Файл: Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра Техносферная безопасность.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 388
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
канделе.
Телесный угол (ω) – часть пространства, ограниченная конусом, имею- щим вершину в центре сферы и опирающимся на ее поверхность. Телесный угол определяется отношением площади (S), которую конус вырезает на поверх- ности сферы, к квадрату радиуса (r) этой сферы и измеряется в стерадианах (ср):
S
ω r 2
, (1.1)
Телесный угол равен одному стерадиану, когда S = r2.
Если свет точечного источника освещает произвольно ориентированную площадку, то элементарный телесный угол будет определяться как
dω dS cosβ
L2
, (1.2)
где β – угол между нормалью к освещаемой поверхности и направлением светового потока;
L – расстояние между точечным источником света и точкой на освещаемой поверхности.
Световой поток можно оценивать в пространстве или на поверхности.
Сила света (I) – пространственная плотность светового потока – является основной светотехнической величиной. Сила света определяется отношением светового потока F к телесному углу ω, в пределах которого световой поток распределен равномерно, и измеряется в канделах (кд). Единица силы света – кандела – это сила света, излучаемого в перпендикулярном направлении абсо-
лютно черным телом с площади 1/600000 м2 при температуре затвердевания платины (2042 К) и давлении 101325 Па (760 мм рт. ст.).
В общем случае
I dF dω
, (1.3)
где I – сила света, кд;
F – световой поток, лм; ω – телесный угол, ср.
Освещенность (Е) – поверхностная плотность светового потока, падаю- щего на поверхность. Освещенность определяется отношением светового пото- ка, падающего на элемент поверхности, содержащий данную точку, к площади этого элемента и измеряется в люксах (лк). Единица люкс – освещенность по- верхности площадью 1 м2 при световом потоке 1 лм.
E dF dS
, (1.4)
где Е – освещенность, лк;
F – световой поток, падающий на элемент поверхности, лм;
S – площадь освещаемой поверхности, м2.
Схема единиц освещенности приведена на рис. 1.1.
После преобразования выражения (1.4) с учетом (1.2) и (1.3) получим за- кон квадрата расстояния: освещенность поверхности уменьшается пропор- ционально квадрату расстояния от источника света:
E dF I dω I cosβ
. (1.5)
dS dS L2
Рис. 1.1. Схема единиц освещенности
Яркость (В) – поверхностная плотность силы света в данном направле- нии – светотехническая величина, непосредственно воспринимаемая глазом. Яркость поверхности определяется отношением силы света в данном направле- нии к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендику- лярную к данному направлению излучения.
B I
S cosα
, (1.6)
где В – яркость поверхности, кд/м2;
I – сила света, кд;
S – площадь излучающей поверхности, м2;
α – угол между направлением излучения и плоскостью поверхности, град.
Единица яркости кд/м2 – яркость равномерно светящей плоской поверх- ности, излучающей в перпендикулярном направлении с каждого м2 силу света, равную 1 кд. В светотехнике применяют еще одну единицу измерения яркости
Яркость поверхности зависит не только от величины падающего на нас светового потока, но и от способности самой поверхности отражать его.
При обычных условиях яркость 30000 кд/м2 является слепящей. Гигиени- чески приемлемой считается яркость до 5000 кд/м2.
Однако чрезмерная яркость, так называемая блескость, является нежела- тельной, так как вызывает затрудненное видение.
Блескость – причина утомления глаз и снижения общей работоспособно-
сти.
Слепящее действие зависит не только от чрезмерной яркости, т. е. бле- скости, но и от других световых условий, например, контраста между деталью и фоном (различия яркостей между ними).
Показатель ослепленности (Р) – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, учитывает пороговые разности яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения, определяется расчетным пу- тем по методическим указаниям.
Светимость (R) – поверхностная плотность светового потока, испускае- мого поверхностью. Единица светимости лм/м2 – светимость поверхности пло- щадью 1 м2, испускающей световой поток 1 лм.
Коэффициент отражения (ρ) – отношение отраженного телом светового потока (Fρ) к падающему (F):
ρ Fρ F
. (1.7)
Коэффициент пропускания (τ) – отношение светового потока, прошедше- го через среду (Fτ), к падающему:
τ Fτ F
. (1.8)
Коэффициент поглощения (α) – отношение поглощенного телом светово- го потока (Fα) к падающему:
α Fα F
. (1.9)
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на котором он рассматривается.
