Квантификация опасности при использовании осветительных установок

Основные светотехнические понятия и величины.

Излучение оптического диапазона.

Методы и приборы измерения характеристик запыленности воздуха рабочей зоны

Измерение дисперсных параметров пыли является трудной метрологической задачей, что обусловлено тем, что пыль является сложной многопараметрической системой. Методы измерения параметров пыли можно разделить на две основные группы: методы, основанные на предварительном осаждении, и методы без предварительного осаждения.

Основным преимуществом методов первой группы является возможность измерения массовой концентрации. К недостаткам следует отнести цикличность измерения, высокую трудоемкость, низкую чувствительность, что обуславливает длительность пробоотбора до нескольких часов при измерении малых концентраций. Для методов первой группы используют приборы предварительного осаждения, которое может быть осуществлено путем седиментации или инерционного осаждения частиц с помощью термо- или электропреципитатора. При этом размеры частиц могут быть определены по их скорости осаждения, например, оптическим методом. Если частицы электрически заряжены, то их скорость и размер могут быть определены по их скорости движения в электрическом поле. Определение концентрации частиц производится либо путем счета частиц визуально, либо с применением современных средств (видеокамера, фотография).

В качестве базового для определения массовой концентрации час­тиц принят метод прокачивания аэрозоля через фильтр с помощью отсасывающего компрессора.

Основной проблемой при использовании методов, основанных на предварительном осаждении частиц, является получение представительной пробы. Эффективность этих методов зависит от условий отбора проб и погрешностей, вносимых пробоотборным устройством и связанных с неизбежными искажениями внутри прибора. Кроме того, выполнение условий изокинетичности в общем случае невозможно из-за непостоянства скорости аэродисперсной среды. Условия изокинетичности выполняются только в случае равенства по величине и направлению скорости всасывания аэрозоля в прибор и внешней скорости течения.

Первыми приборами, разработанными для отбора проб аэрозоля, были инерционные, которые появились в конце XIX - середине XX веков. Типичными приборами такого типа являются импакторы и импиджеры, конифуги, термо- и электропреципитаторы с автоматическими методами исследования частиц фотоэлектрическими ме­тодам

Свет, действуя на зрительный анализатор (глаз) и через него на центральную нервную систему, кору больших полушарий оказывает разнообразное влияние на различные органы системы и на организм в целом.

Как естественный, так и искусственный свет вызывает усиление деятельности дыхательных органов, усиление обмена веществ: увеличивается поглощение кислорода и выделение углекислоты. При хорошем освещении устраняется напряжение глаз, облегчается различение обрабатываемых изделий, ускоряется темп работы. Свет возбуждает деятельность всего организма. Таким образом, организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест является одним из основных вопросов охраны труда.

Основные светотехнические понятия и величины.

Исходной и основной величиной является световой поток. Световой поток представляет мощность светового излучения. Единицей измерения светового потока служит люмен (лм).

Для характеристики распределения светового потока пользуются понятием - плотность светового потока. Плотность светового потока в том или ином направлении пространства в пределах телесного угла называется силой Света. Единица силы света кандела (кд).

Одна кандела - сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/6×10⁵ м² полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65⁰ К) при нормальном атмосферном давлении. (Источник света излучает световой поток неодинаково в разных направлениях, поэтому сила света - угловая плотность).

Освещение рабочей поверхности будет тем выше, чем больше световой поток приходятся нa эту поверхность. Степень освещения характеризуется освещённостью. Освещенность измеряется в люксах (лк). Если на 1 м² поверхности падает световой поток равный l лм, то освещенность равна 1 лк.

К основным показателям, определяющим условия зрительной работы, относятся такие понятия, как фон, контраст объекта с фоном, видимость, показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности.

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается; характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности, значения которого лежат в пределах от 0,02 до 0,95.

При коэффициенте отражения поверхности более 0,4 фон считается светлым; от 0,2 до 0,4 - средним и менее 0,2 - темным.

Контраст объекта с фоном К характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, знак, пятно, трещина, риска, раковина иди другие элементы, которые требуется различить в процессе работы) и фона. Контраст определяется по формуле: (8)

где L_ф и L₀ - яркость соответственно фона и объекта.

