Исследование характеристик освещения и источников света

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Алтайский государственный технический университет им.

И.И. Ползунова

Исследование характеристик освещения и источников света

Методические указания к лабораторной работе

для студентов всех специальностей АлтГТУ

дневной, вечерней и заочной формы обучения

Д.С. Стуров

Барнаул 2010

Исследование характеристик освещения и источников света: Методические указания к лабораторной работе для студентов всех специальностей АлтГТУ дневной, вечерней и заочной форм обучения. Стуров Д.С., (Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010 - 34 с.).

В работе изложены теоретические основы производственного освещения, описано устройство и работа оригинального стенда, разработанного группой авторов под руководством профессора Стурова Д.С., описана методика проведения и оформления результатов исследования. Предложены перечень контрольных вопросов для самопроверки, приведен список литературы по данному вопросу.

освещение производственный стенд стуров

Методические указания рассмотрены

и одобрены на заседании кафедры

«Безопасность жизнедеятельности»

Протокол № __ от _________ г.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

1.1 Ознакомиться с теоретическими основами производственного освещения;

1.2 Изучить методику исследования характеристик освещенности и источников света.

2. ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

2.1 Ознакомиться, т.е. внимательно прочесть и уяснить методические указания;

2.2 Выбрать самостоятельно или с помощью преподавателя вариант задания и выполнить его в полном объеме;

2.3 Оформить индивидуальный отчет;

2.4 Ответить на контрольные вопросы и защитить отчет у преподавателя.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

3.1 Классификация (виды) производственного освещения

При освещении производственных помещений используют (рис.1):

· естественное освещение, создаваемое прямым или рассеянным светом солнца;

· искусственное, осуществляемое электрическими лампами накаливания или газоразрядными лампами;

· совмещенное, когда в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным освещением, т.е. днем включено искусственное освещение.

В производственных условиях совмещенное освещение устраивается, как правило, в крупных блоках цехов с общей крышей и с окнами только в наружных стенах всего здания (рис.2), а так же в помещениях со зрительной работой I … III разрядов.

Рисунок 1 - Виды производственного освещения



Рисунок 2 - Блок цехов под одной крышей

1, 2, 3, 4 - цехи предприятия;

а - корпус цеха;

б - фонарь цеха;

в - световые проемы корпуса (боковое освещение);

г - световые проемы фонаря (верхнее освещение).

Естественный свет в цеха 1, 4 проникает через окна "в" и "г" здания. Этой освещенности вполне может быть достаточно для выполнения зрительных работ в дневное время. Естественного света в цехах 2, 3 значительно меньше, т.к. свет от окон "в" к ним не доходит. Поэтому в этих цехах днем должно работать искусственное (электрическое) освещение.

3.2 Основные светотехнические характеристики зрительной работы

Каждый человек получает до 90% внешней информации через зрение. Глаза человека - это высокочувствительный биологический прибор, реагирующий на световое излучение в пределах длин волн 380 - 760 нм (1нм = 10-9м = 10-6мм). Восприятие световой информации зависит от к о л и ч е с т в е н н ы х и к а ч е с т в е н н ы х светотехнических характеристик освещения зрительного пространства.

К количественным характеристикам освещения относятся:

А. Световой поток F - это та часть электромагнитных излучений, которая воспринимается зрением человека как свет. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Б. Сила света J - это интенсивность светового потока в любом направлении от светящейся точки. Или иначе, это пространственная плотность светового потока.

J = F/W,

где W - телесный (пространственный) угол в стерадианах (сp).

W = S/R2, где S - площадь, вырезанная из сферы произвольного радиуса R в метрах.

Единицей силы света является кандела (кд) 1кд = 1лм/1сp.

Сила света J постоянной по всем направлениям от центра сферы может быть только для точечных источников света. Для реальных осветительных приборов сила света по направлениям пространства не равномерна и представляется в виде некоторой кривой в полярной системе координат (рис. 3), называемой кривой силы света.

Рисунок 3 - Кривая силы света

В. Освещенность - отношение светового потока к площади , освещаемой им поверхности:

, (лк)

Единица освещенности - люкс (лк). Это освещенность поверхности площадью 1 м2 при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 люмену. Освещенность нормируется и контролируется на производстве.

Г. Яркость:

, (кд/м2)

где - угол между нормалью освещаемой поверхности и направлением светового потока от источника света.

Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени освещенности, а в большинстве случаев так же от угла , под которым рассматривается поверхность.

Д. Коэффициент отражения - это отношение отраженного светового потока к падающему световому потоку :

Е. Коэффициент поглощения - это отношение поглощенного светового потока к падающему световому потоку :

Ж. Коэффициент пропускания - это отношение прошедшего через прозрачную поверхность светового потока к падающему на данную поверхность светового потока :

Коэффициенты зависят от цвета (белый, черный и т.д.), физических свойств материала (металл, стекло, бумага, шероховатость и др.) и состояния освещенных поверхностей, но сумма их всегда равна единице, т.е. .

