диапазонах спектра. Проведен анализ методов измерения и регистрации эффективных величин, характеризующих УФ-излучение. На основе рассмотренных методов измерения и регистрации эффективных величин, характеризующих УФ-излучение, выделены измерители УФ-излучения. Рассмотрены конструкции приборов и методики измерения УФ-излучения, используемые в них. На основании анализа конструкций и методик оптического выделения и регистрации излучения в УФ-А, УФ-В, УФ-С, интегрально в УФ-области спектра и рассмотрении их основных достоинств и недостатков сформулированы основные цели и задачи исследования, выполненные в данной диссертационной работе.

На втором этапе выполнена разработка и исследование принципов построения автоматизированного измерителя и способа оперативной регистрации УФ-облученности в биологически активных областях. При этом были рассмотрены и решены следующие основные задачи:

1. Определение принципа построения автоматизированного измерителя и способа оперативной регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях;

2. Разработка дифференциального метода измерения УФ-облученности в областях спектра с целью уменьшения влияния ИК-излучения на результаты измерений;

3. Оперативная регистрация УФ-излучения в УФ, УФ-А, УФ-В областях в оптическом блоке устройства с дальнейшей оперативной обработкой массива данных;

4. Приближение относительной спектральной чувствительности измерителя УФ-облученности к относительным эффективностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения;

5. Разработка способа коррекции относительной спектральной чувствительности прибора к относительным эффективностям биологического действия излучения и методики расчета для отдельных типов УФ-излучателей интегральных поправочных множителей, оценка погрешности измерений;

6. Разработка методики измерения УФ-облученности для уменьшения влияния ИК-составляющей при измерении характеристик основных типов излучателей и внесение поправки в виде интегральных множителей;

7. Разработка рекомендаций использования полученных расчетных поправочных множителей.

На третьем этапе диссертации на основе решенных задач и принципов построения измерителя УФ-излучения был разработан и сконструирован автоматизированный измеритель УФ-облученности в трех биологически активных областях спектра, конструкция которого защищена патентом РФ. Разработана и официально зарегистрирована в РФ программа управления электронной схемой (синхронизацией работы схемы), обработки и передачи данных, поступающих на МК. Программа реализована на объектно-ориентированном языке С++ и позволяет находить значения интегральной УФ-облученности при решении задач исследования воздействия УФ-излучения на биологические объекты в УФ и УФ-А, УФ-В, УФ-С диапазонах спектра, описываемых известными кривыми бактерицидного, эритемного и загарного действия излучения. В алгоритм программы заложены следующие основные массивы данных:

- полученные при градуировке прибора при измерениях облученности в УФ, УФ-А, УФ-В областях, в виде градуировочной функции;

- рассчитанные коэффициенты оптических потерь при дифференциальном выделении УФ, УФ-А, УФ-В диапазонов;

- интегральные поправочные множители для коррекции спектральной чувствительности прибора к относительным эффективностям биологического действия излучения;

- интегральные поправочные множители при измерениях УФ-облученности для уменьшения влияния ИК-излучения

Для разработанного УФ-измерителя проведен энергетический расчет оптико-электронного блока измерителя. Получено высокое отношение сигнал/шум разработанного устройства. Сделан вывод о возможности работы устройства в заданном энергетическом диапазоне (0.001 - 200 Вт/м2) с минимальным влиянием шумов электронной схемы. Оценена предварительная приборная погрешность, вносимая электронными узлами устройства, значение которой при работе в лабораторных условиях составило около 0.24 %.

Сделан вывод о том, что разработанный дифференциальный метод выделения и оперативной регистрации, реализованный в автоматизированном измерителе УФ-облученности, дает возможность проводить достоверные и оперативные измерения УФ-облученности в биологически активных областях.

