Световой коэффициент — это… Что такое Световой коэффициент?
- Световой коэффициент
санитарный показатель естественного освещения помещений, представляющий собой отношение площади остекленной поверхности окон к площади пола.
1. Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг. 2. Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982—1984 гг.
- Светово́й ко́нус
- Светово́й удар
Смотреть что такое «Световой коэффициент» в других словарях:
световой коэффициент — санитарный показатель естественного освещения помещений, представляющий собой отношение площади остекленной поверхности окон к площади пола … Большой медицинский словарь
световой коэффициент пропускания
световой коэффициент пропускания τ — 3.21 световой коэффициент пропускания τ v: Величина τv, определяемая по формуле: где относительное спектральное распределение потока излучения стандартного источника излучения D65; V(λ) относительная спектральная световая эффективность… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Световой поток
световой поток — (Фv) Физическая величина, определяемая отношением световой энергии, переносимой излучением, ко времени переноса, значительно превышающему период электромагнитных колебаний. [ГОСТ 26148 84] световой поток Величина, пропорциональная редуцированному … Справочник технического переводчика
Коэффициент пропускания — Размерность безразмерная Примечания скалярная величина Коэффициент пропускания безразмерная физическая в … Википедия
Коэффициент светового климата — коэффициент, учитывающий дополнительный световой поток, проникающий через световые проемы в помещение за счет прямого и отраженного от подстилающей поверхности солнечного света в течение года … Российская энциклопедия по охране труда
Коэффициент естественной освещенности геометрический — отношение естественной освещенности, создаваемой в рассматриваемой точке внутри помещения светом, прошедшим через световой проем и исходящим непосредственно от равномерно яркого неба, к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности … Российская энциклопедия по охране труда
коэффициент световой отдачи осветительного прибора со светодиодами — 3.7 коэффициент световой отдачи осветительного прибора со светодиодами: Отношение световой отдачи осветительного прибора к световой отдаче содержащихся в нем светодиодов одного типа в номинальном режиме. Источник: ГОСТ Р 54350 2011: Приборы… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Коэффициент естественной освещенности — 12. Коэффициент естественной освещенности (КЕО) отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значении наружной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
коэффициент передачи светового потока F
Световой коэффициент и его нормы
Световым коэффициентом называют отношение световой поверхности окон (площади застекления) к площади пола помещения.
В жилых и общественных зданиях величина светового коэффициента колеблется в зависимости от назначения помещения от 1/5 до 1/15.
Световой коэффициент имеет значение в строительном проектировании, но не может в достаточной степени характеризовать освещенность помещений естественным светом.
5) Угол падения, угол отверстия их значение в оценке естественного освещения, нормы и способ определения.
Для оценки естественного освещения большое значение имеет определение угла падения и угла отверстия.
Угол падения показывает, под каким углом падают из окна лучи света на горизонтальную рабочую поверхность. Величина угла зависит от высоты окна и от места определения. Чем выше окно, тем больше угол падения. Чем дальше от окна, тем он меньше и тем меньше освещение рабочего места. Эта зависимость служит основанием для определения предельной глубины помещения и расположения рабочих мест при одностороннем освещении. В помещениях, где работа связана с чтением, письмом и равным по зрительному напряжению работам – угол падения должен быть не менее 27
Таким образом, угол падения – это угол, образуемый двумя линиями, одна из которых идет от верхнего края окна к рабочему месту, а другая – горизонтальная – от рабочего места к нижнему краю окна.
По углу падения можно определить, на какое расстояние допустимо удалить рабочий стол от окна или оценить расположение рабочего стола по отношению к окну.
Измерение выполняется при помощи натуральных значений тангенсов. Для нахождения тангенса угла падения определяют соотношение расстояния от верхнего до нижнего края окна (расстояние АВ) к расстоянию от нижнего края окна до рабочего места (BD) и по таблице 1 находят величину
Угол отверстия характеризует величину участка небосвода, свет которого падает на рабочее место и непосредственно освещает рабочую поверхность. Угол отверстия не должен быть менее 50 это угол между двумя линиями, идущими от рабочего места: одно – к верхнему краю окна, другая – к верхней точке затеняющего здания или предмета.
Для определения угла отверстия из угла падения вычитают угол затенения. Для определения угла затенения находят отношение расстояния от проекции верхней части затеняющего предмета на окно до нижнего края окна (расстояние BC) к расстоянию от рабочего места до окна (BD) – это тангенс угла затенения.
Далее по таблице натуральных значений тангенсов находят величину угла затенения. Величина угла отверстия для ЛПУ – не менее 5°
Глубина заложения помещений, ее значение в оценке естественного освещения и нормы
Глубина заложения помещения – это отношение глубины помещения (расстояние от наружной до внутренней стены) к расстоянию от верхнего края окна до пола. Глубина заложения в норме 1:2.
Принцип работы люксметра
ЛЮКСМЕТР – это прибор для измерения освещенности в помещениях различного назначения, на рабочих местах, а также на открытом пространстве. Это сложная система, в состав которой входит фотодиод, усилитель сигнала с фотодиода, аналогово-цифровой преобразователь, а также косинусная насадка и световые фильтры. Работает люксметр на явлении внутреннего фотоэлектрического эффекта. Это процесс возникновения электропроводимости в полупроводниках под действием электромагнитного излучения (в отличие от внешнего фотоэффекта, когда происходит эмиссия электронов под действием света). Когда световой поток попадает на полупроводниковый фотоэлемент, происходит высвобождение электронов в объеме полупроводника и как следствие — через фотоэлемент проходит электрический ток. Причем
8) Коэффициент естественной освещенности (КЕО), его значение в оценке естественного освещения, нормы для жилых помещений и детских учреждений
КЕО представляет собой отношение естественной освещенности в помещении к одновременно замеренной горизонтальной освещенности на открытом месте, выраженное в процентах. Для определения КЕО необходимо измерить освещенность в помещении (на рабочем месте) и снаружи в одно и то же время и подсчитать процентное отношение. Наиболее точные величины КЕО получаются при проведении измерений при рассеяном естественном освещении.
КЕО в каждой точке помещения — величина постоянная, т.к. освещенность внутри помещения прямо пропорциональна наружной освещенности. Для различных помещений в зависимости от характера зрительной работы установлены гигиенические нормативы минимально допустимых КЕО. Так, оптимальное естественное освещение классных комнат, лабораторий и врачебных кабинетов в соответствии со СНиП-П-4-79 достигается при величинах КЕО 1,2-1,5%. Для различных помещений в зависимости от характера зрительной работы установлены следующие гигиенические нормативы минимально допускаемых КЕО:
Таблица 4. ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ ДЛЯ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ (СНиП-П-4-79).
| Характеристика зрительной работы | Наименьший размер объекта различия в мм | Разряд зрительной работы | КЕО в% | Помещения |
| Очень высокой точности | 0,15-0,3 | II | 2,5 | Операционные, операционный блок |
| Средней точности | 0,5-0,1 | IV | 1,5 | Процедурные, боксы |
| Малой точности | 1,0-5,0 | V | 1,5 | Изоляторы, палаты, кабинеты врачей |
| Грубая | Более 5,0 | VI | 0,5 | Регистратура |
9) Гигиенические требования к искусственному освещению
Требования к искусственному освещению:
1) Достаточность
2) Близость по спектру к естественному свету
3) Равномерное распространение
4) Отсутствие слепящего действия
5) Отсутствие побочных эффектов
6) Экономичность
5.4. Световой режим в учебных заведениях. Возрастная анатомия и физиология
5.4. Световой режим в учебных заведениях
Как правило, учебный процесс тесно связан со значительным напряжением зрения. Нормальный или немного повышенный уровень освещения школьных помещений (классных комнат, кабинетов, лабораторий, учебных мастерских, актового зала и т. д.) способствует снижению напряжения нервной системы, сохранению работоспособности и поддержанию активного состояния учащихся.
Солнечный свет, в частности ультрафиолетовые лучи, способствуют росту и развитию детского организма, снижают риск распространения инфекционных болезней, обеспечивают образование витамина D в организме.
При недостаточном освещении учебных помещений школьники слишком низко наклоняют голову при чтении, письме и др. Это вызывает усиленный приток крови к глазному яблоку, оказывающей на него дополнительное давление, которое приводит к изменению его формы и способствует развитию близорукости. Чтобы избежать этого, желательно обеспечить проникновение прямых солнечных лучей в помещения школы и строго соблюдать нормы искусственного освещения.
Естественное освещение. Освещенность рабочего места школьника и учителя прямыми или отраженными лучами солнца зависит от нескольких параметров: от расположения школьного здания на участке (ориентации), интервала между высокими зданиями, соблюдения коэффициента естественной освещенности, светового коэффициента.
Коэффициент естественной освещенности (КЕО) – это выраженное в процентах отношение освещенности (в люксах) внутри помещения к освещенности на том же уровне под открытым небом. Данный коэффициент считается основным показателем освещенности классной комнаты. Он определяется при помощи люксметра. Минимально допустимый КЕО для классных комнат в районах средней полосы России – 1,5 %. В северных широтах этот коэффициент выше, в южных – ниже.
Световой коэффициент – это отношение площади стекла в окнах к площади пола. В классах и мастерских школы он должен быть не менее 1: 4, в коридорах и спортивном зале – соответственно 1:5, 1:6, во вспомогательных помещениях – 1: 8, на лестничных площадках – 1: 12.
Освещенность классных комнат естественным светом зависит от формы и величины окон, их высоты, а также от наружного окружения здания (соседние дома, зеленые насаждения).
Закругление верхней части оконного проема при одностороннем освещении нарушает отношение высоты края окна к глубине (ширине) комнаты, которое должно составлять 1:2, т. е. глубина комнаты должна превышать двойную высоту от пола до верхнего края окна. На практике это означает: чем выше верхний край окна, тем больше прямых солнечных лучей попадает в комнату и тем лучше освещены парты, стоящие в третьем ряду от окон.
Для предотвращения слепящего действия прямых солнечных лучей и перегревания комнат над окнами снаружи навешивают специальные козырьки, а изнутри помещение затеняют светлыми шторами. Для предотвращения слепящего действия отраженных лучей не рекомендуется красить потолки и стены масляными красками.
На освещенность школьных помещений влияет и цвет мебели, поэтому парты красят в светлые тона или покрывают светлым пластиком. Загрязненность оконных стекол и цветы, стоящие на подоконниках, снижают освещенность. На подоконники разрешается ставить цветы высотой (вместе с вазоном) не более 25–30 см. Высокие цветы размещают у окон на подставках, причем так, чтобы их крона не выступала над подоконником выше 25–30 см, или в простенках на подставках-лесенках или кашпо.
Искусственное освещение. В качестве источников искусственного освещения школьных помещений применяются лампы накаливания мощностью 250–350 Вт и люминесцентные лампы «белого» света (типа СБ) мощностью 40 и 80 Вт. Люминесцентные светильники рассеянного света подвешивают в помещениях, где высота потолка составляет 3,3 м, при меньшей высоте используют потолочные плафоны. Все светильники должны быть оборудованы бесшумными пускорегулирующими устройствами. Общая мощность люминесцентных ламп классной комнаты должна составлять 1040 Вт, ламп накаливания – 2400 Вт, что достигается путем установки не менее восьми светильников по 130 Вт в каждом при люминесцентном освещении и восьми светильников по 300 Вт при лампах накаливания. Норма освещенности (в ваттах) на 1 кв. м площади классной комнаты (так называемая удельная мощность) при люминесцентных лампах составляет 21–22, при лампах накаливания – 42–48. Первая соответствует освещенности в 300 лк, вторая – 150 лк на рабочем месте школьника.
Смешанное освещение (естественное и искусственное) не влияет на органы зрения. Чего нельзя сказать об одновременном использовании в помещении ламп накаливания и люминесцентных ламп, имеющих разную природу свечения и окраску светового потока.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРесКак понять, достаточна ли освещенность комнаты
Достаточное количество света в квартире – это не роскошь, а жизненная необходимость. Без него и серотонин не будет вырабатываться в нужных количествах, и витамин D, и многие другие физиологические процессы обитателей жилья дадут сбой. Вот только далеко не все современные новостройки «заточены» под потребности их будущих обитателей. К счастью, в некоторых случаях исправить можно даже естественную освещенность, а если не получается – подкорректировать ситуацию осветительными приборами.