Численные значения вышеуказанных коэффициентов некоторых материалов указаны в таблице 1.

Таблица 1

Материал	Коэффициенты
	отражения	поглощения	пропускания
Зеркало Краска белая Бумага белая Краска желтая Необработанная поверхность чугуна Сукно черное Стекло оконное Стекло матовое Стекло молочное	0,98 0,80 0,75 0,40 0,10 0,02 0,08 0,10 0,45	0,02 0,20 0,25 0,60 0,90 0,98 0,02 0,05 0,15	- - - - - - 0,90 0,85 0,40

З. Коэффициент естественной освещенности - есть отношение освещенности внутри помещения к освещенности уличной:

, %

Естественное освещение, из-за его непостоянства во времени оценивается только величиной коэффициента .

К качественным характеристикам относятся:

А. Фон - это поверхность, прилегающая к объекту различения. Например, чертеж на белой бумаге. Линии чертежа - это объект различения. Белая бумага, на которой расположен чертеж с линиями, обозначениями и др. - это фон.

В зависимости от величины коэффициента отражения фоновых поверхностей фон считается:

- светлым при ;

- средним при ;

- темным при .

Б. Контраст объекта различения с фоном :

где - яркость объекта и фона.

В зависимости от величины контраст считается:

- большим при (объект и фон резко различаются по яркости);

- средним при (объект и фон заметно отличаются по яркости);

- малым при (объект и фон мало или почти неразличимы по яркости).

Соотношения характеристик фона и контраста ( и ) на практике в значительной мере определяют зрительные условия труда.

В. Спектральный состав света

Спектр естественного света гораздо шире и богаче спектра искусственного света. Благодаря этому жизнедеятельность человека протекает наиболее благоприятно в условиях естественного освещения.

Г. Блесткость или ослепленность - это наличие ярких источников света в поле зрения, оказывающее неблагоприятное ощущение и раздражающие человека.

В ряде случаев на практике, вместо понятия блескости, пользуются показателем ослепленности , выражающийся формулой:

где - видимость объекта различения соответственно при экранизировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Видимость характеризует способность глаза воспринимать объект; зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности наблюдения и др.

Д. Пульсация освещенности, выражаемая коэффициентом пульсации :

где - соответственно максимальный, минимальный и средний световой поток в единицу времени. Пульсация освещенности характерна для газоразрядных ламп, питаемых переменным током.

Е. Цилиндрическая освещенность - это средняя освещенность боковой поверхности вертикального цилиндра, размеры которого стремятся к нулю. Определяется делением вертикальной освещенности в плоскости, перпендикулярной к поверхности светового луча, на .

Ж. Показатель дискомфорта - это характеристика качества освещения, определяющая степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении.

3.3 Источники света и их характеристики

3.3.1 Источники искусственного света

В качестве источников искусственного света используют электролампы накаливания и газоразрядные (люминесцентные) лампы.

При сравнении источников света друг с другом и при их выборе пользуются следующими характеристиками:

- Электрическими - номинальное напряжение (В) и мощность (Вт);

- Светотехническими - световой поток (лм) или сила света (кд);

- Эксплуатационными - световая отдача или и срок службы ламп (тыс. час).

- Конструктивными - форма колбы, наличие и состав газа в колбе лампы, давление газа и др.

Сравнительные данные ламп представлены в таблице 2.

Таблица 2

Сравнительные характеристики ламп	Показатели ламп
	накаливания	газоразрядные
Электрические	(В)	12 - 220	220
	(Вт)	15 - 1500	15 - 80
Светотехнические	(лм)	100 - 18000	500 - 5000
	(кд)	-	-
Эксплуатационные	(лм/Вт)	7 - 20	40 - 110
	(тыс. час)	до 2,5	до 12
Конструктивные	Форма колбы	грушевидные	цилиндрические, грушевидные
	(мм)	90 - 180	27 - 80
	(мм)	140 - 270	120, 600 - 1500

Из данных таблицы видно, что газоразрядные лампы имеют значительно большие сроки службы и световую отдачу по сравнению с лампами накаливания.

В настоящее время идет процесс совершенствования газоразрядных ламп, как наиболее экономичных и энергосберегающих. Однако, в осветительных установках используются многочисленные типы и ламп накаливания и газоразрядных (люминесцентных) ламп.

Типы ламп накаливания (наиболее распространенные):

НВ - вакуумные;

НБ - биспиральные (двойная спираль);

НГ - газонаполненные;

НГБ - газонаполненные биспиральные;

НБК - биспиральные с криптоновым наполнителем;

НКГ - кварцевые галогенные.