На четвертом этапе проведены экспериментальные исследования УФ измерителя, направленные на исследование энергетической характеристики, калибровку и испытания прибора. Результаты экспериментальных испытаний показали, что по сравнению с эталонными средствами измерений отличие показаний измерителя УФ-облученности в энергетическом диапазоне 0.001 — 200 Вт/м2 не превышает: 10.5 % в УФ-С области; 8.6 % в УФ-В области; 8.1 % в УФ-А области; 2.7 % интегрально в УФ-области. На основании этого сделан вывод о том, что по сравнению с аналогами, например, УФ-радиометром «ТКА - ABC», пределы допускаемого значения основной относительной погрешности измерения энергетической освещенности снижены в 1.5 раза. Такое снижение стало возможно в результате: соответствующей корректировки полученных характеристик, использования малошумящей электронной схемы, подстройки коэффициента усиления и «смещения нуля», а также при совершенствовании программного обеспечения устройства.

Анализа полученных экспериментальных данных показал, что на основе разработанных дифференциального метода и способа коррекции, реализованных в автоматизированном измерителе УФ-облученности, можно проводить точные, оперативные и достоверные измерения УФ-облученности, создаваемой различными типами УФ-излучателей, в биологически активных диапазонах спектра и интегрально в УФ области.

Таким образом, решены основные задачи, сформулированные в диссертационной работе и направленные на разработку принципов построения автоматизированного измерителя и дифференциального метода оперативной регистрации УФ-облученности в трех биологически активных областях с целью повышения оперативности и достоверности измерений УФ-излучения. Подтверждена возможность использования разработанного измерителя УФ-облученности при измерениях УФ-облученности, создаваемой Солнцем и искусственными УФ-излучателями для решения групп задач: уточнить ожидаемое воздействие УФ-излучения на биологические объекты, разработать безопасные нормы и требования к спектральной интенсивности новых типов УФ-излучателей, более глубоко изучить механизмы взаимодействия УФ-излучения с различными материалами и средами.

Основными результатами исследований являются:

1. Разработан принцип построения автоматизированного измерителя УФ-облученности, основанный на дифференциальном методе выделения и оперативной регистрации облученности в трех биологически активных областях;

2. Разработан способ коррекции относительной спектральной чувствительности измерителя к известным относительным эффективностям загарного, эритемного и бактерицидного действия УФ-излучения и методика расчета интегральных поправочных множителей для основных типов УФ-излучателей позволяющий снизить, обусловленную нескорректированностью, дополнительную погрешность измерений УФ-облученности в интегральной УФ области и УФ-А, УФ-В областях до ±1 % и в области УФ-С — до ±5 %.;

3. Разработана методика измерений УФ-облученности для уменьшения погрешности, обусловленной спектральной чувствительностью фотоприемника в инфракрасном диапазоне длин волн;

4. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие ч возможность использования разработанного автоматизированного измерителя для оперативных и достоверных измерений УФ-облученности в трех биологически активных областях;

5. Защищена конструкция и программа измерителя патентами РФ.

1. Мейер А., Зейтц Э. Ультрафиолетовое излучение. Получение, измерение и применение в медицине, биологии и технике. М.: Издательство иностранной литературы, 1952.

2. Усачев В.А., Ильдерханов А.Г. Ультрафиолетовый климат современного города // Оптический журнал. 1998. - Т. 65, №5. - С. 25 - 28.

3. Недорогой УФ/визуальный спектрофотометр. Kostengünstiges UV/Vis — Spektralphotometr // Labor Praxis. 1994. - 18, №6. - С. 88. - Нем.

4. Патент DE 43041906, МПК G 01 J 1/58. Способ визуализации и измерения УФ-излучения. Verfahren zur Messung und Sichbarmachung von UV-Strahlung / Brück Gernot К. / Опубл. 18.08.1994.

5. Cordoba C., Munoz J.A., Cachorro V., Cusso F. The détection of solar ultraviolet-C radiation using KCI:Eu2+ thermoluminescence dosemeters // J. Phys. D: Appl. Phys. 1997. - Vol. 30. - P. 3024-3026.

