Среды отличительные светотехнические характеристики удивляют. Основные светотехнические величины и параметры, определяющие зрительные условия работы

Отчёт по лабораторной работе № 3

По дисциплине: Безопасность жизнедеятельности

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: «Исследование основных показателей естественного освещения»

Выполнили: студент гр. ТПП-09 /Михайлов А.А./

(подпись) (Ф.И.О.)

Проверил: ассистент ____________ /Ковшов С.В./

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

Цель работы: Измерение основных параметров, характеризующих ествественное освещение помещений; ознакомление с методикой их нормирования и расчета.

Основные светотехнические характеристики

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:
световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность световой энергии, измеряется в люменах (лм);
сила света J - величина, характеризующая свечение источника в некотором направлении и равная отношению светового потока dФ к малому телесному углу , в котором он в котором он распространяется: ; измеряется в канделах (кд);
освещенность Е – это световой поток dФ, приходящийся на единицу освещаемой поверхности dS (м 2): ; измеряется в люксах (лк);
яркость L – это величина, характеризующая свечение источника света в данном направлении. Яркость элемента dS светящейся поверхности в каком-либо направлении определяется отношением силы света dJ этого элемента в рассматриваемом направлении к площади dS проекции элемента на плоскость, перпендикулярную к рассматриваемому направлению: где – угол между нормалью к этому элементу dS и направлением, для которого рассчитывается яркость; измеряется в кд/м 2 .
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как характеристика фона, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель ослепленности, спектральный состав света.
Фон – это поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается:
– светлым при коэффициенте отражения поверхности более 0,4;
– средним при коэффициенте отражения поверхности от 0,2 до 0,4;
– темным при коэффициенте отражения поверхности менее 0,2.
При проектировании осветительной установки коэффициент отражения строительных и облицовочных материалов следует измерять, принимать по СНиП 23-05–95 или по табл. П.1 приложения.
Контраст объекта различения с фоном K определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона. Контраст объекта различения с фоном
считается:
– большим при K более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости);
– средним при K от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости);
– малым при K менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).
Коэффициент пульсации освещенности Kп, %, – это критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, выражающийся формулой:

(1)

где: E макс и E мин – соответственно максимальное и минимальное значение освещенности за период ее колебания, лк; E ср – среднее значение освещенности за этот же период, лк.
Показатель ослепленности P – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемой выражением:

(2)

где: S– коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.

Зрительный анализатор

Зрительный анализатор обладает наибольшей величиной адаптации. При темновой адаптации чувствительность дости­гает некоторого оптимального уровня через 40-50 мин; све­товая адаптация, т. е. понижение чувствительности, длится 8-10 мин. Глаз непосредственно реагирует на яркость, кото­рая представляет отношение силы света (интенсивности), излучаемой данной поверхностью, к площади этой поверх­ности. Яркость измеряется в нитах (нт; nt); 1 нт=1 кд/м 2 . При очень больших яркостях (более 30 000 нт) возникает эффект ослепления. Гигиенически приемлема яркость до 5000 нт.

Под контрастом понимается степень воспринимаемого различия между двумя яркостями, разделенными в простран­стве или времени. Контрастная чувствительность позволяет ответить на вопрос, насколько объект должен отличаться по яркости от фона, чтобы его было видно.

При оценке восприятия пространственных характеристик основным понятием является острота зрения, которая харак­теризуется минимальным углом, под которым две точки вид ны как раздельные. Острота зрения зависит от освещенности, контрастности, формы объекта и других факторов. С увели­чением освещенности острота зрения возрастает. При умень­шении констрастности острота зрения снижается. Острота зрения зависит также от места проекции изображения на сет­чатке глаза. Оптический анализатор включает два типа ре­цепторов: колбочки и палочки. Первые являются аппаратом хроматического зрения, вторые -ахроматического. При ра­венстве энергии воздействующих волн различия их длин ощу­щаются как различия в свете источников света или поверх­ностей предметов, которые его отражают. Глаз различает семь основных цветов И более сотни их оттенков. Цветовые ощущения вызываются воздействием световых волн, имею­щих длину от 380 до 780 нм. Приблизительно границы длин и- соответствующие им ощущения (цвета) следующие: 380-455 нм (фиолетовый); 455-470-нм (синий); 470-500 (голубой); 500-550 (зеленый); 540-590 (жел­тый) ;

590-610 (оранжевый); 610-780 (красный). Зрительный анализатор обладает определенной спектраль­ной чувствительностью, которая характеризуется относитель­ной видностыо монохроматического излучения. Наибольшая видность днем соответствует желтому цвету, а ночью или в сумерках - зелено-голубому. Гамма переходов от белого цвета к черному образует ахроматический ряд.