Как понять, достаточна ли освещенность комнаты
Согласно строительным и санитарным нормативам, оценивать нужно освещенность всей квартиры в целом. Но если это не квартира-студия, может получиться так, что в части комнат с количеством солнечного света будет все в порядке, а в других – нет. Понять, есть ли в квартире такая проблема, совсем не сложно. Для этого для каждой комнаты необходимо вычислить всего два показателя: световой коэффициент и коэффициент заглубленности.
Для подсчета светового коэффициента следует измерить площадь остекления окна или окон, если в комнате их несколько (оконные переплеты не считаются, света они не пропускают), а затем разделить получившееся значение на площадь комнаты. Если результат вычисления оно окажется в диапазоне 0,16–0,25 – все в порядке. Если меньше – стоит подумать, не заменить ли окна, выбрав вариант с более узким переплетом: собственно, других возможностей впустить в комнату естественный свет нет, поскольку расширять оконный проем в многоквартирном доме едва ли позволят. Показатели выше нормативов на практике почти не встречаются, но даже если вдруг значение окажется выше, проблему легко откорректировать за счет штор.
Световой коэффициент = площадь остекления / площадь комнаты
Гораздо интереснее коэффициент заглубленности, который покажет, а «долетит» ли естественный свет до дальней части комнаты, то есть равномерность ее освещения. Дело в том, что при проектировании современных новостроек ради большей экономической эффективности пятно застройки пытаются использовать по максимуму, то есть сделать так, чтобы при минимальной площади фасадов здание вместило как можно больше квадратных метров. В результате большинство комнат превращаются в узкие, их длина заметно превышает ширину, но главное – окно оказывается на самой короткой стене. Чтобы узнать, насколько ситуация критична, нужно расстояние от пола до верхней точки оконного остекления разделить на глубину комнаты (в норме эти значения должны соотноситься как 1:2).
Коэффициент заглубленности = расстояние от пола до верхней точки оконного стекла / глубина комнаты
Отсюда вытекает два любопытных следствия.
Первое. Высокие потолки, воспринимаемые россиянами как неоспоримое достоинство квартиры, может, и являются эстетически привлекательными, но солнца не добавят, поскольку дело вовсе не в них, а в расположении конкретного оконного проема.
Второе касается панорамного остекления, когда окно начинается чуть ли не от линии пола. Общую освещенность, которая зависит от площади остекления, оно, конечно же, увеличит, а вот более равномерным естественный световой поток не сделает.
Как скорректировать недостаточную освещенность комнат
В монолитных домах, в случае если квартиры сдаются либо со свободной планировкой (когда в документах квартира любой площади значится однокомнатной), либо с планировкой в проектном решении (когда внутренних перегородок в квартире нет, однако их расположение присутствует в техническом паспорте), эту проблему, в принципе, решить несложно. Главное – перед началом ремонтных работ правильно вычислить, где же должны располагаться стены. Другое дело, что в результате квартира может оказаться несуразной: комнаты станут маленькими, а площадь коридоров и других помещений без окон, напротив, сильно увеличится. А вот в панельных домах не факт, что удастся и это: все будет зависеть от того, какие конкретно стены являются несущими. Чтобы хотя бы частично сгладить проблему, по возможности под детскую или кабинет стоит приспособить комнату, окна которой выходят на юг или юго-восток: в ней хотя бы продолжительность естественного освещения будет выше.
Сами по себе высокие потолки и панорамное остекление еще не делают квартиру более светлой
Более глобально корректировать ситуацию придется правильной расстановкой мебели и рациональной организацией хотя бы искусственного освещения. Пользы от него, конечно, меньше, чем от естественного, но лучше хоть что-то, чем вообще ничего. Для этого используют другой норматив – так называемый показатель горизонтальной освещенности. Он определяется в люксах (Лк), измеряется на уровне 0,85–1 м от пола и показывает соотношение величины светового потока, выраженной в люменах (Lm), к площади горизонтальной поверхности (в кв.м). В комнатах, где обитают взрослые, а также в гостиных и кухнях достаточно, чтобы этот показатель оставлял 150 Лк, а вот в детских его величина должна быть 200 Лк. Иными словами, либо источники освещения в детских комнатах должны быть более мощными, либо самих осветительных приборов должно быть больше.
Как узнать, сколько лампочек должно быть в комнате
Чтобы вычислить необходимую мощность или количество осветительных приборов, в быту гораздо удобнее использовать еще один показатель освещенности, который демонстрирует соотношение мощности всех ламп к площади комнаты. Для детских, например, с высотой потолков до 3 м в норме он должен составлять 20-22 Вт/кв.м. То есть для комнаты площадью, скажем, 12 кв.м мощность всех ламп должна укладываться в пределы 240–264 Вт. А если в детской, например, 18 кв.м, то потребуется уже 360–369 Вт. Но нужно понимать, что эти подсчеты сделаны для ламп накаливания. Другие при той же потребляемой мощности обладают более высокой светимостью. Так, галогеновые лампы дают в 1,5 раза больше света, а люминесцентные и энергосберегающие светят в пять раз сильнее.
Что же касается распределения источников искусственного света внутри комнаты, тут все просто и логично. Например, в детской комнате их максимум должен приходиться на те зоны, где малыш будет играть и делать уроки, а минимум – где разместится его кроватка. Все остальное – это уже дизайн.
Световой коэффициент
выражает отношение световой (застекленной) поверхности всех окон к площади пола. Его лучше выражать простой дробью (например: световой коэффициент равен 1/4 или 1/6).
В жилых комнатах в условиях холодного, умеренного, теплового климата, это отношение должно составлять 1/8, для жаркого климата — 1/10, в палатах
и врачебных кабинета 1/5 — 1/6, в школьных классах 1/4 — 1/5, в операционных —
1/3.
Послеродовая палата:
глубина — 5 м, ширина- 5 м, площадь застеклённой части окон -5 м2
следовательно световой коэффициент равен
Коэффициент заложения
Глубина заложения помещения – это отношение глубины помещения
(расстояние от наружной до внутренней стены) к расстоянию от верхнего края
окна до пола.
Послеродовая палата:
Глубина — 5 м, высота верхнего окна над полом — 2,8 м, следовательно коэффициент заложения равен
Расчетный КОЕ
Представляет собой отношение естественной освещенности в данной точке помещения (е) к одновременно замеренной горизонтальной освещенности на
открытом месте (Е), выраженной в процентах. Для определения КЕО необходимо измерить освещенность на самом удаленном от окна рабочем месте и снаружи в защищенной от прямых солнечных лучей точке. Измерение производится в одно и то же время, рассчитывается процентное отношение.
КЕО = е / Е * 100%
КОЕ = 150 лк / 5000 лк * 100 % = 3 %
Коэффициент естественного освещения (КЕО) в жилых помещениях 0,5 —
0,75 %. Минимальный КЕО в классах, библиотеках, читальных залах, врачебном
кабинете, в классах рисования, ручного труда и в лабораториях должен быть не
менее 1,25%. В перевязочных, родильных, манипуляционных, зубоврачебных
кабинетах – не менее 1,5%, в операционных и чертежных – не менее 2%.
Для определения продолжительности использования естественного освещения в помещениях различного назначения вводится понятие о критической
наружной освещенности Екр, то есть такой освещенности, при которой включается искусственное освещение в помещениях. Величина наружной
критической освещенности принимается за 5000 лк.
Цвет стен
После родов женщина переживает радостное чувство материнства. Теперь уже нет надобности в каком-либо динамическом элементе, не нужен стимул, способствующий повышению активности, но в то же самое время не следует создавать атмосферы расслабленности. Общая окружающая роженицу среда должна укрепляюще влиять на ее психику. Для оформления палаты лучше всего соответствует статическая цветовая пара — пурпурный и зеленый. Стены следует окрашивать не в чисто пурпурный цвет, а в цвет красноватого персика. Этот цвет желательно оживить окраской потолка светло-зеленым цветом.
Цвета должны способствовать процессу выздоровления. Если, например, применяется гормонотерапия, следует твердо помнить тот экспериментально доказанный факт, что освещение длинноволновыми лучами вызывает усиленную работу желез, выделяющих гормоны. Поэтому надо учитывать, что использование красноватых тонов, содержащих оранжевые компоненты, действует возбуждающе.
В послеродовой палате следует применять не зеленый цвет, а «сухие» теплые тона, при которых выздоровление идет быстрее.
контрольная работа «Гигиена освещения в детских дошкольных учреждениях» | Материал по теме:
Департамент образования и науки приморского края
краевое государственное образовательное
автономное учреждение
«Спасский педагогический колледж»
Домашняя контрольная работа
по дисциплине «Возрастная анатомия, физиология и гигиена»
Студентки заочного отделения
3 – курса
Специальность 05014
Подкорытовой Елены Владимировны
Проверил: преподаватель «Возрастная анатомия, физиология и гигиена»
Балабанцева Ольга Николаевна
Оценка______________________
Дата ________________________-
Подпись______________________
С. Спасское, 2013
1.Понятие о микроклимате и важнейших его показателях, влияние на здоровье детей
Совокупность физико-химических и биологических свойств воздуха в жилом помещении называется микроклиматом. Микроклимат определяет t воздуха, его движением, влажностью, давлением, содержимым в воздухе углекислого газа и пыли. Допустимая концентрация в помещениях -0,1%. t воздуха измеряется с помощью термометра. По горизонтали: в центре помещения и в 4-х углах на расстоянии 0,2 м от стенки на высоте 1,5 м от пола. Определяет среднюю t и перепады между максимальным и минимальным показателями. По вертикали: в середине помещения на расстоянии 0,1 м, 1,5 м от пола и 0,2 м от потолка. регистрация показателей термометров производится через 10 мин. от начала исследования, коэффициент аэрация – это отношение площади фрамуг и форточек площади пола. Влажность воздуха определяется используя стационарный психрометр, по инструкции к прибору. Атмосферное давление в помещении определяется с помощью барометра или анероида. Скорость движения воздуха определяется кататермометрам в помещении и анемометром на улице. 1.19 0 в спальне занятий музыкой и танцами.2.20-210 в дошкольном помещении. 3. 230 в ясельной. 4.40-45% норма влажности. 5. 1/40,1/50 коэффициент аэрации. Угол падения не должен быть меньше 300 , освещенностьсть в приемной 70, в группе до 200. Гигиенически нормируется воздух-необходимое условие хорошего самочувствия, высокой работоспособности. Надо следить за состоянием у детей полости рта и слизистых оболочек, дыхательных путей: своевременно лечить зубы, ангины. Групповые комнаты должны освещаться солнцем т.к. под воздействием ультрафиолетовых излучений многие болезнетворные микробы гибнут, а организм ребенка становится менее восприимчивым к заболеваниям.
3.Освещение в детских и подростковых учреждениях
Солнечный свет оказывает биологическое действие -на организм, особенно детский, способствует нормальному росту и развитию, оказывает положительное психологическое воздействие, улучшает иммунобиологические показатели. Ультрафиолетовая часть солнечного света обладает выраженным бактерицидным свойством и тем самым способствует оздоровлению окружающей среды.
Огромно значение света в профилактике зрительного утомления и наиболее распространенных расстройств зрения, в частности близорукости, так как именно в детском возрасте формируется рефракция глаза, влияющая на уровень зрительных функций и зрительную работоспособность. Поэтому в помещениях для детей и подростков должны быть созданы оптимальные условия освещения. Пребывание детей в детских дошкольных учреждениях, школах, СПТУ и др. приходится в основном на дневное время. В связи с этим вопросы естественного освещения и инсоляции игровых и учебно-производственных помещений требуют первостепенного внимания при проектировании и строительстве детских и подростковых учреждений.
Основные гигиенические требования к условиям освещения заключаются в обеспечении достаточного уровня освещенности, равномерности распределения светового потока и яркостных контрастов в помещении, отсутствии прямой и отраженной блескости.
Естественное освещение помещений детских и подростковых учреждений зависит от ряда факторов: светового климата местности, конфигурации здания и его расположения на участке, размеров и конструкции окон, ориентации их по сторонам горизонта и др. При размещении зданий детских учреждений должны соблюдаться санитарные разрывы от жилых и общественных зданий: не менее 2,5 высоты противостоящего наиболее высокого здания со стороны окон основных помещений (групповых ячеек) для детей. Оптимальной ориентацией окон основных учебно-воспитательных помещений во всех климатических районах является южная. Она обеспечивает лучшую освещенность в течение всего года, максимальное проникновение солнечных лучей в помещение зимой и умеренную солнечную радиацию в весенне-летние месяцы. Благоприятными считаются восточная (В), юго-восточная (ЮВ) и юго-западная (ЮЗ) ориентации: В помещениях, ориентированных на Ю, ЮВ, В, 3,: особенно при большой площади остекления (ленточные окна), обязательно применение солнцезащитных: устройств для устранения прямой и отраженной блескости, высоких яркостей в поле зрения и перегрева помещений: жалюзи, шторы, металлизированная пленка. Ориентация групповых, спален, учебных помещений на север запрещается, за исключением кабинетов для рисования и черчения, где требуется постоянное равномерное освещение. Ограничивается ориентация основных помещений на запад из-за перегрева помещений.