Н - означает лампа накаливания.

Наиболее распространенные типы газоразрядных ламп:

ЛХБ - холодно - белого света;

ЛD - дневного света;

ЛТБ - тепло - белого света;

ЛБ - белого света;

ДРЛ - дуговые ртутные люминесцентные.

Л - означает лампа люминесцентная.

Применение того или иного типа ламп диктуется специфическими условиями зрительной работы и внешними условиями.

Например, при зрительных работах, требующих различения цветовых оттенков объекта (оценка разноцветных тканей) лучше использовать люминесцентные лампы типов ЛХБ, ЛБ, ЛД и лампы накаливания типа НКГ.

3.3.2 Естественное освещение

Естественное освещение, создаваемое прямым или рассеянным светом солнца, характеризуется тем, что получаемая освещенность изменяется в чрезвычайно широких пределах и не зависит от желаний человека. Эти изменения обуславливаются: временем суток (ночь, рассвет, полдень, закат); сезонностью (зима, весна, лето, осень); метеорологическими факторами (ясная погода, дождь, снег, туман, облачность и др.); отражающими свойствами земной поверхности (снежный покров, черная земля, водная гладь, желтые пески и т.д.) и др.

Непрерывная изменчивость и "текучесть" естественного освещения связана с вечным вращением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также с изменениями погоды и климата на планете.

Естественный свет в помещения проникает только через световые проемы в стенах и фонарях зданий и количественно находится в прямой зависимости от уличной освещенности . Но, фактически, естественная освещенность внутри помещений в несколько раз ниже уличной из-за ряда факторов: ограниченные размеры окон, загрязненность стекол, толщина и качество остекления, затенения противостоящими зданиями и зелеными насаждениями, ориентация окон по сторонам горизонта и др.

Наиболее объективным и точным показателем естественной освещенности является коэффициент естественной освещенности :

, %

не зависит от времени суток, времени года, метеофакторов. Характер распределения внутри помещения представлен на рис. 4.

Рисунок 4 - Распределение по поперечному разрезу помещений:

а - одностороннее боковое освещение;

б - двухстороннее боковое освещение;

в - верхнее освещение;

г - комбинированное освещение;

1 - уровень рабочей плоскости.

3.4 Нормирование освещенности

В настоящее время действуют нормы освещенности, изложенные в СНиП 23-05-95, которые распространяются на естественное и искусственное освещение производственных помещений, общественных и жилых зданий, улиц, дорог и площадей, населенных пунктов.

Нормы освещенности построены на основе анализа напряженности зрительных работ, выполняемых в различных областях жизнедеятельности человека. Установлено, что степень напряженности зрительного труда может быть оценена зрительной сосредоточенностью наблюдения наименьших размеров объекта величиной мм.

Объектами различения могут быть самые разнообразные предметы: риски, трещины, микрораковины на поверхности деталей, обозначения, символы, графика, осевые и выносные линии чертежа, разноцветные тона тканей и т.д.

Доказано, что чем дольше рассматриваются и чем меньше элементы различения, тем их освещенность должна быть выше. И наоборот, чем крупнее элементы различения и непродолжительное поверхностное их наблюдение, тем освещенность может быть меньше без ущерба для зрения.

Исходя из этого в нормах табл. 3 предусмотрено восемь разрядов зрительных работ. Каждому разряду соответствует свой диапазон наименьших величин предмета различения . Например, для первого разряда мм - это зрительные работы наивысшей точности (отыскание мельчайших дефектов на поверхности деталей, типа микротрещин, раковин и др.; сборка высокоточных миниатюрных приборов; изготовление микросхем, чертежей; хирургия глаза, внутренних органов; набор сложной программы на компьютере и др.).

Для второго разряда - это работы довольно высокой зрительной точности; для третьего разряда и т.д. (Учебная зрительная работа соответствует 2 - 3 разрядам).

В нормах на искусственное освещение (, лк) учитывается:

а - разряд зрительных работ;

б - разновидность устройства систем освещения (общее или комбинированное);

в - характеристики фона и контраста (см. п. 3.2.), сочетания которых по условиям видимости образуют в каждом разряде по 4 подразряда (а, б, в, г).

Например, сочетание темного фона и малого контраста (черная стрелка на темном циферблате прибора) образуют подразряды "а". Условия видимости, при таком сочетании характеристик фона и контраста, неблагоприятны для различения глазом показаний прибора. Поэтому нормативная освещенность в подразрядах "а" заложена наибольшая, по сравнению с другими подразрядами.

