Основы метрологии

лампами), небольшой срок службы (около 1000ч), неблагоприятный  спектральный состав, искажающий светопередачу. В них видимое излучение преобладает  в желтой и красной частях спектра  при недостатке в синей и фиолетовой его частях по сравнению с дневным естественным светом. Лампы накаливания обладают большой яркостью, но не дают равномерного распределения cветового потока.

Чтобы исключить прямое попадание света в глаза и  вредное воздействие большой  яркости на зрение, нить накаливания лампы необходимо закрывать. Помимо этого, при применении открытых ламп почти половина светового потока не используется для освещения рабочих поверхностей, поэтому лампы накаливания устанавливают в осветительной арматуре.

Галогенные лампы накаливания с вольфрамовой нитью содержит в колбе пары определенного галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити и исключает её испарение. У этих ламп более продолжителен срок службы и более высокая теплоотдача.

Газоразрядные источники света включают лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления (ртутные, ксеноновые). Газоразрядные лампы дают свет в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металла и их смесей. Они имеют следующие преимущества по сравнению с лампами накаливания: пожаробезопасны (низкая температура поверхности колбы), высокую светоотдачу, в несколько раз большую, чем у ламп накаливания, весьма продолжительный срок службы (8-14 тыс. ч); спектр излучения люминесцентных ламп близок к спектру естественного света.

К недостаткам газоразрядных  ламп надо отнести относительно сложную  схему включения и необходимость  специальных пусковых приспособлений, поскольку напряжение зажигания  у этих ламп значительно выше напряжения сети, а период разгорания продолжителен. Эти лампы могут дать стробоскопический эффект, выражающийся в искажении зрительного восприятия (быстродвижущиеся или вращающиеся детали могут казаться неподвижными). Это явление возникает в результате пульсации светового потока, которая к тому же может вызывать помехи радиопередач. Наличие стробоскопического эффекта в большинстве производственных помещений недопустимо. Устранить его можно, пользуясь специально разработанными схемами включения люминесцентных ламп. Эти схемы требуют установки соответствующей пускорегулировочной аппаратуры, в которой предусмотрены также конденсаторы для повышения коэффициента мощности установки и устранения радиопомех.

Люминесцентные лампы  представляют собой прозрачную стеклянную трубку с впаянными по концам электродами, наполненную дозированным количеством ртути и инертного газа. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора, в зависимости от вида которого создается та или иная цветность излучения. Промышленность выпускает люминесцентные лампы белого света (ЛБ), теплого белого света (ЛТБ), холодного белого света (ЛХБ), дневного света (ЛД), с исправленной цветопередачей (ЛДЦ).

Освещение люминесцентными  лампами следует применять в  помещениях, в которых необходимо создать особо благоприятные  условия для зрения. Например, при выполнении точных работ, требующих значительного зрительного напряжения, или при выполнении работы, связанной с различением цветовых оттенков, а также в помещениях с постоянным пребыванием людей при недостаточном или вообще отсутствующем естественном освещении.

Если по условиям работы необходимо правильное различение цветов и их оттенков, надлежит применять  лампы ЛДЦ. При работе с блестящими поверхностями в установках общего освещения следует применять  люминесцентные лампы ЛД, поскольку их световая отдача выше, а глубина колебаний светового потока меньше. При этом в светильниках местного освещения целесообразно использовать лампы ЛХБ и ЛД.

Люминесцентные лампы  чувствительны к температуре  окружающего воздуха, оптимальной  величиной которой является температура 20 - 25 град. Отклонение температуры от оптимального предела вызывает уменьшение светового потока лампы. При температурах, близких к 0оС, зажигание ламп затруднено.

Ртутные лампы высокого давления ДРЛ имеют следующее  устройство. В кварцевой трубке, содержащей дозированную долю ртути и инертного газа, происходит электрический разряд. Трубка помещена в колбу из жароустойчивого стекла, внутренние стенки которой покрыты слоем люминофора.

Ультрафиолетовое излучение  в кварцевой трубке воздействует на люминофор и вызывает его свечение. Световая отдача ртутных и люминесцентных ламп примерно одинаковая. Срок их службы около 5000 ч. Режим работы ртутных ламп высокого давления в отличие от люминесцентных ламп низкого давления не зависит от температуры окружающей среды. Включение их в сеть производится посредством специального прибора включения (ПРА).