Ощущение, вызванное световым сигналом, в течение опре­деленного времени сохраняется, несмотря на исчезновение сигнала или изменение его характеристик. Инерция зрения по данным различных исследователей находится в пределах 0,1-0,3 с. Ощущения, возникающие после снятия раздражи­теля, называются последовательными образами. При корот­ком ярком сигнале образ выступает из темноты несколько раз в быстрой последовательности. При небольших яркостях через 0,5-1,5 с появляется отрицательный последовательный образ (т. е. светлые поверхности кажутся темными и наобо­рот). При цветном сигнале образ окрашен в дополнительный цвет. При резком действии прерывистого раздражителя воз­никает ощущение мельканий, которые при определенной ча­стоте сливаются в ровный немигающий свет. Частота, при которой мелькания исчезают, называется критической часто­той слияния мельканий. В том случае, когда мелькания света используются в качестве сигнала, возникает вопрос о выборе

оптимальной частоты. Оптимальной является часн, и,- пи-делах 3-10 Гц. Инерция зрения обусловливает стробоскопи­ческий эффект. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени гашения зрительного образа, то наблюдение субъективно ощущается как непрерывное. При стробоскопическом эффекте возможна иллюзия движения при прерывистом наблюдении отдельных объектов или иллюзия неподвижности (замедленного движения), возникающая, ко­гда движущийся предмет периодически занима"ет прежнее по­ложение. При восприятии объектов в двухмерном и трехмер­ном пространстве различают поле зрения и глубинное зрение. Бинокулярное поле зрения охватывает в горизонтальном на­правлении 120-160°, по вертикали вверх - 55-60° и вниз - 65-72°. При восприятии цвета размеры поля зрения сужа­ются. Зона оптимальной видимости ограничена полем: вверх - 25°, вниз - 35°, вправо и влево по 32°. Глубинное зрение связано с восприятием пространства. Ошибка оценки абсолютной удаленности на расстоянии до 30 м равна в сред­нем 12% общего расстояния.

1. Методы и средства обеспечения безопасности труда в машиностроении. Учеб. для вузов / В.Г. Еремин, В.В. Сафронов, А.Г. Схиртладзе, Г.А. Харламов; под ред. Ю.М. Соломенцева. – М.: Высш. шк., 2000. – 326 с.

2. Обеспечение безопасности жизнедеятельности в машиностроении. Учеб. пособие для вузов / В.Г. Еремин, В.В. Сафронов, А.Г. Схиртладзе, Г.А. Харламов. – М.: Машиностроение. – 2000. – 392 с.

3. Буралев Ю.В. Безопасность жизнедеятельности на транспорте: Учеб. для вузов / Юрий Васильевич Буралев. – М.: Издательский центр «академия», 2004. – 288 с.

4. Охрана труда в машиностроении: Учеб. для вузов /Е.Я. Юдин, С.В. Белов, С.К. Баланцев и др.; под ред. Е.Я. Юдина, С.В. Белова. – 2-е изд. перераб. и дополненное. – М.: Машиностроение. – 1983. – 432 с.

5. Пособие по расчету и проектированию естественного, искусственного и совмещенного освещения (КСНиП II-4-79 НИИСФ). – М.: Стройиздат. – 1985.

6. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение Минстрой России. – М.: Стpойиздат. – 1996. – 48 с.

7. Оболенцев Ю.Б., Гpиндин Э.Л. Электротехническое освещение общепромышленных помещений. – М.: Энеpгоатомиздат. – 1990. – 324 с.

8. Кноppинг Г.М. Осветительные установки. – Л.: Энеpгоиздат. – Ленинград отд.. – 1981. – 288 с.

9. Епанешников М.М. Электротехническое освещение: Учебное пособие для студентов высш. учебн. зав. изд. 4-е, пеpеpаб. – М.: Энергия. – 1973. – 360 с.