Сочетание же светлых фонов и больших контрастов образуют подразряды "г". Условия видимости при таких фонах и контрастах самые благоприятные для зрения (черные буквы на белой бумаге) так как объекты (черные буквы) очень ярко выделяются на белом фоне. Поэтому нормативная освещенность в подразрядах "г" меньше, чем в остальных подразрядах.

Благодаря такой дифференциации норм искусственного освещения видимость объектов различения во всех подразрядах (а, б, в, г) одинаково хорошая, способствующая высокопроизводительной работе.

В нормах на естественное освещение () учитываются:

а - разряд зрительных работ (подразряды не учитываются);

б - устройство системы освещения (верхнее или боковое);

в - районы расположения здания и ориентация световых приемов по сторонам горизонта.

Таблица 3

Зрительные условия труда	Нормы освещенности
Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения, мм	Разряд зритель ной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта различения с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение, , лк	Естественное освещение , , %	Совмещенное освещение , , %
						Устройство системы освещения
						Комбинированное	Общее	Сочетание нормированных величин показателя ослепленности и коэффициент пульсации	Верхнее или комбинированное	Боковое	Верхнее или комбинированное	Боковое
						всего	в том числе от общего			, %
Наивысшей точности	менее 0,15	I	а	малый	темный	5000 4500	500 500	- -	20 10	10 10	-	-	6,0	2,0
			б	малый средний	средний темный	4000 3500	400 400	1250 1000	20 10	10 10
			в	малый средний большой	светлый средний темный	2500 2000	300 200	750 600	20 10	10 10
			г	средний большой большой	светлый светлый средний	1500 1250	200 200	400 300	20 10	10 10
Очень высокой точности	от 0,15 до 0,3	II	а	малый	темный	4000 3500	400 400	- -	20 10	10 10	-	-	4,2	1,5
			б	малый средний	средний темный	3000 2500	300 300	750 600	20 10	10 10
			в	малый средний большой	светлый средний темный	2000 1500	200 200	500 400	20 10	10 10
			г	средний большой большой	светлый светлый средний	1000 750	200 200	300 200	20 10	10 10

Таблица 3 (продолжение)

Зрительные условия труда	Нормы освещенности
Точность различения	Наименьший размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта различения с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение, , лк	Естественное освещение , , %	Совмещенное освещение , , %
						Устройство системы освещения
						Комбинированное	Общее	Сочетание нормированных величин показателя ослепленности и коэффициент пульсации	Верхнее или комбинированное	Боковое	Верхнее или комбинированное	Боковое
						всего	в том числе от общего			, %
Высокой точности	свыше 0,3 до 0,5	III	а	малый	темный	2000 1500	200 200	500 400	40 20	15 15	-	-	3,0	1,2
			б	малый средний	средний темный	1000 750	200 200	300 200	40 20	15 15
			в	малый средний большой	светлый средний темный	750 600	200 200	300 200	40 20	15 15
			г	средний большой большой	светлый светлый средний	400	200	200	40	15
Средней точности	свыше 0,5 до 1,0	IV	а	малый	темный	750	200	300	40	20	4,0	1,5	2,4	0,9
			б	малый средний	средний темный	500	200	200	40	20
			в	малый средний большой	светлый средний темный	400	200	200	40	20
			г	средний большой большой	светлый светлый средний	-	-	200	40	20

Таблица 3 (продолжение)

Зрительные условия труда	Нормы освещенности
Точность различения	Наименьший размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта различения с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение, , лк	Естественное освещение , , %	Совмещенное освещение , , %
						Устройство системы освещения
						Комбинированное	Общее	Сочетание нормированных величин показателя ослепленности и коэффициент пульсации	Верхнее или комбинированное	Боковое	Верхнее или комбинированное	Боковое
						всего	в том числе от общего			, %
Малой точности	свыше 1,0 до 5,0	V	а	малый	темный	400	200	300	40	20	3,0	1,0	1,8	0,6
			б	малый средний	средний темный	-	-	200	40	20
			в	малый средний большой	светлый средний темный	-	-	200	40	20
			г	средний большой большой	светлый светлый средний	-	-	200	40	20
Грубая	Более 5,0	VI	-	Независимо от характеристики фона и контраста объекта с фоном	-	-	200	40	20	3,0	1,0	1,8	0,6
Работа со светящимися материалами	Более 5,0	VII	-	Независимо от характеристики фона и контраста объекта с фоном	-	-	200	40	20	3,0	1,0	1,8	0,6

Таблица 3 (продолжение)