Наилучшей конфигурацией здания является прямой корпус, вытянутый экваториально. В связи с большими колебаниями естественной освещенности в течение дня и года нормирование естественного освещения осуществляется не по абсолютным уровням освещенности, а по относительной величине — коэффициенту естественной освещенности (КЕО). КЕО представляет отношение освещенности данной точки в помещении в люксах (лк) к освещенности снаружи под открытым небом в той же горизонтальной плоскости и выражается в процентах.
Согласно действующим нормам освещения, приняты оптимальные значения КЕО для групповых и спальных помещений детских дошкольных учреждений, а также для классов, учебных кабинетов, кабинета врача— 1,5%.
Нормируемые значения КЕО обеспечиваются при соблюдении ряда гигиенических требований, предъявляемы» к строительству и эксплуатации зданий. На величину освещенности помещения большое значение имеет форма, расположение окон и их площадь. Увеличение площади окон повышает уровень Освещённости. ‘Рекомендуется отношение площади остекления к площади пола (световой коэффициент — СК) Для основных помещений детских и подростковых учреждений не менее 1 : 4— 1 : 5. От высоты верхнего края окна зависит глубина проникновения световых лучей в помещение. Поэтому Оконные проемы должны быть максимально подняты вверх, чтобы расстояние от потолка до верха оконного проема было не более 15—30 см.
Глубина помещений, в которых занимаются зрительной работой, не должна превышать удвоенную высоту верхнего края окна над полом. Наличие простенков в светонесущей стене создает неравномерность освещения, особенно вблизи окон, поэтому их ширина должна быть не более 50 см.
Основной поток света в учебных помещениях, должен быть с левой стороны от учащихся. При этом высота подоконников в дошкольных учреждениях составляет 0,5—0,6 м, а в средних учебных заведениях — 0,7—0,8 м. Это создает необходимые условия для отдыха аккомодационного аппарата глаза при переводе взгляда с близкого (30—35 см) расстояния при чтении, письме на удаленные объекты за окном.
При недостаточности левостороннего освещения в помещениях с большой глубиной допустимо устройство дополнительного правостороннего подсвета. Располагать окна сзади от учащихся неприемлемо, так как ученик своим корпусом будет затенять рабочее место.
Крайне нецелесообразны в учебном помещении слепящие источники света. При взгляде на ярко освещенный предмет или яркий свет зрачок суживается гораздо быстрее, чем происходит его расширение после перевода взгляда на нормально освещенный предмет. При этом ребенок плохо различает текст или предметы. Поэтому устраивать световые проемы спереди от учащегося недопустимо.
При проектировании учебно-производственных мастерских, спортивных залов применяются системы двустороннего естественного освещения и комбинированного (боковой + верхний свет).
Комфортность освещения достигается также соотношением яркостей различных поверхностей, находящихся в поле зрения учащихся. Установлены, пределы соотношения яркостей отдельных поверхностей: между книгой (тетрадью) и крышкой парту —между книгой (тетрадью) и окружающим фоном пола, стен, классной доской— 10: 1;
между световым проемом и окружающим его фоном стены — 20 : 1.
Рекомендуемые соотношения яркостей достигаются правильной конструкцией окон, наличием солнцезащитных устройств, рациональной окраской поверхностей интерьера. Цветовая отделка интерьера должна обеспечивать высокие коэффициенты отражения поверхностей и благоприятное распределение яркостей и их контрастов в поле зрения детей. Белый цвет отражает до 90% света, желтый — 80%, зеленый — 60%.
Наиболее благоприятной, по данным проверки зрительной работоспособности детей, для учебных помещений является желто-зеленая цветовая гамма. Стены помещений для младших классов рекомендуется окрашивать в «теплые» тона (оранжево-желтый, бледно-розовый и т. п.), для старших школьников — лучше в «холодные», например, голубой. Красный цвет используется для окраски частей оборудования как предупреждение об опасности. Стены и покрытия столов должны быть матовыми, чтобы избежать блескости.
В процессе эксплуатации детских и подростковых учреждений необходимо осуществлять регулярно очистку оконных стекол. Не допускается закрашивать нижние части окон краской, закрывать верхнюю часть окон шторами, расставлять на подоконниках цветы. Шкафы и оборудование следует устанавливать у задней стены помещения.
Поскольку уровень естественной освещенности в течение дня и года значительно изменяется, поддержание необходимого постоянного уровня освещенности в помещении осуществляется с помощью «светового календаря» или установки автоматического регулирования света. Недостаточное естественное освещение дополняется включением искусственного освещения.
Система искусственного освещения должна обеспечивать достаточное и равномерное освещение помещений, не вызывать ослепленности. Нормы освещенности помещений различного назначения принимаются в соответствии со СНиПом П-4—79 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования». В настоящее время для освещения учебных и производственных помещений используются преимущественно люминесцентные лампы. По спектральному составу свет от люминесцентных ламп близок к естественному. Кроме того, эти лампы имеют ряд технико-экономических преимуществ: обладают большей светоотдачей и сроком службы, что позволило увеличить норму освещенности в 2 раза по сравнению с лампами накаливания.
В учебно-воспитательных учреждениях рекомендуется использовать люминесцентные лампы следующих типов: ЛБ (белого цвета), ЛХБ (холодно-белого цвета), ЛТБЦ (тепло-белого цвета), ЛЕ (люминесцентная естественного цвета) — и ограничивать использование ламп ЛД (дневного цвета).
Освещенность люминесцентными лампами групповых, комнат для музыкальных и гимнастических занятий должна составлять не менее 200 лк. В помещениях для обучения 6-летних детей уровень освещенности на столах должен быть 300 лк; в классах, учебных кабинетах и лабораториях школ — 300 лк на столах и 500 лк на вертикальной поверхности классной доски; в спортивных залах — 200 лк.
Для общего освещения основных помещений учебно-воспитательных зданий используются светильники рассеянного света типа ЛС002, ЛС004, ЛП001, ЛП002, Л2010 М.
4. Гигиенические требования к освещению дошкольных учреждений.
Детские дошкольные учреждения. В настоящее время дошкольные учреждения проектируются в основном как объединенные учреждения — ясли-сады для детей преддошкольного и дошкольного возраста. Объединение этих учреждений создает единую последовательную систему воспитания детей до 7 лет, улучшает их медицинское обслуживание.
Здания дошкольных учреждений должны иметь, как правило, не более 2 этажей. Основным принципом планировки детских дошкольных учреждений является групповая изоляция. Это необходимо в связи с большой восприимчивостью детей к инфекционным заболеваниям. Групповая изоляция заключается в том, что каждая группа имеет полный набор необходимых помещений, объединенных в групповую ячейку с самостоятельным входом для ясельных групп. Допускаются общий вход и одна лестница для двух ясельных групп, размещенных на втором этаже, общий вход в групповые ячейки не более чем на 4 группы детей дошкольного возраста.
Групповая ячейка является основным функционально-планировочным элементом здания и включает раздевальню (приемную), групповую (игральную), спальню, туалетную, буфетную. Состав и площади указанных помещений принимаются, согласно действующим нормам ВСН, в зависимости от вместимости здания, количества групп и мест.
Состав и площади помещений зданий детских яслей-садов, проектируемых для всех климатических районов, за исключением IA, 1Б и 1Г климатических подрайонов
В групповой дети находятся большую часть времени: в ней проводятся занятия, организуются игры. В этом же помещении дети принимают пищу.
Для ручного труда в новых проектах выделяется специальная комната площадью не менее 50 м2. В ней одновременно разными видами труда может заниматься вся группа.
Для проведения занятий по физическому воспитанию, пению, организаций праздников в составе помещений яслей-садов на 140 мест и более предусматривается зал для музыкальных и гимнастических занятий площадью 75—100 м2. Вблизи залов в яслях-садах, проектируемых в IA, 1Б и 1Г климатических подрайонах, размещают фотарий.
В практике строительства дошкольных учреждений большое распространение получили плавательные бассейны с ванной размером 3X7 м и переменной глубиной от 0,4 до 0,8 м.
К медицинским помещениям относятся медицинская комната, процедурный кабинет, изолятор, включающий приемную, палату, туалетную, помещение для приготовления дезинфицирующих средств. Медицинская комната должна быть смежной с одной из палат изолятора, причем между ними устраивают стеклянную перегородку. Выход из изолятора должен быть самостоятельным, совмещение его с входами в групповые ячейки недопустимо.
В состав административно-хозяйственных помещений входят кабинет заведующего; холл, в котором обычно организуются встречи с родителями и групповые собрания. Для персонала предусматриваются гардеробная, душевая, уборные.
Состав и площади помещений пищеблока зависят от вместимости детского учреждения и специфики снабжения продуктами — сырьем или полуфабрикатами. Наиболее распространены пищеблоки, рассчитанные на приготовление пищи из сырья. В их состав входят: кухня с раздаточной (15—30 м2), заготовочный цех (6—14 м), моечная кухонной посуды (4—6 м2), кладовая для сухих продуктов (6—11 м2), кладовая для овощей (4—8 м2), загрузочная (4—б м2), охлаждаемая камера.
Пищеблок должен размещаться на 1-м этаже и иметь отдельный вход с улицы. Для предупреждения проникновения в помещение детских групп загрязненного воздуха и тепловыделений окна кухни не должны располагаться под окнами групповых, игровых и спален.
Постирочная состоит из стиральной (12—18 м2) и гладильной (10—12 м2). Важным гигиеническим требованием является соблюдение правильной поточности белья, исключающая встречу грязного и Чистого. В случае полного обслуживания фабрикой-прачечной выделяется помещение (4—6 м2) для сортировки грязного белья с отдельным выходом.
Освещенность помещений, где находятся дети, оказывает влияние не только на состояние их зрения, но и на тонус всего организма. Особенно положительное влияние на организм оказывает естественное освещение. Поэтому все помещения в здании детских учреждений, как правило, имеют естественное освещение. Игровые и групповые комнаты предпочтительно располагать в помещениях, окна которых ориентированы на наиболее освещенные части света: юг, юго-восток. Прохождению света в них не должны мешать ни соседние здания, ни высокие деревья.
Естественное освещение помещений в значительной степени зависит от величины окон. Чем больше застеклена поверхность, тем больше света проникает в помещение. Однако очень большая поверхность окон увеличивает в зимнее время охлаждение, в летнее — перегревание помещений. Поэтому площадь застекленной поверхности окон в детских учреждениях принята такой, при которой в ясный день на самом удаленном месте от окна освещенность равна 100 лк (минимально допустимая норма освещения). (Люкс — единица освещенности. Один люкс равен освещенности, полученной от одной международной свечи на расстоянии 1м.) Отсюда следует, что величина окон зависит от величины помещения, и чем больше площадь последнего, тем больше должна быть площадь световой поверхности окон. Отношение площади остекленной поверхности окон к площади пола называется световым коэффициентом.
Для игровых и групповых помещений в городах России принята норма светового коэффициента 1:4; в сельской местности, где здания детских учреждений, как правило, строятся на открытых со всех сторон площадках, световой коэффициент допускается 1:5-1:6. При площади групповой комнаты, равной 60-62,5 м2, площадь окон должна быть равной 12-12,5 м2.
Световой коэффициент для остальных помещений, имеющих в основном подсобное значение, составляет не менее 1:8 за исключением приемной и кабинета врача, где световой коэффициент допускается 1:4-1:5.
Чем дальше то или иное место от окна, тем слабее его освещенность естественным светом. Чем окно выше, тем глубже могут проникать световые лучи. Для достаточной освещенности отдаленных от окна мест коэффициент заглубленности (отношение высоты верхнего края окна над полом к глубине комнаты) должен равняться 1:2, т.е. глубина помещения не должна превышать двойную высоту верхнего края окна над полом. Если глубина помещения равна 6 м, то верхний край окна должен быть поднят на 3 м от пола. Глубина групповых помещений при одностороннем освещении должна быть не более 6 м. При большей глубине помещений должно быть двустороннее параллельное или угловое расположение окон. Освещенность помещения, где находятся дети, не должна снижаться из-за штор и цветов на окнах, которые могут поглощать до 25-30% света. В игровых и групповых комнатах допустимы только шторы из прозрачного тюля или узкие занавески из светлой, хорошо стирающейся ткани (ими пользуются в тех случаях, когда необходимо ограничить проникновение в помещение прямых солнечных лучей). Необходимо тщательно следить за чистотой оконных стекол, так как загрязненные стекла могут задерживать до 40% световых лучей. Матовые и замазанные мелом окна в детских учреждениях не допускаются. Переплеты окон не должны иметь мелких решеток. Необходимо заботиться, чтобы стекла в окнах были гладкие, высокого качества и задерживали как можно меньше света.
