محققان مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) ثابت كردند كه از نور آبی معمولی می توان برای بهبود قابل ملاحظه توانایی دیدن اجسامی كه در اثر آتش سوزی زیاد گاز طبیعی غیر سیگاری درگیر هستند- مانند مواردی كه در مطالعات آزمایشگاهی و آتش سوزی استفاده می شود- استفاده كرد. تست استانداردهای مقاومت.

همانطور که در مقاله جدیدی در ژورنال Fire Technology توضیح داده شده است ، روش تصویربرداری با نور آبی NIST می تواند ابزاری مفید برای به دست آوردن داده های بصری از آتش سوزی های بزرگ باشد که در آن دمای بالا می تواند حسگرهای الکتریکی و مکانیکی معمولی را غیرفعال یا از بین ببرد.

این روش اطلاعات مفصلی را در اختیار محققان قرار می دهد که از آنالیز نوری مانند همبستگی تصویر دیجیتال (DIC) استفاده می کنند ، روشی که تصاویر پی در پی از یک جسم را مقایسه می کند زیرا تحت تأثیر نیروهای اعمال شده مانند فشار یا گرما تغییر شکل می یابد. دانشمندان با اندازه گیری دقیق حرکت پیکسل های جداگانه از یک تصویر به تصویر دیگر ، بینش ارزشمندی در مورد نحوه واکنش مواد در طول زمان ، از جمله رفتارهایی مانند کرنش ، جابجایی ، تغییر شکل و حتی آغازهای میکروسکوپی از شکست به دست می آورند.

با این وجود ، استفاده از DIC برای بررسی تأثیر آتش سوزی در مصالح ساختاری ، یک چالش ویژه را ایجاد می کند: چگونه می توان تصاویر را با سطح وضوح مورد نیاز برای تحقیق هنگامی که شعله های روشن و پر سرعت در حال حرکت بین نمونه و دوربین هستند ، دریافت می کند؟

"آتش باعث می شود که تصویربرداری در طیف مرئی از سه طریق دشوار باشد ، زیرا سیگنال کاملاً توسط دوده و دود مسدود می شود ، از شدت نور ساطع شده توسط شعله ها مبهم می شود و با شیب حرارتی در هوای گرم که خم می شود ، تحریف می شود یا مت ههلر ، مهندس سازه تحقیقات در آزمایشگاه ملی تحقیقات آتش نشانی (NFRL) و یکی از نویسندگان مقاله جدید ، گفت: " "از آنجا که ما اغلب در آزمایشات خود از آتش سوزی کم دود و بدون دود استفاده می کنیم ، فقط باید مشکلات روشنایی و اعوجاج را مرتفع کنیم."

برای بهبود توانایی محققان در "دیدن" از طریق آتش ، NIST یک سیستم تصویربرداری با استفاده از نور آبی معمولی برای پاک کردن چشمگیر تصویر ایجاد کرده است. اعتبار: آزمایشگاه تحقیقات آتش نشانی ملی / NIST
برای انجام این کار ، هولر و همکارش کریس اسمیت ، مهندس تحقیق قبلاً با NIST و اکنون در بیمه تخصصی برکشایر هاتاوی ، یک ترفند را از صنعت شیشه و فولاد قرض گرفتند که در آن تولید کنندگان از ویژگی های فیزیکی مواد در طول تولید نظارت می کنند در حالی که هنوز گرم و درخشان هستند. .

هولر گفت: "تولیدكنندگان شیشه و فولاد اغلب از لیزرهای با نور آبی استفاده می كنند تا با استفاده از مواد داغ درخشان كه می توانند حسگرهای آنها را كور كنند ، با نور قرمز خاموش كنند." "ما فهمیدیم که اگر این ماده با مواد گرم کار کند ، می تواند با مواد شعله ور نیز کار کند."

هولر و اسمیت برای آزمایش خود از چراغهای LED (LED) قابل انتشار و ارزان قیمت از LED استفاده کردند که دارای طول موج طیف باریک در حدود 450 نانومتر بود.

در ابتدا ، محققان یک هدف را در پشت آتش آزمایش گازسوز قرار داده و آن را به سه روش روشن می کردند: توسط نور سفید به تنهایی ، توسط نور آبی که توسط شعله های آتش و با نور آبی با فیلتر نوری قرار گرفته در مقابل دوربین. گزینه سوم بهترین نتیجه را نشان می دهد ، شدت مشاهده شده شعله را 10000 برابر کاهش می دهد و تصاویر بسیار مفصلی را ارائه می دهد.

با این حال ، دیدن هدف فقط کافی نبود تا روش نور آبی برای تجزیه و تحلیل DIC کار کند. محققان همچنین مجبور به کاهش اعوجاج تصویر ناشی از شکست نور توسط شعله بودند - مشکلی که در توهم "مداد شکسته" مشاهده می شود وقتی یک مداد در یک لیوان آب قرار می گیرد.

ورود به حالت تمام صفحه

بازی
این ویدیو دو دیدگاه متفاوت از آزمایش انتشار آزمایشگاه آتش نشانی را نشان می دهد ، یکی در نور طبیعی و دیگری با سیستم روشنایی طیف باریک NIST که از نور آبی معمولی برای دیدن شعله های آتش استفاده می کند. در این مثال ، تصویربرداری با نور آبی به محققان اجازه می دهد تا ردیابی نمونه چوب را مشاهده ، پیگیری و اندازه گیری کنند. اعتبار: از طرف J. Gales / University York ضبط شده و توسط D. Sawyer / NIST ویرایش شده است
"خوشبختانه ، رفتارهایی که ما می خواهیم DIC نشان دهد ، مانند کرنش و تغییر شکل در یک پرتوی فولادی گرم ، فرایندهای کندی نسبت به اعوجاج ناشی از شعله هستند ، بنابراین ما فقط باید تصاویر زیادی را بدست آوریم ، مقدار زیادی از داده ها را جمع آوری کنیم و به طور ریاضی اندازه گیری ها را برای بهبود دقت آنها اندازه گیری کنید. "

برای تأیید اثربخشی روش تخیل خود ، ههلر و اسمیت به همراه همکاران کانادایی جان گالس و ست گاتن آن را در دو آزمایش در مقیاس بزرگ به کار بردند. اول بررسی کرد که چگونه آتش پرتوهای فولادی را خم می کند و دیگری نگاه می کند که هنگام رخ دادن احتراق جزئی چه اتفاقی می افتد و به تدریج یک تخته چوبی را در بر می گیرد. برای هر دو ، تصویربرداری بسیار بهبود یافته بود.

هولر گفت: "در حقیقت ، در مورد جلب مواد ، ما احساس می کنیم که تصویربرداری با نور آبی ممکن است روزی به بهبود روش های استاندارد تست کمک کند." "با استفاده از نور آبی و فیلتر نوری ، ما در واقع می توانیم چارجویی را که به طور معمول در پشت شعله های آتش پنهان است ، مشاهده کنیم. نمای واضح تر به همراه تصویربرداری دیجیتال ، دقت اندازه گیری محل کاراکتر را در زمان و مکان بهبود می بخشد."

هولر همچنین در ساخت روش دوم برای تصویربرداری از اشیا از طریق آتش با همکاران در آزمایشگاه های NIST's Boulder ، کلرادو شرکت داشته است. در مقاله بعدی NIST در ژورنال Optica ، محققان یک سیستم تشخیص لیزر و دامنه (LADAR) را برای اندازه گیری تغییر حجم و حرکت اجسام 3 بعدی ذوب شده در شعله ها نشان می دهند ، حتی اگر مقادیر متوسط ​​دوده و دود وجود داشته باشد.