CC BY
5Тогда вие AX < B
V C У
= .f F(CyK'=.f «17х
Усло-
задачи линеиного программирования рав-
/ - Л
Pi
V C У
носильно условию:
F -l: R ^ R, F - \x.)=с.
< b. ,i - 1...n.
n У
гтл г
V У
и матрицы вида:
ГТЛ
ГТЛ
V г У
Условие
^ max.
7-1
.Тогда
CX ^ max
V Г У
=. f cjxj ]=1...n
равносильно
условию:
Тогда получим Задача линейного программирования на языке банаховых матриц может быть сформулирована следую-
V г У
^ max.
7-1
V C У
< b. ,i-1...n.
финансирования СВО. Определим
F (x ) - с.
v j' J
формулой:
обобщенный показатель настоящего состояния кадров в
X
СВО, 3 - обобщенный экономический показатель настоящего состояния финансирования СВО. Рассмотрим матрицы вида:
Рассмотрим
с1 с2 с3
x1 x1 x3
Л
/ - \
Р\
C
V У
'р?
V C У
- f F(x. с - f с
j-1...3 j-1...3 •
щим образом:
X > 0.
Приведем еще одну математическую модель на языке банаховых матриц. В предлагаемой нами математической модели используются методы, изложенные в монографии [6], которые мы переносим на систему высшего образования (СВО), используя банаховы матрицы Можно ввести понятие образовательного социально-экономического пространства (ОСЭ-пространства), определяемого точкой отсчета и тройкой векторов, задающих направление развития СВО. В этом аспекте деятельность государства в лице органов власти на различных уровнях можно разложить на три составляющих: 1. законодательная деятельность по развитию СВО; 2. кадровая политика по развитию СВО (сохранение, поддержание и улучшение качества); 3. финансирование СВО. Их можно считать базисом ОСЭ-пространства. ПустьС - обобщенный показа-
с
тель законодательной деятельности по развитию СВО, 2 - обобщенный показатель кадровой политики по развис
тию СВО, 3 - обобщенный экономический показатель
им ^ (Х) (
Тогда
По аналогии с вышеуказанной монографией можно предложить следующее условие развития СВО на языке банаховых матриц:
/ гх Л
Р\
V C У
- (k(t-<b)T)2
k
где - «темп роста»; Т - планируемый период «роста» (постоянная времени); t, t0 - текущее время и начальный момент времени соответственно.
Список литературы
1. Кузнецов Г. В. Эффективность моделирования сердечно-сосудистой системы человека методами геометрии субпроективных пространств. Вестник новых медицинских технологий. 2007. Т. 14. № 1. С. 171-172.
2. Кузнецов Г.В. Моделирование гемодинамических процессов в «геодезических» сосудах при движении крови с завихрениями/Г.В. Кузнецов, А.А. Яшин//вНМТ.-1998.-Т.5, № 34.-С. 32-34.
3. Манохин Е. В. О вложениях совокупности нечетких множеств//Научное обозрение. -2014. -№ 3. -С. 6668.
4. Манохин Е.В. Константы Юнга произведений некоторых пространств Банаха//Сборник научных трудов SWorld. 2012. Т. 2. № 3. С. 70-76
5. Манохин Е.В. О К-локально равномерно выпуклых пространствах. -Изв. вузов. Матем., 1991. №5. с.32-34.
6. Журавлев С. Д. Модернизация управления сельскохозяйственным производством и использованием земельных ресурсов: Монография / С. Д. Журавлев, Р. А. Жуков, В. Д. Киселев.- Тула: Изд-во ТФ РАНХ и ГС, 2011.- 218 с.