6. Патент SU 2116634, МПК G 01 J 1/50. Индикатор УФ излучения / Иваноф В.Ф. и др. / Опубл. 27.07.1998.

7. Измеритель УФ-излучения. UV meter sees the light // Eurêka. 1998. - 18, №4.-С. 21.-Англ.

8. И. Патент CH 279578, МПК G 01 J 1/10. Персональный детектор УФ-излучения. Osobni detector ultrafíalového záreni pro oblast UV-B / Masláñ Miroslav, Zák David, Stránsky Zdenëk / Опубл. 21.03.1995.

9. Патент RU 2094757, МПК G 01 J 1/16. Способ определения интенсивности УФ излучения / Кузнецов Ю.А., Шестун А.Н. / Опубл. 27.10.1997.

10. Патент RU 2094820, МПК G 01 Т 1/10. Способ контроля уровня солнечной•Л.радиации в УФ-диапазоне и устройство для его осуществления / Хотимский С.Д., Белоусов С.П., Левшук Б.Т. / Опубл. 27.10.1997.

11. Патент US 4885471, МПК G 01 J 1/58 УФ радиометр. Ultraviolet radiometr / William, В. Teffair / Опубл. 05.12.89.

12. Патент RU 93007465, МПК G 01 J 1/16. Способ измерения интенсивности ультрафиолетового излучения / Котликов E.H., Кузнецов Ю.А., Шестун А.Н. /1. Опубл. 27.01.1995.

13. Патент RU 2094757, МПК G 01 J 1/16. Способ определения интенсивности ультрафиолетового излучения / Котликов E.H., Кузнецов Ю.А., Шестун А.Н. / Опубл. 27.10.1997.

14. Патент RU 95117810, МПК G 01 J3/42. Способ контроля уровня солнечной радиации в УФ-диапазоне и устройство для его осуществления / Хотимский С.Д., Белоусов С.П., Левшук Б.Т., Колчинский Я.Л. / Опубл. 20.11.1997.

15. Патент RU 93008174, МПК G 01 N 21/64. Устройство для измерения уровня . -- ультрафиолетового излучения / Краснов В.А. / Опубл. 20.04.1995.

16. Патент RU 2046302, МПК G 01 J1/50. Датчик для определения дозы облучения ультрафиолетовым излучением и фоточувствительный элемент для индикации облучения / Генкин В.Н., Припоров П.Н. / Опубл. 20.10.1995.

17. Патент DE 195140443, МПК G 01 J 1/16. Дозиметр УФ-облучения. Strahlendosimetr zur Detektion und/oder Dosimetrie von Strahlung, insbesondere UV-Strahl lung / Quihtern L. / Опубл. 24.10.1996.

18. Патент US 2152636, МПК G 03 G 9/08. Изменяющая окраску композиция и способы ее использования / Макгиннис Винсент Дэниэл (US), Макдоналд Джон Гейвин (US), Уитмор Роберт Сэмюэл (US) / Опубл. 10.07.2000.

19. Рябова Р.В., Барщевский Б.У., Мятеж О.В. О светочувствительном материале для регистрации эмиссионных спектров при спектральном анализе в ультрафиолете // Доклады РАН 1996. - 349, №4. - С. 493 - 495.

20. Гущин Г.П., Соколенко С.А. Метод и прибор для измерения ультрафиолетовой радиации // Труды Гл. геофизич. Обсерватории. 1995. -№545. - Сер.134. - С.61-72.

21. Гульков В.Н. Измерение ультрафиолетового излучения естественных и искусственных источников // Изв. ЛЭТИ: Сб. науч. тр. / Ленинград, электротехнич. ин-т им. В.И.Ульянова (Ленина). Л., 1989. - Вып.359. - С.16-19.

22. Косяченко Л.А., Склярчук В.М. Измеритель уровня биологического воздействия У.Ф.-излучения // ПТЭ. 1998, №6. - С. 108-110.

