zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1482Research ArticleПРИБОРЫ И МЕТОДЫ СПЕКТРОСКОПИИDEVICES AND METHODS OF SPECTROSCOPYДистанционное распознавание материалов с помощью лазерной фототермической радиометрииRemote Recognition of Materials Using the Laser Photothermal RadiometryАбрамовП. И.AbramovP. I.

Москва

Moscow

КузнецовЕ. В.KuznetsovE. V.

Москва

Moscow

СкворцовЛ. А.SkvortsovL. A.

Москва

Moscow

lskvortsov@gmail.comСкворцоваМ. И.SkvortsovaM. I.

Москва

Moscow

АО “НИИ “Полюс” им. М. Ф. СтельмахаPOLYUS Research Institute of M. F. Stelmakh Joint Stock CompanyАО “НИИ “Полюс” им. М. Ф. Стельмаха; МИРЭА — Российский технологический университетPOLYUS Research Institute of M. F. Stelmakh Joint Stock Company; MIREA – Russian Technological UniversityМИРЭА — Российский технологический университетMIREA – Russian Technological University202413022024911134140Copyright © Абрамов П.И., Кузнецов Е.В., Скворцов Л.А., Скворцова М.И., 20242024Абрамов П.И., Кузнецов Е.В., Скворцов Л.А., Скворцова М.И.Abramov P.I., Kuznetsov E.V., Skvortsov L.A., Skvortsova M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1482

Рассмотрена возможность распознавания непрозрачных материалов удаленных объектов с помощью импульсной лазерной фототермической радиометрии с длительным импульсным воздействием. Приводятся теоретические расчеты дальности распознавания материалов при лазерной активации их поверхности. Результаты расчета свидетельствуют о существенном влиянии тепловых параметров на дальность распознавания. Экспериментально показано, что имеет место уменьшение дальности примерно на порядок величины, если материал объекта поиска обладает большой тепловой инерцией (металлы) по сравнению с материалом с малой тепловой инерцией (поликарбонатом, резиной), что обеспечивает достаточную вероятность для их различия. При этом на длине волны лазерного излучения должно выполняться условие сильного поверхностного поглощения. В случае синтетических полимерных продуктов в наибольшей степени этому удовлетворяет СО2-лазер. Влияние ветровой нагрузки на температуру лазерного пятна на объекте является одним из ключевых в рассматриваемом методе. Предлагается способ сведения к минимуму этого влияния и даже его практически полного устранения. Обсуждаются вопросы, связанные с возможностью увеличения дальности распознавания.

The issues related to the possibility of recognizing opaque materials of remote objects using the pulsed laser photothermal radiometry with long-term pulsed exposure are considered. Theoretical calculations of the range of recognition of materials with laser activation of their surface are given. The calculation results indicate a significant influence of thermal parameters on the recognition range. It has been experimentally shown that there is a decrease in the range by about an order of magnitude if the material of the search object has a large thermal inertia (metals), compared with a material with a small thermal inertia (polycarbonate, rubber), which provides a sufficient probability for their difference. At the same time, the condition of strong surface absorption must be fulfilled at the wavelength of the laser radiation. For synthetic polymer products, CO2 laser satisfies these considerations to the greatest extent. The influence of wind load on the temperature of the laser spot on the object is one of the key ones in the proposed method. The paper suggests a way to minimize this influence and even eliminate it almost completely. Issues related to the possibility of increasing the recognition range are discussed.

