Розробка калориметричного вимірювача потужності колимованого оптичного випромінювання

2.2 Підстава для розробки

Завдання на дипломний проект.

2.3 Мета і призначення розробки

Розробка і випуск малими серіями недорогого контрольновимірювального приладу.

2.4 Джерела розробки

Сучасна технічна і нормативна література.

2.5 Технічні вимоги

Призначення приладу контроль рівня потужності безперервного випромінювання промислових технологічних лазерів.

Діапазон вимірюваних потужностей 10 .... 300 Вт;

Спектральний діапазон 0,4 .... 10,6 мкм;

Максимальний діаметр вимірюваного лазерного пучка 20 мм;

Допустима густина потужності випромінювання 300 Вт/см2;

Межа основної відносної похибки, що припускається, 0,5 %;

Діапазон робочих температур 10 .... 35 ?С.

Додаткова температурна похибка, не більш 1 %;

Живлення мережа 220 В, 50 Гц;

3. Розробка Та ДОСЛІДЖЕННЯ КАЛОРИМЕТРИЧНОГО ВИМІРЮВАЧА ПОТУЖНОСТІ

3.1 Обгрунтування конструкції калориметричного вимірювача

Найбільш важливою проблемою при розробці будьякого вимірювального засобу є забезпечення заданої похибки вимірювання. Аналіз похибок калориметричного вимірювача потужності лазерного випромінювання є складною фізичною задачею, що вимагає строгого обліку особливостей оптичних, теплових і електричних процесів, що протікають у вимірювачі.

Основними фізичними процесами в калориметричному вимірювачі є:

поглинання вимірюваного потоку оптичного випромінювання в приймальному елементі вимірювача;

теплообмін приймального елементу вимірювача з довкіллям;

нагрів приймального елементу калібрувальним тепловим потоком.

Вибираючи типа калориметра і приймального елементу і варіюючи параметри елементів конструкції, необхідно вирішити наступні основні завдання:

забезпечити повне, або неповне, але добре контрольоване, поглинання вимірюваного потоку оптичного випромінювання в приймальному елементі вимірювача;

повністю виключити, або добре контролювати, теплообмін приймального елементу вимірювача з довкіллям;

забезпечити еквівалентність нагріву приймального елементу вимірюваним потоком оптичного випромінювання і калібрувальним тепловим потоком.

3.1.1 Вибір типа калориметричного вимірювача

Аналітичний огляд літератури і досвід конструювання еталонних вимірювальних перетворювачів випромінювання для державних еталонів Росії, Польщі і інших країн, дозволяють зробити вивід, що найвищу точність вимірювання потужності і енергії лазерного випромінювання в цей час дозволяє отримати лише абсолютний термопарний калориметр.

Вживання методу електричного заміщення дозволяє виразити одиницю потужності оптичного випромінювання через одиниці електричної напруги і електричного опору, які відтворюються з хорошою точністю.

3.1.2 Вибір типа приймального елементу

Однією з основних вимог, що пред'являються до приймального елементу калориметричного вимірювача, є максимально можливий коефіцієнт поглинання випромінювання.

Відомо, що максимальний коефіцієнт поглинання випромінювання, рівний одиниці, має лише ідеальне абсолютно чорне тіло. У калориметричних вимірювачах як приймальний елемент застосовують різні моделі АЧТ сферичні, конусні, клиновидні і їх комбінації з дзеркальними або дифузно розсіюючими внутрішніми поверхнями [48].

Сферична модель АЧТ є класичною. Вона має найбільший коефіцієнт чорноти ? серед всіх відомих моделей [49]:

де R коефіцієнт відбіття внутрішньої поверхні сфери;

r радіус вхідного вікна;

l внутрішній радіус сфери.

Для типових значень R ~ 0,7, r ~ 5 мм, l ~ 75 мм отримуємо

? ~ 0,99993, причому коефіцієнт чорноти не залежить від параметрів пучка лазерного випромінювання і місця його попадання.

Коефіцієнт чорноти конусної моделі АЧТ визначається кількістю віддзеркалень пучка лазерного випромінювання усередині конуса і коефіцієнтом відбіття внутрішньої поверхні конуса. Оскільки кількість віддзеркалень n

пучка до його виходу з конуса є [49]

де d діаметр вхідного вікна конуса,

l довжина конуса,

то коефіцієнт чорноти рівний:

Для типових величин R ~ 0,7, d ~ 15 мм, l ~ 150 мм отримуємо

? ~ 0,999986, тобто при правильному виборі параметрів конусна модель АЧТ не поступається сферичною по величині коефіцієнта чорноти.

Проте вирішальною перевагою конусної моделі є, в нашому випадку, те, що конусну модель технологічно простіше виготовити і легко забезпечити вимірювання температури по всій ії поверхні.

Виходячи з викладеного, для проектованого вимірювача вибираємо конусну модель приймального елементу.

3.1.3 Розрахунок параметрів приймального елементу

При розрахунку параметрів необхідно визначити діаметр вхідного вікна конуса і висоту конуса і оцінити, як задовольняють вибрані величини вимогам ТЗ за похибкой вимірювання.

Діаметр вхідного вікна конуса виберемо, виходячи з того, що максимальний діаметр пучка лазерного випромінювання, потужність якого необхідно вимірювати, згідно ТЗ, рівний 20 мм.

Враховуючи, що профіль лазерного пучка є гаусів, а діаметр пучка вказується по рівню інтенсивності ехр(2), оцінимо діаметр плями, в якій знаходиться 99,9 % потужності лазерного випромінювання.

Нормована інтенсивність J пучка лазерного випромінювання описується вираженням

де Р0 загальна енергія пучка випромінювання,

?0 радіус пучка на рівні ехр(2).

Звідси відносна доля Р / Р0 енергії, що міститься в пучку з номінальним радіусом r , рівна

Для відносних втрат величиною 0,001 отримуємо

звідки діаметр 2r пучка, в якому міститься 99,9 % енергії, є

Номінальний діаметр пучка, заданий в ТЗ, рівний 20,0 мм, отже діаметр плями, в якій міститься 99,9 % енергії, складає 37,2 мм.

Направляти лазерний пучок точно по осі конуса не рекомендується, оскільки в цьому випадку основна частина енергії випромінювання концентрується поблизу вершини конуса, а ця область має підвищений коефіцієнт відбіття, унаслідок чого похибка вимірювання, обумовлена втратами випромінювання, зростає.

Враховуючи цю рекомендацію, вибираємо для вхідного вікна конусної моделі АЧТ діаметр r = 60,0 мм. Такий діаметр не дуже великий, і, в той же час, основна частина лазерного пучка потраплятиме на бічну поверхню конуса, а не на його вершину.

Задаємося довжиною конуса l = 250 мм і перевіримо коефіцієнт чорноти, що досягається.