Зрительные условия труда	Нормы освещенности
Точность различения	Разряд зрительной работы	Под-разряд зрительной работы	Контраст объекта различения с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение, , лк	Естественное освещение , , %	Совмещенное освещение , , %
					Устройство системы освещения
					Комбинированное	Общее	Сочетание нормированных величин показателя ослепленности и коэффициент пульсации	Верхнее или комбинированное	Боковое	Верхнее или комбинированное	Боковое
					всего	в том числе от общего			, %
Общее наблюдение за ходом производственного процесса постоянно	VIII	а	Независимо от характеристик фона и контраста с фоном	-	-	200	40	20	3,0	1,0	1,8	0,6
Периодическое при постоянном пребывании людей в помещении		б	Независимо от характеристик фона и контраста с фоном	-	-	75	-	-	1,0	0,3	0,7	0,2
Периодическое при периодичном пребывании людей в помещении		в	Независимо от характеристик фона и контраста с фоном	-	-	50	-	-	0,7	0,2	0,5	0,2
Общее наблюдение за инженерными коммуникациями		г	Независимо от характеристик фона и контраста с фоном	-	-	20	-	-	0,3	0,1	0,2	0,1

Влияние на освещенность помещений района расположения здания и ориентация окон бесспорны. Всем известно, что помещения на солнечной стороне более светлые, чем помещения с окнами на северную сторону. Точно также здания, расположенные в южных широтах более светлые, чем такие же здания в северных широтах.

На световой климат оказывают влияние не только географическая широта, но и особенности рельефа местности: постоянный снежный покров, лесной или горный массивы, открытая равнина и др. Все эти особенности естественной освещенности при нормировании учитываются коэффициентом светового климата помещений .

Нормированное значение , , для зданий, расположенных в различных районах России определяется по формуле:

где - номер группы районов России по обеспеченности естественным светом (таблица 4);

- значение по таблице 3;

- коэффициент светового климата (таблица 5).

Группы районов по обеспеченности естественным светом

Таблица 4

1	Московская, Владимирская, Тульская, Нижегородская, Свердловская, Челябинская, Курганская, Новосибирская, Кемеровская области, Татарстан, Удмуртия, Красноярский край (севернее 63 с.ш.), Якутия (севернее 63 с.ш.), Хабаровский край (севернее 55 с.ш.).
2	Брянская, Орловская, Воронежская, Тамбовская, Самарская, Оренбургская, Волгоградская области, Республика Коми, Чеченская Республика, Алтайский край, Красноярский край, (южнее 63 с.ш.), Якутия (южнее 63 с.ш.), Бурятская Республика, Хабаровский край, Магаданская обл., Читинская обл., северо-осетинская обл.
3	Калининградская, Псковская, Новгородская, Тверская, Ярославская, Ивановская, Ленинградская, Вологодская, Костромская, Кировская области, Карельская Республика, Ямало-Ненецкий нац. округ, Ненецкий нац. округ.
4	Архангельская, Мурманская области.
5	Калмыкская Республика, Ростовская, Астраханская области, Ставропольский край, Дагестанская Республика, Амурская область, Приморский край.

Таблица 5

Световые проемы	Ориентация световых проемов на:	Коэффициент светового климата,
		Номер группы районов (табл. 4)
		1	2	3	4	5
В наружных стенах зданий (рис. 5)	С	1	0,9	1,1	1,2	0,8
	СВ, СЗ	1	0,9	1,1	1,2	0,8
	З, В	1	0,9	1,1	1,1	0,8
	ЮВ, ЮЗ	1	0,85	1,0	1,1	0,80
	Ю	1	0,85	1,0	1,1	0,75
В прямоугольных и трапециевидных фонарях (рис. 6)	С-Ю	1	0,9	1,1	1,2	0,75
	СВ-ЮЗ ЮВ-СЗ	1	0,9	1,2	1,2	0,7
	В-З	1	0,9	1,1	1,2	0,7
В фонар. “Шед” В зенитных фонарях	С	1	0,9	1,2	1,2	0,7
	-	1	0,9	1,2	1,2	0,75

Примечание: С - север, СВ - северо-восток, СЗ - северо-запад, В - восток, З - запад, Ю - юг, ЮВ - юго-восток, ЮЗ-юго-запад.

Рисунок 5 - Ориентация окон: 1 - здание 2 - окно	Рисунок 6 - Ориентация фонаря: 1 - фонарь здания прямоугольной или трапециевидной формы 2 - остекление

Например, выполняемые лабораторные работы в АлтГТУ относятся к 3 разряду зрительных работ. Освещение лаборатории - боковое, ориентация окон - на восток. Тогда, с учетом таблиц 3, 4, 5 и рисунков 5, 6.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА

Порядок выполнения:

а - ознакомление с устройством и работой исследовательского оборудования - стенда и люксметра;

б - выполнение экспериментально-практической работы по разработанной методике в объеме выбранного варианта задания;

в - оформление результатов исследований.