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

Видимость определяется числом пороговых контрастов в конт­расте объекта с фоном: (9)

где К - контраст объекта с фоном; K_пор - пороговый контраст, т. е. наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым.

Показатель ослепленности Р - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой, значение которого определяется по формуле: P=(S - 1)1000, (10)

где Р - показатель ослепленности; - коэффициент ослепленности; V₁ и V₂ - видимость объекта наблюдения соответственно при экранировании и при наличии блеских источников в поле зрения.

Коэффициент пульсации, освещенности К_п - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изме­нения во времени светового потока газоразрядных ламп при пита­нии их переменным током,

Коэффициент пульсации освещенности К_п в процентах следует определять по формуле: (11)

где E_max, E_min и E_cp - максимальное, минимальное и среднее зна­чения освещенности за период ее колебания, лк.

Одной из важных световых величин является яркость. Она характеризует излучение светящейся поверхности в данном направлении. Яркость определяет световое ощущение, получаемое нашими глазами. Если яркость поверхности очень мала, на ней трудно различать подробности. Если яркость велика, она слепит глаза, следовательно, яркость - сила света, излучаемая поверхностью. Если с нагретого квадратного метра поверхности отражается сила света в канделу, то говорят, что яркость ее равна 1 ниту (нт).

Степень яркости зависит от коэффициента отражения. Коэффициент отражения r характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока F_отр к па­дающему на нее световому потоку F_пад. Величина коэффициента отражения зависит от цвета поверхности.

9.2. Свет и тьма – опасные свойства.

Свет обеспечивает связь организма с окружающей средой, обладает высоким биологическим воздействием. Зрительный анализатор – один из главнейших анализаторов, через который человек получает более 90% информации.

Исследованиями установлено, что за счет только правильного освещения рабочего места можно добиться повышения производительности труда на 15-20%, резко снизить вероятность травматизма, повысить безопасность деятельности и улучшить условия труда.

При недостатке освещения помещения развиваются психологический стресс, ощущения дискомфорта, возникает нарушение восприятия пространства.

Видимое излучение, (400-780) нм, может оказывать неблагоприятное воздействие на органы зрения, в первую очередь, за счет высокой яркости изображения источников излучения на сетчатке глаза, высокой освещенности, приводящей к перегреву глазных тканей, и высокой степени пульсации, приводящей к повышенной утомляемости персонала на производстве.

Медико-биологический механизм воздействия видимого излучения на чувствительность глаза в условиях производства описан в работах ведущих специалистов в области гигиены труда, основные результаты исследований которых представлены в сборнике академики РАМН Н.Ф. Измерова.

Чувствительность глаза к видимому излучению определяется фотохимическими, ретиномоторными и электрическими изменениями, происходящими в мозаике палочек и колбочек сетчатки. Изменения в оптическом изображении на сетчатке преобразуются в совокупность нервных импульсов, распространяющихся от фоторецепторных клеток в мозг. Находящийся в фоторецепторах зрительный пигмент (родопсин в палочках и иодопсин в колбочках) разрушается под действием света и восстанавливается в темноте. Зрительный анализатор обладает способностью к адаптации. При одной и той же яркости на сетчатке частота нервных импульсов зависит от характера предварительной адаптации глаза. Если глаз был адаптирован к све­ту, то она снижается, если к темноте - повышается, т. е. в первом случае чувствительность глаза к свету ниже, чем во втором.

Зрительный анализатор воспринимает излучение лишь при достижении им определенного уровня световой энергии, называемой порогом светоощущения. Условием, позволяющим увидеть объект, является наличие яркостного контраста между ним и фоном. Способность глаза различать малые разности яркостей обозначается термином «разностная» или контрастная чувствительность. Наименьшее заметное глазу отличие яркости объекта и фона называется пороговой разностью яркости. Отношение разностного порога к яркости фона называют дифференцированным порогом или пороговым контрастом. Пороговая разность яркости возрастает при увеличении яркости фона. По закону Вебера-Фехнера дифференцированный порог является постоянной величиной. Величина, обратная пороговому контрасту, будет определять контрастную чувствительность, являющуюся количественным выражением превышения яркости фона относительно пороговой яркости. Эти показатели часто используются для оценки световой обстановки в условиях производства.

