Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное АгенТство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
________________________________________________________________
ИССЛЕДОВАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине “Безопасность жизнедеятельности” для студентов всех специальностей
Томск 2008
Цель работы: исследование поверхностного распределения светового потока источников искусственного света; освоение практических приемов определения освещенности рабочих мест; определение отражательной способности поверхностей с различной световой отделкой.
Основные светотехнические понятия
В лабораторной работе необходимо пользоваться рядом светотехнических понятий: световой поток, освещенность, сила света, яркость и яркостный контраст. Световой поток (F, единица измерения –люмен, лм ) –это мощность световой энергии, излучаемой данным источником света и оцениваемой по световому ощущению, производимому на глаз человека.
Освещенность E выражается величиной светового потока, равномерно распределенного на данной поверхности. Единица измерения –люкс (лк) равна лм на 1 м2 освещенной поверхности.
Величину освещенности можно записать в виде (1)
где, S –освещаемая поверхность, м2.
Сила (интенсивность) света J определяется отношением величины светового потока, равномерно распределенного внутри данного телесного (пространственного) угла к величине последнего. За единицу силы света принята кандела (кд), соответствующая световому потоку в 1 лм, излучаемому источником света в данном направлении внутри телесного угла в 1 стерадиан. Если величина угла равна , то сила света запишется в виде:
J = (2)
Сила света служит основной характеристикой световой интенсивности источника, генерирующего свет.
Яркость –это единственная светотехническая величина, непосредственно оказывающая физиологическое воздействие на органы зрения. Яркость характеризует святящуюся поверхность или источник света в отношении их способности излучать в данном направлении определенную силу света.
Единица яркости соответствует силе света в 1 кд, излучаемой в данном направлении с 1 м2 проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению.
Если светящаяся поверхность имеет площадь , м2 и излучает под углом свет силой , то яркость равна: (3)
Различные предметы, если их облучать одинаковым потоком световой энергии, будут различаться по своей яркости. При совместном рассмотрении таких предметов проявляет себя яркостный контраст. Это имеет место, когда объект, подлежащий зрительному восприятию (объект различения) располагается на рабочей поверхности. Различия в яркостях предметов обусловлены степенью их светлоты, состоянием поверхностей и другими факторами.
Величина яркостного контраста вычисляется по выражению
[4], где –измеренные отдельно яркости объектов и фона.
В выражении [4] числитель должен быть положительным, поэтому необходимо брать разность яркостей между ее большим и меньшим значениями.
Установлены три уровня яркостного контраста: большой –при ; средний –при ; малый –при .
Повышение величины , при прочих равных условиях, облегчает зрительную работу.
Блескость –характеристика зрительных условий работы, определяющая возможность резкого воздействия на органы зрения и нарушения их функций (ослепление). Возникает при наличии в поле зрения чрезмерных яркостей, источниками которых служат сильно светящиеся тела: осветительные устройства (прямая блескость); поверхности и предметы с высокими отражающими свойствами (отраженная блескость). В работе блескость должна исключаться. Ее проявление оценивается по субъективному восприятию освещения. Равномерность освещения и отсутствие резких теней на рабочем месте влияют на адаптационную нагрузку органов зрения, и при их неудовлетворительном состоянии максируют реальную обстановку на рабочем месте, искажают правильное восприятия объекта различения (искажения размера, формы).
Равномерность освещения находится по выражению, (5)
где, , –освещенность в точках рабочей поверхности, в которых она имеет минимальное и максимальное значение. Величины измеряются по осям , на рабочей поверхности, в точке расположения объекта расположения.
–определяется по СНиП 23-05-95 (приложение №1) исходя из точности зрительной работы, контрастности фона и яркости объекта.
Насыщенность светом рабочей поверхности оценивается средним уровнем освещенности . Эта величина определяется как среднее арифметическое нескольких измерений, проведенных по координатным осям , в пределах площадки рабочего места.
Зная и суммарную мощность осветительных ламп , используемых в работе, находят удельную мощность расхода электроэнергии на освещение
(6)
Удельная мощность может использоваться на стадии проектирования систем искусственного освещения.
Для измерения освещенности в работе применяется люксметр Ю-16 или Ю-116.
Люксметр Ю-16 состоит из светоприемника –селенового элемента и зеркального миллиамперметра со шкалой, проградуированной в люксах. Шкала имеет три диапазона измерений –, 100 и 500 лк. Кроме того, имеется съемный светофильтр, расширяющий диапазон измерений в 100 раз. При пользовании светофильтром показания люксметра, получение на любом из диапазонов, необходимо умножить на 100.
Объективный люксметр Ю-116 состоит из светоприемника –селенового элемента и зеркального миллиамперметра с двумя шкалами (300, 1000), проградуированными в люксах. Кроме того имеется один из съемных светофильтров (М, Р, Т) и концентрирующая насадка К. Измерение по шкале прибора необходимо увязывать с пределами измерения установленного светофильтра.
