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光敏感文物照明损伤机理和最低损伤LED光谱优化

批准号:
52078331
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
党睿
依托单位:
学科分类:
建筑物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
党睿

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对书画、古籍、染色丝织品等光敏感文物的照明损伤机理不明,以及导致的保护性照明光源缺失问题开展研究:①以10种不同波段窄带光作为实验光源、以36种光敏感文物材料作为实验样本、以曝光量作为实验变量开展照射实验,周期性检测样本参数变化以评价材料受损程度;②构建评价参数随波长和曝光量的三维变化曲面,明确“材料种类-光源光谱-曝光数量-损伤程度”之间的量化关系,揭示照明损伤机理;③对曲面进行多项式拟合,得到36种材料的损伤度计算方程组,通过方程组关联重构建立综合函数模型,实现照明损伤机理的数学描述;④基于该模型计算通过穷举法获得的所有LED光谱的损伤值,并对光谱进行显色性评估,建立满足显色要求、针对不同文物的最低损伤LED光谱数据库,为实现最佳照明保护效果提供支持。本研究在揭示照明损伤机理的基础上建立最优光谱数据库,通过关键科学问题的解决促使理论成果走向应用,对保护文化遗产具有理论与现实意义。
英文摘要
In view of the unclear mechanism of lighting damage of light-sensitive cultural relics, such as calligraphy and painting, ancient books, dyed silk and so on, and the resulting lack of protection methods, the research was carried out: ①ten kinds of narrowband light of different wavebands were used as experimental light source, 36 kinds of light-sensitive cultural relic materials were used as experimental samples, lighting experiment was conducted with exposure as the experimental variable in groups. The changes in sample parameters were detected periodically to evaluate the degree of material damage; ②the three-dimensional surface of evaluation parameters changing with wavelength and exposure was constructed to clarify the quantitative relationship between "material type-light source spectrum -exposure quantity-damage degree" and reveal the damage mechanism of lighting. ③The damage degree equations of 36 kinds of materials are obtained by fitting the surfaces with two-dimensional polynomials. The comprehensive function model is established through the correlation reconstruction of the equations to realize the mathematical expression of the damage mechanism of lighting; ④The model is used to calculate the damage value of all the LED spectrum obtained by brute-force search, and the color rendering of the spectrum is calculated. The lowest damage LED spectrum database meeting the color rendering requirements and aiming at different cultural relics is established to provide support for the realization of the optimal lighting effect. This study establishes the optimal spectrum database based on revealing the mechanism of lighting damage and promotes the application of theoretical results through the solution of critical scientific problems, which has theoretical and practical significance for the protection of the authenticity of cultural heritage.
本研究以光谱波长、照射强度、照射时间作为实验变量对书画、古籍、染色丝织品等光敏感文物的颜料和基材开展了长周期照射实验,针对其损伤机理不明及保护性照明光源缺失的现状展开了深入研究。研究成果概述如下:1. 构建了损伤评价参数随光谱波长、照射强度和照射时间的多维变化曲面,明确了“材料种类-光谱波长–照射强度–照射时间-损伤程度”之间的量化关系,即损伤程度通常随光谱波长降低、照射强度增加、照射时间增加而增加,且动植物有机颜料和基材相比于矿物质无机颜料更易受损,由此揭示了光敏感文物的照明损伤机理。2. 对多维变化曲面进行多项式拟合,得到了不同材料的损伤度计算方程组,并根据颜料和基材比例设定方程组权重,由此建立了文物综合损伤度计算模型。采用典型光源照射文物样本的实验方法,将实验测试结果与模型计算结果进行对比分析,验证了模型的平均误差不高于13%。3. 基于该模型计算了通过穷举法获得的所有 LED 光谱的损伤值,同时对光谱进行显色性评估,建立了满足显色要求、针对不同文物的最低损伤 LED 光谱数据库。将数据库嵌入了LED 照明系统,可根据文物材料特点调用并输出数据库中与之匹配的光谱,从而实现了文物的最佳照明保护效果。本研究在揭示照明损伤机理的基础上建立了最优光谱数据库,通过关键科学问题的解决促使理论成果走向应用,对保护文化遗产具有理论与现实意义。. 取得了如下学术成绩:. 1.项目团队成员以第一作者/通讯作者发表了15篇期刊论文,其中13篇SCI(包含本领域顶级期刊论文2篇)。. 2. 项目团队成员以第一发明人授权10项发明专利,其中2项完成转化。. 3. 项目团队成员参与编制文旅部行业标准1项。. 4.培养了2020-2023年度国际照明委员会杰出贡献奖获得者1名(国际照明领域最高个人荣誉)、2021年度国家级青年人才1名、2024年度国家资助博士后研究人员计划B档1名、博士研究生2名、硕士研究生8名。. 5.《馆藏文物照明设计和评价关键技术》获得2023年度中国照明学会科技创新一等奖(项目主持人排名第一)、《中国文物照明理论、关键技术与应用》获得2024年度华夏建设科学技术一等奖(项目主持人排名第一)。
展陈照明中白光LED对中国书画光照影响定量化研究
  • 批准号:
    51308384
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    党睿
  • 依托单位:
国内基金
海外基金