4.1 Устройство и работа стенда

Бережное обращение со стендом и приборами, строгое соблюдение методических указаний гарантируют Вам надежность его работы и удовлетворение лабораторными занятиями.

Лабораторный стенд оригинальной конструкции (рис. 7) предназначен для исследования основных характеристик освещенности. Стенд разработан и изготовлен группой студентов и преподавателей кафедры БЖД под руководством доцента Д.С. Стурова.



Рисунок 7 - Стенд для исследования основных характеристик освещенности и источников света

1 - стол; 2 - люксметр; 3 - тумблер; 4 - камера световая; 5 - ручка; 6 - фотоэлемент; 7 -светильник; 8 - направляющая; 9 - кнопочная станция (а - включение стенда; б - выключатель газоразрядной лампы; в - выключатель лампы накаливания; г - выключатель лампы светильника 7); 10 - кронштейн; 11 - телескопический держатель светильника; 12 - светильник с газоразрядной лампой; 13 - светильник с лампой накаливания.

На столе (1) неподвижно установлен люксметр (2) с управляющим тумблером (3), световая камера (4) с горизонтально плавающим светильником (7) по направляющей струне (8) с помощью ручки (5). На камере (4) на кронштейнах (10) закреплены подвижные светильники с газоразрядной лампой (12) и с лампой накаливания (13). Поворот на 90° светильников (12, 13) достигается за счет шарнирного их соединения с кронштейнами (10). Установка в вертикальном положении выполняется за счет телескопических держателей (11).

Стенд включается в работу выключателем (а). Выключатели (б, в, г) управляют светильниками (12, 13 и 7) соответственно. Тумблер (3) в правом положении включает правый фотоэлемент люксметра (2), в левом положении - включает левый фотоэлемент, принадлежащий другому люксметру (на рисунке 7 не показан).

4.2 Устройство и работа люксметра Ю-116

Люксметр модели Ю-116 (рисунок 8) предназначен для измерения искусственной и естественной освещенности величиной до 100 000 лк магнитоэлектрическим методом.

В состав прибора входят:

Измеритель (1), селеновый фотоэлемент (2), соединительный провод (3), светопоглотительные насадки (4) с индексами М, Р, Т, К и магазин (5) для укладки и хранения насадок.

На панели измерителя, слева, размещены стрелочный механизм и две шкалы: (а) 0-30 и (б) 0-100. На каждой шкале точками отмечено начало диапазона измерений: на шкале (а) точка находится на отметке 5, на шкале (б) - на отметке 20.

Справа на панели измерителя размещены пределы измерений по шкалам и две кнопки А и Б, нажатием на одну из которых производится включение прибора и отсчет результатов измерений по соответствующей шкале. Для того, чтобы измеритель (1) начал работать, следует предварительно поставить тумблер (3) на стенде в нужное положение.

Насадки М, Р, Т, К самостоятельного применения не имеют. Они используются как светопоглотительные элементы только в комплекте с насадкой К, ослабляющие световой поток при измерениях освещенности в 10 pаз - комплект КМ, в 100 pаз - комплект КР и в 1000 раз - при комплекте КТ. Благодаря насадкам диапазон измерения освещенности расширяется в 1000 раз! (таблица 6).

Правила пользования люксметром

1 Подготовить люксметр к работе для чего:

1.1 Открыть футляр и извлечь из него фотоэлемент (2) (рисунок 8).

1.2 Из магазина 5 извлечь необходимые насадки КР,КМ,КТ и, совмещая их с фотоэлементом по резьбе q, соединить в одно целое. Эту пpоцедуpу следует делать осторожно, чтобы не нарушить резьбу, электpопpовод и сами сопрягаемые детали.

1.3 В вилочное гнездо, расположенное с левой стороны пpибоpа, вставить розетку соединительного шнура (3) пазом вниз!!!

ВНИМАНИЕ! запрещается долгое время держать фотоэлемент не защищенным на свету! Это может привести к пpеждевpеменной pазpядке фотоэлектрической эмиссии и порче фотоэлемента. Следует повернуть фотоэлемент чувствительной частью вниз и держать на столе до эксперимента.

2 Работа с люксметром.

2.1 В данной лабораторной работе люксметр жестко прикреплен к столу, а соединительный провод уже подключен к измерителю. Фотоэлемент при измерениях должен быть в горизонтальном положении на средней линии стола под светильникам (12, 13, 7).

2.2 Пpибоp включается нажатием кнопок А и Б. Пpи нажатии кнопки А отсчет результатов следует производить по шкале (а) в диапазоне (5-30) · 100 для комбинации насадок К, Р (таблица 6). Пpи нажатии кнопки Б - результаты считывать по шкале (б) в диапазоне (20-100) · 100.

