62819 (Проектирование круглосуточной оптико-телевизионной системы), страница 9
Описание файла
Документ из архива "Проектирование круглосуточной оптико-телевизионной системы", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "коммуникации и связь" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "коммуникации и связь" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "62819"
Текст 9 страницы из документа "62819"
Из вышесказанного следует, что необходимо уделить внимание вопросам безопасности электромонтажа и лазерной безопасности при сборке и эксплуатации изделия.
-
Анализ вредных и опасных факторов при изготовлении и эксплуатации изделия
Анализ вредных и опасных факторов при сборке.
Анализ вредных и опасных факторов при пайке
Пайка мелких изделий сплавами, содержащими свинец, производится при температуре 180—350° вручную с помощью электропаяльника, на автоматах различной конструкции, методом окунания (лужения) и волновой пайки.
Процесс пайки может сопровождаться загрязнением воздушной среды свинцом как непосредственно при пайке, так и в периоды, когда паяльники и ванночки находятся в рабочем состоянии. Может также происходить загрязнение свинцом рабочих поверхностей и кожи рук работающих.
Анализ вредных и опасных факторов при сборке лазерного изделия.
Уровни опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте не должны превышать значений, установленных действующими нормативными документами. Биологические эффекты воздействия лазерного излучения на организм определяются механизмами взаимодействия излучения с тканями (тепловой, фотохимический, ударно-акустический и др.) и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздействия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. Лазерное излучение с длиной волны от 380 до 1400 нм наибольшую опасность представляет для сетчатой оболочки глаза. Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны.
Оценим вероятность возникновения всех сопутствующих опасностей.
-
Лазерное излучение (прямое, отраженное и рассеянное).
Прямое лазерное излучение может попасть на сетчатку глаза при взгляде в коллимированный пучок, также оно может попасть на кожу.
Отраженное лазерное излучение может попасть на сетчатку глаза, если облученная область какой-либо поверхности попадет в поле зрения рабочего. На кожу отраженное лазерное излучение воздействует постоянно.
Так как сборка происходит в цехах с чистой атмосферой, а мощность излучения невелика, то рассеянием можно пренебречь.
-
Сопутствующие ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучения от источников накачки отсутствует, так как накачка осуществляется электрическим током.
-
Высокое напряжение в цепях управления и источниках электропитания.
Напряжение на p-n переходе в рабочем режиме согласно техническому паспорту лазера составляет 8 В и не является опасным.
-
Электромагнитное излучение промышленной частоты и радиочастотного диапазона.
Имеет пренебрежимо малую амплитуду из-за небольшого напряжения тока накачки.
-
Рентгеновское излучение отсутствует.
-
Шум и вибрация отсутствуют ввиду отсутствия движущихся частей.
-
Токсические газы и пары отсутствуют, так лазер не требует охлаждения токсичными хладагентами.
-
Температура поверхностей лазерного изделия не повышается до опасного уровня, так как тепло эффективно отводится в массивный металлический корпус системы подсветки.
-
Опасность взрыва отсутствует.
Анализ вредных и опасных факторов при эксплуатации.
При эксплуатации лазерного изделия будет иметь место только один из вышеперечисленных факторов:
Лазерное излучение (прямое).
Прямое лазерное излучение может попасть на сетчатку глаза при взгляде в коллимированный пучок.
-
Расчет параметров лазерного изделия, необходимых для определения предельно допустимого уровня мощности
Определение времени воздействия на рабочего
Согласно [15], время воздействия лазерного излучения на сетчатку следует принимать равным t = 10 с, так как длина волны излучения лежит за границами видимого диапазона и мигательный рефлекс не сработает, а время неподвижности рабочего принимают равным 10 с.
Определение типа воздействия.
Так как лазер излучает в импульсном режиме, то типом воздействия является серия импульсов.
Определение числа импульсов в серии.
Число импульсов в серии определяется по формуле[15]:
N = Fи · t = 100 000(51),
где
Fи – частота следования импульсов,
t – время воздействия на рабочего.
Определение средней мощности излучения в серии.
Средняя мощность излучения в серии на выходе из коллиматора определяется как
(52),
где
Pи - мощность одного импульса.
τи - длительность импульса.
Определения угла зрения на источник отраженного излучения.