Зрительный анализатор работает в благоприятном режиме тогда, когда на сетчатку падает постоянное и оптимальное количество света. Кроме световоспринимающей функции, сетчатка играет роль рецептивного поля, где происходит различение и первичное кодирование воспринимаемой информации, поступающей в соответствующие отделы центральной нервной системы. Сетчатка реагирует на свет и различает объект, т.е. выполняет как бы две функции, осуществляя единый процесс зрения. У каждой функции есть свой «обслуживающий» аппарат: регулирование потока света в определенном диапазоне яркостей осуществляет зрачок (зрачковый рефлекс), а четкость изображения рассматриваемого предмета на сетчатке, в зависимости от характера зрительного раздражителя, уровней яркости и возраста человека - зрачок и хрусталик (аккомодационный рефлекс). Уменьшение размера зрачка способствует не только изменению потока излучения, поступающего на сетчатку - пупилломоторная адаптация, но и усилению оптической силы глаза.

При суженном зрачке используется только центральная зона хрусталика, при этом увеличивается фокусное расстояние, что облегчает рассматривание близких предметов без мобилизации аккомодации. Изменение кривизны хрусталика, наблюдающееся при низких уровнях яркости, возможно благодаря сокращению цилиарной мышцы, способствует, наряду с малым размером зрачка, увеличению оптической силы глаза, т.е. получению резкого изображения предметов, находящихся на близком расстоянии. Степень аккомодации измеряется в диоптриях - величинах обратных расстоянию, выраженному в метрах, от глаз до предмета, отчетливое изображение которого формируется на сетчатке. Исследование аккомодации проводится при относительно низких уровнях потока излучения. У нормального глаза с эмметропической рефракцией дальняя точка ясного видения находится в бесконечности.

Восприятие света может быть оценено по физиологическим характеристикам; остроте зрения, контрастной чувствительности, цветовому зрению, устойчивости ясного видения, скорости зрительного восприятия.

Разрешающая способность зрительного анализатора определяется остротой зрения, т.е. способностью глаза видеть форму предмета, различать его очертания, размер, отдельные детали.

Острота зрения определяется тем минимальным угловым размером объекта, при котором глаз в состоянии различать объект при заданных яркости фона и пороге контрастной чувствительности. Этот минимальный угловой размер называется разрешающим углом зрения - чем он меньше, тем больше острота зрения и разрешающая способность глаза. Нормальная разрешающая способность глаза человека определяется угловым размером объекта, равным одной минуте.

Острота зрения и контрастная чувствительность возрастают с ростом освещённости. Нормальная острота зрения у лиц, не имеющих дефектов зрения, достигается при 50 - 75 лк. Для лиц, имеющих дефекты, и при точной работе требуется более высокая освещенность. Напряженная зрительная работа способствует развитию близорукости.

Контрастная чувствительность - способность глаза различать близкие друг к другу по степени освещённости поверхности.

Цветовое зрение - способность глаза различать цвета и даже оттенки.

Устойчивость ясного видения - способность четко видеть и различать мелкие предметы, детали, очертания на протяжении длительного времени.

Существенным фактором, определяющим разрешающую способность глаза, является размер зрачка. Наиболее высокая острота зрения имеет место при диаметре зрачка 2-4 мм, что наблюдается при высоких уровнях яркости. Для восприятия того или иного объекта необходимо некоторое время. Это время характеризует следующую интегральную функцию глаза - скорость различения. Скорость или быстрота зрительного восприятия, определяемая наименьшим временем, необходимым для различения объекта, является важным показателем при выполнении многих производственных процессов, где необходим зрительный контроль. Высокие показатели быстроты зрительного восприятия наблюдаются при яркости поля адаптации (150-250) кд/м².

Отрицательное воздействие условий освещения на рабочем месте определяется следующими факторами: недостаток естественного света; низкая освещенность; повышенная яркость; прямая и отраженная блескость; повышенная пульсация освещенности.

Продолжительная работа в помещении без естественного света оказывает неблагоприятное психофизическое воздействие на рабо­тающих из-за ощущения замкнутости пространства, особенно в не­больших помещениях, монотонности искусственной световой среды. Эти неблагоприятные ощущения у работающих приводят к ухудше­нию самочувствия и снижению работоспособности.