Недостатком обычных стекол, даже самых лучших, является то, что они почти не пропускают ультрафиолетовых лучей. Так называемые увиолевые стекла, пропускающие эти лучи, являются более желательными для остекления окон в зданиях дошкольных учреждений, однако в практике строительства они не получили широкого распространения.
Для лучшего освещения детских помещений стены и мебель в них окрашивают в светлые тона — они отражают наибольшее количество света. Нижнюю часть стен на уровне 1,5-1,8 м от пола, подвергающуюся большему загрязнению, окрашивают красками, устойчивыми к влиянию горячей воды, мыла и дезинфицирующих растворов. Остальную часть стен покрывают клеевой краской, потолки помещений белят.
Определить естественную освещенность той или иной части помещения можно или с помощью люксметра — прибора, имеющего чувствительные фотоэлементы, или по наличию частично видимого в окна неба. Бели с определенного места в ясный день виден полностью весь небосвод, освещенность этого места считается хорошей; если видно 2/3 небосвода — удовлетворительной, и если только 1/3 — неудовлетворительной.
Недостаток света сказывается на самочувствии ребенка и состоянии его органа зрения более неблагоприятно, чем смешанный свет, поэтому, когда естественного света в помещении мало, следует использовать искусственные его источники.
Электрическое освещение в нашей стране является наиболее распространенным: оно не изменяет химических свойств окружающего воздуха и дает возможность обеспечить помещение достаточным и равномерным светом.
При использовании ламп накаливания уровень освещенности должен соответствовать 100 лк. Такое освещение групповых комнат площадью 50 м2 можно получить при наличии б ламп мощностью 300 Вт каждая, подвешенных в два ряда (по 3 лампы в ряду) на уровне 2,8-3 м от пола. Установлено, что прямой, не огражденный арматурой свет сильно слепит и утомляет глаза, вызывает тени большой интенсивности, снижает работоспособность детей. Так, при прямом освещении тень от туловища понижает освещенность рабочего места на 50%, а от руки — даже на 80%. Поэтому лампы должны быть помещены в арматуру, смягчающую их яркость и дающую рассеянный свет.
При освещении лампами накаливания в групповых комнатах рекомендуется применять светильники типа ПКР-300. Освещенность веранд, используемых как спальни, палат изолятора и комнат заболевших детей должна составлять 75 лк на уровне 0,5 м от пола. Для освещения спален и палат изоляторов пользуются светильниками типа НП020-1Х100, ПЛ-11-1Х100, НП010-1Х100, НП016-1Х60, НП07-1Х100, НП006-1Х100, НС002-1Х100, НБ007-1Х60.
Значительное преимущество перед обычным электрическим освещением имеет освещение люминесцентными источниками света. Люминесцентные лампы дают высокую световую отдачу, позволяющую значительно увеличить освещенность помещений. Спектр этих ламп близок к спектру естественного света. Потребление электроэнергии при люминесцентном освещении почти в 3 раза меньше, чем при электрическом той же интенсивности.
При использовании люминесцентных ламп освещенность групповых, комнат для музыкальных и гимнастических занятий должна составлять не менее 200 лк на уровне 0,5 м от пола, в приемных — на уровне 0,8 м от пола, а в раздевальных — на полу. В помещениях для обучения шестилетних детей уровень освещенности на столах должен составлять 300 лк. В спальнях, палатах изолятора и комнатах заболевших детей — 75 лк на уровне 0,5 м от пола. Осветительная арматура должна обеспечивать равномерный рассеянный свет. При люминесцентном освещении применяются светильники типа ЛП001, ЛП002, ЛП010, ЛП013, ЛП021, ЛП028, Л201Г220, Л201Б420, Л201Г420, Л201Г240, Л201Г220, ЛП030, ЛП031, ЛП025
В районах севернее 65° с.ш. следует предусматривать источники ультрафиолетовых лучей в системе общего освещения помещений групповых, спален, палат изолятора и комнат заболевших детей из расчета 1 лампа ЭУВ-30 на 5 м2 площади при экспозиции 240 мин или на 10 м2 площади при экспозиции 480 мин в сутки.
В целях безопасности детей и предупреждения несчастных случаев от соприкосновения с электрическим током рубильники в детских учреждениях располагают в нишах на высоте, недоступной детям, и держат их постоянно закрытыми. В помещениях с постоянным пребыванием детей штепсельные розетки и выключатели должны устанавливаться на высоте 1,8 м от пола.
Лучшее естественное и искусственное освещение достигается надлежащим уходом за источниками света, так как замерзшее стекло поглощает до 80% световых лучей, грязь может снижать прохождение света на 25% и больше; значительно снижается мощность электрических ламп и по мере их эксплуатации. Искусственное освещение следует включать в соответствии со световым календарем региона, в котором расположено дошкольное учреждение 7.Термины и определения
Боковое естественное освещение — естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах.
Одностороннее боковое естественное освещение — естественное освещение помещения за счет светопроемов, расположенных в одной стене.
Двухсторонне боковое естественное освещение — естественное освещение помещения за счет светопроемов, расположенных в плоскости двух стен.
Верхнее естественное освещение — естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот зданий.
Естественное освещение — освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.
Комбинированное искусственное освещение помещений — освещение, при котором к общему освещению добавляется местное.
Комбинированное естественное освещение помещений — сочетание верхнего и бокового естественного освещения.
Контраст объекта различения с фоном К — отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона.
Коэффициент естественной освещенности (КЕО) — отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах.
Коэффициент пульсации освещенности К % — критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, выражающийся формулой
Где:
Емакс и Емин — соответственно максимальное и минимальное значения освещенности за период ее колебания, лк;
Еср — среднее значение освещенности за тот же период, лк.
Местное освещение — освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.
Наружное архитектурное освещение — искусственное освещение фасадов зданий и сооружений, произведений монументального искусства и элементов городского ландшафта для обеспечения их художественной выразительности, отвечающее требованиям экологии зрительного восприятия и социально-экономической эффективности.
Общее освещение — освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).
Показатель дискомфорта М — критерий оценки дискомфортной блесткости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения, выражающийся формулой
Где:
Lc — яркость блесткого источника, кд/м2;
v — угловой размер блесткого источника, стер;
j — индекс позиции блесткого источника относительно линии зрения;
Lад — яркость адаптации, кд/м2.
Помещения без естественного света — помещения, в которых коэффициент естественной освещенности (КЕО) в точке нормирования ниже 0,1.
Помещения с недостаточным естественным светом — помещения, в которых коэффициент естественной освещенности в точке нормирования ниже нормированного значения для естественного освещения.
Рабочая поверхность — поверхность, на которой производится работа и на которой нормируется или измеряется освещенность.
Совмещенное освещение — освещение, при котором одновременно применяется естественное и искусственное освещение в течение полного рабочего дня.
Средняя яркость дорожной поверхности — средневзвешенная по площади яркость сухих дорожных покрытий в направлении глаз наблюдателя, находящегося на оси движения транспорта.
Условная рабочая поверхность — условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола.
Характерный разрез помещения — поперечный разрез посередине помещения, плоскость которого перпендикулярна к плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении) или к продольной оси пролетов помещения. В характерный разрез помещения должны попадать участки с наибольшим количеством рабочих мест, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от световых проемов.
Цветопередача — общее понятие, характеризующее влияние спектрального состава источника света на зрительное восприятие цветных объектов, сознательно или бессознательно сравниваемое с восприятием тех же объектов, освещенных стандартным источником света.
Гигиенические требования к освещению дошкольных учреждений.
Оглавление:
- Понятие о микроклимате и важнейших его показателях, влияние на здоровье детей.
- Гигиена детей и подростков – предмет, цели и задачи.
- Освещение в детских и подростковых учреждениях.
- Гигиенические требования к освещению дошкольных учреждений.
- Естественное и искуственное освещение.
- Требования к естественному и искусственному освещению помещений.
- Термины и определения.
Список использованных источников и литературы
1.Гигиена детей и подростков. – Г.Н.Сердюковская.
2.М:Гуманит – изд. Центр Владос.2003.
3.САН.ПИН. – для детских садов 2010
4.САН. ПИН. – 2.4.1.3049-13 Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.
Световой режим в детских учреждениях — Гигиена — статьи, больницы
Требования к естественному освещению: — достаточное; — равномерное.
Выделяют факторы:
1. не зависящие от человека: — время года; — длительность дня; — погода
2. зависящие от человека: — количество окон; — степень чистоты окон; правильность их расположения; — наличие затемняющих объектов — деревья, здания.
Оценка естественного освещения.
1. КЕО — коэффициент естественной освещенности — отношение освещенности внутри помешения горизонтальной поверхности к освещенности горизонтальной поверхности на улице и умноженное на 100%. Норма для учебного класса — не менее 1,5% (в люксах определяется освещенность люксомером)
2. СК — световой коэффициент — отношение застекленной поверхности окон (всех) к площади пола. Норма = 1:5 — учебные комнаты; 1:8 — жилые комнаты.
3. КЗ — коэффициент заглубления — высота верхнего края окна до пола к глубине помещения (от окна к противоположной стороне). Норма = 1:2 (не больше).
4. угол падения (нормирование глубины). Не менее 27*. Чем дальше от окна, тем он больше.
5. угол отверстия — показывает какая часть небосвода освещаеьт данную комнату. Не менее 5*. Определяет затемненность другими объектами.
Требования к исскуственному освещению: — равномерное, — достаточное, — не должно создавать резкие тени и бликости.
2 вида:
1. лампы накаливания
2. люминесцентные лампы
Преимущества (2) над (1):
1) спектр близок к естественному
2) источник холодного света, нет нагревательного эффекта
3) не имеет большой яркости
4) не дает резких теней
5) их применение и оборудование в 2-2,5 раза дешевле и более экономнее в плане поглощения энергии
Лампы накаливания. Достаточность и равномерность освещения достигается за счет: — мощности; — количества световых точек; — высоты подвеса; — типа светильника.
Типы светильников:
1. дающие равномерный свет (рассеянный) — молочный шар (много поглощают света, отрицательные: нужно 12-14источников на 50мг, плохо чистятся, редко используются)
2. дающие полностью или преимущественно отраженный свет:
1) лампа Люцета — матовое стекло, неполностью закрыта, прямых лучей нет, есть рассеянные, нужно 12 штук на класс, в зависимости от мощности.
2) кольцевые светильники
— СК=300, мощность 300Вт (7-8 точек) — 5 колец, окрашенных в белый цвет, дает преимущественно отраженный све
— КСО-1 — полностью отраженный — 2 кольца и лампа, прикрытая чашей (7-8 точек)
— КС-1 — 2кольца, лампа в зеркальной колбе (10 точек)
Люминесцентное освещение.
Типы люминесцентных ламп:
1) ЛБ (лампы белого света). Есть ЛД — дневного света — нельзя, т.к. много нагреваются.
2) ЛХБ — холоднобелого
3) ЛТБ — теплобелого
4) ЛЕ — естественного света. Мощность: 36, 40, 65, 80Вт
Выпускаются лампы:
1) ШОД 2-40 — школьный общий диффузный, содержит 2 лампы или Р=40Вт, подвесного типа
2) ЛСО — люминесцентный подвесной общего освещения
3) ЛПО — потолочный, неподвесной общего освещения, имеет различные формы
4) ЛПР — потолочный, полностью закрытый, рассеянный свет, 2-4 штуки в каждом.
Нормирование исскуственного освещения
ЛЛ ЛН
классные комнаты 300лк 150
комнаты черчения 500 300
групповые комнаты 200 100
Если нет прибора, то определяют удельную мощность (Р) лампы (Вт/м2)
Все лампы: по Р подсчет на S м2:
в классах: ЛН 21-23 Вт/м2
ЛН 42-46 Вт/м2
групповые комнаты (детский сад): ЛЛ 15-18 Вт/м2
ЛН 30-36 Вт/м2
Коэффициент поглощения| PVEducation
Обзор
- Различные полупроводниковые материалы имеют разные коэффициенты поглощения.