Таблица поправочных коэффициентов для оценки освещенности, создаваемой различными источниками света.
|
№ |
Тип ламп, используемых в производственных помещениях |
Поправочный коэффициент |
|
1 |
Лампа накаливания |
1 |
|
2 |
Люминесцентная типа ЛД |
0,88 |
|
3 |
Люминесцентная типа ЛБ |
1,15 |
|
4 |
Люминесцентная типа ЛДЦ |
0,95 |
|
5 |
Ртутно-дуговая типа ДРЛ |
1,2 |
|
6 |
Естественный свет |
0,8 |
Фотоэлемент нельзя подвергать сильным световым воздействиям, это вызывает его быстрое старение. При хранении и в начале замера освещенности он должен быть закрыт фильтром. Приборы следует оберегать от толчков и тряски. Его нельзя устанавливать вблизи токоведущих проводов, создающих сильные магнитные поля. Поверхность фотоэлементов необходимо оберегать от прикосновений и загрязнения. Точность измерения люксметром без фильтра , с фильтром Прибор рассчитан на работу при температуре воздуха С0 и относительной влажности до .
Измерение освещенности производится следующим образом. Миллиамперметр устанавливают горизонтально. Затем, соблюдая полярность, подключают провод фотоэлемента к клеммам миллиамперметра. При этом на фотоэлементе должен находиться фильтр, а переключатель диапазона измерений установлен на диапазон 500 лк. Фотоэлемент располагается на поверхности, где нужно замерить освещенность и по шкале прибора определяют ее величину, вводя поправку по таблице.
Показания со шкалы прибора можно считывать, когда стрелка находится между цифрами 5 и 20 по верхней шкале (в начале и конце шкалы погрешности прибора максимальны). Если при установке переключателя на диапазон 500 стрелка не достигает цифры 5, то необходимо перевести его на диапазон 100, а затем, при необходимости, и на диапазон 25. Если и в последнем случае стрелка не достигла цифры 5, то следует вернуться на диапазон 500 и тогда только снять с фотоэлемента фильтр. В таком же порядке следует работать с фотоэлементами без фильтра.
Экспериментальная часть
I. Исследование распределения светового потока на горизонтальной поверхности
Исследование производится с применением светильников с лампами накаливания.
1. Повесить светильник прямого света на высоте 40 см над нулевой точкой координатной сетки, нанесенной на рабочей поверхности стола и включить его.
. В различных точках координатной сетки, расположенных по оси абсцисс, в интервале от 0 до 50 см (точки отсчитываются через 10 см) устанавливается фотоэлемент люксметра и измеряется величина освещенности. Полученные данные вносятся в таблицу 1.
3. Проводятся измерения, аналогичные указанным в п. 2 для светильников преимущественно прямого и рассеянного света. Результаты заносятся в таблицу 1.
4. По данным таб. 1 строятся графические зависимости освещенности для исследуемых типов светильников.
5. Пользуясь кривыми распределениями освещенности, точечным методом, решается задача: на каком расстоянии по горизонтали надо разместить на заданной высоте два однотипных светильника, чтобы создаваемая ими суммарная освещенность в точках оси абсцисс между проекциями светильников равнялась максимальной освещенности, получаемой от одного из этих светильников.
6. По полученным результатам делаются выводы о преимуществах и недостатках светильников различного типа по КПД и равномерности освещения рабочей поверхности.
II. Определение наивыгоднейшей высоты подвеса светильника
над рабочей поверхностью
1. Светильник прямого света с лампой накаливания подвешивается на высоте см.
2. Определяется освещенность на столе под центром подвеса - (базовая).
3. Высота подвеса последовательно уменьшается, проходя через значения 70, 60, 50, 40, 30, 20 см. И для каждой высоты находится точка на оси абсцисс, в которой освещенность равна .
4. По результатам опытов заполняется таблица 2 и строится кривая изолюкс в координатах , для данной величины .
5. На основании таб. 2 и кривой равной освещенности (изолюксы) делается вывод о наивыгоднейшей высоте подвеса светильника над рабочей поверхностью.
III. Cравнение экономической эффективности люминесцентной лампы и лампы накаливания
1. Светильник прямого света с лампой накаливания подвешивается на высоте см и определяется освещенность на столе под центром подвеса .
2. На той же высоте на кронштейнах подвешивается светильник прямого света с люминесцентной лампой и определяется освещенность .
3. По полученным данным делается вывод об экономической эффективности люминесцентных ламп.
,
где – освещенность от лампы накаливания;
– освещенность от люминесцентной лампы.
Примечание: использованный метод дает ориентировочные значения в связи с тем, что светильник с лампой накаливания является точечным, а светильник с люминесцентной лампой –линейный.
IV. Исследование зависимости величины отраженного светового потока от цвета отражающей поверхности
1. Светильник рассеянного света с лампой накаливания подвешивается на высоте см. Фотоэлемент люксметра устанавливается в оправке кронштейна так, чтобы светоприёмная сторона была обращена вниз.
2. На рабочем столе под фотоэлементом располагается зеркальная поверхность. Производится замер освещенности светом используемого источника, отраженным от зеркала.