Для прискорення вирівнювання температури по конусу матеріалом конуса вибираємо мідь. Мідь добре піддається анодному оксидуванню в чорний колір, що важливе для здобуття високого коефіцієнта чорноти. Для підвищення дифузності відбіття внутрішню поверхню конуса до анодування слідує заматувати за допомогою піскоструминного апарату.

На довжині хвилі 10,6 мкм, заданою в ТЗ, оксидована мідь має відносний коефіцієнт відбіття не більше 0,60. Тоді для коефіцієнта чорноти отримуємо

Втрата непоглиненого випромінювання складе приблизно 0,13 %, що припустимо.

Очікувана температура перегріву в центрі плями випромінювання, що падає на бічну поверхню конуса, складає

 °C ;

Підставляючи сюди з ТЗ величину максимальної густини потужності в пучку випромінювання q0 = 300 Вт/см2, радіус пучка випромінювання

d = 1 см, і беручи довідкове значення питомої теплоємності міді ? = 3,84 Вт/(см *°C), отримуємо температуру перегріву поверхні конуса

яка сповна допустима.

3.2 Конструкція калориметричного вимірювача

До складу конструкції калориметра входять наступні основні елементи:

робочий приймальний елемент;

компенсаційний робочий елемент;

батареї вимірювальних термопар;

обмотки підігрівання конусів;

камера пасивного термостата;

теплоізоляційні елементи з пінопласту;

зовнішній корпус.

Загальний вигляд конструкції вимірювача показаний на рис. 3.1.

Робочий і компенсаційний елементи мають однакову конструкцію і є конусною моделлю АЧТ, яка має вхідне вікно O 60 мм і висоту 250 мм. Конуси виконані з червоної міді, висока теплопровідність якої дозволяє зменшити неоднорідність розподілу температури по поверхні конуса і тим самим зменшити нееквівалентність тепловтрат в процесах вимірювання і калібрування.

Рис. 3.1. Конструкція калориметричного вимірювача

1 теплоізоляційний елемент, 2 камера термостата, 3 обмотка підігрівання, 4 зовнішній корпус, 5 вивід обмотки підігрівання, 6 приймальний елемент, 7 батарея термопар, 8 вивід батареї термопар

Внутрішня поверхня конусного приймального елементу зроблена шорсткою за допомогою піскоструминної обробки і оксидована в глибокий чорний колір. Така поверхня має оптимальний комбінований дзеркальнодифузний характер відбіття лазерного пучка інфрачервоного діапазону і досить високий коефіцієнт поглинання випромінювання.

По прямолінійних створюючих конусній поверхні приймальних елементів розміщено по чотири рівномірно розташованих вимірювальних термобатареї. Холодні спаї термобатарей знаходяться в тепловому контакті з внутрішніми стінками масивної мідної камери пасивного термостата, в яку поміщені обидва приймальні елементи. Камера термостата ізольована від зовнішнього корпусу вимірювача теплоізоляційними елементами з пінопласту.

Між вимірювальними термобатареями на конусній поверхні приймальних елементів укладені константанові нагрівальні обмотки, що створюють калібрувальний тепловий потік.

Всі елементи конструкції калориметричного вимірювача поміщені в зовнішній корпус, на якому розташовані з'еднувачі для виводов термобатарей i обмоток нагрівачiв робочого та компенсацiйного приймальних єлементів.

3.3 Дослідження характеристик вимірювача потужності

Дослідження характеристик вимірювача потужності проводилося згідно з методикою, яка встановлює умови проведення досліджень, вимоги до засобів вимірювань і допоміжному устаткуванню, вимоги по техніці без пеки, порядок підготовки до вимірювань, методи визначення похибки вимірювань метрологічних параметрів вимірювача.

Ця методика розроблена відповідно до ГОСТ 8.20776 і ГОСТ 8.38180.

1. Умови проведення досліджень.

1.1. При проведенні досліджень вимірювача повинні виконуватися наступні умови:

температура навколишнього середовища ?К 293 ± 0,5;

атмосферний тиск, кПа 65± 15;

напруга живлення мережі, В 220 ± 5;

частота живлячої мережі, Гц 50 ± 0,5.

1.2. Дослідження і перевірка проводяться після включення в електромережу і прогрівання використовуваної апаратури протягом 3 годин.

2. Засоби вимірювань і допоміжне устаткування.

2.1. Джерела випромінювання.

В установці для проведення досліджень вимірювача можна застосовувати безперервні стабілізовані по потужності лазери на довжинах хвиль ?1 = 0,53 мкм і ?2 = 10,6 мкм.

Середня потужність випромінювання вживаних лазерів 1Вт. Нестабільність потужності випромінювання не більше 0,1%.

2.2. Вимірювальні прилади.

У складі установки для проведення досліджень вимірювача застосовується комплект вимірювальної апаратури, в який входять:

широкодіапазонна інтегруюча сфера (фотометрична куля);

фотоприймач для фотометричної сфери;

масштабний підсилювач;

блок електричного калібрування з двома вольтметрами Щ68002 (для вимірювання напруги і струму калібрування);

апаратура контролю вихідної потужності ОКГ (свідка), до складу якої входить приймач випромінювання, масштабний підсилювач і система індикації і обробки інформації;

оптичний об'єктив;

система термостабілізації з датчиками температури і тиску.

3. Вимоги по техніці безпеки.

3.1. Вимірювання, що проводяться при досліджені, відносяться до робот по управлінню радіотехнічним устаткуванням і повинні проводиться відповідно до вимог правил по техніці безпеки, затверджених в установленому порядку.

3.2. В установці використовуються джерела інтенсивного оптичного випромінювання, тому особи, що працюють на ній, повинні не мати медичних протипоказань до роботи з лазерним випромінюванням, повинні знати призначення і порядок використання захисних пристосувань і індивідуальних засобів захисту.

3.3. Всі електричні з'єднування і монтаж окремих вузлів вимірювальної схеми можуть проводиться не раніше, ніж через 5 хвилин після повного зняття напруги.

4. Підготовка і проведення досліджень.

4.1. Підготовка до роботи і технічне обслуговування проводяться в на

ступній послідовності:

зняти з приладів захисні екрани і чохли, провести ретельний зовнішній

огляд (повинні бути відсутні пошкодження оптикомеханічних елементів, корпусів приладів і допоміжного устаткування);

протерти поверхні оптичних елементів, захисних стекол приймачів випромінювання знежиреними серветками або ватою, змоченими в суміші етилового спирту (ГОСТ 596267) і петролейного ефіру відповідно до РМО 8584 і РМО 103.330.033 на методи очищення і протирання оптичних елементів;

протерти гнізда високовольтних роз'ємів серветками з фланелі або бязі, змочених етиловим спиртом;

провести відповідно до інструкції з експлуатації електричні під'єднування вузлів, блоків і приладів;

провести перевірку юстирування елементів оптичної схеми установки.

4.2. Послідовність операцій.

