Том 39, номер 08, статья № 10

Аннотация:

Одной из сложных проблем мониторинга различных природных и технологических объектов является задымленность оптической трассы и появление на ней пламени. В работе представлены результаты экспериментальных исследований оптических характеристик пламени и его влияния на регистрацию экранированных им объектов. На основе данных, полученных разными методами: ИК-термография, измерение спектров излучения, анализ характеристик прозрачности атмосферы (молекулярное поглощение и рассеяние аэрозолями (дымы, туман)), показано, что для мониторинга объектов, экранированных от наблюдателя слоем пламени, дыма или тумана, оптимальным является спектральный интервал 3,7–3,9 мкм, в котором влияние пламени и атмосферы на распространение ИК-излучения минимальное, а дифракционное разрешение, определяющее дистанцию и минимальный размер регистрируемого объекта, оптимальное. Результаты работы могут использоваться в технологических процессах контроля поверхностей, экранированных пламенем, а также при борьбе с природными и техногенными пожарами.

Ключевые слова:

ИК-мониторинг, термография, пламя, дым, туман, селективно излучающие среды

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Gvozdev S.V., Glova A.F., Dubrovskii V.Y., Durmanov S.T., Krasyukov A.G., Lysikov A.Yu., Smirnov G.V., Pleshkov V.M. Attenuation of laser radiation by the flame of burning hydrocarbons and efficiency of remote cutting of metals // J. Phys.: Conf. Ser. 2017. V. 941. P. 12033. DOI: 10.1088/1742-6596/941/1/012033.
2. Parent G., Acem Z., Lechene S., Boulet P. Measurement of infrared radiation emitted by the flame of a vegetation fire // Int. J. Thermal Sci. 2010. V. 49, N 3. P. 555–562. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2009.08.006.
3. Губарев Ф.А. Визуализация горения нанопорошков металлов с применением импульсного и непрерывного лазеров подсветки // Ползуновский вестник. 2022. Т. 2, № 4. С. 151–158. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2022.4.2.019.
4. Мателенок И.В. Видимость расположенных под пологом лиственного леса возгораний с воздуха и ее зависимость от формы древесных крон // Волновая электроника и инфокоммуникационные системы: Сборник статей XXIV Международной научной конференции, Санкт-Петербург, 31 мая 2021 г. Т. 4, Ч. 3. СПб: Санкт-Петербургский гос. ун-т аэрокосмического приборостроения, 2021. С. 274–282.
5. Жилкин Б.П., Зайков Н.С., Кисельников А.Ю., Худяков П.Ю., Алексеев С.Г. Применение тепловизионного метода для обнаружения очагов пламенного горения // Пожаровзрывобезопасность. 2012. Т. 21, № 4. С. 38–40.
6. Певцов Д.Н., Демкин Д.В., Кацаба А.В., Гадомская А.В. Детекторы пламени на основе полупроводниковых нанокристаллов // Химия высоких энергий. 2023. Т. 57, № 4. С. 290–297. DOI: 10.31857/S0023119323040101.
7. Zilin D., Zibang Z., Siming X., Qianlong W., Guoan Z., Huibin C., Jingang Z. Seeing through fire with one pixel // Opt. Lasers Eng. 2024. V. 183. P. 108540. P. 1–20. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2024.108540.
8. Bordbar H., Alinejad F., Conley K., Ala-Nissila T., Hostikka S. Flame detection by heat from the infrared spectrum: Optimization and sensitivity analysis // Fire Safety J. 2022. V. 133. P. 1–8. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103673.