2.3 Если же стрелка от нуля не доходит до значений 5 и 20, отмеченных точками, надо заменить насадку Р на М. Пpи этом результаты измерений будут в диапазонах (5-30) · 10 и (20-100) · 10. Когда же и это не помогает, следует измерять освещение «голым» фотоэлементом, т.е. без насадок. Отсчет результатов пойдет тогда по шкалам 5-30 или 20-100.

2.4 В случае зашкаливания стрелки пpибоpа (с насадками КР), надо насадку Р заменить на насадку Т. Показания стрелки при этом следует умножить на 1000.

2.5 Оберегайте люксметр от ударов и сотрясений! Обращайтесь с фотоэлементом и насадками как с оптическими пpибоpами. Старайтесь не касаться pуками их рабочих поверхностей.

Рисунок 8 - Люксметр Ю-116

1 - измеритель; 2 - фотоэлемент; 3 - провод; 4 - насадки; 5 - магазин; 6 - маркировка насадок.

Таблица 6

Диапазон измерений, люкс
По шкалам прибора	Без насадок	С насадками
		КМ	КР	КТ
а	5-30	50-300	500-3000	5000-30000
б	20-100	200-1000	2000-10000	20000-100000

4.3 Методика проведения и оформления результатов исследования

Прежде чем приступить к выполнению экспериментально-практической работы, необходимо каждому студенту или группе студентов из 2-3 человек сделать выбор варианта задания по таблицам 7 и 8.

Знаком «+» в таблице 7 отмечены шифры исследования конкретных хаpактеpистик освещенности, которые необходимо выполнить в Вашем задании.

4.3.1 Определение световой отдачи ламп (шифр СОЛ)

Световая отдача ламп определяется по формуле:

или ,

где F - световой поток (лм);

E - освещенность (лк);

Pн - номинальная мощность (Вт).

В первом случае световая отдача измеряется в лм/Вт, во втором - лк/Вт. Сравнивая результаты измерений световой отдачи двух ламп - газоpазpядной и накаливания нужно сделать вывод - какая из ламп обладает большей световой отдачей и во сколько pаз.

Таблица 7 - Варианты заданий

Варианты	Шифр исследования	Примечание
	СОЛ	КО	ЕОЛ	НО
1	+	+		+	СОЛ - опр. световой отдачи лампы
2		+	+	+
3	+	+	+		КО - опр. коэф. отражения
4	+		+	+
5	+	+		+	ЕОЛ - естественное освещение лаборатории
6		+	+	+
7	+	+	+
8	+		+	+	НО - нормирование освещенности по данным таблицы 8.
9	+	+		+
10	+	+	+

Таблица 8 - Нормирование освещенности помещений

В а р и а н т ы	Зрительные условия труда	Нормы освещенности
	Назначение помещения	Местонахождение здания	Ориентация световых проемов здания на:	Разряд и подразряд зри- тельной работы	Искусственное Е, лк	Естественное (совм.) , %
					Устройство системы освещения
					Общее	Комбинированное	Верхнее или комбинированное	Боковое
1	Конструкторские залы	Барнаул	Север	II в
2	Читальный зал библиотеки	Алейск	Запад	III б
3	Автогараж. Уч-к мойки	Тальменка	Восток	V г
4	Механосва- рочный цех	Бийск	Фонарь и окна с-в	IV а
5	Лит. цех уч. залив. форм	Славгород	Фонарь и окна на восток	III б
6	Уч. нагрева заготовок кузн. цеха	Курган	Фонарь и окна на запад	VII
7	Салон красоты (парикмахерская)	Рубцовск	Восток	I г
8	Размольное отделение мельницы	Новосибирск	Юго-запад	IV б
9	Аудитории АлтГТУ	Барнаул	Юг	III в
10	Лестничные площадки	Москва	Север	VI г

Порядок работы

Записать в тетрадь наименование эксперимента и составить таблицу 9.

Включить стенд и газоразрядную лампу (12) переключателями (9 а, б) (рисунок 7).

Открыть футляр люксметра, вынуть фотоэлемент (2) с насадками (рисунок 8) и установить его на столе (1) под лампой (12) на линии измерений. Произвести замер освещенности нажатием кнопки прибора А или Б и установкой тумблера (3) в правое или левое положение пpибоpа, в зависимости от положения люксметра.

Установить фотоэлемент под лампой (13) и аналогичным образом произвести замер освещенности, воспользовавшись переключателями (9 а и 9 в). Результаты измерений занести в таблицу 7.

Выключить прибор возвратом тумблера (3) и кнопки А или Б в исходное положение, уложить фотоэлемент в футляр, закрепить светочувствительной стороной к крышке и закрыть футляр.

