Ограничивающая апертура – 1,1 · 10^-3 м.

7.2.4. Определение предельно допустимого уровня лазерного излучения для глаз и для кожи. Определение класса опасности лазера.

ПДУ энергетической экспозиции устанавливаемая в зависимости от длины волны и длительности воздействия.

длительность импульса τ_и = 500 мкс,

частота повторения импульсов f=1Гц

t=τ_им/f = 5·10^-4 с

из таблицы 17, t лежит в интервале 5l0^-5 <t<l

W_пду = 7.410^-4 t^⅔ = 7.410^-4 ·(5·10^-4)^2/3 = 2.164·10^-5 Дж

Т. к. f > 0,005 Гц, значение предельно допустимой энергии серии импульсов излучения длительностью t при воздействии на глаза W^с_пду(t) равно меньшему из двух значений энергии W₁ и W₂, определяемых формулами:

W₁ = W_пду = 2.164·10^-5 Дж

W₂ = W_пду(τ)·(N/ξ)^2/3 = 2,164·10^-5(1,005)^2/3 = 2,171·10^-5 Дж

N = f·t +1 = 1,005, ξ=1

2,164·10^-5 < 2,171·10^-5

Т. к. W₁ < W₂ , то W^с_пду(t) = W₁ = 2.164·10^-5 Дж

Предельно допустимая энергетическая экспозиция для глаза:

Н^c _пду(t)=W^c_пду(t)/S_a=2.164·10^-5/7·10^-3 = 3.091·10^-3 [Дж/м^-2].

Для кожи:

из таблицы 5.2., t лежит в интервале 10^-10 < t ≤ 1

Н_пду = 7·10^{3   5}√ t = 7·10³·⁵√ 5·10^-3 = 2.426·10³[Дж/м^-2].

Значение предельно допустимой энергетической экспозиции серии импульсов коллимированного или рассеянного лазерного излучения определяется как меньшее из двух значений H₁ и H₂, заданных формулами:

H₁ = H_пду = 2.426·10³ Дж

H₂ = H_пду(τ)·(N/ξ)^1/2 = 2,426·10³(1,005)^1/2 = 2,432·10³ Дж

N = 1,005, ξ=1

2,426·10³ > 2,432·10³

Т. к. H₁ > H₂ , то Н^c _пду(t) = H₂ = 2.432·10³ Дж

W^c_пду(t)=10^-6 ·Н^c _пду(t)=2.432·10³·10^-6 = 2,432 мДж

Определим класс опасности лазера

Т.к. режим генерации – серия импульсов, λ=1064 нм лежит в интервале 750 <   1400, то из Таблицы 4.1: [51]

, где  - предельно допустимые уровни Н_пду и Е_пду для кожи

2,426·10³ > π·10^-2·3,091·10^-3

2,426·10³ > 9,706·10^-5

Из полученного равенства, делаем вывод, что данный лазер относится к 4 классу опасности. Это класс лазера, в котором диффузно-отраженное излучение представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10см от диффузно отражающей поверхности.

7.3. Расчёт лазерно-опасной зоны

Технические параметры излучателя:

- длина волны излучения λ = 1064 нм,

- энергия импульса Е = 0,1 – 0.25 Дж,

- длительность импульса τ_и= 100-150 мкс,

- частота повторения импульсов f = 1 Гц.

- апертура пучка d = 1,5мм

- угловая расходимость излучения γ = 0,003 рад

ЛОЗ для диффузно отраженного излучения

ЛОЗ, создаваемая диффузно отраженным излучением опасность для глаз оператора, определяется по формуле: [9]

,

где θ - угол между направлением на расчетную точку и нормалью к поверхности,

ρ - коэффициент отражения в зависимости от материала поверхности

ρ = ((n-1)/(n+1))² = ((1,9263-1)/(1,9263+1))² = 0,1

n – 1.506 коэффициент преломления ИСГГ

1. лоз для θ = 30⁰ 1лоз = 0,1∙0,1∙ 0,86 / 3,14∙3,091∙10^-3 = 0,886 м = 88,6 см

2) лоз для θ = 45⁰ 1лоз = 0,1∙0,1∙ 0,7 / 3,14∙3,091∙10^-3 = 0,721 м = 72,1см

3) лоз для θ = 60⁰ 1лоз = 0,1∙0,1∙ 0,5 / 3,14∙3,091∙10^-3 = 0,515м = 51,5 см

7.1 Средства защиты от лазерного излучения

Защита персонала от воздействия лазерного излучения осуществляется с помощью коллективных и индивидуальных средств защиты. К коллективным средствам защиты относятся защитные экраны и кожухи, пульты управления, вынесенные в отдельные помещения, перегородки из непроницаемого для лазерного излучения материала. Внутренние стены помещений окрашены в матовый цвет с минимальным коэффициентом отражения.

Индивидуальные средства защиты от лазерного излучения является противолазерные очки, щитки, маски, технологические халаты и перчатки. Технологические халаты и перчатки изготовлены из хлопчатобумажной или бязевой ткани светло-зеленного цвета. Защита глаз осуществляется использованием специальных противолазерных очков. Для λ =1064 нм используются следующие марки стекол СЗС-21, СЗС-22 в защитных очках, так как они не пропускают излучение ближнего ИК – диапазон [9].