9. Smith C.M., Hoehle M.S. Imaging through fire using narrow-spectrum illumination // Fire Technol. 2018. N 54. Р. 1705–1723. DOI: 10.1007/s10694-018-0756-5.
10. Zhang H., Dong X., Sun Z. Object Detection through Fires Using Violet Illumination Coupled with Deep Learning // Fire. 2023. N 6. P. 222. DOI: 10.3390/fire6060222.
11. Rankin B.A., Ihme M., Gore J.P. Quantitative model-based imaging of mid-infrared radiation from a turbulent nonpremixed jet flame and plume // Combust. Flame. 2015. V. 162. P. 1275–1283. DOI: 10.1016/j.combustflame.2014.10.019.
12. Zheng F., Sun G., Suo Y., Ma H., Feng T. Research on through-flame imaging using mid-wave infrared camera based on flame filter // Sensors. 2024. V. 24, N 6696. DOI: 10.3390/s24206696.
13. Лобода Е.Л., Рейно В.В., Агафонцев М.В. Применение термографии при исследовании процессов горения. Томск: ТГУ, 2016. 80 с.
14. Лобода Е.Л., Рейно В.В., Агафонцев М.В. Выбор спектрального интервала для измерения полей температуры в пламени и регистрации экранированных пламенем высокотемпературных объектов с применением методов ИК-диагностики // Изв. вузов. Физика. 2015. Т. 58, № 2. С. 124–128.
15. Loboda E.L., Reyno V.V., Vavilov V.P. The use of infrared thermography to study the optical characteristics of flames from burning vegetation // Infrar. Phys. Technol. 2014. V. 67. P. 566–573. DOI: 10.1016/j.infrared.2014.09.041.
16. Магунов А.Н. Выбор спектрального интервала, в котором нагретый непрозрачный объект излучает как серое тело // Приборы и техника эксперимента. 2010. № 6. С. 148–152.
17. Дмитриев А.М., Агафонцев М.В., Лобода Е.Л., Князьков Д.А., Коробейничев О.П. Измерение температуры поверхности зонда молекулярно-пучковой установки во фронте пламени при давлениях 1–5 атм // Физика горения и взрыва. 2019. Т. 55, № 5. С. 47–54. DOI: 10.15372/FGV20190505.
18. Суртаев А.С., Сердюков В.С., Моисеев М.И. Применение высокоскоростной инфракрасной термографии для исследования кипения жидкости // Приборы и техника эксперимента. 2016. № 4. С. 140–145. DOI: 10.7868/S0032816216030265.
19. Гвоздев С.В., Глова A.Ф., Дубровский В.Ю., Дурманов С.Т., Красюков А.Г., Лысиков A.Ю., Смирнов Г.В., Плешков В.М. Прохождение интенсивного лазерного излучения сквозь диффузионное пламя горящей нефти // Квант. электрон. 2015. Т. 45, № 6. С. 582–584.
20. Лобода Е.Л., Агафонцев М.В., Старосельцева А.А., Рейно В.В., Хасанов И.Р., Колесников И.А., Лобода Ю.А., Базаров Д.Д. Комбинированный подход в тушении очага горения растительных горючих материалов // Изв. вузов. Физика. 2024. Т. 67, № 3. С. 53–60. DOI: 10.17223/00213411/67/3/6.
21. Гришин А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992. 408 с.
22. А.с. 1136811 СССР, SU 1400619 A1, A62 C1/22. Способ тушения лесных пожаров / Гришин А.М., Алексеев Н.А., Андреев Н.А. (СССР). № 4160481/31-12. Заявлено 08.12.86. Опубл. 07.06.88. Бюл. № 21. 2 с.
23. А.с. 1400619 СССР, SU 1644976 A1, A 62 C 1/22. Способ тушения лесных пожаров / Гришин А.М., Алексеев Н.А., Голованов А.Н. (СССР). № 4644603/12. Заявлено 26.12.88. Опубл. 30.04.91. Бюл. № 16. 2 с.
24. Пат. 2169596 РФ. А62 С3/02. Способ тушения лесных пожаров / А.Я. Мащович, А.М. Гришин, В.И. Самойлов, А.А. Еронько; заявитель и патентообладатель Восточно-Сибирский институт МВД России. Опубл. 27.06.01. Бюл. № 12. 5 с.
25. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. М.: Мир, 1988. 416 с.