Примем θ = 60°.
Определение площади апертуры при воздействии на глаз и на кожу.
Согласно [15], примем
Saкожа = 106 м2,
Saзр = 3,85 ∙ 10-5 м2.
-
Определение ПДУ лазерного излучения
Общие положения
Нормируемыми параметрами лазерного излучения являются энергетическая экспозиция H и облученность E, усредненные по ограничивающей апертуре.
Для определения предельно допустимых уровней Hпду и Eпду при воздействии лазерного излучения на кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1 х 103 м (площадь апертуры Sа = 106 м2).
Наряду с энергетической экспозицией и облученностью нормируемыми параметрами являются также энергия W и мощность P излучения, прошедшего через указанную ограничивающую апертуру.
При оценке воздействия на глаза лазерного излучения в диапазоне II (380 < λ <= 1400 нм) нормирование энергии и мощности лазерного излучения, прошедшего через ограничивающую апертуру диаметром 7 х 10-3 м, является первостепенным.
Указанные выше энергетические параметры связаны соотношениями:
; (53)
Параметры Hпду, Eпду и Wпду, Pпду могут использоваться независимо в соответствии с решаемой задачей.
Воспользовавшись параметрами, рассчитанными в п.6.3, и таблицами (3.1)-(3.7)[15], а так же зависимостями (3.1)-(3.15)[15], определим предельно допустимые уровни вышеперечисленных характеристик излучения.
ПДУ лазерного излучения при однократном воздействии коллимированного лазерного излучения в диапазоне II.
Pпду(t) = 1,39 · 10-4 Вт.
ПДУ при воздействии на глаза серии импульсов коллимированного лазерного излучения в диапазоне II.
= 8,62 · 10-5 Вт.
ПДУ лазерного излучения в диапазоне 380 < 1400 нм при хроническом воздействии на глаза.
Для определения предельно допустимых значений Wпду и Рпду коллимированного или рассеянного лазерного излучения в диапазоне II (380 < 1400 нм) при хроническом воздействии на глаза необходимо уменьшить в 10 раз соответствующие предельные значения для однократного воздействия
ПДУ лазерного излучения в диапазоне 380 < 1400 нм при однократном облучении кожи.
Eпду(t) = 1,58 · 103 Вт· м-2 ;
Pпду(t) = 10-6 · Eпду(t) = 1,58 · 10-3 Вт.
ПДУ лазерного излучения в диапазоне 380 < 1400 нм при хроническом облучении кожи.
Для определения предельно допустимых значений Нпду и Wпду при хроническом воздействии на кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения в диапазоне II (380 < 1400 нм) необходимо уменьшить в 10 раз соответствующие предельные значения
Определение класса лазерной опасности.
Согласно таблице для определения классов лазеров по степени опасности генерируемого излучения [15], исследуемый лазер принадлежит ко II классу опасности.
-
Расчет лазерноопасной зоны
Для коллимированного излучения
Так как в результате расходимости излучения освещенность постепенно падает с расстоянием, выведем формулу для нахождения мощности излучения на заданном расстоянии от коллиматора.
Рис. 20. Геометрия распространения лазерного излучения.
На выходе из коллиматора пучок имеет радиус AB = dп/2 = 4 мм .
При этом мощность равна
Угол CBD – это половина угла расходимости лазерного излучения σ = 0,9°.
Будем считать, что зрачок наблюдателя находится на отрезке CE.
Тогда отрезок AE равен L – расстоянию до наблюдателя.
Найдем длину отрезка CE. Из прямоугольного треугольника BCD следует:
CD = L ∙ tg(σ)(54)
Очевидно, что
CE = CD + DE = dп/2 + L ∙ tg(σ)(55)
Значит, площадь пятна лазерного излучения на расстоянии L SL равна:
SL = π ∙ (dп/2 + L ∙ tg(σ))2(56)
Освещенность в пятне равна отношению мощности излучения к площади пятна[6]:
(57)
Чтобы найти мощность, воздействующую на зрачок наблюдателя на расстоянии L, необходимо умножить освещенность на площадь ограничивающей зрачок апертуры[6]:
(58)
Если мы приравняем эту мощность к предельно допустимой (см. п. 6.4.3) и решим полученное уравнение относительно L, то получим: Lбез = 3,1 м
Надо заметить, что диаметр пучка на таком расстоянии увеличиться с 8 мм до 49 мм, и зона опасности имеет форму очень узкого усеченного конуса.
