Устройство для измерения электрических характеристик диэлектриков при высоких температурах

На пользователя, работающего с устройством, постоянно или периодически действуют следующие опасные и вредные факторы:

- работа с повышенными и высокими температурами, опасность возникновение пожара;

- использование СВЧ- генератора, работа с СВЧ излучением;

- опасность поражения электрическим током.

Необходимости разрабатывать средства защиты от этих вредных факторов нет, поскольку все приборы экранированы и уровень излучения не превышает нормального.

8.1.1 Характеристика помещения

Размеры помещения составляют: длина а=5м., ширина b=3 м., высота h=3 м. .Общая площадь равна а*b=15 кв.м.

В помещении размещается рабочее место, оснащенное ПЭВМ.

К рабочему месту предъявляются особые требования:

1.Размещать ПЭВМ экраном к окну не допускается, так как это создает тень и блики на экране монитора.

2.Рабочее место, оснащенное ПЭВМ, не должно размещаться так, чтобы пользователь находился лицом к окну, что создает неудобство и дополнительную нагрузку на глаза.

3.Естественное освещение должно находится с левой стороны, также допускается с правой.

8.1.2 Параметры микроклимата на рабочем месте

Микроклимат производственного помещения определяется температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха. Согласно требованиям СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 нормирование параметров микроклимата в рабочей зоне производится в зависимости от времени года, категории работ по энергозатратам.

По энергозатратам работа с использованием устройства относится к категории - легкая физическая (к категории 1а относятся работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч).

Оптимальные значения параметров микроклимата в вычислительной лаборатории приведены в таблице 8.1

Таблица 8.1-Оптимальные значения параметров микроклимата

Объем помещения, в котором размещен работник, не должен быть меньше 19,5 м3/чел. Нормы подачи свежего воздуха в помещении, где расположен компьютер, приведены в таблице 8.2:

Таблица 8.2-Нормы подачи свежего воздуха, где расположены компьютеры

Вывод: параметры микроклимата соответствуют требованиям. Для обеспечения комфортных условий используются как организационные методы (рациональная организация проведения работ в зависимости от времени года и суток, чередование труда и отдыха), так и технические средства (вентиляция, кондиционирование воздуха, отопительная система).

8.2 Требования к пожарной безопасности

Применение автоматических средств обнаружения пожаров является одним из основных условий обеспечения пожарной безопасности, так как позволяет своевременно известить о пожаре и принять меры к быстрой его ликвидации.

Система электрической пожарной сигнализации включает: извещатели, линии связи, приемную станцию (коммутатор), источник питания, звуковые и световые средства сигнализации.

Пожарные извещатели преобразуют физические параметры, характеризующие пожар (тепло, дым, свет) в электрические параметры.

В нашем случае более всего подходят дымовые пожарные извещатели. Они устанавливаются в закрытых помещениях в зоне наиболее вероятного загорания и возможного скопления дыма.

Категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности-Г. Так как в рабочем помещении будет использоваться установка с негорючими веществами в горячем и расплавленном состоянии.

В соответствии с типовыми правилами пожарной безопасности промышленных предприятий все производственные, складские, вспомогательные и административные здания должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения, использующимися для локализации и ликвидации небольших загораний, а также пожаров в их начальной стадии развития.

Примерной нормой первичных средств пожаротушения на предприятии будет(защищаемая территория 600-800 м2):

1.Углекислотные огнетушители ОУ-2,ОУ-5,ОУ-8(допускается заменять порошковыми или аэрозольными-1 шт.;

2.Пенные,химические,воздушно-пенные и жидкостные огнетушители-2 шт;

3.Ящики с песком вместимостью 0,5,1,0 или 3 м3 и лопата-1 шт.

8.3 Безопасность труда при работе на установке с СВЧ излучением

Электромагнитные излучения имеют место в естественных условиях или создаются искусственно. Воздействие их на организм человека зависит от интенсивности излучения и длины волны источника. В данном случае при установке, первичной настройке и испытании устройства возникает опасность попадания обслуживающего персонала в область электромагнитного излучения СВЧ с =3,2 м. Применительно к данному случаю источником излучению является СВЧ - генератор. Интенсивность излучения оценивается величиной плотности потока мощности (ПЛМ). При малой плотности потока мощности излучения его влияние выражается в нагревании тканей и органов человека. Нагрев вызывается тем, что в значительном диапазоне волн ткани организма являются диэлектриками со значительными потерями вследствие высокого содержания воды в организме. Наиболее чувствительны к облучению и подвержены повреждению ткани слабо выраженным механизмом терморегуляции, так как они имеют небольшое число кровеносных сосудов или недостаточное кровообращение. Наиболее уязвимы для СВЧ глаза. При их облучении может произойти необратимое помутнение хрусталика, влекущее за собой потерю зрения.