23. Патент DE 44348584, МПК G 01 J 1/42. Детектор УФ-излучения. UV-Sensor / Krônen Uwe / Опубл. 18.05.1995.

24. Патент JP 44348584, МПК G 01 J 1/02. Устройство для измерения интенсивности УФ излучения / Куросава Сёго, Сэйко Эпусон / Опубл. 09.03.1987.

25. Патент US 5349194, МПК G 01 J 5/28. Детектор УФ излучения с газонаполненным микрозондом между анодом и катодом. Microgap ultraviolet detector / Wuest Craig R., Bionta Richard M. / Опубл. 20.09.1994.

26. Патент US 5591978, МПК G 01 J 5/00. Всеволновый монитор интенсивности УФ излучения. Ail wavelength ultraviolet intensity monitor / Kovalsky Alvin, Miller Max D. / Опубл. 07.01.1997.

27. Патент US 5008548, МПК G 01 J 5/32. Персональное устройство измерения УФ излучения. Personal UV radiometer / Nahum Gat / Опубл. 16.04.1991.

28. Патент RU 1603197, МПК G 01 J 1/04. Фотоэлектрический измеритель УФ-радиации / Валюс H.A., Кеткович A.A., Молодкина Н.Ю., Валюс А.П. / Опубл. 02.02.1988.

29. Патент ЕР 0392442, МПК G 01 J 1/00. Устройство измерения УФ излучения. Messgerät für Ultraviolettstrahlung / Schmitz / Опубл. 17.10.1990.

30. Патент RU 92013690, МПК G 01 W 1/12. Дозиметр ультрафиолетового излучения и способ его изготовления / Павлов А.И., Седов В.В., Курбатов В.А., Сороколетова Е.И. / Опубл. 27.01.1995.

31. Патент RU 93052510, МПК G 01 J 1/04. Измеритель интенсивности и дозы излучения / Сухарев Б.В., Томский К.А. / Опубл. 20.01.1997.

32. Патент RU 2111461, МПК G 01 J 1/48. Измеритель интенсивности светового излучения / Федоров М.И., Шорин В.А., Маслеников С.В., Корнейчук С.К. / Опубл. 20.05.1998.

33. Патент RU 2069843, МПК G 01 J 1/44. Фотометр ультрафиолетового излучения / Поляк Ю.В., Пак Г.А. / Опубл. 27.11.1996.

34. Патент RU 2107266, МПК G 01 J 1/50. Дозиметр УФ-излучения индивидуального пользования / Вагин А.Е., Старовойтов К.В. / Опубл. 20.03.1998.

35. Зотов В.Д. Портативные измерители-накопители ультрафиолетового излучения // Приборы и системы управления. 1997, №8. - С. 46.

36. Кравченко Н.В., Кулыманов A.B., Лобиков Ю.В. и др. Малогабаритное фотоприемное устройство для ультрафиолетовой области спектра // Оптический журнал. 1995, №12. - С. 57-59.

37. Дмитриев С.М., Ермалицкий Ф.А., Кирсанов A.A., Суханин С.В. Охлаждаемый фотоприемник на базе умножителя 128ЭЛУ-Ф15 для диапазона 0.2-1.4 мкм // ПТЭ. 1996, №3. - С. 165-166.

38. Федоров М.И., Немировский А.Е., Сергиевская И.Ю., Бабкин А.Н. Измеритель интенсивности ультрафиолетового излучения // ПТЭ. 1999, № 4. -С. 158-160.

39. Патент DE 4327300, МПК G 01 J 1/42. Способ и устройство для измерения излучения в заданном спектральном интервале. Verfahren und Gerät zum Messen der Strahlung eines Spektralbereichs / Bernklau, Reiner / Опубл. 16.02.1995.

40. Патент DE 35392363, МПК G 01 J 1/42. Устройство для измерения УФ излучения. Gerät zum Messung von UV-Strahlung / Dübgen Oswald / Опубл. 07.05.1987.