Особую группу осветительных  приборов составляют прожекторы, в  которых с помощью системы  линз и зеркал свет концентрируется  узким лучом. Прожекторы широко используются для освещения открытых пространств, карьеров, территорий предприятий, строительных площадок, складов и др.

Перспективным является применение световодов, передающих свет от естественного или искусственного источника на значительное расстояние, что особенно целесообразно во взрыво- и пожароопасных помещениях.

Основными световыми  единицами являются световой поток (люмен), сила света (кандела), освещенность (люкс) и яркость (кд/м²).

Люмен - световой поток F, излучаемый абсолютно черным телом, с площади 0,5305 мм² при температуре затвердевания платины (2046.65 К при 101325 Па).

Сила света J- (кандела - свеча) - пространственная плотность  светового потока - отношение светового  потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределен световой поток.

Освещенность E (люкс) - плотность  светового потока на освещенной поверхности, то есть отношение светового потока F к величине освещаемой поверхности S, измеряется люксметром (селеновый  фотоэлемент и гальванометр).

Яркость L - это яркость поверхности, испускающей силу света величиной в 1 канделу (свечу) с площади в 1 м² в перпендикулярном ей направлении, т.е. 1нт=1 кд/м².

Обычно пользуются естественным, искусственным и совмещенным (естественное и искусственное совместно) освещением.

Искусственное освещение  нормируется согласно СНиП 23-05. Освещенность рабочих поверхностей мест работ  вне зданий нормируется в зависимости  от характера работы по разрядам зрительной работы от IX (точные работы - отношение  наименьшего размера объекта различения к расстоянию до глаз не менее 0,005) и до XIII (различение крупных предметов).

Наружное освещение  должно иметь управление, независимое  от управления освещением внутри здания. СНиП нормирует и высоту установок  наружного освещения для ограничения их слепящего действия. Расчет искусственного освещения сводится к решению следующих вопросов: выбор системы освещения, типа источников света, нормы освещенности, типа светильников, расчета освещенности на рабочих местах, уточнение размещения и числа светильников, определение одиночной мощности ламп.

Применяются различные  методики расчета, наиболее простой - метод  удельной мощности W, применяемый для  ориентировочных расчетов:

W =n*P/S, где n - число светильников; P - мощность лампы, Вт; S - освещаемая  площадь, м². Значение удельной мощности указано в таблицах справочников по светотехнике с учетом: типа светильника, высоты его подвеса, площади пола и требуемой освещенности.

Другой метод расчета - по коэффициенту использования светового  потока, т.е. определяется поток, необходимый для создания заданной освещенности горизонтальной поверхности при общем равномерном освещении с учетом света, отраженного стенами и потолком:  для ламп накаливания и ламп типа ДРЛ, ДРИ и Д_нат :F =E*S*z*K/n*u . Для люминесцентных ламп: n =E*S*z*K/F*u*m, где F - световой поток одной лампы; E - нормированная освещенность, лк; S - площадь помещения, м²; z, K - поправочные коэффициенты светильника и запаса (от 1,1 до 1,3); n - число светильников; u, m - коэффициенты использования в зависимости от типа ламп.

Шум, вибрация и ультразвук представляют собой колебания материальных частиц газа, жидкости или твердого тела. Производственные процессы часто  сопровождаются значительным шумом, вибрацией  и сотрясениями, которые отрицательно влияют на здоровье и могут вызвать профессиональные заболевания.

Рис. 1. График кривых равной громкости

Слуховой аппарат человека обладает разной чувствительностью  к звукам различной частоты. Наибольшей чувствительностью - на средних и  высоких частотах (800-4000 Гц) и наименьшей - на низких (20-100Гц). Поэтому для физиологической оценки шума используют кривые равной громкости (рис.1), полученные по результатам изучения свойств органа слуха, которые позволяют оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, т.е. судить о том, какой из них сильнее или слабее.

Уровни громкости измеряются в фонах. На частоте 1000 Гц уровни громкости  приняты равными уровням звукового  давления.

По характеру спектра  шумы подразделяются на:

• широкополосные - спектр больше одной октавы (октава, когда fн отличается от fк в 2 раза) ;
• тональные - слышится один тон или несколько.