1. Цели и задачи лабораторной работы.............................................................................3

2. План выполнения работы...............................................................................................3

3. Теоретические основы производственного освещения................................................3

3.1. Классификация производственного освещения........................................................3

3.2. Основные светотехнические характеристики зрительной работы...........................4

3.3. Источники света.............................................................................................................7

3.3.1. Источники искусственного света..............................................................................7

3.3.2. Естественное освещение............................................................................................9

3.4. Нормирование освещенности.......................................................................................9

4. Экспериментальная работа..............................................................................................16

4.1. Устройство и работа стенда..........................................................................................17

4.2. Устройство и работа люксметра...................................................................................18

4.3. Методика проведения и оформления результатов исследования.............................20

4.3.1. Определение световой отдачи ламп..........................................................................20

4.3.2. Определение коэффициента отражения...................................................................22

4.3.3. Естественное освещение лабораторий......................................................................24

4.3.4. Нормирование освещенности....................................................................................30

6. Контрольные вопросы.....................................................................................................32

Литература.............................................................................................................................33

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………. ЦЕЛЬ РАБОТЫ……………………………………………………….. 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………….. 1.1. Основные светотехнические характеристики……………….. 1.2. Системы и виды производственного освещения……………... 1.3. Нормирование параметров производственного освещения….. 1.4. Источники света…………………………………………………. 1.5. Светильники……………………………………………………... 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………….. 2.1. Назначение, устройство, работа люксметра…………………….. 2.2. Порядок выполнения работы……………………………………. 3. Требования к содержанию и оформлению отчета………………... 4. Контрольные вопросы……………………………………………… Список литературы……………………………………………………. ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………..

Введение

Одним из главных вопросов охраны труда является организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест. Оптимально выполненное освещение производственных помещений в соответствии с требованиями строительных норм и правил и гигиенических нормативов способствует сохранению здоровья человека, оказывает положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм на производстве.

Цель работы – изучение количественных и качественных характеристик производственного освещения, освоение принципов нормирования производственного освещения, получение навыков расчета систем искусственного общего освещения, получение навыков работы с приборами для измерения уровня освещенности на рабочих местах.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Ощущение зрениявозникает под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38 – 0,76 мкм. Из общего объема информации человек получает через зрительный аппарат около 80%. Качество получаемой информации во многом зависит от освещения. Неправильно спроектированное освещение не только утомляет зрение, но и вызывает утомление организма в целом.

Основные светотехнические характеристики

Освещение характеризуется количественными и качествен-ными показателями.

К количественным показателям относятся:

1) световой поток F – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, из­меряется в люменах (лм);

2) сила света J – пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dF, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла Ω (измеряется в стерадианах), к величине этого угла: . Сила света измеряется в канделах (кд).

3) освещенность Е – поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dF, равномерно па­дающего на освещаемую поверхность, к ее площади dS (м 2): . Освещенность измеряется в люксах (лк).

4) Цилиндрическая освещенность – средняя плотность светового потока на поверхности вертикального цилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю, измеряется в люксах (лк). Цилиндрическая освещенность характеризует насыщенность помещения светом.

5) яркость В поверхности под углом α к нормали - это отношение силы света dJ α излучаемой, освещаемой или светящейся поверх­ностью в этом направлении, к площади проекции этой поверх­ности, на плоскость, перпендикулярную этому направле-нию: . Яркость измеряется в нитах (кд/м 2).

Для качественной оценки условий зрительной работы использу­ют такие показатели, как фон, контраст объекта с фоном, коэффици­ент пульсации освещенности, видимость, показатель ослепленности, спектральный состав света.

1) Фон – это поверхность, на которой происходит различение объ­екта.

Фон характеризуется способностью поверхности отражать па­дающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отра­жения ρ) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока F отр к падающему на нее световому потоку F пад: .

При ρ > 0,4 фон считается светлым; при ρ = 0,2 – 0,4 – средним и при ρ < 0,2 – темным.

2) Контраст объекта с фоном K – степень различения объекта и фона. Контраст характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других эле­ментов) и фона: .

Контрастсчитается большим, если K > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при K = 0,2 – 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при K < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).

3) Коэффициент пульсации освещенности k E – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени свето­вого потока:

,

где Е max , Е min , E ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний. Для газоразрядных ламп k E = 25 – 65 %, для обычных ламп накаливания k E = 7 %, для галоген­ных ламп накаливания k E = 1%.