лазерная спектроскопияфототермическая радиометриялазерный радиометрдистанционное распознавание материала объектаlaser spectroscopyphotothermal radiometrylaser radiometerremote identification (recognition) of object materialReferenceshttps://www.waste.ru/modules/section/item.php?itemid=260 (дата обращения 08.06.2021)https://www.waste.ru/modules/section/item.php?itemid=260 (дата обращения 08.06.2021)Г. В. Ильиных, В. Н. Коротаев, Н. Н. Слюсарь. Экология и промышленность России, № 7 (2012) 40-45Г. В. Ильиных, В. Н. Коротаев, Н. Н. Слюсарь. Экология и промышленность России, № 7 (2012) 40-45И. О. Кирильчук, В. В. Юшин, А. В. Иорданова. Способ оценки экологической опасности стихийных несанкционированных свалок, патент RU 2 731 662 C1 (2020)И. О. Кирильчук, В. В. Юшин, А. В. Иорданова. Способ оценки экологической опасности стихийных несанкционированных свалок, патент RU 2 731 662 C1 (2020)Г. С. Мельников, В. М. Самков, Б. С. Товбин, О. А. Дерин. Опт. журн., 80, № 6 (2013) 36-42Г. С. Мельников, В. М. Самков, Б. С. Товбин, О. А. Дерин. Опт. журн., 80, № 6 (2013) 36-42https://www.theatlantic.com/science/archive/2016/07/how-lasers-can-help-clean-up-beach-trash/490952 (дата обращения 08.06.2021, 17:00)https://www.theatlantic.com/science/archive/2016/07/how-lasers-can-help-clean-up-beach-trash/490952 (дата обращения 08.06.2021, 17:00)Н. Р. Белашенков, А. В. Васильев, И. П. Гуров, А. И. Лопатин. Науч.-тех. вестн. информационных технологий, механики и оптики, 43 (2007) 289-292Н. Р. Белашенков, А. В. Васильев, И. П. Гуров, А. И. Лопатин. Науч.-тех. вестн. информационных технологий, механики и оптики, 43 (2007) 289-292О. Б. Анипко, И. Ю. Бирюков. Интегрированные технологии и энергосбережение, № 3 (2012) 48-54О. Б. Анипко, И. Ю. Бирюков. Интегрированные технологии и энергосбережение, № 3 (2012) 48-54Л. А. Скворцов. Основы фототермической радиометрии и лазерной термографии, Москва, Техносфера (2017)Л. А. Скворцов. Основы фототермической радиометрии и лазерной термографии, Москва, Техносфера (2017)X. Chen, N. Schmid. On the Limits of Target Recognition in the Presence of Atmospheric Effects. Lane Department of Computer Science and Electrical Engineering West Virginia University, Morgantown (2007)X. Chen, N. Schmid. On the Limits of Target Recognition in the Presence of Atmospheric Effects. Lane Department of Computer Science and Electrical Engineering West Virginia University, Morgantown (2007)Z. Xie, J. Dong. In: Multimedia Technology (ICMT), IEEE Int. Conf. (2011) 5630-5633Z. Xie, J. Dong. In: Multimedia Technology (ICMT), IEEE Int. Conf. (2011) 5630-5633R. Raghatate, S. Rajurkar, M. Waghmare, P. Ambatkar. Int. J. Modern Eng. Res., 3, N 2 (2013) 2249-6645R. Raghatate, S. Rajurkar, M. Waghmare, P. Ambatkar. Int. J. Modern Eng. Res., 3, N 2 (2013) 2249-6645H. Le, Y. Wang. Sensors, 10, N 1 (2010) 544-583H. Le, Y. Wang. Sensors, 10, N 1 (2010) 544-583G. P. A. Malcolm, G. Maker, G. Robertson, M. Dunn, D. J. M. Stothard. In: Optics and Photonics for Counterterrorism and Crime Fighting V, Int. Soc. Optics and Photonics, 7486 (2009) 74860HG. P. A. Malcolm, G. Maker, G. Robertson, M. Dunn, D. J. M. Stothard. In: Optics and Photonics for Counterterrorism and Crime Fighting V, Int. Soc. Optics and Photonics, 7486 (2009) 74860HВ. А. Ворона, В. А. Тихонов. Технические средства наблюдения в охране объектов, Москва, Гелиос АРВ (2005)В. А. Ворона, В. А. Тихонов. Технические средства наблюдения в охране объектов, Москва, Гелиос АРВ (2005)Ж. Госсорг. Инфракрасная термография, Москва, Мир (1988)Ж. Госсорг. Инфракрасная термография, Москва, Мир (1988)T. Loarer, J. Greffet, M. Huetz-Aubert. Appl. Opt., 29 (1990) 979-987T. Loarer, J. Greffet, M. Huetz-Aubert. Appl. Opt., 29 (1990) 979-987В. Н. Лопаткин, О. Е. Сидорюк, Л. А. Скворцов. Квант. электрон., 12 (1985) 339-346В. Н. Лопаткин, О. Е. Сидорюк, Л. А. Скворцов. Квант. электрон., 12 (1985) 339-346П. И. Абрамов, А. С. Бударин, Е. В. Кузнецов, Л. А. Скворцов. Журн. прикл. спектр., 87 (2020) 515-539P. I. Abramov, A. S. Budarin, E. V. Kuznetsov, L. A. Skvortsov. J. Appl. Spectr., 87 (2020) 579-600http://www.firebid.umd.edu/material-database.phphttp://www.firebid.umd.edu/material-database.php

The authors declare that there are no conflicts of interest present.