41. Патент US 4704535, МПК G 01 J 1/42. Дозиметр УФ излучения. Ultraviolet Dosimetry / Leber Leland C., Tenhulzen Neal L. / Опубл. 03.11.1987.

42. Патент DE 19622077, МПК G 01 J 3/28. Устройство для измерения спектра излучения приборов для искусственного загара. Vorsichtung zur Vermessung von Bräunungs geräten/ JK Josef Kratz / Опубл. 04.12.1997.

43. Патент US 4851685, МПК G 01 J 1/42. Устройство для измерения УФ излучения. / Miller Мах D. / Опубл. 05.11.1999.

44. Патент US 5306917, МПК G 01 J 1/44. Электро-оптическое устройство для измерения и анализа экспозиционной дозы коротко — и длинноволнового УФ излучения. / Black Michael / Опубл. 26.04.1994.

45. Патент AU 400635, МПК G 01 J 1/42. Портативный прибор для измерения дозы УФ-облучения. / Steiner Wilhelm, Hauser Hans, Lode Heinz / Опубл. 29.11.1991.

46. Синичкин Ю.П., Утц C.P., Долотов JI.E., Пилипенко Е.А., Тучин В.В. Методика и прибор для оценки степени эритемы и меланиновой пигментации кожи человека // Радиотехника (Москва). 1997, №4. - С. 77-81.

47. Патент DE 3941403, МПК G 01 J 1/42. Прибор для измерения интенсивности ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения. Messgerät fur die Intensität des in der Sonnenstrahlung enthaltenen UV-Anteils / Theimer, Gerhard / Опубл. 27.06.1991.

48. Патент GB 9104469, МПК G 01 J 1/02. Дозиметр УФ излучения / The Red Hause, Station Road / Опубл. 04.04.1991.

49. Махний В.П., Мельник B.B. Детектор ультрафиолетового излучения // ПТЭ. 1993, №1.-С. 245.

50. Гущин Г.Л., Соколенка С.А. Метод и прибор для измерения ультрафиолетовой радиации // Труды Главной геофизической обсерватории. — 1995, №545.-С. 61-72.

51. Жевлаков А.П., Соколов С.А., Тульский С.А., Федорова Т.Н., Яковлев В.В. Новые газоразрядные источники и дозиметры бактерицидного излучения // Оптический журнал. 1994, №12. - С. 62 - 66.

52. Медведев A.B., Королев A.B., Маркозов С.С. Дозиметр ультрафиолетового облучения // Оптический журнал. 1994, №12. - С. 61.

53. Косяченко JT.A., Склярчук В.М. Измеритель уровня биологического воздействия у.ф.-излучения // ПТЭ. 1998, №6. - С. 108 - 110.

54. Патент RU 95115382, МПК G 01 Т 1/20. Дозиметр / Кийко B.C., Калинин Н.С., Растяпин В.В., Лишенко В.Г. / Опубл. 27.08.1997.

55. Патент RU 97113711, МПК G 01 J 1/42. Способ измерения ультрафиолетового излучения, устройство для его реализации, фотопреобразователь / Томский К. А./ Опубл. 27.06.1999.

56. Патент RU 2155418, МПК Н 01 L 31/09. Полупроводниковый датчик ультрафиолетового излучения / Лучинин В.В., Корляков A.B., Костромин С.В., Четвергов М.В., Сазанов А.П. / Опубл. 27.08.2000.

57. Патент RU 2154811, МПК G 01 J 1/44. Электрическая схема блока обработки сигнала датчика интенсивности ультрафиолетового излучения /

58. Костюченко С.В., Горкушенко K.M., Жуков В.И., Красночуб A.B. / Опубл. 20.08.2000.