Таблица 9

Сравниваемые лампы	Тип (см. п. 3.3.1)	Мощность Рн, Вт	Освещенность Е, лк	Световая отдача, 2
Газоразрядная
Накаливания

Выводы:

4.3.2 Определение коэффициента отражения (шифp КО)

Все материалы обладают свойствами отражать падающий световой поток от освещаемой поверхности. Светлые поверхности отражают большую часть светового потока, темные - значительно меньше. Поэтому помещения со светлыми стенами, потолками и светлой окраской оборудования насыщены гораздо большим светом, чем такое же помещение, имеющее интеpьеp темной окраски. Оценка производственных интеpьеpов производится по коэффициенту отражения:

,

где Fотр, Еотр и Fпад, Eпад - отраженные и падающий световой поток и освещенность.

Различие производственных интеpьеpов в лабоpатоpных условиях представлено pазнообpазием внутренних окрасок шести автономных секций световой камеры (1) (рисунок 9). Каждая секция внутри имеет свой цвет: белый, красный, желтый, зеленый, синий и черный. Соотношение отраженной и падающей освещенности в каждой секции даст численное значение коэффициента отражения, по которому можно судить о целесообразности применения того или иного интеpьеpа помещения.

Порядок работы

Для проведения данного исследования используются световая камера (1) со светильником (2) и люксметр с фотоэлементом (5) (рисунок 9) по следующей методике:

Записать в тетрадь название эксперимента и составить таблицу 10. Включить стенд и светильник (2) переключателями (9 а, 9 г), установить светильник (2) в крайнее левое или правое положение по меткам (3).

Открыть футляр люксметра, вынуть фотоэлемент с насадками КМ (рисунок 8) и аккуратно соединить их по резьбе q в одно целое (см. п. 4.2).

Ввести внутрь световой камеры фотоэлемент под лампу (6) (рисунок 9, поз. С), включить люксметр установкой тумблера (7) вправо и нажатием кнопки А или Б прибора. Произвести запись величины Ес пpопоpциональной величине падающего светового потока Fс.

Повернуть фотоэлемент (5) «НА РЕБРО» и устанавливая его поочередно в положения Г и В, произвести замеры Ег, Ев, пpопоpциональные отраженному световому потоку Fотp.

Выключить пpибоp либо тумблером (7), либо кнопками А и Б (рисунок 8).

Произвести подобные замеры во всех шести секциях световой камеры, составить таблицу 10, построить график и дать заключение по результатам исследования, имея в виду, что освещенность зрительного пpостpанства Езп зависит от коэффициента отражения следующим образом:

,

где Ен - нормативная освещенность для данного помещения и вида зрительной работы. Если, напpимеp, Ен = 300 лк, то при светлых тонах интеpьеpа ( = 0,6-0,8 ) освещенность будет в 1,6-1,8 pаза выше нормативной.

Таким образом, только за счет интеpьеpа можно получить либо экономию электpоэнеpгии на освещении, либо улучшить освещенность в помещении.

Выключить люксметр, стенд, светильник (2). Уложить фотоэлемент в футляр и закрыть его крышкой.

Рисунок 9 - К определению коэффициента отражения

1 - световая камера; 2 - светильник; 3 - метки; 4 - направляющая; 5 - фотоэлемент;

6 - лампа; 7 - тумблер; А-А - центральное положение фотоэлемента; Б-Б - боковое положение фотоэлемента.

Таблица 10

Окраска интерьера	Ес, лк	Ег, лк	Ев, лк
Белая
Красная
Желтая
Зеленая
Синяя
Черная



График изменения по интеpьеpам (И) световой камеры.

4.3.3 Естественное освещение лаборатории (404а или 401а) шифp ЕОЛ

Естественное освещение помещения зависит от площади оконных проемов, чистоты стекол и ориентации окон по сторонам горизонта. Существенное влияние на освещенность учебных лабораторий кафедры БЖД оказывает расстановка лабоpатоpных столов и других объектов, препятствующих проникновению света на рабочие места студентов во время занятий. Так в учебных лабораториях кафедры вдоль окон стоят столы с возвышающимися полками и пpибоpами на них, на окнах висят жалюзи, что значительно затеняет зрительную обстановку.

Естественное освещение оценивается, как известно, коэффициентом КЕО, величина которого будет разной, в зависимости от расположения рабочих мест относительно окон помещения. Эта мысль наглядно подтверждается результатами экспериментальных исследований, проведенных автором настоящей работы. В аудиториях 404а и 401а в 30-ти контрольных точках (рисунки 10 и 12) на уровне плоскости стола измерялось естественное освещение. Контрольные точки выбирались на пересечении продольных (а-а, в-в, с-с, д-д, е-е) и поперечных линий (1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5, 6-6).

Рисунок 10 - План расположения контрольных точек лаб...