Если отдельные органы соизмеримы с длиной волны излучения, то возможно полное резонансное поглощение энергии излучения даже при малых дозах (ГОСТ 12.1.006-84).

С целью защиты обслуживающего персонала и создания благоприятных условий труда производится нормирование СВЧ излучения. Согласно «Санитарным требованиям при работе с источниками электромагнитных полей высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот» определены следующие предельно допустимые дозы облучения:

Таблица 8.3-Дозы облучения

При настройке и последующем контроле работы СВЧ генератора необходимо применять следующие способы защиты:

· защита временем;

· применение средств индивидуальных средств защиты.

1) Генератор работает периодически.

2) Работа с генератором не превышает 15 минут день.

3) Рассчитаем допустимую норму на СВЧ излучение:

,

где - предельно допустимое значение плотности потока энергии, ;

- предельно допустимая величина энергетической нагрузки за рабочий день, равная ; К - коэффициент ослабления биологической эффективности, в данном случае равный 1; Т - время пребывания в зоне обучения за рабочую смену, ч.

Т.к. уровень выходной мощности генератора регулируется в пределах от 110-3 до 110-14 Вт за период работы с ним не более 15 минут он не превышает значение 8, следовательно другие способы защиты могут не применяться.

8.4 Электрическая опасность

Устройство питается от сети 220 В, частотой 50 Гц, с наглухо заземленной нейтралью. Для защиты персонала необходимо заземлить всю электроаппаратуру. При подключении стенда к сети предусмотрена 3-х штыревая вилка и используется евророзетки. Сопротивление изоляции не менее 0,5 МОм.

Таблица 9.4-Характеристика помещения

Для обеспечения электробезопасности при работе необходимо проведение соответствующих организационных мер. К ним относятся учеба, инструктаж, экзамен по технике безопасности, правильная организация рабочего места и режима труда, применение защитных средств, предупредительных плакатов и сигнализации, подбор кадров с учетом профессиональных особенностей и т.д.

8.5 Требования к шуму

Шум ухудшает условия труда, оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность , головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т. д. Такие нарушения в работе ряда органов и систем организма человека могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека вплоть до стрессовых. Под воздействием шума теряется концентрация внимания, нарушаются физиологические функции, появляется усталость в связи с повышенными энергетическими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речевая коммутация. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Длительное воздействие интенсивного шума [выше 80 дБ(А)] на слух человека приводит к его частичной или полной потере.

В таблице 8.5 указаны предельные уровни звука в зависимости от категории тяжести и напряженности труда , являющиеся безопасными в отношении сохранения здоровья и работоспособности.

Таблица 8.5- Предельные уровни звука , дБА, на рабочих местах

Уровень шума на рабочем месте не должен превышать 60 дБА. Для снижения уровня шума стены и потолок помещения могут быть облицованы звукопоглощающими материалами. Уровень вибрации в помещении может быть снижен путем установки оборудования на специальные виброизоляторы.

Уровень шума , возникающий от нескольких некогерентных источников, работающих одновременно, подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников:

L ?= 10lg 0,1Li,

где Li -уровень звукового давления i-го источника шума, n-количество источников шума.

Полученные результаты расчета сравниваются с допустимым значением уровня шума для данного рабочего места. Если результаты расчета выше допустимого уровня шума, то необходимы специальные меры по снижению шума. К ним относятся: облицовка стен и потолка зала звукопоглощающими материалами, снижение шума в источнике, правильная планировка оборудования, и рациональная организация рабочего места.

8.6 Требования к освещению. Расчет осветительной установки

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работника , повышает безопасность труда и снижает травматизм.

Существует три вида освещения- естественное, искусственное и совмещенное(естественное и искусственное вместе).

Естественное освещение-освещение помещений дневным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях помещений. Естественное освещение характеризуется тем, что меняется в широких пределах в зависимости от времени дня, времени года , характера области и ряда других факторов.

Искусственное освещение применяется при работе в темное время суток и днем, когда не удается обеспечить нормированные значения коэффициента естественного освещения(пасмурная погода, короткий световой день). Освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным, называется совмещенным освещением.

