Результаты исследований, проведенных на людях, показали, что человеческое зрение представляет собой сложную систему, которая зависит не только от характеристик самого глаза, но также и от мозговых механизмов восприятия, на которые оказывает влияние та степень внимания, которую субъект, подвегающийся эксперименту, обращает на исследуемое явление. Например, субъект, совершенно не подозревающий о возможности существования флюктуаций освещения, как правило, оказывается менее чуствительным к их возникновению, чем ранее предупрежденный наблюдатель, который ждет появления подобных флюктуаций. Результат работ, проведеных специалистами по физиологии, показали, что человеческий глаз характеризуется избирательной реакцией по отношению к частоте периодических световых флюктуаций с максимальной чуствительностью примерно на частоте 9 Гц, а также что степень восприятия светвого раздражения прямо пропорционалшьна квадрату амплитуды этих флюктуаций. Кроме того, существует еще эффект накопления в памяти. В силу этого эффекта происходит следующее: если два следующих одно за другим колебания освещенности слишком близко во времени, то для человеческого глаза невозможно воспринять их по-отдельности: они воспринмаются человеком как одно единственное колебание. И наконец, в пределах разумного приблежения, ощущение фликера зависит от относительной амплитуды колебания по сравнению с существовавшей до этого освещенностью, если учесть механизмы адаптации человеческого глаза ( например, регулировку диаметра зрачка ) к освещенности окружающей среды. Положение вещей еще больше осложняется, если перейти от анализа восприятия к анализу помехи или степени неудобства, которое вызывает колеблющееся освещение у субъекта, подверженного его воздействию. Действительно, уже одна только интуиция подсказывает, что то дело, которым занимается субъект, представляет собой факторы первостепенного значения для определения его реакции. Например, человек, который читает или во всяком случае совршает какие-то операции, требующие особой сосредоточенности, где зрение играет превелирующую роль, вне всякого сомнения будет испытывать большее неудобство, чем те люди, которые должны просто перемещаться в каком-то помещении, не обращая особого внимания на характеристики этого помещения. Поскольку для разработки международного фликерметра нужно было выбрать какую-то определенную модель зрительного восприятия, то поэтому возникла необходимость обратиться к исследованиям в области физиологии, которые позволили бы прйити к не слишком сложному решению и одновременно с этим использовать опыт, накопленный во Франции, Германии и Англии, дге уже были разработаны в национальном масштабе как фликерметры, так и методы определения резкости фликера. Таким путем были разработаны утонченные модели, оказавшиеся, однако, слишком сложными для того, чтобы использовать их для создания прибора, предназначаемого для постоянного применения в работе. Рашбасс разработал новую модель, основываясь на эксперименте, задуманом в совершенно ином духе. Он использовал колебания освещенности, имеющие форму импульсов, как положительных, так и отрицательных по отношению к средней освещенности окружающего пространства, и получил основопологающие результаты:

1. продолжительность возбуждения, возникающего в восприятиии,значительно превышают продолжительность того изменения освещенности, имеющего форму импульса, которое вызывает это возбуждение (импульсы, слишком близкие во времени, не воспринимаются по-отдельности);

2. знак изменения освещенности (в сторону увеличения или уменьшения) не оказывает никакого влияния на чувствительность восприятия ;

3. если два следующих один за другим импульса имеют амплитуды соответственно А и В, то такая же степень ощущения достигается в случае последовательности В,А;

4. связь ощущения с амплитудой возбуждения – квадратичного типа.

• кривая, представляющая реакцию человеческого глаза в зависимости от частоты, была получена как наилучшая интер поляция кривых, построеных во Франции и в Германии в ходе экспериментах на людях, проводившихся в сопостовимых (т. е. в достаточно однородных ) условиях и более показательных с точки зрения практического использования освещения,чем эксперементы Ланджа;

• постоянная времени фильтра нижних частот была выбрана равной 300 мс.