,где 1 - обобщенный показатель настоя-
щего состояния законодательной деятельности в СВО,'
2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И СВЕТОВАЯ ФОТОМЕТРИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ УСТРОЙСТВ
Михайлов Олег Михайлович
доктор технических наук, профессор, Государственный институт кино и телевидения, г. Санкт-Петербург
Сычёв Максим Максимович
доктор тех. наук, Санкт-Петербургский гос. Тех. институт (технический университет), г. Санкт-Петербург
ENERGY AND LIGHT PHOTOMETRY USING ELECTROLUMINESCENT DEVICES
Mikhailov Oleg, Doctor of engineering, professor, State Institute cinema and television, St. Petersburg Sychov Maxim, Doctor of engineering, St. Petersburg State Technological Institute (TU), St. Petersburg
АННОТАЦИЯ
Измерение излучения в световых единицах - необходимый атрибут прошлых и настоящих дней. На основании использования новых химических технологий предлагается использовать электролюминесцентные устройства для обеспечения единства и достоверности измерения излучения и цвета с помощью «светового люмена» и мобильной триады цветности люминесценции. Технология изготовления позволяет управлять излучением и исключить не энергоэффективные источники эмиссии.
ABSTRACT
Measurement of the radiation in light units - required attribute in the past and present days. Using advanced chemical technologies it is proposed to use electroluminescent devices to provide standardization and reliability of measurements of light and color using "light lumen" and mobile color triad. Fabrication technology allows to control emission and exclude energy inefficient light sources.
Ключевые слова: фотометрия; свет; люмен; визуальные измерения; психофизика; корригирование; электролюминесцентные устройства; чувствительность; цветность, электролюминесценция, сульфид цинка, спектральная плотность.
Key words: photometry, light, lumen, visual instrumentation, psychophysics, correlation, electroluminescent devices, sensitivity, chromaticity, electroluminescence, sulfide zinc, spectral concentration.
«Существующий материальный мир - движущаяся материя - представляется нам в двух основных формах, как вещество и свет» (С. И. Вавилов, 1938 г.) [1, с. 40]. Под термином свет понимается электромагнитное излучение от рентгеновской области спектра до акустических волн. Одним из самых старых и совершенно необходимых в жизни единиц физических величин являются световые единицы: люмен, кандела и люкс. Всё цветное многообразие окружающей действительности воспринимается зрительным аппаратом человека. К особым свойствам глаза можно отнести остроту зрения, адаптацию, аккомодацию, огромный перепад воспринимаемой мощности оптического излучения и главное - спектральный диапазон и вид спектральной чувствительности. Интервал видимой области спектра одна октава - 4-1014 - 8-1014 Гц из интервала оптического излучения, составляющего 12 октав - 3-1011 - 3-1017 Гц.
Светом или световым излучением называется реакция человеческого глаза на электромагнитное оптическое излучение. Световые единицы являются наиболее распространёнными эффективными единицами. Эффективный световой поток в люменах отличается от энергетического потока излучения источника в ваттах. При этом следует помнить, что «свет» не впрямую воздействует на окружающие предметы. На предметы действует электромагнитное излучение. Результаты воздействия могут наблюдаться глазом, имеющим относительную селективную чувствительность аппарата зрения V(Л). Изменения, которые происходят под воздействием излучения на объект, зависят от его свойств и спектральной плотности мощности излучения. Энергетическая мощность (поток) излучения обуславливается не видимым участком электромагнитного излучения, а распространяются на большой спектральный диапазон от 1 нм до 1 мм.
Недопустимо оценку лучистой мощности проводить по зрительному ощущению. Физическое определение основных световых величин связано со свойствами глаза, раз навсегда установленными табулированными данными МКО об относительной спектральной световой эффективности излучения V(Л) для дневного зрения. Световой поток представляет собой оценку электромагнитного излучения по его действию на наблюдателя, независимую от уровня реакции субъективного живого глаза. Вот
уже 75 лет при измерении значений световых величин вместо реального глаза применяется условный физический приёмник, спектральные свойства которого повторяют свойство глаза, навсегда зафиксированы и не зависят от изменяющихся обстоятельств. Единица измерения светового потока - люмен, такая же единица физической величины, как ватт, вольт, ньютон.
По аналогии со световым потоком следует считать цвет объективной физической величиной. Определённые значения трёх координат цвета могут быть найдены по спектральной плотности мощности излучения и таблице трёх кривых сложения для выбранной координатной системы. Цвет может быть вычислен и измерен независимо от каких-либо визуальных наблюдений и, следовательно, на полученное значение цвета и цветности не повлияют ни индивидуальные особенности наблюдателя, ни состояние адаптации его зрения. Утверждение, что цвет есть объективная величина, отнюдь не противоречит тому, что один и тот же цвет может вызывать в разных условиях весьма различные ощущения. Это только подчёркивает, что цвет и ощущение цвета - понятия совершенно разные и их нельзя путать друг с другом. Количественные отношения смешиваемых излучений различных длин волн измеряются с такой же точностью, как и измерение других физических величин (масса, скорость, длина, энергетический поток и т.п.).