Критерием оценки слепящего действия прямой блескости является показатель ослепленности - для осветительных установок производственных зданий или показатель дискомфорта - для общественных помещений, жилых и вспомогательных зданий. Условия труда, при которых показатель ослепленности превышает его нормированное значение, относятся к 3-му классу 1-й степени вредности. Чтобы избежать прямой блескости в осветительных установках, используются источники света в специальной осветительной арматуре, применяются светильники с экранирующими отражателями и рассеивателями, соблюдается высота при подвешивании светильников. Большое значение для ограничения ослепленности имеет защитный угол, создаваемый отражателями и экранами (в светильниках с люминесцентными лампами - планками экранирующей решетки).

При наличии отраженной блескости условия труда относятся к 3-му классу 1-й степени вредности.

Для ограничения отраженной блескости необходимо:

- использование светильников с диффузорами;

- применение антибликовых покрытий и защитных антибликовых фильтров на экранах визуального наблюдения;

- использование матовых покрытий.

При использовании искусственного освещения газоразрядными источниками света наблюдается пульсация освещенности изменение освещенности во времени, обусловленное малой инерционностью излучения газоразрядных ламп, световой поток которых пульсирует с удвоенной частотой переменного тока 100 Гц. Пульсация освещенности наблюдается при рассматривании движущихся предметов, которые приобретают при этом многократные контуры. Явление искажения восприятия движущихся объектов при освещении пульсирующим светом называется стробоскопическим эффектом, он может явиться причиной травм на производстве. Пульсация освещенности вредна и при работе с неподвижными объектами, она оказывает неблагоприятное воздействие на центральную нервную систему, вызывая развитие тормозных процессов в коре головного мозга, утомление зрения и головную боль.

Критерием оценки относительной глубины колебаний освещенности является коэффициент пульсации освещенности. При значениях коэффициента пульсации освещенности, превышающих максимально допустимые значения, условия труда относятся к 3-му классу 1-й степени вредности. Ограничение пульсации до допустимых значений достигается включением соседних светильников к разным фазам трехфазной сети.

Таким образом, недостаточное или нерациональное освещение способствует увеличению числа несчастных случаев, увеличению утомляемости, нарушению трудоспособности, но и излишнее ослепление работающих ярким источником света также является причиной несчастных случаев.

Интегральной функцией работоспособности зрительного анализатора является его пропускная способность, т.е. скорость зрительного восприятия, определяемая в течение длительного времени. Метод определения пропускной способности зрительного анализатора позволяет оценить зрительную работоспособность или продуктивность зрения. При этом формируются зрительные задачи, которые встречаются на практике, изучается влияние различного рода «шумов» и помех. Зрительная работоспособность характеризуется универсальными единицами - бит/с. Метод определения пропускной способности зрительного анализатора включает в себя оценку таких функций, как скорость зрительного восприятия, острота зрения, время скрытого периода простой условно-рефлекторной реакции на свет и др. Этот метод позволяет оценить функциональное состояние зрительного анализатора в течение определенного периода времени. Зрительная работоспособность и зрительное утомление могут быть оценены лишь в процессе выполнения конкретной зрительной работы.

Рекомендуется следующая классификация зрительного труда:

Первая группа - зрительные работы, не связанные с использованием оптических приборов и экранных средств отображения информации. Эта группа наиболее многочисленная, в ней занято до 60 % всех работающих.

Вторая группа - зрительные работы, связанные с использованием оптических приборов. В этой группе занято до 10 % всех работающих.

Третья группа - зрительные работы, связанные с использованием экранных средств отображения информации. В этой группе занято до 30 % всех работающих..

Диапазон адаптации глаза настолько велик, что он может функционировать как при очень высоких, так и при очень низких уровнях освещенности. Однако в последнем случае поток информации из внешнего мира не полон, качество, скорость и продолжительность выполнения зрительной работы ограничены. Уровень зрительных функций изменяется в процессе выполнения зрительной работы различной степени сложности и точности.