В настоящее время международный флмкерметр представляет собой довольно сложную систему - рисунок 1. Он состоит из:

• блока выравнивателя напряжения – чтобы получить величну относительного изменения питающего напряжения ?V/V, избегая выполнения операции деления;

• блока демодулятора – который вычитает флюктуацию напряжения из “несущей”, представленной средней величиной напряжения на частоте 50 Гц;

• блок взвешивающий фильтр – представляющий собой фильтр для которого была выбрана характеристика, полученная как наилучшее приближение из характеристик, принятых для французкого и немецкого фликерметров. В этом фильтре максимум чувствительности восприятия для синусоидальных флюктуаций имеет место на частоте 8,8 Гц;

• блок возведения в квадрат и амортизации – в этом блоке установлена схема, которая связана с фильтром нижних частот первого порядка, с постояной времени 0,3 с.

Научная новизна работы.

В настоящее время был предложен метод определения дозы фликера путем разложения исходной передаточной функции 11-го порядка на звеннья первого порядка,но с коэффициентами и включенными паралельно. Это намного облегчает решение данного уравнения. Однако требования огромных ресурсов вычислительной техники при решении поставленной задачи, заставили применить немного другой подход. Первоначально доза фликера вычислялась методом парцаильных реакций с использованием математического приложения – MATLAB. Было предложено воспользоваться ресурсами самого MATLAB при определении дозы фликера, а именно смоделировать фильтр фликерметра “лампа – глаз - мозг”. Для решения данной задачи была задействована часть MATLAB – simulink, которая предназначена для моделирования практически любых процессов. Имея в своем распоряжении передаточную функцию фильтра фликерметра, которая расматривалась выше:

можно было создать его модель. Передаточная функция была разложенна на 7 блоков, соединенных последовательно между собой. Каждый блок представлял собой черный ящик, имеющий вход и выход, для которого можно было задать передаточную функцию (Transfer Fcn). Далее после фильтра был включен квадратор (U^2) и фильтр нижних частот первого порядка с постоянной времени равной 300 мс (Transfer Fcn7). С выхода этого фильтра результат поступал на блок, который преобразовывал данные, поступающие на его вход в вектор (To workspace), который можно было в последствии обработать программно в редакторе MATLAB. Схема фильтра представлена на рис. 1.

Рисунок 1 – Модель фильтра фликерметра.

Далее требуется построить функцию E(P) кумулятивных вероятностей E выражаемых в процентах. По значениям E = 0,1; 1; 3; 10 и 50 % найти соответствующие уровни фликера. А затем определить дозу фликера по формуле:

Общие выводы.

Все вышеперечисленные действия начиная от нахождения функции кумулятивных вероятностей до определения дозы фликера осуществляется программно. Удобством данной модели является то, что на вход фильтра можно подавать практически любые колебания напряжения(периодические, случайные, любой формы), и при этом на выходе получать реакцию, а затем обрабатывать. При периодических воздействиях в программе было предусмотренно отслеживание установившегося процеса на выходе фильтра и отсечение переходного процесса. Отслеживание производилось путем сравнения с заданной точностью значений реакции на выходе фильтра в начале и вконце периода колебаний. Задачей созданой модели является построение зависимостей допустимых размахов колебаний напряжения ?U, выраженного в процентах от дейсвующего от частоты f, выраженной в герцах для различных форм колебаний, коэффициентов включений. Ниже приведена таблица допустимых значений колебаний напряжения в зависимости от частоты следования, имеющих форму меандра и синусоиды, полученных данной моделью и для сравнения приведены значения полученные международным фликерметром.

Таблца 1- Допустимые значения колебаний напряжения в функции от частоты, имеющих форму меандра и синусоиды, для разработаной модели – Model и МЭК

Из приведенной таблицы видно, что полученые при использовании модели результаты отличаются от МЭК в среднем не более чем на 2%. На рисунке 2 приведена графический вариант таблицы для синусоидальной формы, на рисунке 3 – для формы в виде меандра. Это подтверждает правильность разработанной модели фликерметра относительно междунродного и позволяет произвести дальнейший анализ определения дозы фликера для других колебаний.

Рисунок 2 – Допустимые колебания напряжения в функции от частоты для колебаний синусоидальной формы

Рисунок 3 – Допустимые колебания напряжения в функции от частоты для колебаний в форме меандра