В третьем тысячелетии окончательно отказались от визуальных измерений фотометрических и цветовых величин. Визуальные измерения не следует путать с визуальными наблюдениями: микроскоп, бинокль, кино, ТВ, и офтальмология. Все измерения должны проводиться только физическими приёмниками или устройствами. Визуальную оценку можно оставить, но достоверность обеспечивается физическим измерительными приёмниками (научные исследования, телевидение, кинематограф, полиграфия, дисплеи, различные шоу). Следует остановиться на психофизике цветовосприятия, так как она связана с чувствительностью рецепторов органа зрения. В начале развития учения о цвете довольствовались чисто субъективными методами сравнения и оценки. В дальнейшем эти методы перестали удовлетворять требованиям жизни и стали непригодными при развитии точных
наук, особенно при внедрении электронно-вычислительных машин, известных нам как компьютеры. В результате возникла наука о цвете, получившая название цветоведе-ние, которая объединяет в себе восприятие, воспроизведение и колориметрию, т.е. измерение цвета. При этом рассматриваются атрибуты цвета, изучаемые физикой, психофизикой и психологией. Нельзя примирить и связать строгими соотношениями физические и психологические законы восприятия цвета. Отсюда появляется известный «хаос» и неоднозначность в различных подходах к воспроизведению цвета, воспринимаемого глазом и мозгом человека. Физика даёт возможность познать законы распространения, отражения, поглощения и рассеяния излучений, возбуждающих нервную систему сетчатки глаза. Психофизика рассматривает процессы, происходящие в сетчатке глаза. Психология изучает законы, управляющие чувственным восприятием в целом, передаваемым по нервным окончаниям (нейронам) в мозг человека. При этом связываются ощущение цвета с ощущениями, поступающими по другим каналам информации. Своеобразным преобразователем видимого оптического излучения служит зрительный аппарат человека: излучения преобразуется в высшую форму движения - ощущение. В мозгу возникают ощущения зрительного образа, ощущение цвета и объёма, ощущения других органов чувств и элементов памяти. Всё перечисленное влияет на ощущение цвета, но физические методы измерения цвета свободны от этих особенностей.
Необходимость корригировния относительной спектральной чувствительности фотоприёмных устройств не вызывает сомнения в случае измерения различных интегральных эффективных величин. Кроме световых эффективных величин существуют коэффициенты преобразования инфракрасного излучения, ультрафиолетовые эффективности, фотосинтез и функции сложения в колориметрии. Большинство методов корригирования используют постановку в оптическую схему селективно отрезающих цветных фильтров из разных материалов. Методы расчёта марки фильтров и их толщин на основании известной чувствительности приёмника оптического излучения современными вычислительными средствами трудностей не представляют. Правда сами расчёты довольно громоздки, так как должны учитывать разбросы
чувствительности, категории варки, например, стеклянных фильтров и габаритные размеры выходного приспособления. Особая трудность и проблема возникает при контроле качества исправления относительной спектральной чувствительности регистратора под заданную кривую измерительной задачи. Существующие методы оценки в современных условиях не всегда корректны. Широкое развитие квазимонохроматических излучателей (излучающие диоды, электролюминесцентные устройства и полупроводниковые лазеры) заставляют опираться на спектральную оценку или проверку по квазимонохроматическому излучению этих излучателей.
Сейчас появилась возможность проводить точные измерения интегрального эффективного излучения путём определения относительного спектрального распределения исследуемого излучения и компьютерного расчёта эффективного потока по табличным данным МКО. Качество «корригирования» при этом не определяется, так как оно отсутствует, и поэтому идеальное, но погрешность измерений, например, световых величин будет зависеть только от точности измерения спектральной плотности мощности излучения. Если современный прибор имеет спектральное разрешение 1000, то общая погрешность измерения информативного параметра не превысит 1-2 %. Легко определить световую освещённость ЕV (люксы) в режиме как бы «безпогрешностного» измерения световой величины на любом, разумном спектральном интервале видимого диапазона электромагнитного излучения.