- Материалы с более высоким коэффициентом поглощения легче поглощают фотоны, которые возбуждают электроны в зону проводимости.
- Знание коэффициентов поглощения материалов помогает инженерам определить, какой материал использовать в конструкции солнечных элементов.
Коэффициент поглощения определяет, насколько далеко в материал может проникнуть свет с определенной длиной волны, прежде чем он будет поглощен.В материале с низким коэффициентом поглощения свет поглощается плохо, и если материал достаточно тонкий, он будет казаться прозрачным для этой длины волны. Коэффициент поглощения зависит от материала, а также от длины волны поглощаемого света. Полупроводниковые материалы имеют резкий край коэффициента поглощения, поскольку свет с энергией ниже запрещенной зоны не имеет достаточной энергии для возбуждения электрона в зону проводимости из валентной зоны. Следовательно, этот свет не поглощается.Коэффициент поглощения для некоторых полупроводниковых материалов показан ниже.
Коэффициент поглощения α в различных полупроводниковых материалах при 300K как функция длины волны света в вакууме.
На приведенном выше графике показано, что даже для тех фотонов, энергия которых превышает ширину запрещенной зоны, коэффициент поглощения непостоянен, но все же сильно зависит от длины волны. Вероятность поглощения фотона зависит от вероятности того, что фотон и электрон взаимодействуют таким образом, чтобы переходить из одной энергетической зоны в другую.Для фотонов, которые имеют энергию, очень близкую к энергии запрещенной зоны, поглощение относительно низкое, поскольку только те электроны, которые находятся непосредственно на краю валентной зоны, могут взаимодействовать с фотоном, вызывая поглощение. По мере увеличения энергии фотона не только электроны, уже имеющие энергию, близкую к энергии запрещенной зоны, могут взаимодействовать с фотоном. Следовательно, большее количество электронов может взаимодействовать с фотоном и приводить к его поглощению.
Коэффициент поглощения α связан с коэффициентом экстинкции k по следующей формуле:
$$ \ alpha = \ frac {4 \ pi k} {\ lambda} $$
, где λ — длина волны.Если λ выражено в нм, умножьте его на 10 7 , чтобы получить коэффициент поглощения в единицах см -1 .
Дополнительные оптические свойства кремния приведены на странице «Оптические свойства кремния».
Коэффициент рассеяния — обзор
4.4.2.1 Коэффициенты рассеяния
Коэффициент рассеяния b варьируется в природных водах в широком диапазоне. Абсолютный минимум в видимом диапазоне определяется коэффициентом рассеяния воды (морской воды), который достигает ∼0.005 м −1 (чистая вода) и ∼0.007 м −1 (чистая морская вода при S = 35) на длине волны 700 нм. Добавление частиц значительно увеличивает этот минимум и расширяет диапазон до 0,008-9,3 м −1 в диапазоне длин волн от 515 до 550 нм (Haltrin et al. 2003) для вод от прозрачных открытых океанических вод до мутных прибрежных районов. . Верхний предел этого диапазона может приближаться к 10 м-1 в мутных внутренних водах, таких как Великие озера Северной Америки (Bukata et al. 1980).Недавнее исследование связанного с частицами компонента коэффициента рассеяния в прибрежных водах у побережья Европы (Бабин и др., 2003) расширило верхний предел (на длине волны 555 нм) до ~ 30 м-1.
Анализируя 101 функцию рассеяния с коэффициентом рассеяния в этом диапазоне, Халтрин и его коллеги обнаружили относительно высокую корреляцию ( r 2 = 0,88) между коэффициентами рассеяния и обратного рассеяния:
(4,108) bb = bbw + 0,00618 (b − bw) +0,00322 (b − bw) 2
, где индекс ‘ w ‘ обозначает коэффициент рассеяния чистой морской воды.Обратите внимание, что коэффициенты рассеяния, упомянутые в (4.108), на самом деле являются безразмерными величинами, выраженными относительно коэффициента рассеяния 1 м − 1. Также обратите внимание, что в меньшем диапазоне коэффициента рассеяния корреляция между b b и b может быть значительно меньше.
Обычно обнаруживается, что коэффициент рассеяния частиц линейно увеличивается с увеличением массы частицы, хотя наклон этой зависимости, т.е.е., массовый коэффициент рассеяния частиц, обычно обозначаемый как b p m , был обнаружен в мутной воде от 0,1 до 0,8 м 2 г-1 (Hofmann and Dominik 1995, Baker et al. 1983, Baker and Lavelle 1984) примерно до 1 м2 / г в поверхностных водах открытого океана (Gordon and Morel 1983), т. Е. Обычно увеличивается с увеличением прозрачности воды. Это неудивительно, потому что b p m в целом должны зависеть от распределения частиц по размерам, показателя преломления (Baker and Lavelle 1984), а также от формы частиц ( Jonasz 1987c).Такая тенденция, предложенная Бейкером и Лавеллем (1984), указывает на то, что эти свойства частиц не распределены случайным образом.
Неясно, отражает ли указанная изменчивость фактические условия в различных водах, потому что эти результаты были получены, как указали Бабин и др. (2003) в недавнем обзоре b p m , с различными приборами для измерения коэффициента рассеяния и различными экспериментальными протоколами.Эти авторы использовали единообразные экспериментальные процедуры на протяжении всей съемки и получили средние значения b p m при 0,5 м2 г-1 в прибрежных районах Европы и 1 м 2 г -1 в чистом открытом океане. воды, поддерживая тенденцию, о которой сообщалось ранее.
Спектр коэффициента рассеяния взвешенных частиц в прибрежных водах и водах открытого океана оказался почти плоским (Бабин и др., 2003 г., Гулд и др., 1999 г., Барнард и др.1998), с наклоном γ ∼0,22 в степенном законе δ — γ , где λ — длина волны света относительно длины волны 1 мкм, лишь немного увеличиваясь с уменьшением длины волны — намного медленнее, чем можно было бы обозначить λ −1 -зависимость, часто используемая для характеристики вод открытого океана. Большинство спектров массового коэффициента рассеяния частиц демонстрируют остаточные спектральные характеристики, обусловленные фитопланктоном, при 475 и 675 нм, особенно в прозрачных водах открытого океана, где минеральные частицы мало влияют на коэффициент рассеяния (Бабин и др.2003 г.). Такое уменьшение коэффициента рассеяния с увеличением длины волны, рассчитанное по измерениям функции рассеяния, даже для очень мутной воды, также было продемонстрировано Фораном и Фурнье (1999), которые использовали данные Whitlock et al. (1981) получены для мутных речных вод. Мы уже обсуждали эту работу в конце главы 3.
Эта зависимость длины волны является функцией формы распределения частиц по размерам, а также показателя преломления частиц.Как мы обсуждали в главе 3, даже если показатель преломления не зависит от длины волны, спектр коэффициента рассеяния изменяется как 4 для частиц, меньших длины волны света. По мере увеличения размера частиц наклон этой зависимости от длины волны уменьшается, в конечном итоге достигая 0 для частиц, которые намного больше длины волны света. Только этот размерный эффект описывается соотношением
(4.109) γ = m − 3
между наклоном γ спектра коэффициента рассеяния
(4.110) b (λ) ∝ (λλ0) −γ
, где λ 0 — эталонная длина волны, роль которой состоит в том, чтобы просто сделать λ безразмерным, а наклон м степенного распределения размеров частицы. Эта взаимосвязь, обсуждаемая в главе 3 и недавно исследованная для морских частиц Boss et al. (2001), известен в атмосферной оптике как закон Ангстрема с 1929 г. (например, Heintzenberg and Charlson 1996).
Показатель преломления минеральных частиц обычно считается действительным в видимом диапазоне, т.е.е. предполагается, что частицы не поглощают свет. Фитопланктон имитирует спектр набора пигментов, в первую очередь хлорофиллов. Тем не менее, многие обычные минералы, которые вносят вклад в пул минеральных частиц, действительно поглощаются в видимом диапазоне, в основном благодаря присутствию оксида железа, который придает им отчетливый желтовато-красный цвет. Это подтверждается значительным поглощением, зависящим от концентрации железа, в синей части видимого диапазона (Бабин и Страмски, 2002). Поскольку эффективность рассеяния уменьшается с увеличением мнимой части показателя преломления, поглощение света частицами может снизить степень зависимости коэффициента рассеяния от длины волны.
Коэффициент поглощения Alpha — обзор
2.3.1 Закон Бера – Ламберта
Коэффициент поглощения α (λ) описывает ослабление интенсивности света, проходящего через материал. Его можно понимать как сумму сечений поглощения на единицу объема материала для оптического процесса [7]. Чем выше α (λ), тем на меньшую длину свет может проникнуть в материал, прежде чем он будет поглощен. В DSSC трудно измерить поглощение света красителем в реальных клетках.Даже если количество света, поглощенного элементом, точно измерено, трудно количественно определить долю падающего света, поглощенного красителем, электролитом и TiO 2 . Вместо этого структуру краситель – полупроводник – электролит можно рассматривать как однородную среду с однородным α (λ). В случае пренебрежимо малого рассеяния света скорость поглощения света хорошо описывается законом Бера – Ламберта. Закон Бера гласит, что величина поглощения пропорциональна концентрации поглотителя, а закон Ламберта гласит, что каждый последующий слой поглотителя поглощает равную долю падающего света независимо от интенсивности излучения.Согласно этим утверждениям, когда луч света с интенсивностью I ( x ) обычно падает на DSSC, часть света α (λ) × dx, попадающего в ячейку толщиной dx , будет поглощаться,
( 2.1) dII = −αdx
Интегрирующее уравнение. (2.1) для равномерного α на глубине x интенсивность света I (x) будет ослабляться в exp [−α (λ) × dx] раз.
(2.2) I (x) = I (0) e − αx
Поскольку полупроводник и электролит в DSSC имеют незначительное поглощение, α (λ) определяется только красителем и может быть получено из поглощения (Aabs) .Когда свет с интенсивностью I (λ) падает на ячейку, часть света отражается (R), а часть (T) выходит с другой стороны устройства в точке d. Поглощение, имеющее место для этой длины волны, определяется выражением
(2.3) A (λ) = I (λ) -T (λ) -R (λ)
Подставляя уравнение. (2.3) в уравнение. (2.2) связь между T и I – R может быть выражена как
(2.4) T (λ) = [I (λ) −R (λ)] e − α (λ) d
Поглощение Aabs равно определяется как
(2,5) Aabs = −ln [T (λ) I (λ) −R (λ)]
Как видно из Ур.(2.4) и (2.5), коэффициент поглощения α (λ) на длине волны λ может быть выражен как
(2.6) α (λ) = Aabsd
В литературе есть другое определение коэффициента поглощения, данное
(2.7) Aabs = −log10 [T (λ) I (λ) −R (λ)]
В случае, когда поглощение по формуле. (2.7) выражение α (λ) нужно умножить на ln (10).
(2,8) α (λ) = Aabsd × ln (10)
Согласно закону Бера, поглощение пропорционально концентрации поглотителя красителя Cdye, его молярной поглощающей способности ϵ (λ) и толщине крашенная пленка.Следовательно,
(2.9) Aabs = ϵ (λ) Cdyed
Подставляя уравнение. (2.9) в уравнение. (2.8) коэффициент поглощения определяется как
(2.10) α (λ) = ϵ (λ) Cdyelog10e
Для данной толщины пленки d Cdye определяется коэффициентом шероховатости полупроводника
(2,11 ) Cdye = Rfd × σ
, где σ количественно определяет способность полупроводника размещать молекулы красителя на единице площади. В случае нанокристаллического TiO 2 σ оценивается как 1.3 × 10–10 моль / см 2 [8,9]. Диссоциация экситонов обычно считается идеальной для высокоэффективных красителей [10]. Следовательно, вдоль координаты в направлении толщины ячейки получаются светособирающие пространственные профили, которые служат функциями скорости генерации электронов Ge (x) для уравнений неразрывности.
(2.12) Ge (x) = ∫Φ (λ) α (λ) e − α (λ) xdλ
где Φ (λ) — спектральная энергетическая освещенность, полученная из стандартного спектра солнечного излучения AM 1,5 G, уменьшенная на коэффициент отражения и поглощения прозрачного проводящего оксидного стекла (TCO) стекла примерно на 11%.