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное. Рабочее освещение, в свою очередь, может быть общим или комбинированным. Общее-освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно или применительно к расположению оборудования. Комбинированное - освещение, при котором к общему добавляется местное освещение. В нашем случае необходимо применять систему комбинированного освещения.

При выполнении работ категории высокой зрительной точности (наименьший размер объекта различения 0,3-0,5 мм), величина коэффициента естественного освещения (КЕО), должна быть не ниже 1,5 %, а при зрительной работе средней точности (наименьший размер объекта различения 0,5-1 мм), КЕО должен быть не ниже 1,0 %. В качестве источников искусственного освещения обычно используются люминесцентные лампы типа ЛБ или ДРЛ, которые попарно объединяются в светильники, которые должны располагаться над рабочими поверхностями равномерно.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Обычно искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют ряд преимуществ: по спектральному составу света они близки к дневному, обладают более высоким КПД(в 1,5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания), обладают повышенной светоотдачей(в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания), более длительный срок службы.

Воспользуемся методом светового потока.

Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:

F=E•K•S•Z?n,

Где F-рассчитываемый световой поток, Лм, E-нормированная минимальная освещенность, Лк(определяется по таблице). Нашу работу можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет E=300 Лк, S-площадь освещаемого помещения(в нашем случае S=15 кв.м), Z-отношение средней освещенности к минимальной(обычно приравнивается равным 1,1…1.2, пусть Z=1,1), K-коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации(его значение зависит от типа и характера проводимых в нем работ, и в нашем случае K=1,5), n-коэффициент использования(выражается отношением светового потока , падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы, зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен(Рс)и потолка (Рп)),значение коэффициентов Рс и Рп таковы: Рс=40%, Рп=60%.

Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников.

Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

I=S ? h•(A+B),

Где S-площадь помещения, S=15 кв.м., h- расчетная высота подвеса, h= 2,92 м, А-ширина помещения,А=3м., В-длина помещения , В=5м.

Подставив значения, получим:

I=15 ? 2,92•(3+5) =0,64

Зная индекс помещения I ,находим n =0,22

Подставим все значения в формулу для определения светового потока F :

F=300•1,5•15•1,1 ? 0,22 =33750 Лм

Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40-1 ,световой поток которых F=4320 Лк.

Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:

N=F ? Fл ,

Где N-определяемое число ламп, F-световой поток, F=33750 Лм, Fл-световой поток лампы, Fл =4320 Лм.

N=33750 ? 4320 =8 шт.

При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД, каждый светильник комплектуется двумя лампами

Вывод: освещенность соответствует установленным нормам, применение дополнительных мер не целесообразно.

8.7 Приборы контроля опасных и вредных производственных факторов

Таблица 8.4-Приборы контроля опасных и вредных факторов на рабочем месте

9. Вопросы экономики и организации производства

9.1 Резюме

В дипломном проекте затронута важная область приборостроения- радиотехника диапазона СВЧ. В проекте разработано устройство для исследования СВЧ диэлектриков при высоких температурах. Проблема состоит в том, что современные летательные аппараты имеют на борту массу радиоэлектронного оборудования, без которого они не могут эффективно выполнять свое назначение. В состав радиоэлектронного оборудования входят радиолокационное оборудование, а также связные радиостанции. Это устройство было реализовано на современной элементной базе, в отличие от его аналогов, что также является более экономичнее по затратам на производство

9.2 Анализ положения дел в отросли

Последние годы характеризуются интенсивным развитием техники сверхвысоких частот. Однако области изучение характеристик нагревостойких диэлектриков в последние годы уделяется не достаточно внимания. В связи с этим подобных предложений на сегодняшний день на рынке России не обнаружено, однако спрос на устройство существует. Предполагается производство устройства на заказ.

Главными покупателями данного устройства будут организации, занимающиеся эксплуатацией космической и военной техники.

9.3 План маркетинга

Маркетинг - процесс управления, согласующий ресурсы с возможностями для получения прибыли через идентификацию, прогнозирование, оказание влияния и удовлетворение потребительского спроса [5].

Разрабатываемое устройство- это готовый продукт, то он обладает всеми достоинствами присущими изделию. Это в первую очередь качество изготовления, гибкость настройки и адаптации, простота в управлении.

По конкретным характеристикам разрабатываемого продукта составлена таблица 4, в которой перечислены отличия от существующих продуктов.

Таблица 9.1- Перечень этапов описания товара

9.4 Организационный план