Современные достижения в нано- и химической технологии позволяют предложить метод создания источника излучения заданного спектрального состава, который можно назвать «световой люмен». Суть его в том, что с помощью воспроизводимых технологических приёмов синтезируется набор электролюминофоров с заданными спектральными свойствами, затем они в расчетной пропорции используются в составе электролюминесцентного источника света, спектральная плотность излучения ф(Л) которого приближается по виду к спектральной световой эффективности. Примерами подходящих материалов могут быть материалы из халькогенида цинка и кадмия, легированные медью.
'450 550 650 А,нм
Рисунок 1. Спектры фотолюминесценции исследуемых пленок SrGa2S4:Eu (тиогаллат стронция).
Спектральная характеристика (рисунок 1) исследуемых образцов показывает, что после соответствующей обработки (кривые 1 и 2) получается материал, обладаю-
щий большой яркостью фотолюминесценции. Дальнейшие технологические операции позволяют изменять вид кривой излучения и смещать значение длины волны в максимуме излучения на ± 50 нм. У «светового люмена»
светоотдача излучения ти = 683 лм/Вт и световой коэффициент полезного действия ^ = 1. Облучение приёмника «световым люменом» исключит применение стандартного излучения МКО любого типа при контроле его рабочей истинно световой чувствительности. Ранее интегральная чувствительность приёмника (А/лк ) определялась делением тока возникающего в его цепи при облучении стандартным излучением МКО во всей области чувствительности на измеренную другим приёмником освещённость в люксах. При облучении световым люменом непосредственно измеряется световая эффективность приёмника в видимой области спектра.
В современной России, как и во всём мире, осуществляется переход от тепловых источников излучения к электролюминесцентным (излучающим диодам - ИД). Источники ИД обладают специфическими оптико-физическими свойствами и требуют для своей работы меньших затрат на подводимую мощность питания, а срок службы их определяется пускорегулирующими устройствами. В то
же время экономически они пока уступают традиционным источникам - лампам накаливания и даже компактным люминесцентным лампам КЛЛ.
Другим подходящим материалом является тиогал-лат стронция, легированный европием, обладающий большой яркостью фотолюминесценции. Измеренная освещённость в люксах в заданной плоскости может быть одинаковой для газоразрядной лампы и лампы накаливания. Максимум излучения этих источников лежит по разную сторону от видимого диапазона на шкале электромагнитного спектра оптического излучения. Диодные излучатели не имеют таких свойств, так как у них отсутствует УФ и ИК излучение (рисунок 2), но передача цвета по сравнению со стандартным излучением у них неудачная. Воспроизведение большинства цветов, в том числе коричневого, золотого, пурпурного и другого подобного цвета при облучении объекта излучающим диодом весьма неудовлетворительное.
1,0
0,80,60,40,20,0
Фсид(* )/\
VI Лсид \
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
0,0 X, нм
400 500 600 700
Рисунок 2. Спектральный состав излучающего диода белого цвета свечения.
Электролюминесцентные источники излучения (ЭЛИИ) - это современное высоконадежное твердотельное устройство - плоский источник излучения без вакуумной конструкции, в котором энергия электрического поля непосредственно преобразуется в излучение, что определяет его низкую потребляемую мощность. Если подложка ЭЛИИ изготовлена из эластичного полимера, то возможно создание гибкой, иногда прозрачной, панели электролюминесцентного источника излучения. В качестве прозрачного электрода обычно используют полупроводниковые тонкие пленки - SnO2, 1п203, ZnO, РЬО или проводящие полимеры и композиты. В настоящее время на практике употребляются электролюминофоры на основе сульфида цинка, легированного медью, серебром, алюминием, марганцем, хлором
Основными техническими характеристиками ЭЛИИ являются цвет излучения, зависимость яркости от частоты и напряжения электрического поля, потребляемая мощность, светоотдача и срок службы изделия. Цвет свечения люминофора зависит от применяемого активатора, его концентрации, а так же от режима возбуждения. По сравнению с традиционными источниками излучения электролюминесцентные имеют высокую эффективность преобразования электрической энергии в энергию излучения. В то же время излучатели на основе электролюминесценции являются экологически безопасными по сравнению твёрдотельными ИД, производство которых с
точки зрения экологичности удовлетворительным назвать нельзя.