4) Блескость – повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение види­мости объектов. Прямая блескость появляется, если источник света находится непосредственно в поле зрения, отраженная – если источник попадает в поле зрения, отражаясь в зеркальных и полированных поверхностях.

5) Видимость V – характеризует способность глаза воспринимать объ­ект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, кон­траста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость опре­деляется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном:

где k пор – пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект ста­новится неразличимым на этом фоне.

6) Показатель ослепленности Р – критерий оценки слепящего дей­ствия, создаваемого осветительной установкой.

где V 1 и V 2 – видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения. Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.д.

Профессиональные светотехники и специалисты, работающие в области освещения, постоянно употребляют разные термины и определения, которые мало о чем говорят простому обывателю.

Чтобы было проще понимать, о чем идет речь, и что обозначают эти слова, мы подготовили список, объясняющий основные светотехнические термины и характеристики. Его не нужно учить наизусть, можно просто заходить на нужную страницу и освежать в памяти забытый параметр. Говорить «на одном языке» всегда проще.

Светотехнические параметры и понятия.

1 - Видимое и оптическое излучение

Весь окружающий нас мир образуется видимым излучением, сосредоточенным в полосе электромагнитных волн от 380 до 760 нм. К ней с одной стороны добавляется ультрафиолетовое излучение (УФ), а с другой инфракрасное (ИК).

УФ-лучи оказывают биологическое воздействия и применяются для уничтожения бактерий. Дозировано они используются для лечебного и оздоровительного эффектов.

ИК-лучи используются для нагрева и сушки в установках, так как в основном производят тепловое воздействие.

2 - Световой поток (Ф)

Световой поток характеризует мощность видимого излучения по воздействию на человеческое зрение. Измеряется в люменах (лм). Величина не зависит от направления. Световой поток - это самая важная характеристика .

Например, лампа накаливания Е27 75 Вт имеет световой поток 935 лм, галогенная G9 на 75 Вт - 1100 лм, люминесцентная Т5 на 35 Вт - 3300 лм, металлогалогенная G12 на 70 Вт (теплая) - 5300 лм, светодиодная Е27 9,5 Вт (теплая) - 800 лм.

3 - Люмен

Люмен (лм) - это световой поток от источника света (лампы) при окружающей температуре 25°, измеренной при эталонных условиях.

4 - Освещенность (Е)

Освещенность - это отношение светового потока, подающего на элемент поверхности, к площади этого элемента. Е=Ф/А, где, А -площадь. Единица освещенности - люкс (лк).

Чаще всего нормируется горизонтальная освещенность (на горизонтальной плоскости).

Средние диапазоны освещенности: на улице при искусственном освещении от 0 до 20 лк, в помещении от 20 до 5000 лк, 0,2 лк в полнолуние в природных условиях, 5000 -10000 лк днем при облачности и до 100 000 лк в ясный день.

На картинке представлены: а - средняя освещенность на площади А, б - общая формула для расчета освещенности.

5 - Сила света (I)

Сила света - это пространственная плотность светового потока, ограниченного телесным углом. Т. е. отношение светового потока, исходящего от источника света и распространяющегося внутри малого телесного угла, содержащего рассматриваемое направление.

I=Ф/ω Единица измерения силы света - кандела (кд).

Средняя сила света лампы накаливания в 100 Вт составляет около 100 кд.

КСС (кривая силы света ) - распределение силы света в пространстве, это одна из важнейших характеристик светотехнических приборов, необходимая для расчета освещения.

6 - Яркость (L)

Яркость (плотность света) - это отношение светового потока, переносимого в элементарном пучке лучей и распространяющемся в телесном угле, к площади сечения данного пучка.

L=I/A (L=I/Cosα) Единица измерения яркости - кд/м2.

Яркость связана с уровнем зрительного ощущения; распространение яркости в поле зрения (в помещении/интерьере) характеризует качество (зрительный комфорт) освещения.

В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2.

Полностью светящийся потолок яркостью боле 500 кд/м2 вызывает у человека дискомфорт.

Яркость солнца примерно миллиард кд/м2, а люминесцентной лампы 5000–11000 кд/м2.

7 - Световая отдача (H)

Световая отдача источника света - это отношение светового потока лампы к ее мощности.

Η=Ф/Р Единица измерения светоотдачи - лм/Вт.