Хотя закон Бера – Ламберта широко используется при оптическом моделировании DSSC, он применим только к полупрозрачным электродам, где не учитываются внутреннее отражение, рассеяние и интерференция. Такие ожидания часто нереалистичны во многих высокоэффективных DSSC, использующих рассеивающие структуры. Для увеличения оптического поглощения в тонкую пленку были включены светорассеиватели, такие как субмикронные частицы диоксида титана, полости [11], дымка [12] и нановолокна [13]. При наличии светорассеивателей необходимо адаптировать более совершенные подходы к моделированию, чтобы отразить эффект рассеяния, вызванный неоднородностью пленки фотоанода.Теория Ми может использоваться для большинства систем рассеяния без ограничений по размеру частиц. Он может быть реализован на основе подхода, основанного на переносе излучения [14], метода Монте-Карло [15] или четырехпотоковой модели [16]. Решение затем получается численно для конкретной проблемы и требует значительных вычислительных ресурсов.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Теория коэффициента поглощения и экстинкции
Теория коэффициента поглощения и экстинкции
Скорость распространения электромагнитной волны через твердое тело определяется частотно-зависимым комплексным показателем преломления N = n — ik , где действительная часть, n связана со скоростью, а k , ослаблением Коэффициент связан с затуханием или затуханием амплитуды колебаний падающего электрического поля.Таким образом, оптические свойства твердого тела определяются взаимодействием твердого тела с электрическим полем электромагнитной волны.
Если плоская волна с частотой ( f ) распространяется через твердое тело со скоростью ( v ) в направлении, определенном ( x ), электрическое поле ( E ) описывается следующим уравнением прогрессивной волны :
Где, ( E 0 ) — вектор падающего электрического поля, а
— это смещение в момент времени t после возмущения, созданного электрическим полем в точке, расположенной на x вдоль линии распространения.
Из уравнений Максвелла по электромагнитной теории, скорость света в вакууме c связана с диэлектрической проницаемостью свободного пространства ε 0 , (степень, с которой среда может сопротивляться потоку заряда, определяемая отношение электрического смещения к напряженности вызывающего его электрического поля) и проницаемость свободного пространства µ 0 (отношение плотности магнитного потока в твердом теле к вызывающей его напряженности внешнего магнитного поля, µ = ч / д .) уравнением c = 1 / (µ 0ε0 ) ½.
Скорость распространения через твердое тело с комплексным показателем преломления N = n — ik связана со скоростью света в вакууме, c , соотношением V = C / N , тогда:
Следовательно, замена 1/ V в уравнение выше дает:
где последний срок
— это мера коэффициента демпфирования или коэффициента ослабления ( k ).
Поскольку мощность ( P ) или интенсивность падающей волны через твердое тело — это проводимость (σ) твердого тела, умноженная на квадрат вектора электрического поля ( P = σE 2 ), затем с использованием коэффициент демпфирования, доля падающей мощности, которая распространилась из положения ( o ) на расстояние ( x ) через материал с проводимостью (σ), определяется как:
, из которого коэффициент поглощения (α) может быть выражен через коэффициент ослабления ( k ) как:
В качестве скорости света в вакууме c = fλ , тогда α = 4πk / λ , а мощность или интенсивность равна P = P o exp -αx .Это уравнение известно как закон Бугера или закон поглощения Ламберта, согласно которому излучение поглощается в степени, зависящей от длины волны излучения, толщины и природы среды. Таким образом, коэффициент поглощения описывается как величина, обратная глубине проникновения излучения в твердое тело, т. Е. Он равен глубине, на которой энергия излучения уменьшилась в раза, e -αx , или, альтернативно, интенсивность падающего излучения ослабляется твердым телом до 1 / e от его начального значения на расстоянии от границы поверхности, определяемом λ / 4πk .
Когда электромагнитное излучение переходит из одной среды в другую, значения относительной диэлектрической проницаемости ε r и относительной магнитной проницаемости µ r должны изменяться в зависимости от характеристик материалов. В дополнение к этому, необходимо определить граничные условия, чтобы гарантировать совпадение волн в двух средах на границе раздела. Это требует, чтобы тангенциальные компоненты E (вектор электрического поля) и H (вектор магнитного поля) были непрерывными через границу, а нормальные компоненты D (вектор электрического смещения) и B (магнитный поток вектор плотности) также должен быть непрерывным через границу.Следовательно, ε 0ε1 E 1 = ε 0ε2 E 2 и µ 0µ1 H 1 900 µ2 µ2 H 2 .
Оптический импеданс материала — еще один полезный параметр при рассмотрении отражения и передачи электромагнитных волн через границу раздела, Z = E x / H y = E y / H x = (µ 0µr / ε 0εr ) ½ . Подставляя значения для ε 0 (8,854×10 -12 Fm -1 ) и µ 0 (1,257×10 -6 Hm -1 ), сопротивление свободного пространства Z 0 = (µ 0 / ε 0 ) ½ = 377 Ом. Оптическая проводимость свободного пространства Y определяется как Y = 1 / Z 0 = (ε 0 / µ 0 ) ½ = 2,654×10 -3Ω-1 . В диэлектрике с относительной диэлектрической проницаемостью, равной ε r , и относительной проницаемостью, равной µ r , которая равна единице, проводимость определяется как y = (ε 0εr / µ 0 ) ½ = Y ε r½ = YN = Y ( n-ik )
Влияние тонкопленочных интерфейсов можно рассчитать в терминах E и H , параллельно границе, однако это обозначение может стать громоздким, особенно когда точные значения ε r и µ r плохо определены количественно, поэтому для соединения H и E вводится модифицированная оптическая проводимость η (η = H / E ).При нормальной заболеваемости
η = y = Y N, а при наклонном падении, когда падающая волна становится поляризованной
η p = y / cosθ = Y N / cosθ и η s = y cosθ = N Y cosθ.
В случае поглощающего материала поведение луча излучения, падающего в среду с показателем преломления n 1 на поглощающую среду с комплексным показателем преломления n 2 = n 2 -ik 2 , с углом падения θ 1 , с использованием закона Снеллиуса в сложной форме определяется следующим образом:
n 1 sinθ 1 = n 2 sinθ 2 = ( n 2 — ik 2 ) sinθ 2 (2 -6)
Оптическая теория подложки
Практическое руководство по оценке коэффициента ослабления света с помощью нелинейных моделей — пример кукурузы | Методы выращивания
Модели роста сельскохозяйственных культур — полезные инструменты, помогающие агрономам и фермерам в принятии управленческих решений, направленных на улучшение систем земледелия.Эти модели полагаются на оценку перехвата света, поскольку это источник энергии для производства биомассы [1,2,3,4]. Базовая модель для производства биомассы на единицу земли является функцией падающего фотосинтетически активного излучения (PAR), доли PAR, улавливаемой пологом (fPARi), и эффективности использования излучения, то есть биомассы, производимой на единицу энергии (RUE):
$$ \ mathrm {Биомасса} = \ mathrm {PAR} \ cdot \ mathrm {fPARi} \ cdot \ mathrm {RUE}. $$
(1)
Оценка fPARi дает представление об энергии, доступной для роста.{-k \ mathrm {LAI}}, $$
(2)
где fPARi (пропорция) — переменная отклика, принимающая значения от 0 до 1, k — коэффициент ослабления света культуры, LAI — переменная-предиктор. Коэффициент k частично определяет форму кривой fPARi по сравнению с LAI, то есть вертикальное распределение света. Более низкие значения k связаны с более высокими уровнями RUE, поскольку самый верхний слой листа не является светонасыщенным, а полог более эффективно производит биомассу с помощью световой энергии [8].У кукурузы ( Zea mays L.) значение k принимает значения от 0,4 до 0,7 на стадии цветения [9, 10]. В определенное время суток и без дефицита питательных веществ или воды, k зависит в первую очередь от структуры растительного покрова, определяемой сочетанием генотипа, густоты растений и расстояния между рядами [11].
Чтобы получить вывод и точные прогнозы на основе полевых данных, ученые выполняют ряд шагов. Сначала формулируются математическая модель (уравнение 2) с неизвестными параметрами (например, k ) и статистическая модель.Статистические модели необходимы для вывода из полевых данных, потому что (i) связь между fPARi и LAI не может быть точно измерена и (ii) модель Бера – Ламберта является лишь упрощением реальности (т. Е. Связь между \ (\ mathrm {fPARi} \) и LAI не является детерминированным). В результате необходимо использовать статистические методы для оценки k на основе полевых данных, и существует множество вариантов с различными предположениями и различными уровнями вывода (Таблица 1). Исторически наиболее распространенными методами выполнения такой нелинейной регрессии были методы наименьших квадратов (LSE), позже замененные оценками максимального правдоподобия (MLE) [12].Байесовское оценивание (BE) еще не применялось к оценке k , но этот метод продемонстрировал свои преимущества в других случаях [13], и поэтому он будет рассмотрен в настоящем исследовании. Как для MLE, так и для BE, fPARi в уравнении. (2) представляет собой ожидаемое значение статистического распределения данных (то есть функцию правдоподобия). Это распределение должно быть выбрано при проектировании модели и может быть, среди прочего, нормальным или бета-версией. В идеале модель (т. Е. Комбинация детерминированного уравнения и выбранных функций правдоподобия) должна согласовываться с лежащим в основе производственным процессом.Например, fPARi принимает значения от 0 до 1, поэтому модель, которая используется для прогнозирования, должна прогнозировать значения fPARi от 0 до 1. К сожалению, как мы обсудим, модели, обычно используемые для оценки k , не всегда соответствуют этому. и другие важные принципы.
Таблица 1 Сводка предлагаемых методов (LSE: оценка методом наименьших квадратов, MLE: оценка максимального правдоподобия, LogTLM: линейная модель с логарифмическим преобразованием с использованием оценки максимального правдоподобия и байесовская) для оценки k , в отношении уровня их допущений, наличие оценок неопределенности (например,g., стандартные ошибки, интервалы прогнозирования), инструменты для статистического вывода (например, p-значения, доверительные интервалы) и асимптотические свойства их оценокВ качестве альтернативы, переменная отклика в уравнении. (2) можно преобразовать логарифмически для получения линейного уравнения:
$$ \ mathrm {log} \ left (1- \ mathrm {fPARi} \ right) = -k \ cdot LAI. $$
(3)
Важно отметить, что такое преобразование изменяет допущения и, следовательно, модель и результаты (например,{\ varepsilon} \)) и имеют логнормальное распределение. Распространенная практика в литературе (обзорный анализ, Дополнительный файл 1: Таблица S1, [14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29, 30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42]) заключается в оценке k с помощью логарифмической преобразованной линейной модели (LogTLM, уравнение 3), но затем, используйте эту оценку для прогнозов в таких моделях, как Eq. (2). Другими словами, коэффициент k LogTLM оптимален для той модели (уравнение 3), которая использует log (1-fPARi), но не для модели прогнозирования (уравнение.2), который использует fPARi (т.е. есть лучшая оценка для k на уровне наблюдения). Этим методам не хватает последовательности, поскольку они сочетают в себе разные модели при оценке и прогнозировании, и их следует избегать.
Важно выбрать подходящий метод статистической оценки, который соответствует целям исследования, потому что каждый подход дает разные результаты из-за различных исходных допущений. Таким образом, знание преимуществ и компромиссов альтернатив имеет решающее значение.В настоящее время исследования в литературе в основном сообщают (i) о LogTLM или (ii) о выполнении нелинейных регрессий в предположении нормальности данных (рис. 2). Более того, мы подозреваем, что модели иногда сообщаются неправильно, потому что не учитываются различия между моделями (Дополнительный файл 1: Таблица S1). Целью этого исследования было (i) обзор и сопоставление этих статистических методов и (ii) применение этих методов к полевым данным с различными моделями, чтобы продемонстрировать сильные и слабые стороны каждого метода.В этом смысле это может помочь в качестве руководства для исследователей, которые стремятся оценить нелинейный параметр, такой как коэффициент k , и не уверены, какой метод использовать.
Статистические методы
Параметры, входящие в детерминированную взаимосвязь, могут быть оценены с использованием набора альтернативных методов. Их уровни предположений будут напрямую связаны с возможным уровнем вывода. В текущем исследовании мы сосредоточились на наиболее подходящих статистических методах для оценки этого практического вопроса.Во-первых, мы применили LSE из-за его частой реализации и актуальности до появления MLE в начале 20 века [12]. Во-вторых, мы представили подход Frequentist, и, наконец, мы ввели байесовские методы из-за большой скорости роста и потенциала, которые есть среди приложений этой статистической структуры.