Включити і прогріти апаратуру впродовж 3 годин. Встановити необхідні режими роботи, забезпечити готовність приладів до проведення вимірювань. Порядок підготовки до вимірювання окремих параметрів випромінювання при метрологічній атестації вимірювача регламентується відповідними розділами цієї методики.

5. Визначення метрологічних параметрів.

Основним метрологічним параметром вимірювача є постійна Кэп , яка рівна Кэп = КпКт, де Кп коефіцієнт поглинання приймального елементу, а Кт коефіцієнт еквівалентності теплових втрат при оптичній і електричній дії на вимірювач.

5.1. Визначення коефіцієнта поглинання Кп.

Коефіцієнт поглинання вимірювача Кп на будьякій довжині хвилі можна представити у вигляді:

де Фпад потік випромінювання, що входить в порожнину приймального елементу;

Фотр потік випромінювання, що виходить з неї назад через вхідний отвір.

Відношення Фотр /Фпад визначається методом інтегруючої сфери. Безперервне випромінювання газового лазера, стабілізоване по потужності, поступає в порожнину приймального елементу вимірювача, причому частина його заздалегідь відгалужується за допомогою світлоподілювальної пластини і вимірюється фотоприймачемсвідком ФД7К для контролю рівня потужності.

Перед приймальним елементом розташовується інтегруюча сфера. Відбите від приймального елементу випромінювання вимірюється фотоприймачем типу ФД7К.

Для визначення коефіцієнта відбиття проводять серію з n = 10 вимірювань сигналу з фотоприймача, потім знаходять середнє значення U1 . На місце приймального елементу на сфері поміщають заглушку з таким же покриттям, як і у інтегруючої сфери і коефіцієнтом відбиття Р. Точно так само проводять серію з десяти вимірювань сигналу з фотоприймача і знаходять середнє значення U2, стежачи, щоб свідчення фотоприймачасвідка в першому і другому випадках відрізнялися не більш, ніж на 0,5 %.

Коефіцієнт поглинання Кп визначається по формулі:

5.1.1. Відносне середньоквадратичне відхилення результату вимірювання Кп знаходиться по формулі:

де і відносні середньоквадратичні відхилення результатів вимірювання сигналів з фотоприймача при відбитті випромінювання від приймального елементу і від заглушки.

5.1.2. Довірчі межі випадкової похибки результату вимірювань Кп знаходяться по формулі:

де t коефіцієнт Стьюдента для заданої довірчої вірогідності Р = 0,99 і числа вимірювань n = 10.

5.1.3. Складова систематичної похибки результату вимірювань Кп , залежна від похибки вимірювання p, визначається по формулі:

де ?p гранична відносна похибка вимірювання коефіцієнта відбиття заглушки;

5.2 Визначення коефіцієнта еквівалентності Кт .

5.2.1. Коефіцієнт Кт еквівалентності теплових втрат при оптичній і електричній дії на вимірювач пов'язаний з неоднаковим усереднюванням оптичної і електричної енергії по тілу приймального елементу і визначається таким чином. Від системи електричного калібрування імпульс електричної енергії тривалістю набагато меншою постійного часу охолодження подається на підігрівач калібрування приймального елементу. Визначається час досягнення максимуму сигналу tк, а також постійна часу охолодження ? досліджуваної калориметричної системи. Постійна часу охолодження визначається як час зменшення сигналу від максимальної величини в е разів.

Аналогічним чином визначається час досягнення максимуму сигналу при дії імпульсу оптичного випромінювання вимірювального лазера tо .

Проводиться n = 10 вимірювань при дії енергії електричного калібрування і 10 вимірювань при дії енергії оптичного випромінювання.

Значення коефіцієнта еквівалентності Кт знаходиться по формулі:

де tк, tо , ? середні значення tк, to, ?

5.2.1. Відносне середньоквадратичне відхилення результата вимірювання Кт знаходиться по формулі:

де S1, S2, S3 відповідно відносні середньоквадратичні відхилення вели

чин tк , to и ? , які визначаються в результаті обробки отриманих рядів вимірювань по формулах:

; ; ;

5.3. Визначення Кеп з урахуванням всіх складових систематичної похибки.

Постійну вимірювача Кеп знаходять по формулі:

де Кп і Кт визначаються по п.п. 5.1 і 5.2 .

5.3.1. Відносне середньоквадратичне відхилення результата вимірювання знаходиться по формулі:

де SКп і SКт визначаються по п.п. 5.1.1. і 5.2.1.

5.3.2. Доверчі межі випадкової похибки результата вимірювань Кеп знаходяться по формулі:

де t коефіцієнт Стьюдента .

5.3.3. Довірчі межі НСП вимірювання Кеп з обліком всіх складових систематичної похибки визначаються по формулі:

лазерний випромінювання калориметричний потужність

де ?1 відносна систематична похибка, обумовлена залежністю коефіцієнта перетворення від температури;

?2 відносна систематична похибка, обумовлена залежністю коефіцієнта перетворення від місця попадання оптичного пучка по апертурі ( зонна характеристика);

?3 і ? 4 відносні систематичні похибки, обумовлена залежністю коефіцієнта перетворення від поляризації і щільності потужності ( визначаються

при попередніх дослідженнях );

?5 складова ?, яка визначається в п. 5.1.3.

k коефіцієнт, що визначен довірчою вірогідністю; при Р=0,99 k=1,4.

5.3.4. Середньоквадратичне відхилення суми відносної невиключеної сис

тематичної і випадкової похибки результату визначення постійної вимірювача знаходять по формулі:

Відносні довірчі межі похибки визначення постійних вимірювача визначаються по формулі:

де K коефіцієнт, залежний від співвідношення випадкової і невиключеної систематичної похибок.

K обчислюється за емпіричною формулою:

5.4. Визначення систематичної похибки ?1.

5.4.1. Систематична похибка ?1 обумовлена залежністю постійною вимірювача від температури навколишнього середовища. Робочий інтервал температури складає 295,5 293,5_о К. Дослідження зміни постійної вимірювача показують, що вона змінюється лінійно в широкому інтервалі температур навколишнього середовища. Отже систематичну похибку (СП) при робочій температурі Т_ ~ 293? можна оцінити по формулі:

де ? температурний коефіцієнт зміни постійної Кеп при зміні температури навколишнього середовища біля Т = 293? K;

Т = 1? величина робочого інтервалу температур, при якій працює вимірювач ( або максимальна похибка утримання температури Т=293? K);

?? невиключений залишок абсолютної СП вимірювання.