Плохая световая обстановка производственных помещений в сочетании с высокой зрительной нагрузкой способствует не только повышению утомления зрительного анализатора, ведущего к снижению работоспособности и производительности труда, но и к развитию аномалии зрения - миопии. В литературе практически отсутствуют работы, посвященные вопросам нормирования освещения для людей старше 40-45 лет, имеющих дальнозоркость. Вместе с тем, нагрузка на зрительный анализатор людей всех возрастных групп с каждым годом растет. Кроме того, растет число людей, занятых выполнением точной зрительной работы. Все это приводит к раннему развитию пресбиопии, что сказывается не только на снижении работоспособности, но в ряде случаев может даже приводить к потере профессиональной пригодности.

Физиологическое старение глаза проявляется в уменьшении диапазона аккомодации - пресбиопии и уменьшении оптической силы глаза в связи с изменением эластичности хрусталика. Пресбиопия возникает у лиц, профессиональная деятельность которых связана с рассматриванием мелких объектов при малом контрасте. Затруднения при зрительной работе на близком расстоянии возникают у лип с пресбиопией при пониженной освещенности.

При высоких уровнях освещенности зрительная работа выполняется в полном объеме, так как в процесс зрения вовлекаются основные наиболее эффективные функции зрительного анализатора. Зрачковый и аккомодационный рефлексы имеют единую рефлексогенную зону, которой является сетчатка. При высоких уровнях яркости увеличение оптической силы глаза обеспечивается за счет уменьшения размера зрачка. При этом зрительный анализатор может четко воспринимать предметы любого размера как далеко, так и близко расположенные без напряжения аккомодации. С уменьшением яркости зрачок расширяется до определенных пределов и в усилении оптической силы глаза принимает участие и зрачок, и хрусталик. При дальнейшем уменьшении яркости поля адаптации и увеличении размеров зрачка усиление оптической силы глаза осуществляется преимущественно хрусталиком.

В широком диапазоне яркостей благодаря наиболее быстрым процессам пупилломоторной адаптации, т.е. в результате изменения диаметра зрачка от 8 до 2 мм, уровень освещенности сетчатки при покое аккомодации остается постоянным и равным (6,0-6,5) лк. Уровни яркости этого диапазона (от 50 до 500 кд/м² и более) оцениваются как оптимальные. Выполнение зрительной работы при оптимальном уровне яркости может осуществляться в течение длительного времени. При этом острота зрения остается постоянной и наивысшей.

Не все виды зрительных работ могут быть выполнены при любом уровне яркости рабочей зоны.Чем сложнее работа, т.е. чем меньше размер объекта различения и чем ближе находится последний, тем выше должна быть оптимальная яркость рассматриваемого объекта. Выполнение зрительной работы при яркости ниже оптимального значения приводит к тому, что на сетчатку попадает недостаточное количество света и для восприятия объекта различения мобилизуются биохимические и ретиномоторные процессы адаптации при одновременном напряжении аккомодации, что приводит к зрительному и общему утомлению.

Максимальная разрешающая способность глаза - острота зрения наблюдается при размере зрачка 3 мм и менее. Такой размер зрачка при покое аккомодации имеет место при яркости адаптации (500-1000) кд/м². Уровень яркости 500 кд/м² является оптимальным, при нем может выполняться зрительная работа как высокой, так и низкой точности. Яркость 500 кд/м² часто имеет место при дневном свете, но создавать такую высокую яркость искусственными источниками света не всегда возможно.

При работе с экранами видеодисплейного терминала наибольший объем информации может быть получен при отсутствии какой-либо подсветки. Яркость рабочего места, создаваемая местным освещением, должна соответствовать яркости экрана (75-100) кд/м². Для сохранения контраста изображения экран терминала должен быть защищен от прямого попадания света.

На рабочем месте следует избегать наличия в поле зрения блеских объектов, вызывающих нарушение зрительной функции, называемое ослепленностью. Различают два вида блескости: прямую и отраженную. Прямая блескость проявляется при наличии светящих поверхностей, отраженная блескость - при наличии в поле зрения элементов зеркального отражения светящих поверхностей. Степень слепящего эффекта зависит от свойств светящейся поверхности, ее положения относительно наблюдателя и яркости поля адаптации. Уровень блескости снижается при правильном расположении светильников и защитных экранов. Чем выше яркость поля адаптации, тем меньше уровень ослепленности.

Дата добавления: 2014-01-07