3. Опыт по пункту 2 повторяется с применением поверхностей отделанных различным цветом. Полученные данные заносятся в таблицу 3. По этим данным
определяется коэффициент отражения поверхностей с разным цветом –
По значению коэффициента отражения определить фон исследуемой поверхности Значения коэффициентов и фона заносятся в ту же таблицу.
V. Определение освещенности на рабочих местах учебной лаборатории
1. Делается схематичный план учебной лаборатории, и на нем отмечаются рабочие места студентов при выполнении лабораторных работ. Производится замер освещенности на отмеченных рабочих местах, и данные замеров отмечаются в плане лаборатории.
Таблица 1
|
Вид светильника |
Освещенность точек поверхности, лк |
|
Расстояние, см |
|
0 |
||||||
|
Прямого света |
||||||
|
Преимущественно прямого света |
||||||
|
Рассеянного света |
Таблица 2
|
Высота подвеса, см (d) |
60 |
50 |
|||||
|
Расстояние по горизонтали, см |
Таблица 3
|
Отражающая поверхность |
Цвета отражающей поверхности |
|
зеркало |
|||||||
|
Освещенность, лк |
|||||||
|
Коэффициент отражения, % |
|||||||
|
фон |
Применяемые приборы и оборудование:
1. Люксметр объективный Ю-16 или Ю-116.
2. Светильник прямого света с лампой накаливания, 40 Вт.
3. Светильник преимущественно –прямого света с лампой накаливания, 40 Вт.
4. Светильник рассеянного света с лампой накаливания, 40 Вт.
5. Светильник прямого света с люминесцентной лампой, 40 Вт.
6. Набор пластин с различным цветовым покрытием.
Приложение 1
Нормирование значения освещенности на рабочих местах производственных помещений при искусственном освещении, согласно СНиП 23-05-95
|
Характерис-тика зрительной работы |
Наиме- ньший размер объекта |
Под-разряд зрите-льной работы |
Контраст объекта различения с фоном |
Характе-ристика фона |
Освещенность, лк, |
|
|
Комбини- рованное освеще-ние |
Общее освещение |
|||||
|
1 |
||||||
|
наивысшая точность (1 разряд зрительной работы) |
менее 0,15 |
а |
малый |
темный |
1500 |
|
|
б |
малый |
средний |
1250 |
|||
|
средний |
темный |
1250 |
||||
|
в |
малый |
светлый |
750 |
|||
|
средний |
средний |
750 |
||||
|
большой |
темный |
750 |
||||
|
г |
средний |
светлый |
400 |
|||
|
большой |
светлый |
400 |
||||
|
большой |
средний |
400 |
||||
|
очень высокая точность (2 разряд зрительной работы) |
,15-0,3 |
а |
малый |
темный |
1250 |
|
|
б |
малый |
средний |
750 |
|||
|
средний |
темный |
750 |
||||
|
в |
малый |
светлый |
500 |
|||
|
средний |
светлый |
500 |
||||
|
большой |
темный |
500 |
||||
|
г |
средний |
светлый |
300 |
|||
|
большой |
светлый |
300 |
||||
|
большой |
средний |
300 |
||||
|
высокая точность (3 разряд зрительной работы) |
,3-0,5 |
а |
малый |
темный |
500 |
|
|
б |
малый |
средний |
500 |
|||
|
средний |
темный |
300 |
||||
|
в |
малый |
светлый |
300 |
|||
|
средний |
светлый |
300 |
||||
|
большой |
темный |
300 |
||||
|
г |
средний |
светлый |
200 |
|||
|
большой |
светлый |
200 |
||||
|
большой |
средний |
200 |
Окончание Приложения 1
|
Характерис-тика зрительной работы |
Наимень-ший размер объекта |
Под-разряд зрите-льной работы |
Контраст объекта различения с фоном |
Характе-ристика фона |
Освещенность, лк, |
|
|
Комбини-рованное освещение |
Общее освещение |
|||||
|
1 |
||||||
|
средняя точность (4 разряд зрительной работы) |
,5-1,0 |
а |
малый |
темный |
||
|
б |
малый |
средний |
||||
|
средний |
темный |
500 |
||||
|
в |
малый |
светлый |
||||
|
средний |
светлый |
|||||
|
большой |
темный |
400 |
||||
|
г |
средний |
светлый |
||||
|
большой |
светлый |
|||||
|
большой |
средний |
|||||
|
малая точность (5 разряд зрительной работы) |
,0-5,0 |
а |
малый |
темный |
||
|
б |
малый |
средний |
||||
|
средний |
темный |
|||||
|
в |
малый |
светлый |
||||
|
средний |
средний |
|||||
|
большой |
темный |
|||||
|
г |
средний |
светлый |
||||
|
большой |
светлый |
|||||
|
большой |
средний |
Исследование искусственного освещения
Методические указания
Составители: Юрий Федорович Свиридов
Дашковский Анатолий Григорьевич
Научный редактор Н. А. Чулков