59. Патент RU 2150973, МПК А 61 N 5/06. Устройство для определения рекомендуемого времени нахождения человека под воздействием ультрафиолетового облучения и его варианты / Хотимский С.Д., Левшук Б.Т., Белоусов С.П. / Опубл. 20.06.2000.

60. Патент RU 98109512, МПК А 61 N 5/06. Устройство для определения рекомендуемого времени нахождения человека под воздействием ультрафиолетового облучения и его варианты / Хотимский С.Д., Левшук Б.Т., Белоусов С.П. / Опубл. 20.06.2000.

61. Thundat Т., Sharp S. L., Fisher W. G., Warmack R. J., Wächter E. A. Microechanical radiation dosimeter. Микромеханический дозиметр ионизирующих излучений в УФ-диапазоне длины волны // Appl. Phus. Lett. -1995.-66, №12.-С. 1563 1565.-Англ.

62. Патент RU 96121534 , МПК G 01 S 5/16. Оптико-электронный координатор / Шустов Н.Ю., Чупраков A.M., Анишкин В.П., Шибаев А.К. и др. / Опубл. 20.01.1999.

63. Патент RU 2116634 , МПК G 01 J 1/50. Индикатор ультрафиолетового излучения / Иванов В.Ф., Тверской В.А., Ванников A.B., Некрасов A.A. и др. / Опубл. 27.07.1998.

64. Сухарев Б.В., Сотенко Д.Г. Универсальный измерительный прибор дозиметр-интенсиметр УФ излучения // 48 Научн.-техн. конф. С-Пб гос. ин-та телекомуникаций, С-Пб 23 26 января 1995 г.: Тез. докл. — С-Пб, 1995. - С. 72.

65. Шаламянский A.M., Второв А.Л., Привалов В.И., Елисеев A.A., Сербии А.И. Аппаратура для комплексных измерений общего содержания озона и ультрафиолетовой радиации на озонометрических станциях // Оптический журнал. 1998, №5. - С. 52 - 57.

66. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: Учеб. пособие для приборостроительных вузов. 2-е изд., перераб. и доп. JL: Машиностроение, 1983.

67. Алексеева И.С., Гульков В.Н. Оптическое излучение как фактор производственной среды при плазменных процессах // Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. М.: Профиздат, 1983. С. 116-120.

68. Созин Д.С., Мельников Б.М. Электротехническая промышленность, серия «Светотехнические изделия». 1972. 13, С. 5.

69. Биологическое действие ультрафиолетового излучения. М.: Наука, 1975.

70. Маршак И.С. Импульсные источники света. М. - JL: Энергия, 1978.75. "Лампа дуговая ртутная бактерицидная ДРБ 8-0.4.2". Технические условия ТУ 16-535.659.-72.

71. Андреев М.Г., Хорохорин Ю.Н., Садилина Л.Г. Электротехническая промышленность, серия «Светотехнические изделия». 1972. 12, вып 4, 7.

72. Павлов С.П., Губонина З.И. Охрана труда в приборостроении. М.: Высшая школа, 1986.

73. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат., 1991.

74. Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. М.: Энергоатомизд., 1995.

75. Василевский A.M., Корнилов Н.В. Патент на изобретение № 2161791. Устройство для мониторинга жидкой биологической среды. №98123692; заявл. 30.12.98, опубл. 10.01.01.

76. Голиков A.B., Гульков В.Н. Измеритель потоков ультрафиолетового излучения // Оптический журнал. 2001. - Т. 68, №12. - С. 60-63.

77. Голиков А. В., Гульков В. Н. Свидетельство на полезную модель № 22546. Измеритель потоков ультрафиолетового излучения. № 2001131162/20; заявл. 19.11.2001, опубл. 10.04.2002. Бюл. № 10.

78. Каталог цветного стекла. М.: Машиностроение, 1967.

79. Budde, W. Optical Radiation Measurements: Vol. 4. Physical Detectors of Optical Radiation. Orlando, FL: Academic Press. 1983.