Оценка методом наименьших квадратов
LSE считается подходящим методом для «объективной» оценки параметров [43], но дает единственное число, известное как точечная оценка, без каких-либо мер неопределенности (рис.1). LSE считается «объективным», потому что допущения минимальны: сумма квадратов ошибок (то есть функция потерь) минимизирована, и это единственный критерий для определения наилучшего значения для оценки. Оценка методом наименьших квадратов не может иметь стандартные ошибки или доверительные интервалы, потому что не существует статистической модели, связанной с этим методом, т.е. никаких предположений относительно данных (например, нормального распределения) не делается. Следовательно, точечные оценки могут различаться для разных генотипов, но с LSE нельзя получить стандартные ошибки, доверительные интервалы или p-значения для их сравнения, потому что это требует дополнительных предположений.Сам по себе этот метод не сможет оценить статистически значимые различия между двумя структурами купола. Основное неудобство при выборе LSE — это отсутствие оценок неопределенности, что делает выводы очень ограниченными.
Рис. 1Сличения методик. Точки обозначают точечные оценки или апостериорные средние для различных реализованных статистических методов: оценка методом наименьших квадратов (LSE), оценка максимального правдоподобия (MLE), нормальное или бета-распределение, логарифмически преобразованная линейная модель и байесовская (байесовская) модель.Планки погрешностей указывают на стандартную ошибку.
Различия между структурами купола могут быть выведены только путем предположения функции правдоподобия (например, допущения нормального распределения и применения MLE). В литературе по наукам о растениях мы нашли примеры исследователей, сообщающих о стандартных ошибках (или p-значениях) и утверждающих, что они используют LSE [44, 45]. Мы подозреваем, что эти исследователи использовали MLE, технику, реализованную в широко используемом программном обеспечении (например, используя функцию nls в R [46] или аналогичный нелинейный LSE вместе с функцией R confint ).Однако следует проверить правильность дополнительных предположений (например, нормального распределения данных). Другие исследователи подобрали нелинейные модели для каждого повторения, чтобы оценить k , а затем выполнили ANOVA и апостериорные тесты, используя эти оценки в качестве наблюдений [47]. Тем не менее, этой практики следует избегать, поскольку она не учитывает неопределенность оценки и, следовательно, с большей вероятностью обнаружит значительные различия (p <0,05), когда их нет. Таким образом, использование LSE не может предложить доверительные интервалы оценок; методы, которые делают это, могут использовать MLE и должны оценить, верны ли дополнительные предположения.
Оценка максимального правдоподобия
MLE — один из наиболее широко используемых методов статистической оценки [48]. Он обрабатывает параметры как фиксированные переменные, которые затем могут быть оценены с использованием данных. Ожидается, что MLE будут очень близки к «истинному значению» при большом размере выборки (т.е. они асимптотически несмещены), что является желательной характеристикой для ученых. Беспристрастность отсутствует в LSE.
При допущении нормального распределения данных и применении MLE оценки такие же, как LSE, но это не выполняется для других распределений в MLE.Во-первых, LSE и MLE иногда используются как синонимы, потому что точечные оценки точно такие же, если вместе с MLE предполагается нормальное распределение. Следовательно, использование нелинейной математической модели и получение доверительных интервалов осуществляется в предположении нормального распределения данных. Однако это потребует оценки обоснованности дополнительного предположения. На самом деле нормальность бывает не всегда: для переменных с ограниченным диапазоном значений (например, пропорциями от 0 до 1) нормальное распределение может давать необоснованные прогнозы или интервалы прогнозирования (т.е. <0 или> 1). Функция правдоподобия в MLE выбирается во время проектирования модели и может отличаться от нормальной [например, бета (непрерывная от 0 до 1), гамма (положительная непрерывная) и т. д.]. В этих случаях MLE и LSE больше не будут равны (рис. 1).
Байесовская оценка
Основное отличие байесовской статистики от MLE заключается в том, что она рассматривает все ненаблюдаемые величины как случайные величины, согласно теореме Байеса:
$$ P \ left (\ theta | y \ right) = \ frac {P \ left (y | \ theta \ right) P (\ theta)} {P (y)}, $$
(4)
где \ (P (y | \ theta) \) (вероятность) — вероятность наблюдения данных с учетом детерминированной модели — такая же вероятность используется в MLE; \ (P \ left (\ theta \ right) \) (Prior) отражает знания о параметрах перед наблюдением за данными.\ (P (y) \) нормализует совместное распределение (правдоподобие × априор) так, чтобы интеграл распределения был равен 1. Это причина того, что апостериорное распределение является распределением вероятностей [49]. Таким образом, байесовская статистика позволяет делать выводы на основе вероятностей [50].
При некоторых условиях оценки максимального правдоподобия равны модам байесовских апостериоров: это имеет место при использовании плоских, неправильных априорных значений (т. Е. «Предыдущее знание» включает все значения от отрицательной бесконечности до положительной бесконечности), предполагая одно и то же. функция правдоподобия (т.е. распределение). После предположения о статистическом распределении использование MLE означает выбор плоских, неправильных априорных значений. Таким образом, точечные оценки аналогичны модам байесовских апостериоров с плоскими несобственными априорными значениями: совместное распределение (уравнение 4) идентично. Тогда для одной и той же детерминированной модели (т. Е. Математического уравнения) и функции правдоподобия точечная оценка MLE и режим BE с плоскими несобственными априорными точками совпадают. Различия могут возникнуть при добавлении дополнительной информации к априори.
Дополнительным предположением и возможным компромиссом байесовской статистики является влияние априорных значений на апостериорные (уравнение 4). Предварительный выбор — важный шаг при разработке модели, и он может улучшить ее, добавив предыдущие знания экспертов. Как показано ранее, проектирование детерминированной модели и выбор функции правдоподобия также добавляет в модель априорную информацию (то есть «субъективность» или предположения). Более того, байесовская статистика может включать успехи, достигнутые в предыдущих исследованиях, отраженные в априорных значениях [49]; особенно для таких параметров, как k , которые были тщательно изучены (рис.2).
Рис. 2Сводка значений, приведенных в литературе, для коэффициента ослабления света k в кукурузе и их соответствующий статистический метод, используемый при оценке этого коэффициента: оценка максимального правдоподобия для линейной модели с логарифмическим преобразованием [LogTLM ], и оценка максимального правдоподобия с предположением нормальности [MLE (нормальный)]. Более подробную информацию о методе скрининга можно найти в Дополнительном файле 1: Таблица S1
Более того, теория большой выборки в байесовской статистике демонстрирует, что апостериорные распределения параметра имеют тенденцию к единственному значению (т.е. задняя консистенция) [51]. Это похоже на асимптотическую теорию MLE: чем больше количество наблюдений, тем более узкий диапазон возможных значений параметра до достижения единой точки. Более того, апостериорные значения имеют меньшее влияние на апостериорные для больших размеров выборки. Это свойство байесовской статистики желательно с учетом критерия объективных оценок.
Преобразования
До сих пор предлагаемые методы оценки имели дело с нелинейной моделью, описанной в уравнении.(2), но наиболее распространенный метод — это натуральный логарифм отклика (уравнение 3) для получения линейной модели (рис. 2). Хотя преобразования могут быть полезны, они изменяют предположения MLE, и численные результаты отличаются, потому что модель отличается (рис. 1). Иногда LogTLM лучше подходит для данных, но каждый случай следует оценивать индивидуально, поскольку распределение данных будет определять, какой метод действителен [52]. Как объяснялось ранее: уравнения. (2) и (3) — разные модели.Преобразования могут быть реализованы с использованием любого метода (LSE, MLE или BE), но мы включили в этот анализ только MLE в качестве примера.
Обзор методов и приложений измерения коэффициента затухания с помощью оптической когерентной томографии
В рамках модели SS были описаны два основных подхода, которые известны как подгонка кривой (CF) и разрешение по глубине (DR), 15 , 16 соответственно. Общая идея методов CF состоит в том, чтобы соответствовать экспоненциальному распаду, описываемому уравнением.(1) к интересующим данным A-сканирования и определите переменный ток как экспоненциальный параметр, который наилучшим образом соответствует этой кривой. Напротив, методы DR используют различия в интенсивности соседних вокселей, чтобы восстановить величину затухания, которое происходит на попиксельной основе. Исторически методы CF были введены первыми, и большая часть литературы по ОКТ, посвященной AC, по-прежнему полагается на этот метод. Однако использование методов DR, впервые представленных в 2014 году, 15 становится все более популярным, поскольку попытки упростить и автоматизировать процесс извлечения переменного тока становятся популярными.
Хотя эти два метода оказались успешными, использование AC для клинической диагностики вдохновило многие недавние работы, посвященные повышению их эффективности. Например, van Soest et al. разработал автоматизированный метод CF на основе оптимизации с предположением, что интересующая область однородна. 21 Гаргеша и др. использовали трехмерный подход, при котором группы А-линий с непосредственной близостью анализировались вместе, в отличие от анализа одной А-линии, для извлечения значений AC из атеросклеротической ткани. 22 Smith et al. модифицировал метод DR, чтобы учесть конфокальную функцию (DRC), что позволяет разместить фокальную плоскость внутри образца. 23 Dwork et al. представил автоматизированный алгоритм DRC, который вычисляет AC в каждом пикселе, не требуя предварительного знания параметров системы OCT. 14 Далее мы рассмотрим основные математические модели, связанные с двумя методами SS, и рассмотрим нововведения, которые были недавно разработаны.
Метод CF
Ранний подход, используемый для измерения оптического переменного тока, основан на упрощенной модели, в которой либо экспоненциальная кривая соответствует одномерному сигналу ОКТ (A-сканирование), либо линейная функция соответствует логарифму этот сигнал; Затем применяется нелинейная аппроксимация методом наименьших квадратов для нахождения оценочных значений. 16 Ограничение этого классического подхода CF состоит в том, что он требует взятия среднего значения по большому количеству измеренных точек данных для получения надежных оценок из подгонки экспоненциальной кривой, и, следовательно, могут быть достигнуты только относительно глобальные измерения переменного тока.
Метод CF был впервые представлен Faber et al. 16 Предполагается, что обнаруженный сигнал ОКТ соответствует закону Ламберта-Бера, показанному в формуле. (1). Чтобы точно извлечь значения AC, Faber et al.также учтите влияние функции рассеяния конфокальной точки, введя следующее выражение:
h (z) = ((z − zcfzR) 2 + 1) −1,
(2)
, где h — конфокальная функции, zcf обозначает глубину фокальной плоскости, а zR — видимый диапазон Рэлея. Термин zR определяется как zR = αnzr, где α = 2 для диффузного отражения (α = 1 для зеркального отражения), n — показатель преломления образца ткани, а zr — диапазон Рэлея сканирующей линзы. Фабер показал, что когда фокальная плоскость оптической системы расположена внутри образца, необходимо учитывать конфокальную функцию, чтобы наилучшим образом описать результирующий сигнал ОКТ.Таким образом, комбинируя уравнения. (1) и (2) Фабер приходит к выводу, что записанная интенсивность сигнала ОКТ может быть смоделирована как
, где коэффициент 2 учитывает, что свет ослабляется дважды из-за события обратного рассеяния туда и обратно, измеренного с помощью ОКТ. Расчетный AC (μ) в данной среде может быть затем найден путем подгонки усредненных A-сканирований OCT к модели, описанной в формуле. (3). Алгоритм CF, используемый в методе Фабера, находит оценку максимального правдоподобия путем минимизации χ2, который задается как
χ2 = ∑i = 1N (yi − f (xi; a1… aM) σi) 2,
(4)
где yi — записанные интенсивности, xi — глубины, f — модель, записанная в формуле.(2), и aj — подогнанные параметры, которые необходимо определить [в этом случае подогнанные параметры — μ и множитель A к уравнению. (2)]. Пример применения метода CF показан в, где различные типы атеросклеротической ткани могут быть дифференцированы 3 на основе различных аттенюаций.
Метод CF применяется к ex vivo атеросклеротической бляшке, где толстые линии показывают подгонку по интересующим областям (перепечатано с разрешения Ref. 3 ).
Vermeer et al. 24 применили и обновили метод CF Faber для экстракции AC в RNFL глаза, используя пигментный эпителий сетчатки (RPE) в качестве эталонного слоя для нормализации данных OCT. Причина нормализации заключается в том, что, прежде чем достичь сетчатки, падающий свет сначала ослабляется передним сегментом и стекловидным телом глаза, поэтому мощность света, достигающего верхнего слоя сетчатки (RNFL), уже составляет долю начальная мощность падающего света.По сути, они признали, что общая мощность, падающая на сетчатку, колеблется из-за различий в непрозрачности и количества стекловидного тела, через которое должен проходить свет (то есть в разных положениях на сетчатке). Поскольку RPE является еще одним сильно рассеивающим слоем в сетчатке, который, как предполагается, рассеивает равномерно, он был выбран в качестве эталона для нормализации общего сигнала OCT RNFL.