Фон считается:
Коэффициент отражения поверхности определяется отношением отра- жаемого от поверхности светового потока (Fρ) к падающему на нее световому потоку (F).
Контраст объекта различения с фоном (K) определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона по формуле
K , (1.10)
Bф
где Во – яркость объекта различения, кд/м2;
Вф – яркость фона, кд/м2.
Контраст объекта различения с фоном считается:
сти);
кости);
Искусственное освещение, особенно выполненное люминесцентными лампами, характеризуется пульсацией. Коэффициент пульсации освещенности (Kп, %) – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока ламп при питании их пере- менным током, определяется по формуле, %
Kп
Emax Emin 100 , (1.11) 2Eср
где Еmax и Emin – соответственно максимальное и минимальное значение осве- щенности за период ее колебания, лк;
Еср – среднее значение освещенности за тот же период, лк.
Пульсации освещенности на рабочей поверхности, не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект – ка- жущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом,
периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вра- щающийся белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками), то сектор будет казаться: неподвижным при частоте fвсп = fвращ, медленно вращающимся в обратную сторону при fвсп > fвращ, медлен- но вращающимся в ту же сторону при fвсп < fвращ, где fвсп и fвращ – соответственно частоты вспышек и вращения диска. Пульсации освещенности на вращающихся объектах могут вызывать видимость их неподвижности, что в свою очередь, может явиться причиной травматизма.
Значение коэффициента пульсации Кп меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для люминесцент- ных ламп). Малое значение Кп для ламп накаливания объясняется большой теп- ловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению свето- вого потока Fлн ламп в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0 (рис. 1.2). В тоже время газоразрядные лампы облада- ют малой инерцией и меняют свой световой поток Fлл почти пропорционально амплитуде сетевого напряжения (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Графическое изображение изменения напряжения Uсети, светового потока ламп накаливания Fлн и люминесцентных ламп Fлл в сети переменного тока
в зависимости от времени t
Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности Кп люминес- центные лампы включают в разные фазы трехфазной электрической сети. Это хорошо поясняет нижняя кривая на рис. 1.3, где показан характер изменения во времени светового потока (и связанной с ним освещенности), создаваемого
тремя люминесцентными лампами 3Fлл, включенными в фазу А и в три различ- ные фазы сети.
Рис. 1.3. Графическое изображение изменения напряжения Uсети и световых потоков люминесцентных ламп Fлл , включенных в одну (Fлл) и в три (3Fлл) фазы сети электропитания от времени t
В последнем случае, за счет сдвига фаз на 1/3 периода провалы в свето- вом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, так что пульсации суммарного светового потока существенно уменьша- ются. При этом среднее значение освещенности, создаваемой лампами, остает- ся неизменным и не зависит от способа их включения.
В соответствии со Сводом правил СП 52.13330.2011 «Естественное и ис- кусственное освещение» коэффициент пульсации освещенности Кп нормирует- ся в зависимости от разряда зрительных работ, см. прил. 1 и 2.
Показатель дискомфорта (М) – критерий оценки дискомфортной блест- кости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения, выражающийся формулой
Bc ω0,5
M 0,5
B
φ
o ад
, (1.12)
где Вс – яркость блесткого источника, кд/м2;
ω – угловой размер блесткого источника, ср;
φо – индекс позиции блесткого источника относительно линии зрения;
Вад – яркость адаптации, кд/м2.
При проектировании показатель дискомфорта рассчитывается инженер- ным методом.
На освещенность рабочих поверхностей в производственном помещении влияют отражение и поглощение света стенами, потолком и другими поверхно- стями, расстояние от светильника до рабочей поверхности, состояние излу- чающей поверхности светильника, наличие рассеивателя света и т. д. Вследст- вие этого полезно используется лишь часть светового потока, излучаемого ис- точником света.