7.4. Электробезопасность

Оборудование лабораторных стендов подключено к электрической сети напряжением 220 В, 50 Гц через электрический щиток с автоматами защиты. Персональные компьютеры подключены к щитку через источники бесперебойного питания.

В помещении выполнено защитное зануление. Оборудование подключается к электросети при помощи евророзеток, стандартных розеток.

Защитное зануление применяется в электросетях с заземленной нейтралью с напряжением до 1000В. Принцип защиты зануления заключается в автоматическом отключении поврежденной электроустановки на то время, пока не сработает отключающая аппаратура.

7.4.1 Расчет зануления

Принципиальная схема защитного зануления.

При использовании защитного зануления должно быть выполнено следующие условие [10]:

I_кз ≥ k*I_ном ,

где k - коэффициент кратности номинального тока I_ном (А) плавкой вставки предохранителя, k=3, I_ном = 10А

Раcчетный ток короткого замыкания определяется по формуле

I_кз = U_ф / (Z_т/3 + Z_п),

где z_T – комплексное сопротивление трансформатора.

Z_п = Z_ф + Z_нз + X_п - комплексное полное сопротивление петли "фаза-нуль".

Z_ф, Z_нз - комплексное сопротивление фазнового и нулевого защитного проводников, Х_п – взаимное индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводников.

,

где R – активное сопротивление проводов

R = ρ∙L/S, [4]

где ρ – удельное сопротивление проводника(Oм∙мм²/м), L- длина провода (м), S – сечение провода (мм²).

ρ = 0.018 Oм∙мм²/м медный провод, L = 300 м, S = 25мм²

R_ф = 0.018∙300 / 25 = 0,216 Ом

ρ = 0.018 Oм∙мм²/м медный провод, L = 300 м, S = 35мм²

R_из = ρ∙L/S = 0.018∙300 / 35 = 0.154 Ом

Значения X_ф и X_нз малы, ими можно пренебречь,

χ_ф-н.з. = Х`·L = 0.6·0.3 = 0,18 м/км из [53]

= 0.412 Ом

I_к.з. = U_к / Z_н.п.

I_к.з. = 220 В / 0,412 Ом = 534 А

При попадании фазы на зануленный корпус электроустановки должно произойти автоматическое отключение.

I_кз ≥ k*I_ном => 534 ≥ 3*10 = 30

U_корп = I_к.з.∙ R_из = 534A∙0.154Oм = 82.236 В

I_h = U_корп / R_h = 82.236 В / 1000 Ом = 82.23 mА

t_доп = 50/ I_h = 50/82.23 = 0.6 c

Вывод:

В данной главе была проведена работа по разработке оптимального места разработчика. Также был выполнен расчет искусственного комбинированного освещения, в частности был произведен выбор системы освещения, выбор типа светильников, расчет количества рядов светильников в помещении, оценка качественных показателей освещения. Был определен класс опасности лазера и представлены средства защиты от его излучения. Был проведен расчет лазерно-опасной зоны и расчет защитного зануления.

Все вышеперечисленные работы и их результаты позволяют спроектировать оптимальное рабочее место разработчика.

Заключение:

Список используемой литературы:

1. Зверев Г. М., Голяев Ю.Д. Лазеры на кристаллах и их применение. – М., «Радио и связь», 1994.

2. Зверев Г. М. Лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом. – М., «Радио и связь», 1985.

3. Качмарек Ф. Введение в физику лазеров. – М., «МИР» 1981.

4. Тарасов Л. В. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения – М., «Радио и связь», 1981.

5. Пихтин А. Н. Оптическая и квантовая электроника. – М., «Высшая школа» 2001.

6. О. Звелто Принципы лазеров издание четвертое. – СПб., «Лань» 2008.

7. Мак А. А., Сомс Л. Н., Фромзель В. А., Яшин В. Е. Лазеры на неодимовом стекле. – М., «Наука» 1990.

8. Ильичев Н. Н., Кирьянов А. В., Малютин А. А. Поляризационный коллапс излучения неодимового лазера с пассивным затвором на кристалле LiF:F₂. – М., «Квантовая электроника» 1994

9. Иванов Н. А. Генерация второй оптической гармоники. Методические рекомендации. – Иркутск 2005

10. Нуль И. А., Фатеев А. Е. Выполнение организационно-экономической части дипломного проекта. Методические указания. - М., «МИРЭА», 2007.

11. Баландина Е. А. Безопасность лазерного излучения. Определение границ лазерно-опасных зон. Методические указания к практическому занятию.– «Владимирский государственный университет», 1999.

12. Самгин Э. Б. Безопасность жизнедеятельности. Защита от лазерного излучения. Учебное пособие.– М., «МИРЭА», 1999.

13. Розанов В. С. Безопасность жизнедеятельности. Электробезопасность. Учебное пособие.– М., «МИРЭА», 1999.

14. ГОСТ 12.2.032-78 . «Рабочее место при выполнении работ сидя».

15. СНиП 23-05-95. «Естественное и искусственное освещение». - М., «Стройиздат», 1980.

94