5.4.2. Температурний коефіцієнт визначається наступним чином. При заданій температурі на вхід вимірювача подається оптичне випромінювання постійної потужності і реєструються свідчення приймачасвідка U св і вихідна напруга вимірювача ВП V. При цій температурі проводиться калібрування вимірювача, при якому вимірюється электрична потужність, що виділяється при калібруванні Рк, і вихідна потужність вимірювача Vк. Потім, знаходиться величина, пропорційна постійній Кеп, по формулі:

Для визначення температурного коефіцієнта проводять серію з n = 10 вимірювань величини СКеп спочатку при температурі Т1 = 283? К (СКеп 1), по тім при температурі Т2 = 293? К (СКеп 2) і потім при Т3 = 303? К (СКеп 3). Знаходять середні значення СКеп 1, СКеп 2, і СКеп 3 і визначають температурний коефіцієнт зміни постійної Кеп по формулі:

5.4.3. Невиключений залишок абсолютної СП визначення температурного коефіцієнта ?Кеп знаходять по формулі:

де Sn1, Sn2 і Sn3 абсолютні середньоквадратичні відхилення величин n1, n2, n3 визначені в результаті обробки отриманих рядів вимірювань по формулах:

j = 1, 2, 3.

tр,n коефіцієнт Стьюдента для довірчої вірогідності Р = 0,99 і числа вимірювань n = 10.

5.5. Визначення систематичної похибки ?2 .

Систематична похибка ?2 виникає за рахунок залежності постійної вимірювача від місця попадання оптичного пучка по апертурі приймального елементу (зонна характеристика). При визначенні цієї похибки проводять такі дослідження.

5.5.1. Приймальний елемент досліджуваного вимірювача переміщається в 2х взаємоперпендикулярних напрямах в плоскості, перпендикулярній осі пучка випромінювання лазера. Пучок випромінювання для проведення эксперимента формується двома діафрагмами, що мають діаметр 2 мм, розташованими на відстані не менше 200 мм одна від одної.

Переміщення приймального елементу здійснюється дискретно з кроком 0,5 мм. Оскільки діаметр вхідної апертури рівний 5 мм, то при переміщенні пучка випромінювання діаметром 2 мм з кроком 0,5 мм одержуємо 7 вимірювань по горизонталі і 7 по вертикалі. При кожному вимірюванні реєструється значення вихідного сигналу досліджуваного вимірювача.

5.5.2. Рівень випромінюваної потужності, падаючої на приймальний елемент, контролюється системою контролю рівня потужності, яка складається зі світлоподільного клину і відносного вимірювача рівня потужності (свідка). Для визначення складової ?2 проводиться 14 вимірювань і реєструється значення показань свідка (Uoi ) і вихідного сигналу вимірювача (Ui ) . По результатах вимірювань обчислюють Кi :



5.5.3. Величина невиключеної систематичної похибки ?2 визначається як похибка одиничного вимірювання по формулі:

де результат ряду вимірювань;

tp,n1 = 3,25 коефіцієнт Стьюдента для довірчої вірогідності Р= 0,99 і числа вимірювань n = 14.

3.4 Результати дослідження вимірювача

3.4.1 Результати дослідження стабiльностi коефiцiєнта перетворювання

1. Об`єкт дослiджень.

Об`єктом дослiджень є розроблений вимірювач.

2. Мета дослiджень.

Дослiдження стабiльностi коефiцiєнта перетворювання електричної по тужностi.

3. Показники, що оцiнюються та розрахунковi спiввiдношення.

3.1. Показником, що оцiнюється є СКВ (середнє квадратичне вiдхилення) коефіцієнта перетворювання вимірювача при калiбруваннi електричною потужнiстю.

3.2. Розрахунковим спiввiдношенням для коефiцiєнта перетворювання є

Кпер = Uвих/Рел,

де Кпер коефiцiєнт перетворювання;

Uвих вихiдна напруга;

Рел потужнiсть сигналу електричного калiбрування.

4. Матерiальнотехнiчне забезпечення.

4.1. Досліджуваний вимірювач.

4.2. Джерело живлення Б543.

4.3. Вольтметр В734 2шт.

4.4. Еталонна котушка опору Р321.

4.5. Вольтметр В239.

5. Умови проведення дослiджень.

Вимiрювання здiйснювались у лабораторних умовах при температурі дов кілля 20 ?С.

6. Результати вимiрювань параметрiв вимірювача.

Коефiцiєнт перетворювання електричної потужностi Кпер = 2,080775

СКВ результатів вимірювань 0,01 %

7. Висновки.

Середнє квадратичне вiдхилення коефiцiєнта перетворювання вимірюва ча при калiбруваннi електричною потужнiстю вiдповiдає вимогам до вимірювача згідно ТЗ.

3.4.2 Результати дослідження стабiльностi коефiцiєнта поглинання

1. Об`єкт дослiдження.

Об`єктом дослiджень є розроблений вимірювач.

2. Мета дослiдження.

Визначення коефiцiєнта поглинання Кп вимірювача.

3. Показники, що оцiнюються та розрахунковi спiввiдношення.

3.1. Показником, що оцiнюється є коефiцiєнт поглинання Кп.

3.2. Розрахунковим спiввiдношенням є

,

де Фпад потiк випромiнювання, що входить у порожнину приймального елемента; Фвiд потiк випромiнювання, що виходить iз неї назад крiзь вхiдний отвiр.

4. Умови проведення дослiджень.

Вимiрювання здiйснювались у лабораторних умовах при температурі довкілля 20 ?С.

5. Результати вимiрювань параметрiв вимірювача.

Кп =0,99968

СКВ 0,00099 %

6. Висновки.

Коефiцiєнт поглинання Кп дорiвнює 0,99968, що вiдповiдає вимогам до вимірювача згідно ТЗ.

3.5 Висновки

Проведене метрологічне дослідження розробленого вимірювача дає змогу зробити висновок, що метрологичні характеристики вимірювача знаходяться у межах похибки, яка задана в ТЗ.

Таким чином, мета розробки вимірювача досягнута повністю.

4. ОХОРОНА ПРАЦІ

4.1 Задачі розділу

Всі правові питання охорони праці вирішуються на основі Конституції України, яка гарантує, що держава піклується про поліпшення умов праці, ії наукової організації і безпеки [50].

Крім того, до складу нормативноправових актів про охорону праці входять Закон України "Про охорону праці", Кодекс законів про працю України, Закон України "Про загальнообов'язкове державне соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві та професійного захворювання, які спричинили втрату працездатності" та прийняті відповідно до них підзаконні акти [51].