Телесный угол (ω) – часть пространства, ограниченная конусом, имею- щим вершину в центре сферы и опирающимся на ее поверхность. Телесный угол определяется отношением площади (S), которую конус вырезает на поверх- ности сферы, к квадрату радиуса (r) этой сферы и измеряется в стерадианах (ср):
S
ω r 2
, (1.1)
Телесный угол равен одному стерадиану, когда S = r2.
Если свет точечного источника освещает произвольно ориентированную площадку, то элементарный телесный угол будет определяться как
dω dS cosβ
L2
, (1.2)
где β – угол между нормалью к освещаемой поверхности и направлением светового потока;
L – расстояние между точечным источником света и точкой на освещаемой поверхности.
Световой поток можно оценивать в пространстве или на поверхности.
Сила света (I) – пространственная плотность светового потока – является основной светотехнической величиной. Сила света определяется отношением светового потока F к телесному углу ω, в пределах которого световой поток распределен равномерно, и измеряется в канделах (кд). Единица силы света – кандела – это сила света, излучаемого в перпендикулярном направлении абсо-
лютно черным телом с площади 1/600000 м2 при температуре затвердевания платины (2042 К) и давлении 101325 Па (760 мм рт. ст.).
В общем случае
I dF dω
, (1.3)
где I – сила света, кд;
F – световой поток, лм; ω – телесный угол, ср.
Освещенность (Е) – поверхностная плотность светового потока, падаю- щего на поверхность. Освещенность определяется отношением светового пото- ка, падающего на элемент поверхности, содержащий данную точку, к площади этого элемента и измеряется в люксах (лк). Единица люкс – освещенность по- верхности площадью 1 м2 при световом потоке 1 лм.
E dF dS
, (1.4)
где Е – освещенность, лк;
F – световой поток, падающий на элемент поверхности, лм;
S – площадь освещаемой поверхности, м2.
Схема единиц освещенности приведена на рис. 1.1.
После преобразования выражения (1.4) с учетом (1.2) и (1.3) получим за- кон квадрата расстояния: освещенность поверхности уменьшается пропор- ционально квадрату расстояния от источника света:
E dF I dω I cosβ
. (1.5)
dS dS L2
Рис. 1.1. Схема единиц освещенности
Яркость (В) – поверхностная плотность силы света в данном направле- нии – светотехническая величина, непосредственно воспринимаемая глазом. Яркость поверхности определяется отношением силы света в данном направле- нии к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендику- лярную к данному направлению излучения.
B I
S cosα
, (1.6)
где В – яркость поверхности, кд/м2;
I – сила света, кд;
S – площадь излучающей поверхности, м2;
α – угол между направлением излучения и плоскостью поверхности, град.
Единица яркости кд/м2 – яркость равномерно светящей плоской поверх- ности, излучающей в перпендикулярном направлении с каждого м2 силу света, равную 1 кд. В светотехнике применяют еще одну единицу измерения яркости
-
нит (нт), 1 нт = 1 кд/м2.
Яркость поверхности зависит не только от величины падающего на нас светового потока, но и от способности самой поверхности отражать его.
При обычных условиях яркость 30000 кд/м2 является слепящей. Гигиени- чески приемлемой считается яркость до 5000 кд/м2.
Однако чрезмерная яркость, так называемая блескость, является нежела- тельной, так как вызывает затрудненное видение.
Блескость – причина утомления глаз и снижения общей работоспособно-
сти.
Слепящее действие зависит не только от чрезмерной яркости, т. е. бле- скости, но и от других световых условий, например, контраста между деталью и фоном (различия яркостей между ними).
Показатель ослепленности (Р) – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, учитывает пороговые разности яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения, определяется расчетным пу- тем по методическим указаниям.
Светимость (R) – поверхностная плотность светового потока, испускае- мого поверхностью. Единица светимости лм/м2 – светимость поверхности пло- щадью 1 м2, испускающей световой поток 1 лм.
Коэффициент отражения (ρ) – отношение отраженного телом светового потока (Fρ) к падающему (F):
ρ Fρ F
. (1.7)
Коэффициент пропускания (τ) – отношение светового потока, прошедше- го через среду (Fτ), к падающему:
τ Fτ F
. (1.8)
Коэффициент поглощения (α) – отношение поглощенного телом светово- го потока (Fα) к падающему:
α Fα F
. (1.9)
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на котором он рассматривается.