Это характеристика энергоэкономичности источника света. Лампы с высокой световой отдачей обеспечивают экономию электроэнергии. Заменяя лампу накаливания со светоотдачей 7–22 лм/Вт на люминесцентные (50–90 лм/Вт), расход электроэнергии уменьшится в 5–6 раз, а уровень освещенности останется тот же.

8 - Цветовая температура (Тц)

Цветовая температура определяет цветность источников света и цветовую тональность освещаемого пространства. Цветовая температура равна температуре нагретого тела (излучатель Планка, черное тело), одинакового по цвету с заданным источником света.

Единица измерения Кельвин (К) по шкале Кельвина: Т - (градусы Цельсия + 273) К.

Пламя свечи - 1900 К

Лампа накаливания - 2500–3000 К

Люминесцентные лампы - 2700 - 6500 К

Солнце - 5000–6000 К

Облачное небо - 6000–7000 К

Ясный день - 10 000 - 20 000 К.

Индекс цветопередачи характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении источником света (лампой) при сравнении с эталонным источником.

Максимальное значение индекса цветопередачи Ra =100.

Показатели цветопередачи:

Ra = 90 и более - очень хорошая (степень цветопередачи 1А)

Ra = 80–89 - очень хорошая (степень цветопередачи 1В)

Ra = 70–79 - хорошая (степень цветопередачи 2А)

Ra = 60–69 - удовлетворительная (степень цветопередачи 2В)

Ra = 40–59 - достаточная (степень цветопередачи 3)

Ra = менее 39 - низкая (степень цветопередачи 3)

Ra он же CRI - color rendering index был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета.

Комфортное для глаза человека значение CRI = 80–100 Ra

Свет - это видимое электромагнитное излучение с длинной волны λ=(0,28…0,77) мкм.

Освещение характеризуется качественными и количественными показателями.

Количественные показатели : сила света, световой поток, освещенность, коэф-т отражения, освещенность рабочей поверхности, яркость светящейся поверхности, пульсация освещенности

Качественные показатели:

1. Минимальный объект различения - это min объект, который необходимо различать при работе.

2. Фон - это поверхность, прилегающая к объекту различения: темный, средний, светлый

3. Контраст объекта различения с фоном;

Норма наименьшей допустимой освещенности рабочей поверхности должна соответствовать характеру зрительной работы, который зависит от размера объекта различения, фона рабочей поверхности и контраста объекта различения с фоном. Чем меньше размеры объекта, чем темнее фон и чем меньше контраст объекта с фоном, тем больше норма освещенности. К объектам различения относятся, например, риска на мерительном инструменте, штрих на шкале прибора или линия на чертеже.

Искусственное освещение на промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания игазоразрядными лампа­ми.

Преимущества ламп накаливания : удобство в эксплуатации, простота в изготовлении, низкая инерционность при включении, надежность работы при колебаниях напряжения. Недостатки: низкая световая отдача, сравнительно малый срок службы (до 2,5 тыс. часов), в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отли­чает их спектральный состав от солнечного света.

Преимущества газоразрядных ламп перед лампами накали­вания: большая световая отдача (до 110 лм/Вт), значительно больший срок службы (до 12 тыс. часов). От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары ме­таллов, любминоформ. По спектральному составу различают лампы дневного света (ДД), дневного света с улучшенной свето­передачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого света (ЛБ). Недостатки газоразрядных ламп: длитель­ный период разгорания, необходимость применения специаль­ных пусковых приспособлений, зависимость работоспособности от температуры окружающей среды, пульсация светового пото­ка, что может привести к появлению стробоскопического эффек­та (искажение зрительного восприятия).

Вибрация.

Вибрация представляет собой процесс распространения ме­ханических колебаний в твердом теле. При воздействии вибра­ции на организм важную роль играют анализаторы ЦНС - вес­тибулярный, кожный и другие аппараты.

Вибрации характеризуются частотой и амплитудой смеще­ния, скоростью и ускорением.

Особенно вредны вибрации, совпадающие с частотой собст­венных колебаний тела человека или его отдельных органов (для тела человека 6.9 Гц, головы 6 Гц, желудка 8 Гц, других орга­нов в пределах - 25 Гц). Частотный диапазон расстройств зри­тельных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воз­действие на отдельные части тела - руки или ноги).

Основные методы борьбы с вибрациями:

Снижение вибраций воздействием на источник возбужде­ния путем снижения или ликвидации побуждающих сил;