Люминофоры, активированные медью, имеют излучение от синего до зеленого цвета. Люминофоры желто-оранжевого и красного цвета свечения изготавливают на основе составов цинк-кадмий-сульфид-селени-дов, активированных медью и галлием. Спектральный состав излучения (или его цвет) может быть любым, в том числе и белым цветом любых оттенков (рисунок 3), на котором показаны цветности теплового излучения и излучения «светового люмена».
В последнее время проходит активное изучение и применение тонких пленок состава Y2O3:Eu. Разработанные тонкопленочные катодолюминофоры характеризуется высокой стабильностью к действию электронного луча, что в сочетании с хорошей низко и средне вольтовой люминесценцией, и высокой насыщенностью цвета позволяет использовать данный материал в экранах дисплеев высокого разрешения.
Излучение образцов такого состава имеют близкие координаты цвета к синему излучению образцов, используемых в электронно-лучевых трубках, а также достаточную яркость катодолюминесценции. Образцы соактиви-рованные хлором и бромом можно использовать в монохромных устройствах, например, в вакуумных флуоресцентных дисплеях, работающих при низких напряжениях в несколько сот вольт. Солегирование цинком и обра-
ботка лазерным лучом позволяют повысить яркость низковольтной люминесценции и улучшить цветовые характеристики синтезированных люминофоров состава Y2O3:Eu и Y2O2S:Eu. Улучшение направлено на создании кривых смешения воспроизводимых цветов заданного спектрального состава (рисунок 2б). Известно, что воспроизведение большинства цветов, в том числе коричневого,
а)
Рисунок 3. Цветности сандартного излучения
охватом
Заключительные выводы:
- «световой люмен» новое средство измерения в фотометрии, цветность которого раскрывает природу коричневого цвета;
- передача цвета излучающими диодами крайне неудачна;
- регулируемая триада катодолюминесценции расширяет цветовой охват ТВ аппарата;
- излучающие структуры диодов обладают большой яркостью и малым потоком;
золотого, пурпурного и другого подобного цвета при облучении объекта излучающим диодом весьма неудовлетворительное. Использование предложенного подхода позволит получить источники света со значительно лучшей цветопередачей.
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 Х 0 5 0,6 0,7 0,8 0,S --1-----г--- 0 9
520
- следует пересмотреть определение терминов «цветопередача» и коррелированная температура.
Список литературы
1. Вавилов С. И. Глаз и солнце (о свете, Солнце и зрении). - М.: «Наука», 10 изд., 1981. - 127 с.
2. Международный электротехнический словарь МЭК 60050 (845), глава 845 «Освещение», N.-York, 1999. - 312 с. (Используемые термины и определения).
0.0 0,1 0,2 0,3 0,4 X 0,5 0,6 0,7 0,8 б)
и «светового люмена» (а) и люминофоров с цветовым телевидения (б).
ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ - ЭТО ПОИСК КОМПРОМИССА
Ногин Владимир Дмитриевич
доктор физ.-мат наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет
DECISION MAKING - THIS IS A SEACHING OF COMPROMISE Vladimir Noghin, Doctor of Science, Professor, Saint-Petersburg State University АННОТАЦИЯ
В популярной форме дано современное представление о многокритериальном выборе. ABSTRACT
In popular form the current understanding of the multicriteia choice has presented. Ключевые слова: множество парето, многокритериальный выбор Keywords: Pareto set, multicriteriua choice
Человек в своей деятельности постоянно сталкивается с ситуациями, в которых ему приходится осуществлять выбор. Например, придя в магазин, мы выбираем тот
или иной товар. Чтобы добраться до нужного места в городе или стране мы выбираем маршрут и соответствующий вид транспорта. Выпускник школы выбирает вуз, в котором он собирается учиться или же место работы, если