Діюче законодавство в області охорони праці втілює наступні принципи:

пріоритет життя і здоров'я працівників, повна відповідальність роботодавця за створення належних, безпечних і здорових умов праці;

підвищення рівня промислової безпеки шляхом забезпечення суцільного технічного контролю за станом виробництв, технологій та продукції, а також сприяння підприємствам у створенні безпечних та нешкідливих умов праці;

комплексне розв'язання завдань охорони праці на основі загальнодержавної, галузевих, регіональних програм з цього питання та з урахуванням інших напрямів економічної і соціальної політики, досягнень в галузі науки і техніки та охорони довкілля; ЭТОТ КУСОК НЕ ДАЕТ РАСШИРЯТЬ

соціальний захист працівників, повне відшкодування шкоди особам, які потерпіли від нещасних випадків на виробництві та професійних захворювань;

встановлення єдиних вимог з охорони праці для всіх підприємств та суб'єктів підприємницької діяльності незалежно від форм власності та видів діяльності;

адаптація трудових процесів до можливостей працівника з урахуванням його здоров'я та психологічного стану; ЭТОТ КУСОК НЕ ДАЕТ СДВИГ

використання економічних методів управління охороною праці, участі держави у фінансуванні заходів щодо охорони праці, залучення добровільних внесків та інших надходжень на ці цілі, отримання яких не суперечить законодавству; ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ СДВИГАТЬ ТЕКСТ АВТ

інформування населення, проведення навчання, професійної підготовки і підвищення кваліфікації працівників з питань охорони праці; ЄТОТ ТЕКСТ

забезпечення координації діяльності органів державної влади, установ, організацій та об'єднань громадян, що розв'язують проблеми охорони здоров'я, гігієни та безпеки праці, а також співробітництва і проведення консультацій між роботодавцями та працівниками (їх представниками), між усіма соціальними групами під час прийняття рішень з охорони праці на місцевому та державному рівнях; ЭТОТ КУСОК НЕ ДАЕТ ВОЗМО

використання світового досвіду організації роботи щодо поліпшення умов і підвищення безпеки праці на основі міжнародного співробітництва.

Згідно з цими принципами, завданням цього розділу є розробка організаційних і технічних заходів охорони праці у відділі проектування, де було виконано дипломний проект.

4.2 Аналіз умов праці у відділі проектування

Розроблений в цьому дипломному проекті калориметричний вимірювач потужності лазерного випромінювання проектувався, макетувався і досліджувався в одному з лабораторних приміщень відділу оптикофізичних вимірювань Національного Наукового Центру "Інститут метрології", м. Харків.

Лабораторне приміщення розташоване на п'ятому поверсі дев'ятиповерхової будівлі. Площа приміщення 72 м2 (ширина 6,0 м, довжина 12,0 м, висота 3,5 м), на якій розміщені чотири робочих місця для розрахунково

письмових робіт (одне з яких обладнане ПЕОМ з лазерним принтером), одне робоче місце для механічних робіт і три лабораторні установки для оптичних опитнодослідних робіт.

Установки обладнані форвакуумними насосами, вихлоп яких виведений за

межі будівлі.

Виробнича площа, що доводиться на одне робоче місце, складає, в середньому, 12,0 м2, об'єм 42,0 м3, що задовольняє вимогам СНиП 2.09.0487, згідно яким ці нормативи рівні, відповідно, 6,0 м2 і 20,0 м3.

Лабораторне приміщення має чотири вікна загальною площею 16,0 м2, що виходять на південьзахід. Вікна забезпечені світлозахистними жалюзі.

Опалення центральне водяне, встановлено один кондиціонер повітря типу Б100 (м. Баку, Азербайджан).

Приміщення обладнане трьома електрощитами силової мережі, кожен з яких забезпечений трифазним автоматом АП50. Лабораторні установки живляться напругою 220 В, 50 Гц, яке підведене до кожної установки кабелем в металорукави від окремого електрощита.

По периметру приміщення прокладено заземляючий контур, що входить до складу загального заземляючого контура всієї будівлі.

Лабораторне приміщення освітленє десятьма рівномірно розташованими дволамповими світильниками з ЛЛ типу ЛБ40. Чотири робочих місця для розрахунковописьмових робіт забезпечені переносними настільними лампами, включеними в освітлювальну електромережу.

Вхідні двері одні, відкриваються назовні. Біля дверей усередині приміщення в настінному утримувачі розташований вуглекислотний вогнегасник типу ОУ5.

Кількість тих, що працюють чотири людини.

З приведеного опису виходить, що в лабораторному приміщенні є ряд небезпечних і шкідливих виробничих чинників, що відносяться, згідно ГОСТ 12.0.00374* до груп фізичних, хімічних і психофізіологічних чинників [52].

До небезпечних фізичних чинників відносяться:

наявність силової і освітлювальної електричних мереж.

До шкідливих фізичних чинників відносяться:

наявність джерел оптичного випромінювання високої яскравості, що досліджують на лабораторних установках;

підвищений рівень шуму і вібрації від працюючих форвакуумних насо

сів, вентиляторів ПЕОМ, лазерного принтера, механічних робіт, гудіння стартерів ЛЛ;

значно підвищена в теплий період року в другій половині дня температура повітря;

недостатня освітленість робочих зон лабораторних установок в холодний період року на початку і в кінці робочого дня;

високий рівень 100 Гц пульсацій світлового потоку ЛЛ;

наявність іонізуючих і електромагнітних випромінювань, що викликани роботою ПЕОМ і електроустаткування лабораторних установок.

До шкідливих психофізіологічних чинників відносяться:

розумове перенапруження, що компенсує розсіювання уваги, яке обумовлено дією шумових чинників, а також ослаблення уваги і уповільнення реакцій, які обумовлені значно підвищеною температурою повітря влітку;

перенапруження аналізаторів слуху, яке обумовлено впливом шумових чинників;

перенапруження аналізаторів зору, що обумовлено недостатнім освітленням робочої зони лабораторних установок, пульсацією світлового потоку ЛЛ і необхідністю вести точні юстировочні роботи при експлуатації лабораторних установок.

Вплив вищеперелічених шкідливих і небезпечних чинників на працюючих необхідно зменшити до допустимого рівня застосуванням комплексу організаційних, технологічних, санітарнотехнічних і лікувальнопрофілактичних заходів.

4.3 Розробка організаційних і технічних заходів з охорони праці

Згідно вимогам керівних документів і змісту виконуваних робіт лабораторне приміщення повинно відповідати нормам ДБН В.2.2999, ДСН 3.3.6.04299 і СНиП 2.04.0586 по мікроклімату [53, 54], нормам ДБН В 2.5282006 по освітленості [55], нормам ДСанПіН 3.3.2.00798 по електромагнитному випромінюванню [56], нормам ДСН 3.3.6.03799 по виробничому шуму [57], нормам ГОСТ 12.1.00588 за змістом шкідливих речовин в повітрі робочої зони [58], нормам ГОСТ 12.1.00976, ГОСТ 12.1.01979, ГОСТ 12.1.03081, ГОСТ 12.1.03882 по електробезпеці [59] і нормам ГОСТ 12.1.00491 по пожежній безпеці.

Устаткування лабораторних установок повинно відповідати нормам ГОСТ 12.2.06181 і правилам пристрою електроустановок [60] по вимогах загальної безпеки.

4.3.1 Електробезпечність

Приміщення лабораторії за степенем небезпеки ураження електричним струмом відноситься до приміщень підвищеної небезпеки [61]. Електрообладнання лабораторії за напругою відноситься до категорії 1000 В, а за струмом короткого замикання до 500 А.