Упомянутый метод CF можно понять следующим образом. Согласно закону Ламберта-Бера, дифференциальное уравнение для ослабленного светового луча задается формулой 24
, которая делает μ зависимым от глубины переменным током и устанавливает линейную зависимость между интенсивностью падающего света и интенсивностью ослабленного света.Мощность падающего света на глубину z в среду может быть выражена как I (z) = I0e − μz, где μ — переменный ток, характерный для среды. Обратно рассеянный свет представляет собой часть ослабленного света, мощность которого составляет αμI0e − μz на глубине z, а мощность αμI0e − 2μz на детекторе. Дополнительный коэффициент 2 учитывает затухание при прохождении сигнала туда и обратно.
Путем интегрирования по диапазону глубин d полную мощность обратно рассеянного света из этого диапазона глубин можно выразить как
S = ∫z = 0dγαμI0e − 2μzdz = γαI02 (1 − e − 2μd),
(6)
, где S — общий сигнал ОКТ, I0 — интенсивность падающего света, γ — коэффициент преобразования, который преобразует обнаруженный обратно рассеянный сигнал ОКТ в цифровой сигнал, а α — часть света, попадающего на интересующий слой.Таким образом, общий сигнал OCT, отраженный от RNFL, определяется как SRNFL = γαRNFLI02 (1 − e − 2μRNFLdRNFL), а общий сигнал OCT, отраженный от слоя RPE, равен SRPE = γαRPEI02 (1 − e − 2μRPEdRNFL, предполагая, что потеря интенсивности между слоями RNFL и RPE незначительна. Затем Vermeer et al. вычислить отношение R общего сигнала в RNFL к общему сигналу в RPE:
R = SRNFLSRPE = γαRNFLI02 (1 − e − 2μRNFLdRNFL) γαRPEI02 (1 − e − 2μRPEdRPE) e − 2μRNFL = αRNFLd ) αRPE (1 − e − 2μRPEdRPE).
(7)
Поскольку автор предполагает, что затухание в РПЭ и толщина РПЭ, dRPE, постоянны для данного человека, приведенное выше выражение можно упростить до
R = β (e2μRNFLdRNFL − 1) ,
(8)
где β — постоянная величина, равная αRNFLαRPE (1 − e − 2μRPEdRPE). Затем β и μRNFL можно оценить путем подгонки модели к соотношению R, определенному из измерений интенсивности, и оптимальное соответствие находится путем минимизации ошибки, определяемой L1-нормой разницы между моделью и фактическими данными:
{ β, μ} = arg minβ, μ∑i | log (β (e2μdi − 1) Ri) |
(9)
При известном β ослабление слоя RNFL может быть решено следующим образом:
μRNFL = log (Rβ + 1) 2dRNFL.
(10)
Эта работа подчеркивает важность понимания физиологии подлежащей ткани для получения значимых измерений переменного тока.
Метод DR
Как упоминалось ранее, одним из недостатков метода CF является то, что для точного подбора кривой требуется большой объем данных, что приводит к невозможности извлечения значений по небольшим участкам ткани. Однако в последние несколько лет появились новые подходы к извлечению AC, которые предлагают более высокое разрешение, чем CF.Например, модель DR, разработанная Vermeer et al. 15 в 2014 году позволяет оценивать переменный ток для каждого пикселя, что позволяет производить пиксельную дифференциацию типов тканей как в однородных, так и в гетерогенных тканях. Это отличается от метода CF, который работает только с одним однородным типом ткани или требует дополнительного этапа сегментирования ткани вручную или с использованием автоматизированных методов. 15 , 16
Метод DR основан на двух фундаментальных допущениях: во-первых, свет почти полностью ослабляется в пределах измеренного диапазона глубины изображения; во-вторых, доля обратно рассеянного света, собираемого фотодетектором системы ОКТ из ослабленного света, является постоянной. 15 Обратите внимание, что последнее предположение может быть неверным в случае значительного ослабления из-за поглощения. Метод Вермеера позволяет оценивать данные OCT по пикселям, и он также основан на модели SS. Согласно линейной зависимости между интенсивностью падающего света и интенсивностью ослабленного света в формуле. (5), при условии нулевой глубины (z = 0, граничное условие), уравнение. Уравнение (5) можно решить следующим образом:
L (z) = I0e − ∫0zμ (u) du,
(11)
где L (z) — интенсивность ослабленного света на глубине z, а интенсивность падающего света дается I0.Фактический обнаруженный сигнал OCT может быть выражен в формуле. (12):
I (z) = Aκμ (z) I0e − 2∫0zμ (u) du,
(12)
, где коэффициент 2 учитывает затухание света в ткани в оба конца, A — постоянное отношение обратно рассеянного света к общему ослабленному свету, а κ — коэффициент преобразования во время оцифровки и интегрирования сигнала. Затем AC в данной области среды можно оценить, решив для μ (z) с диапазоном глубин D:
μ (z) ≈I (z) 2∫zDI (u) du.
(13)
Уравнение (13) позволяет определять AC в непрерывной области, поэтому, если требуется значение пиксельного коэффициента, тогда измерения интенсивности необходимо интегрировать и усреднять по размеру пикселя Δ, который обычно связан с длине когерентности источника света. Когда интеграл вычисляется для каждого пикселя, выражение можно записать как: μ [i] = 12Δ log (1 + I [i] ∑i + 1∞I [i]). Упростив член log (1 + x) с помощью линеаризации первого порядка, что эквивалентно x, предполагая, что x мало, выражение можно переписать как
μ [i] ≈I [i] 2Δ∑i + 1∞I [я].
(14)
Метод DR Vermeer улучшает оценку переменного тока, поскольку не требует подгонки кривой для сигналов OCT, на которые может влиять шум в данных. Пиксельная оценка позволяет применять ее к многослойным тканям, как показано на рисунке, и поскольку этот метод сравнивает локальный сигнал ОКТ с интегралом сигналов от более глубоких слоев, он обеспечивает точную оценку для тонких или поверхностных слоев.
(a) Профиль глубины (A-сканирование) слоистого фантома и (b) пиксельное затухание, оцененное с использованием метода DR.С оценкой DR может быть достигнуто измерение переменного тока для конкретного пикселя. Толстыми красными линиями обозначены диапазоны глубин, на которых проводились измерения (перепечатано с разрешения Ref. 15 ).
Падение чувствительности — это явление, которое влияет на воспринимаемую интенсивность ОКТ в системах SD-OCT. Это явление приводит к снижению чувствительности системы с глубиной из-за большего уменьшения видимости полос из-за конечного разрешения спектрометра на более высоких частотах полос. 25 Эффект, вызванный этим снижением чувствительности, также учитывался в методе Вермеера, где они использовали гауссову модель отображения глубины z и ширины σ:
, где ширину гауссовой модели σ можно определить из измерений чувствительности.Группа Вермеера исправляет этот эффект спада, деля каждое измерение A-line на этот коэффициент чувствительности S (z).
Одним из ограничений классического метода DR является то, что он не принимает во внимание конфокальную функцию. В регионах с низким AC зависимость от конфокальной функции значительна. Vermeer et al. избежать необходимости учитывать конфокальные параметры в своем алгоритме, поместив фокальную плоскость над образцом (т.е. с эффектом принудительного захвата интересующей области в области, где конфокальная функция почти постоянна), но это приводит к завышение оценок в областях с низким затуханием.
В 2016 году Smith et al. представила модификацию метода DR, названную методом конфокальной разрешающей способности (DRC), который учитывает как конфокальную функцию h (z), так и эффект падения чувствительности при обработке сигнала OCT. 23 Метод DRC решает проблему метода DR, заключающуюся в том, что точные AC могут быть извлечены только тогда, когда фокальная плоскость не находится в образце ткани, условие, которое не выполняется для многих распространенных клинических приложений, а также приводит к снижению сигнала. -шумовое отношение (SNR). 15 С DRC AC может быть извлечен, когда фокальная плоскость находится внутри образца.
В работе Смита используется более полная модель падения чувствительности 25 , позволяющая получить более точную оценку переменного тока, чем гауссовская модель, используемая методом DR Вермеера. Комплексная модель, учитывающая эффект падения чувствительности, использованная в статье Смита, выражается как S (z):
S (z) = (sin ζζ) 2 · exp (- (δλΔλ) 22 ln 2ζ2).
(16)
В этой модели S (z) — это величина затухания сигнала, а ζ = π · z2 · zRD описывает глубину z, нормированную на максимальную глубину дальности zRD, которая равна λ024Δλ, где λ0 — центральная длина волны источника света, Δλ — расстояние между пикселями по длине волны, а δλ — спектральное разрешение спектрометра (FWHM).Комбинируя уравнения. (2), (12) и (16) окончательная модель ослабления света, использованная в работе Смита, принимает вид
Ifh (z) = S (z) h (z) κL0αμ (z) e − 2∫0zμ (θ) dθ,
(17)
, где конфокальная функция h (z) определяется экспериментально с известными положениями фокальной плоскости и диапазона Рэлея ОКТ-системы, а параметры функции падения чувствительности определялись путем визуализации фильтр плотности нейронов и подгонка данных к формуле. (15). Результаты двухслойного моделирования, сравнивающие характеристики DRC и DR, показаны на.С обновлениями Smith et al. сделанные в DRC, измерения переменного тока могут быть извлечены без ограничений по положению фокальной плоскости, что позволяет получать изображения с улучшенным SNR и позволяет проводить измерения переменного тока в более широком диапазоне клинических приложений.
Результаты моделирования влияния (a) контраста переменного тока и (b) толщины слоя на DR, DRC и DRC с различными фильтрами [gSmooth, общая дисперсия (TV) и шумоподавление по горизонтали, взвешенное по интенсивности (iwhTV)]. Добротность по глубине энергетической погрешности определяется как глубина, на которой избыточная энергия превышает 5%; следовательно, большая глубина энергетической ошибки означает лучшую производительность.Звездочки указывают положение границы между слоями. Из результатов очевидно, что DRC превосходит DR с шумоподавлением и без него (перепечатано с разрешения Ref. 23 ).
Лю и др. обратиться к другому предположению, сделанному в методе Вермеера, 26 , которое заключается в том, что весь свет ослабляется в нижней части диапазона изображения [то есть граничное условие I (∞) = 0]. Примечательно, что это предположение может не работать в тех случаях, когда свет не полностью затухает на глубине проникновения.В статье Вермеера эта бесконечная глубина обнаружения заменена ограниченным диапазоном глубин N, и ∑i = z + 1NI [i] ≈∑i = z + 1∞I [i]. Хотя это приближение работает для малых глубин z, проблемы возникают при увеличении глубины изображения, что приводит к увеличению разницы между ∑i = z + 1NI [i] и ∑i = z + 1∞I [i]. Эта ошибка оценки максимальна при z = N − 1. Лю и др. недавно разработал оптимизированный метод оценки с разрешением по глубине (ODRE), чтобы минимизировать эту ошибку. В своем методе они переписывают уравнение затухания в последней точке данных z = N следующим образом:
μ [z] = I [z] 2Δ∑i = z + 1NI [i] + 2Δ∑i = z + 1∞ I [i] = I [z] 2Δ∑i = z + 1NI [i] + I [N] μ [N],
(18)
где μ [N] неизвестно и наилучшее приближение μ [ N] можно определить с помощью экспоненциальной CF.Из их численного моделирования ошибка, связанная с увеличением глубины, которая очевидна в обычных результатах DR, устраняется с помощью метода ODRE. Разница в результатах оценки с использованием двух методов связана с допущением, сделанным в алгоритме DR, которое заключается в том, что весь свет ослабляется в пределах диапазона глубины изображения. Лю и др. продемонстрировали, что, когда свет не полностью ослаблен, предположение метода DR нарушается, что приводит к тому, что ошибка оценки достигает максимума в нижней части изображения, как показано на.Это недостаток алгоритма DR, исправляемый ODRE. В ODRE ошибка минимизируется, как показано в, путем аппроксимации μ [N] с подгонкой экспоненциальной кривой на последних 120 пикселях усредненного A-сканирования.
Численное моделирование затухания в однослойном фантоме с однородным рассеянием в бесшумных условиях. Обратите внимание на то, что свет не полностью затухает в конце области глубины. (а) Моделирование сигналов ОКТ для различных коэффициентов рассеяния.