Фон считается:
-
светлым – при коэффициенте отражения поверхности более 0,4; -
средним – от 0,2 до 0,4; -
темным – менее 0,2.
Коэффициент отражения поверхности определяется отношением отра- жаемого от поверхности светового потока (Fρ) к падающему на нее световому потоку (F).
Контраст объекта различения с фоном (K) определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона по формуле
K , (1.10)Bф
где Во – яркость объекта различения, кд/м2;
Вф – яркость фона, кд/м2.
Контраст объекта различения с фоном считается:
-
большим – при Kболее 0,5 (объект и фон резко различаются по ярко-
сти);
-
средним – при K от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно различаются по яр-
кости);
-
малым – при K менее 0,2 (объект и фон мало различаются по яркости).
Искусственное освещение, особенно выполненное люминесцентными лампами, характеризуется пульсацией. Коэффициент пульсации освещенности (Kп, %) – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока ламп при питании их пере- менным током, определяется по формуле, %
Kп
Emax Emin 100 , (1.11) 2Eср
где Еmax и Emin – соответственно максимальное и минимальное значение осве- щенности за период ее колебания, лк;
Еср – среднее значение освещенности за тот же период, лк.
Пульсации освещенности на рабочей поверхности, не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект – ка- жущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом,
периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вра- щающийся белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками), то сектор будет казаться: неподвижным при частоте fвсп = fвращ, медленно вращающимся в обратную сторону при fвсп > fвращ, медлен- но вращающимся в ту же сторону при fвсп < fвращ, где fвсп и fвращ – соответственно частоты вспышек и вращения диска. Пульсации освещенности на вращающихся объектах могут вызывать видимость их неподвижности, что в свою очередь, может явиться причиной травматизма.
Значение коэффициента пульсации Кп меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для люминесцент- ных ламп). Малое значение Кп для ламп накаливания объясняется большой теп- ловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению свето- вого потока Fлн ламп в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0 (рис. 1.2). В тоже время газоразрядные лампы облада- ют малой инерцией и меняют свой световой поток Fлл почти пропорционально амплитуде сетевого напряжения (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Графическое изображение изменения напряжения Uсети, светового потока ламп накаливания Fлн и люминесцентных ламп Fлл в сети переменного тока
в зависимости от времени t
Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности Кп люминес- центные лампы включают в разные фазы трехфазной электрической сети. Это хорошо поясняет нижняя кривая на рис. 1.3, где показан характер изменения во времени светового потока (и связанной с ним освещенности), создаваемого
тремя люминесцентными лампами 3Fлл, включенными в фазу А и в три различ- ные фазы сети.
Рис. 1.3. Графическое изображение изменения напряжения Uсети и световых потоков люминесцентных ламп Fлл , включенных в одну (Fлл) и в три (3Fлл) фазы сети электропитания от времени t
В последнем случае, за счет сдвига фаз на 1/3 периода провалы в свето- вом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, так что пульсации суммарного светового потока существенно уменьша- ются. При этом среднее значение освещенности, создаваемой лампами, остает- ся неизменным и не зависит от способа их включения.
В соответствии со Сводом правил СП 52.13330.2011 «Естественное и ис- кусственное освещение» коэффициент пульсации освещенности Кп нормирует- ся в зависимости от разряда зрительных работ, см. прил. 1 и 2.
Показатель дискомфорта (М) – критерий оценки дискомфортной блест- кости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения, выражающийся формулой
Bc ω0,5
M 0,5
B
φ
o ад
, (1.12)
где Вс – яркость блесткого источника, кд/м2;
ω – угловой размер блесткого источника, ср;
φо – индекс позиции блесткого источника относительно линии зрения;
Вад – яркость адаптации, кд/м2.
При проектировании показатель дискомфорта рассчитывается инженер- ным методом.
На освещенность рабочих поверхностей в производственном помещении влияют отражение и поглощение света стенами, потолком и другими поверхно- стями, расстояние от светильника до рабочей поверхности, состояние излу- чающей поверхности светильника, наличие рассеивателя света и т. д. Вследст- вие этого полезно используется лишь часть светового потока, излучаемого ис- точником света.
- 1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 ... 30