По времени шумы подразделяются на постоянные-(уровень за 8 часовой  рабочий день изменяется не более 5 дБ) и непостоянные (уровень меняется за 8 час. рабочего дня не менее 5 дБ). Различают непостоянные шумы:

• колеблющиеся во времени - постоянно изменяются по времени;
• прерывистые - резко прерываются с интервалом 1 с. и более;
• импульсные - сигналы с длительностью менее 1 с.

Всякое возрастание  шума над порогом слышимости увеличивает мускульное напряжение, значит повышает расход мышечной энергии. Под влиянием шума притупляется острота зрения, изменяются ритмы дыхания и сердечной деятельности, снижается трудоспособность, ослабляется внимание. Кроме того, шум вызывает повышенное раздражение и нервозность.

Тональный (преобладает  определенный тон) и импульсный (прерывистый) шумы более вредны для здоровья человека, чем широкополосный шум. В первую очередь снижается чувствительность на высоких частотах. Длительное воздействие шума приводит к глухоте, особенно с превышением уровня 85-90 дБ.

Для измерения уровня шума используется шумомер; в нем  звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется  в электрические колебания, которые  усиливаются, пропускаются через фильтры, выпрямляются и регистрируются стрелочным прибором. Современные приборы имеют три шкалы с частотными характеристиками А, В, С.

Характеристика А имитирует  кривую чувствительности уха человека, измеряется в дБА (замер без фильтров); С - линейная во всем диапазоне частот; В - большая чувствительность к низким частотам. Кроме того, имеется режим «медленно» и «быстро».

 

Большое влияние на безопасность также оказывают условия среды, в которой эксплуатируются ЭУ.

От них зависит состояние  изоляции, электрическое сопротивление тела человека. При повышенной влажности снижается сопротивление изоляции.

Отмечено увеличение емкости гибких кабелей с резиновой  изоляцией при повышении влажности  воздуха, что объясняется изменением диэлектрической проницаемости  изоляции при изменении влажности.

По ПУЭ (пп. 1.1.6.-1.1.13.) различают  помещения:

1) сухие - относительная  влажность воздуха не более  60 %;

2) влажные - относительная  влажность воздуха длительно  более 75%; в таких помещениях  повышается возможность кратковременного выделения паров и конденсирующейся влаги в небольших количествах;

3) сырые - относительная  влажность воздуха длительно  более 75%, но не достигает 100 %;

4) особо сырые - относительная  влажность близка к 100 % (стены,  потолок и предметы покрыты  влагой);

5) жаркие - температура  воздуха постоянно или периодически (более 1 сут.) превышает 35 ^оС; повышенная температура ускоряет старение изоляции, что приводит к снижению сопротивления и к её разрушению; при повышенной температуре воздуха уменьшается сопротивление тела человека вследствие смачивания кожи выделяющимся потом.

6) пыльные - выделяется  технологическая пыль в таком  количестве, что она может оседать  на проводах, проникать внутрь  машин, аппаратов и т. п. (пыльные  помещения подразделяются на: помещения с токопроводящей и нетокопроводящей пылью);

7) с химически активной  или органической средой, в которых  постоянно или в течение длительного  времени содержатся агрессивные  пары, газы, жидкости, образуются отложения,  разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

На безопасность также  влияет электропроводность пола. Токопроводящий пол (металлический, земляной, железобетонный, кирпичный, ксилитовый и т. п.) резко  понижает сопротивление цепи человека, стесненность в помещениях с ЭУ также  ухудшает электробезопасность: увеличивается вероятность одновременного прикосновения к имеющим связь с землей корпусами оборудования (металлоконструкции) и к частям ЭУ, нормально или случайно находящихся под напряжением.

По электробезопасности, то есть в отношении опасности поражения людей электрическим током, помещения различаются по ПУЭ на помещения:

1. Без повышенной опасности  - нет условий повышенной и  особой опасности.

2. Повышенной опасности  - характеризуются наличием одного  из следующих условий: 

а) сырости (длительно более 75 %) или токопроводящей пыли;

б) токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные);

в) высокой температуры (длительно более 35 ^оС);

г) возможности одновременного прикосновения человека к имеющем  соединение с землей металлоконструкциям, аппаратам и т. п. с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.