80. Московии О.В. Температурная коррекция спектральной чувствительности фотодиода // ПТЭ. -2001, №1. С. 146-148.

81. Ohno, Y. NIST Measurement Services: Photometric Calibrations. NIST Special Publication 250-37. Gaithersburg, MD: NIST Optical Technology Division. 1997.

82. Голиков А.В., Гульков В.Н. Методика измерения ультрафиолетовой облученности в биологически активных областях спектра // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2002. №1. С. 46-50.

83. Голиков А.В. Информационно-измерительная система для оценки потоков ультрафиолетового излучения // Тезисы доклада. VIT Санкт-Петербургская международная конференции «Региональная информатика — 2000». / Сборник тезисов докладов (часть 2).

84. Голиков А.В., Гульков В.Н. Измеритель потоков и дозы ультрафиолетового излучения. // Тезисы доклада на международной конференции «Оптика 2001 ».

85. Гущин Г.П., Виноградова Н.Н. Суммарный озон в атмосфере. JL: Гидрометеоиздат, 1983.

86. Озонометр М-124. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Л52.851.000 ТО. 1983. С. 54.

87. Mackinlay A.F. and B.L. Diffey (1987). A reference action spectrum for ultraviolet induced erythema in human skin, in: Commision International de Г Éclairage (CIE). Research Note, Vol: 6, №1.

88. World Meteorogical Organization Global Atmosphere Watch. № 125. Instruments to Measure Solar Ultraviolet Radiation. Part 1: Spectral instruments. WMO TD № 1066. № 120, № 125, № 126.

89. Гущин Г.П. Методика и метрология измерений эритемной и энергетической УФ-радиации на сети станций. // Труды научно-исследовательского центра дистанционного зондирования атмосферы (филиал ГГО). — С-Пб, Гидрометеоиздат, 2000, вып.2 №548. С. 54 - 59.

90. Гущин Г.П., Соколенко С.А. Метрологическое обеспечение и оценка погрешностей измерений ультрафиолетовой радиации. // Труды научно-исследовательского центра дистанционного зондирования атмосферы (филиал ГГО), 1997, вып. 1 №546. С. 123 - 134.

91. Гущин Г.П., Соколенко С.А. Расчет оптической и электрической системы озонометра. // Труды Главной геофизической обсерватории Л., Гидрометеоиздат, 1985, №487. - С. 30 - 35.

92. Махоткина Е.Л. Об оценке прямой солнечной радиации в отдельных участках спектра по данным об интегральном потоке. // Труды Главной геофизической обсерватории Л., Гидрометеоиздат, 1977, №384. - С. 87 - 91.

93. Гущин Г.П., Жукова М.П. Оптические массы атмосферы и аэрозоля. // Труды Главной геофизической обсерватории Л., Гидрометеоиздат, 1977, №384.-С. 32-43.

94. Гущин Г.П. Методика, метрология и некоторые результаты измерения ультрафиолетовой радиации в спектральных диапазонах УФ-А и УФ-В. // Метеорология и гидрология — С-Пб, Метеорология и гидрология, 1999, №12. — С. 102-110.

95. Белинский В.А., Гараджа М.П. Ультрафиолетовая радиация солнца и неба. Под ред. проф. Белинского В.А. Издательство московского университета, 1968. С. 228.

96. Всемирная метрологическая организация. Руководство по метрологическим приборам и методам наблюдений. // Шестое издание. ВМО №8. — Секретариат Всемирной Метеорологической Организации — Женева -Швейцария, 2000. С. 34.

97. Метрологическое обеспечение световых измерений. // Сборник научных трудов М.: Изд. ВНИИФТРИ, 1986, С.93

98. Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях. Министерство здравоохранения СССР М., 1988.

99. Экометрия. Энциклопедия. Серия справочных изданий по экологическим и медицинским измерениям. // Контроль физических факторов производственной среды, опасных для человека. М.: ИПК издательство стандартов, 2002.