I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno dimostrato che la normale luce blu può essere utilizzata per migliorare significativamente la capacità di vedere oggetti inghiottiti da grandi, fuochi a gas naturale non fumosi, come quelli utilizzati negli studi sugli incendi di laboratorio e nei test degli standard di resistenza al fuoco.

Come descritto in un nuovo articolo sulla rivista Tecnologia antincendio , il metodo di imaging a luce blu del NIST può essere uno strumento utile per ottenere dati visivi da grandi incendi di prova in cui le alte temperature potrebbero disabilitare o distruggere i sensori elettrici e meccanici convenzionali.

Il metodo fornisce informazioni dettagliate ai ricercatori utilizzando l'analisi ottica come la correlazione delle immagini digitali (DIC), una tecnica che confronta le immagini successive di un oggetto mentre si deforma sotto l'influenza di forze applicate come deformazione o calore. Misurando con precisione il movimento dei singoli pixel da un'immagine all'altra, gli scienziati ottengono preziose informazioni su come il materiale risponde nel tempo, compresi comportamenti come tensione, Dislocamento, deformazione e persino l'inizio microscopico del fallimento.

Però, l'utilizzo di DIC per studiare come il fuoco influisce sui materiali strutturali presenta una sfida speciale:come si ottengono immagini con il livello di chiarezza necessario per la ricerca quando luminose, ci sono fiamme in rapido movimento tra il campione e la telecamera?

"Il fuoco rende difficile l'imaging nello spettro visibile in tre modi, con il segnale totalmente bloccato da fuliggine e fumo, oscurato dall'intensità della luce emessa dalle fiamme, e distorta dai gradienti termici nell'aria calda che si piegano, o rifrangere, leggero, " ha detto Matt Hoehler, un ingegnere strutturale di ricerca presso il National Fire Research Laboratory (NFRL) del NIST e uno degli autori del nuovo documento. "Perché usiamo spesso fuliggine bassa, fuochi a gas non fumosi nei nostri test, dovevamo solo superare i problemi di luminosità e distorsione."

Fare quello, Hoehler e il collega Chris Smith, un ingegnere di ricerca precedentemente al NIST e ora alla Berkshire Hathaway Specialty Insurance, ha preso in prestito un trucco dall'industria del vetro e dell'acciaio in cui i produttori controllano le caratteristiche fisiche dei materiali durante la produzione mentre sono ancora caldi e incandescenti.

"I produttori di vetro e acciaio spesso utilizzano laser a luce blu per contrastare la luce rossa emessa da materiali incandescenti che possono, in sostanza, accecano i loro sensori, " Ha detto Hoehler. "Abbiamo pensato che se funziona con materiali riscaldati, potrebbe funzionare anche con quelli fiammeggianti."

Hoehler e Smith hanno utilizzato luci a diodi a emissione di luce blu (LED) disponibili in commercio e poco costose con una lunghezza d'onda a spettro ristretto di circa 450 nanometri per il loro esperimento.

Inizialmente, i ricercatori hanno posizionato un oggetto bersaglio dietro il fuoco di prova alimentato a gas e lo hanno illuminato in tre modi:con la sola luce bianca, da luce blu diretta attraverso le fiamme e da luce blu con un filtro ottico posto davanti alla telecamera. La terza opzione si è rivelata la migliore, riducendo di 10 l'intensità osservata della fiamma, 000 volte e producendo immagini altamente dettagliate.

Però, solo vedere il target non era sufficiente per far funzionare il metodo della luce blu per l'analisi DIC, ha detto Höhler. I ricercatori hanno anche dovuto ridurre la distorsione dell'immagine causata dalla rifrazione della luce da parte della fiamma, un problema simile all'illusione della "matita rotta" vista quando si mette una matita in un bicchiere d'acqua.

"Per fortuna, i comportamenti che vogliamo che DIC riveli, come deformazione e deformazione in una trave di acciaio riscaldata, sono processi lenti rispetto alla distorsione indotta dalla fiamma, quindi abbiamo solo bisogno di acquisire molte immagini, raccogliere grandi quantità di dati e calcolare matematicamente la media delle misurazioni per migliorarne l'accuratezza, "Ha spiegato Hoehler.

Per convalidare l'efficacia del loro metodo di immaginazione, Hoehler e Smith, insieme ai collaboratori canadesi John Gales e Seth Gatien, lo ha applicato a due test su larga scala. Il primo ha esaminato come il fuoco piega le travi di acciaio e l'altro ha esaminato cosa succede quando si verifica una combustione parziale, carbonizzare progressivamente un pannello di legno. Per entrambi, l'immagine è stata notevolmente migliorata.

"Infatti, in caso di carbonizzazione materiale, riteniamo che l'imaging a luce blu possa un giorno aiutare a migliorare i metodi di test standard, " Ha detto Hoehler. "Utilizzando la luce blu e il filtro ottico, possiamo effettivamente vedere la carbonizzazione che normalmente è nascosta dietro le fiamme in un test standard. La visione più chiara combinata con l'imaging digitale migliora l'accuratezza delle misurazioni della posizione del char nel tempo e nello spazio."

Hoehler è stato anche coinvolto nello sviluppo di un secondo metodo per l'imaging di oggetti attraverso il fuoco con i colleghi del Boulder del NIST, Colorado, laboratori. In un prossimo articolo del NIST sulla rivista ottica , i ricercatori dimostrano un sistema di rilevamento e raggio laser (LADAR) per misurare il cambiamento di volume e il movimento di oggetti 3D che si sciolgono in fiamme, anche se moderate quantità di fuliggine e fumo.