Для підвищення електробезпеки слід прийняти такі організацийні заходи. Кожен працівник лабораторії повинен здати екзамен за „Правилами по техніці безпеки при експлуатації електроустановок” та одержати допуск до роботи з електроустановками напругою до 1000 В. До початку роботи з лабораторною установкою кожен працівник повинен одержати увідний інструктаж, та щоквартально одержувати черговий інструктаж.

До технологічних заходів підвищення електробезпеки відноситься виконання наступних мір обережності:

перед включенням лабораторних установок слід перевіряти справність захисного занулення;

не підключати і не відключати кабельні роз'єми в установках, які знаходяться під напругою;

не залишати установки під напругою без нагляду;

технічне обслуговування установок і ремонтні роботи допускається проводити тільки при відключеній напрузі живлення, при цьому на живлячий електрощит слід вішати табличку "НЕ ВМИКАТИ ! ПРАЦЮЮТЬ ЛЮДИ".

Зняти цю табличку має право тільки співробітник, який її повісив;

при роботі лабораторних установок в лабораторному приміщенні повинні знаходитися мінімум два співробітники.

Ефективною технічною мірою підвищення електробезпеки є занулення корпусу електроустановки. Зануленням називається навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих нетоковедучих частин, які при пошкодженні ізоляції токоведучих частин електроустановки можуть опинитися під напругою. Для цього прокладають нульовий дріт, що з'єднується з глухозаземленою нейтраллю джерела, і до нього приєднують металеві корпуси електроустаткування. Занулення перетворює замикання на корпус в однофазне коротке замикання, внаслідок чого спрацьовує максимальний струмовий захист, що відключає живлення електроустановки.

Технічною мірою є використання подвійної ізоляції токоведущих частин. Найчастіше подвійна ізоляція здійснюється шляхом покриття металевих корпусів і рукояток електрообладнання шаром електроізоляційного матеріалу та застосуванням ізолюючих ручок.

До технічних заходів відносяться також періодичне щорічне випробування міцності ізоляції і вимірювання опору ізоляції з подальшим оформленням протоколів випробувань.

Найбільш ефективною мірою захисту є захисне заземлення. При замиканні токоведущих частин установки на корпус, що не має контакту із землею, дотик до корпусу так само небезпечний, як дотик до фази. Безпека забезпечується шляхом заземлення корпусу заземлювачем, що має малий опір і малий коефіцієнт дотику.

Опір приладу, що заземлює, не повинен перевищувати 4,0 Ом. Так як лабораторне приміщення повинне мати свій заземлювач, зробимо розрахунок контуру, що заземлює, згідно [62].

Візначаємо розрахунковий питомий опір грунту за формулою

,

де Кс коефіцієнт сезонності, приймаємо Кс=1,3;

? питомий опір грунту ґрунту, приймаємо ? = 150 Ом · м.

Ом

Візначаємо опір поодинокого вертикального заземлювача

,

де R0 опір розтіканню струму, Ом;

l довжина одиночного заземлювача, приймаємо l = 2,5 м;

Н відстань від поверхні землі до середини заземлювача, м;

d ширина поодинокого заземлювача, м.

,

де b ширина полиці кутової сталі, приймаємо b = 0,04.

м

,

де h0 відстань від поверхні землі до початку заземлювача ( h0 = 0,8 м).

м

Ом

Розраховуємо кількість паралельно з'єднаних одиночних заземлювачів,

необхідних для забезпечення допустимих значень опору заземлення, за наближеною формулою без обліку опору смуги зв'язку.

,

де Rдоп допустимий опір заземлюючого пристрою (для установок до

1000 В Rдоп = 4 Ом);

? коефіцієнт використання групового заземлення, приймаємо ? = 0,55.

шт

Розраховуємо довжину горизонтальної сполучної смуги за формулою

,

де а відстань між вертикальними заземлювачами, приймаємо а = 2,5 м.

м

Візначаємо опір сполучної смуги

,

де dп еквівалентний діаметр смуги, м.

,

де bп ширина смуги, приймаємо bп = 0,15 м.

Ом

Ом

Розраховуємо результуючий опір електрода, що заземлює, з урахуванням сполучної смуги, за формулою

,

Ом

Опір контуру, що заземлює, складає 2,97 Ом, що менше допустимого опору пристроїв, що заземлюють, і задовольняє умовам електробезпечності.

4.3.2 Параметри мікроклімату

Мікроклімат оцінюють поєднанням чотирьох чинників:

температура повітря tп °С ;

швидкість руху повітря wп , м/с ;

відносна вологість ?, % ;

радіаційна температура випромінюючих поверхонь tрад °С.

Кліматичні чинники діють на людину комплексно, тому для виробничих приміщень чинники мікроклімату нормують як оптимальні і допустимі за лежно від періоду року (теплий, холодний) і від категорії роботи по ступеню важкості (легка, середньої важкості і важка).

Виконувані в лабораторії роботи відносяться до категорії Iб [58], що відповідає енерговитратам 121 150 Ккал/ч або 140 147 Вт. Параметри мікроклімату для категорії робіт Iб по ГОСТ 12.1.00588 наведені в таблицях 4.1 та 4.2.

Таблиця 4.1

Оптимальні параметри мікроклимату виробничих приміщень

Період року	Категорія робіт	Температура повітря, ? С	Відносна вологість повітря, %	Швидкість руху повітря, м/с
Холодний період року	Легка Іб	21 23	60 40	0,1
Теплий період року	Легка Іб	22 24	60 40	0,2

Таблиця 4.2

Допустимі параметри мікроклимату виробничих приміщень

Період року	Категорія робіт	Температура, ? С	Відносна вологість (%) на робочих місцях постійних і непостійних	Швидкість руху повітря (м/с) на робочих місцях постійних і непостійних
		Верхня межа	Нижня межа
		На постій них робочих місцях	На непостійних робочих місцях	На постій них робочих місцях	На непостійних робочих місцях
Холодний період року	Легка Іб	24	25	20	17	75	не більше 0,2
Теплий період року	Легка Іб	28	30	21	19	60 при 27? 65 при 26? 70 при 25?	0,3 0,1 0,4 0,2 0,5 0,2

Для створення нормального мікроклімату для працівників слід встановити другий кондиціонер, виходячи з об'єму приміщення і кратності повітреобмі ну, рівного трьом. У холодний період року працює центральне опалення.

4.3.3 Освітлення лабораторії

Для нормальної роботи персоналу необхідно забезпечити комфортну освітленість робочих місць. Недостатня освітленість знижує працездатність персоналу та негативно відбивається на здоров'ї людини. Нормована освітленість досягається у світлий час доби за рахунок природного освітлення, а у темний час доби за рахунок штучного освітлення. Відповідно до санітарних норм і правил [53], усі приміщення повинні мати природне освітлення. Кількісна характеристика природного освітлення виражається через коефіцієнт природного освітлення (КПО) у відсотках.

Вимірювальні лабораторії виконують зорову роботу високої точності, яка відноситься до розряду ??? В. Параметри освітлення для розряду ІІІ В згідно ГОСТ [63] наведені в таблиці 4.3, відповідно до якої КПО = 2 %, а нормована штучна освітленість складає 300 лк.

При однобічному природному освітленні нормоване мінімальне значення КПО у точці, що розташована на відстані 1м від стіни, найбільш віддаленої від світлових прорізів, на відстані вертикальної площини характерного розрізу приміщення й умовної робочої поверхні.

Прямі сонячні промені, що проникають до приміщення у великих дозах і протягом усього часу виявляються несприятливими, тому що викликають осліпленість, підвищують температуру повітря, нагрівають обладнання. Тому у приміщенні лабораторії повинні передбачатися сонцезахисні жалюзі.

Розрахуем необхідну кількість світильників та їх розміщення у приміщенні.

Світловій потік світильників, який необхідний для забезпечення нормованої освітленості визначається за формулою [64].

,

де Ен мінімальна нормована освітленість, приймаємо Ен = 300 лк;

Кз коефіцієнт запасу, приймаємо Кз = 1,5;

Z коефіцієнт нерівномірності освітлення на робочому місці, Z = 1,1;

? коефіцієнт використання світлового потоку джерела світла;

n кількість ламп світильника;

Sн площа приміщення, м2.

,

де А довжина лабораторії, А = 12 м;

В ширина лабораторії, В = 6 м.

м2

Індекс приміщення визначається за формулою

,

де h відстань від світильника до робочої поверхні, м.

,

де H висота стелі в лабораторії, Н = 3,5 м;

h0 відстань від підлоги до робочої поверхні, h0 = 0,8 м.

м

Віходячи зі значень коефіцієнтів відбиття стелі, стін та підлоги, а також індексу приміщення та кривої розподілу світлового потоку світильника, ви

значаємо коефіцієнт використання світлового потоку світильника.

Коєфіцієнт відбиття стелі ?п = 0,7;

Коєфіцієнт відбиття стін ?с = 0,5;

Коєфіцієнт відбиття підлоги ?під = 0,3.

Отже коефіцієнт використання світлового потоку світильника ? = 0,62.

Розраховуємо світловий потік джерел світла за формулою

лм

Візначаємо кількість ламп, знаючи, що світловий потік однієї лампи типу ЛБ40 дорівнює 3000 лм.

,

де Фп світловий потік однієї лампи, приймаємо Фп = 3000 лм.

лампи

Так як застосовувати однолампові світильники у приміщеннях, в яких постійно знаходяться люди, забороняється, визначаємо кількість дволампових світильників.

, шт

Для забезпечення нормованої освітленості на робочому місці необхідно установити 16 світильників типу ЛПО 2?40.

4.3.4 Захист від шуму та вібрації

Шум високих рівнів негативно впливає на центральну нервову систему і внутрішні органи людини, на рухові функції, розумову роботу, зоровий аналізатор. Змінюються частота і наповнення пульсу, кров'яний тиск, сповільнюються реакції, ослабляється увага, погіршується розбірливість мови, знижується чутливість органу слуху, що приводить до тимчасового підвищення порогу чутності. При тривалій дії шуму високого рівня виникають незворотні втрати слуху і розвивається професійне захворювання тугоухість.

Дія вібрації високих рівнів викликає хворобливі відчуття і патологічні зміни в організмі. Хворобливі відчуття викликаються резонансом внутрішніх органів, з'являються болі в поясниці, а при локальній вібрації - спазм судин, оніміння пальців рук. При тривалій дії вібрації можливий розвиток вібраційної хвороби, важка стадія якої невиліковна.

Допустимі шумові характеристики робочих місць регламентуються ДСН 3.3.6.03799 [57]. ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ СДВИГАТЬ ТЕКСТ

По характеру спектру шуми розділяються на широкосмугові і тональні.
По тимчасовим характеристикам шуми підрозділяються на постійні і непостійні. У свою чергу непостійні шуми підрозділяються на ті, що коливаються в часі, переривисті і імпульсні. ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ

Як характеристики постійного шуму на робочих місцях, а також для визначення ефективності заходів щодо обмеження його неблагоприємного впливу, приймаються рівні звукового тиску в децибелах (дБ) в октавних смугах з середньогеометричними частотами 31,5; 63; 125; 250; 1 000; 2 000;

4 000; 8 000 Гц. ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ СДВИГАТЬ ТЕКСТ АВТОМАТИЧ

Як загальна характеристика шуму на робочих місцях застосовується оцінка рівня звуку в дБ(А), що є середньою величиною частотних характеристик звукового тиску. Характеристикою непостійного шуму на робочих місцях є інтегральний параметр еквівалентний рівень звуку в дБ(А). ЄТОТ ТЕКСТ

Основні заходи щодо боротьби з шумом це технічні заходи, які проводяться по трьом головним напрямам: ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ

усунення причин виникнення шуму або зниження його в джерелі;

ослаблення шуму на шляхах передачі; ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ

безпосередній захист тих, що працюють. ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ

Найбільш ефективним засобом зниження шуму є заміна шумних технологічних операцій на малошумні або повністю безшумні, проте цей шлях боротьби не завжди можливий, тому велике значення має зниження його в джерелі. Зниження шуму в джерелі досягається шляхом вдосконалення конструкції або схеми тієї частини устаткування, яка чинить шум, використання в конструкції матеріалів із зниженими акустичними властивостями, установлення на джерелі шуму додаткового звукоізолюючого пристрою або огорожі, розташованої по можливості ближче до джерела.

Одним з найбільш простих технічних засобів боротьби з шумом на шляхах передачі є звукоізолюючий кожух, який може закривати окремий шумний вузол машини.ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ СДВИГАТЬ ТЕКСТ АВТОМАТИ

Значний ефект зниження шуму від устаткування дає застосування акустичних екранів, що відгороджують шумний механізм від робочого місця або зони обслуговування машини. ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ СДВИГАТЬ

Застосування звукопоглинальних облицювань для обробки стелі і стін шумних приміщень приводить до зміни спектру шуму у бік нижчих частот, що навіть при відносно невеликому зниженні рівня істотно покращує умови праці.

Враховуючи, що за допомогою технічних засобів в даний час не завжди вдається вирішити проблему зниження рівня шуму, велика увага повинна приділятися застосуванню засобів індивідуального захисту (антифони, заглушки і ін.). Ефективність засобів індивідуального захисту може бути забезпечена їх правильним підбором залежно від рівнів і спектру шуму, а також контролем за умовами їх експлуатації. ЄТОТ ТЕКСТ НЕ ДАЕТ

Таким чином, для зменшення рівня шумів і вібрацій форвакуумні насоси слід поставити на гумові прокладки, що гасять вібрацію, і закрити насоси звукопоглинальними кожухами.

Співробітників лабораторії необхідно забезпечити індивідуальними засобами захисту типу "Беруші".

4.3.5 Захист від лазерного випромінювання

Інтенсівне лазерне випромінювання є загрозливою небезпекою для очей та шкири людині.

Основним засобом захисту очей від дії лазерного випромінювання є

світлозахисні окуляри.

Приведемо приклад застосування норм ГДР з практики Національного наукового центру "Інститут метрології".

Вченийзберігач проводить юстирування що входить до складу Державного еталону гелійнеонового лазера, стабілізованого по лінії насиченого поглинання в парах йоду. Лазер працює в безперервному режимі, довжина хвилі випромінювання 633 нм. Потужність проблиску генерації, що виникає на першому етапі юстирування, доходить до 100 мкВт. Діаметр пучка випромінювання не більше 2 мм. Тривалість дії на око приймемо рівній реакції мигання 0,25 с. Розрахуємо, виходячи з нормативів ГДР, що діють, щільність захисного світлофільтру, необхідного для безпечної роботи.

Величину ГДР для випромінювання 633 нм при прямому опромінюванні очей і діаметрі обмежуючої апертури 7 мм беремо з таблиці 3.3 СанПіН 580491 [65] (див. таблицю 4.4) з додатковим знижуючим коефіцієнтом 10 згідно вимогам пункту 3.5 СанПіН 580491:

Таблиця 4.4

Величини ГДР WГДР при одноразовій дії на очі колімованого лазерного випромінювання в спектральному діапазоні 380 < ? ? 1400

Тривалість дії менше 1 с.

Обмежуюча апертура 7 • 103 м.

Спектральний інтервал ?, нм	Тривалість опромінювання t, с	WГДР, Дж
380 < ? ? 600	t ? 2,3•1011	t3/4
	2,3•1011 < t ? 5,0•105	8,0•108
	5,0•105 < t ? 1,0	5,9•105 t3/4
600 < ? ? 750	t ? 6,5•1011	t3/4
	6,5•1011 < t ? 5,0•105	1,6•107
	5,0•105 < t ? 1,0	1,2•104 t3/4
750 < ? ? 1000	t ? 2,5•1010	t3/4
	2,5•1010 < t ? 5,0•105	4,0•107
	5,0•105 < t ? 1,0	3,0•104 t3/4
1000 < ? ? 1400	t ? 109	t3/4
	109 < t ? 5,0•105	106
	5,0•105 < t ? 1,0	7,4•104 t3/4

Знаходимо з таблиці 4.4 , що гранично допустимий рівень енергії WГДР опромінювання ока для довжини хвилі ? = 0,63 мкм і тривалості імпульсу опромінювання t = 0,25 с складає

WГДР = 1,2•104 t3/4 Дж = 1,2•104 0,253/4 = 4,24•105 Дж

З десятиразовим запасом згідно п. 3.5 СанПіН 580491 енергія WГДР знижується до 4,24•106 Дж. Гранично допустимий рівень потужності РГДР cкладає для імпульсу 0,25 с таку величину: 4,24•106 / 0,25 = 1,7•105 Вт.

Оскільки діаметр лазерного пучка істотно менше розрахункового діаметру зіниці, то весь проблиск потужністю 100 мкВт повністю потрапляє в око. Тому максимально допустиме пропускання ? захисного світлофільтру складає

Необхідно відзначити, що вітчизняні норми ГДР істотно нижчі за міжнародні норми, рекомендовані МЕК. Згідно нормам МЕК застосування захисного світлофільтру в розглянутому прикладі юстирування лазера не потрібне, тобто умови праці по нормах МЕК гірші. Разом з тим необхідно відзначити, що МЕК настійно нагадує про небезпеку будьякого опромінювання, зокрема лазерного, підкреслюючи, що ГДР цє не поріг безпеки, а лише усереднене значення (визначене на основі численних експериментів) рівня небезпеки пошкодження органів зору (і шкірного покриву) людини.

4.4 Пожежна безпека

Згідно з [66] лабораторне приміщення, що обладнане електроустаткуванням, відноситься за пожежною безпекою та вибухонебезпечністю до категорії Д.

Джерелом пожежі на ділянці лабораторії може бути електричне замикання, при якому починає горіти ізоляція, а також у наслідок нагрівання контактних з'єднань. Також причиною пожежі може бути невиконання працівниками лабораторії правил пожежної безпеки.

Організаційними заходами щодо забезпечення пожежної безпеки є навчання робітників правилам пожежної безпеки, розробка та реалізація норм і правивл пожежної безпеки, виготовлення і застосування засобів наочної агітації по забезпеченню пожежної безпеки, розробка інструкції про заходи пожежної безпеки.

Пріміщення лабораторії повинне бути обладнано пожежною сигналізаці єю, що дає сигнал швидкого повідомлення служби пожежної охорони про загоряння.

Усі працівники лабораторії повинні періодично одержувати черговий протипожежний інструктаж.

З робітників лабораторії организують спеціальнє протипожежну ланку, яка проходє протипожежну підготовку, що складається з протипожежного інструктажу та зайнять з пожежнотехнічного мінімуму.

Командир протипожежної ланки відповідає за протипожежний стан лабораторії. Він повинен:

вимагати дотримання встановленого протипожежного режиму;

стежити за справністю устаткування і негайно вживати заходів по усу

ненню виявлених недоліків, що можуть спричинити пожежу;

вимагати, щоб по закінченню робочого дня робилося прибирання робо чих місць і приміщення, відключалася електроенергія, за винятком чергового освітлення;

забезпечити постійну готовність до дії засобів пожежогасіння, зв'язку та сигналізації.

забороняти зберігати в лабораторії вибухонебезпечні, пожежнонебезпечні, токсичні та отруйні речовини.

викликати при загорянні пожежну частину.

При гасінні запалення електроустаткування необхідно насамперед відключити напругу, а потім приступити до гасіння вогню вуглекислотним або порошковим вогнегасником (яких повинно бути не менше двох на лабораторію) чи сухим піском. Користуватися пінним вогнегасником ОХП забороняється.

4.5 Висновки

Розроблені в розділі заходи з охорони праці дозволять забезпечити безпечні і здорові умови праці у відділі проектування.

5. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ

5.1 Характеристика виробу

В цьому проекті розробляеться калориметричний вимірювач потужності колимованого оптичного випромінювання.

Основні технічні характеристики:

діапазон вимірювань 1 10 Вт;

похибка вимірювань не більше 5%.

джерело живлення мережа 220 В, 50Гц.

Умови експлуатації :

діапазон температур 10 30 ?С;

тиск 1000 ± 100 гПа;

вологість 20 95%;

Габарити:

вимірювальна головка 150 мм х 100 мм х 200 мм;

блок індикації 250 мм х 120 мм х 200 мм.

Вага :

вимірювальна головка 9,0 кг;

блок індикації 1,5 кг

5.2 Розрахунок витрат на розробку виробу

Ці витрати включають витрати, пов'язані з маркетинговими дослідженнями, а також конструкторською, технологічною, организаційною підготовками виробництва і іншими витратами по освоєнню нового виробу.