Для диффузно отраженного излучения
Предположим, что отражающая поверхность имеет коэффициент отражения ρ = 0,7 и расположена прямо за коллиматором (самый опасный случай) Тогда сила излучения пятна будет равна[6]:
(59)
Телесный угол, опирающийся на зрачок наблюдателя, будет равен[]:
(60)
где l – расстояние, с которого ведется наблюдение.
Тогда согласно основным законам фотометрии[6] мощность, воздействующая на зрачок:
Pl = I ∙ Ω ∙ cos(θ)(61)
где θ = 60° - угол, под которым ведется наблюдение.
Подставив (59) и (60) в (61), и выразив l, получим
(62)
Можно сделать вывод: опасная зона для отраженного излучения так мала, что этим опасным факторов можно пренебречь.
-
Средства защиты от опасных факторов
Защита при изготовлении изделия
Защита от вредных испарений при пайке печатных плат и проводов питания и управления ЭОП, лазера.
Обеспечивается требованиями к вентиляционным системам [16]:
Эксплуатация или ввод в эксплуатацию участков пайки, не оборудованных вентиляцией, запрещается. Вентиляционные установки должны включаться до начала работ и выключаться после их окончания. Работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью специальной сигнализации (световой, звуковой). Рабочие места следует оборудовать местными вытяжными устройствами, обеспечивающими скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 0,6 м/сек, независимо от конструкции воздухоприемников. Все вентиляционные установки, обслуживающие участки, на которых производится пайка, должны иметь паспорта с указанием скорости воздуха на месте пайки — 0,6 м/сек. Запрещается совмещение в одну вентиляционную установку вентиляционных устройств, обслуживающих посты пайки и другое производственное оборудование. Внутренние поверхности воздуховодов вытяжных систем и вентиляторы должны периодически очищаться от флюса, загрязненного свинца. Конструкция и разводка вентиляционной сети должна обеспечивать возможность регулярной очистки воздуховодов. Необходимо соблюдать сроки очистки вентиляционных установок с интервалами от 0,5 до 1 месяца в зависимости от интенсивности технологического процесса. Паяльники, находящиеся в рабочем состоянии, постоянно должны находиться в зоне действия вытяжной вентиляции. Автоматы для пайки необходимо конструктивно обеспечивать аспирационными устройствами. Помещения, в которых размещаются участки пайки, необходимо обеспечивать приточным воздухом, подаваемым равномерно в верхнюю зону в количестве составляющем, примерно, 90% объема вытяжки. Подвижность воздуха в рабочей зоне должна быть не более 0,3 м/сек. Недостающие 10% приточного воздуха должны подаваться в смежные, более чистые помещения. Применение рециркуляции воздуха в помещении пайки не допускается.
Защита от лазерного излучения.
Средства защиты должны снижать уровни лазерного излучения, действующего на человека, до величин ниже ПДУ. Они не должны уменьшать эффективность технологического процесса и работоспособность человека. Их защитные характеристики должны оставаться неизменными в течение установленного срока эксплуатации.
Средства защиты от лазерного излучения подразделяются на коллективные и индивидуальные. Выбор средства защиты в каждом конкретном случае осуществляется с учетом требований безопасности для данного процесса.
Средства коллективной защиты (СКЗ) должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011 и ГОСТ 12.2.049.
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяются при проведении пуско-наладочных и ремонтных работ, работ с открытыми лазерными изделиями типа лидара и т.п.
Средства индивидуальной защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011 и маркироваться в соответствии с ГОСТ 12.4.115.
Средства индивидуальной защиты от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду.
При выборе средств индивидуальной защиты необходимо учитывать:
- рабочую длину волны излучения;
- оптическую плотность светофильтра.
Оптическая плотность светофильтров, применяемых в защитных очках, щитках и насадках, должна удовлетворять требованиям:
(63)
или (для диапазона 380 < 1400 нм)
(64)
где Hmax, Emax, Wmax, Pmax - максимальные значения энергетических параметров лазерного излучения в рабочей зоне,
Нпду, Епду, Wпду, Pпду - предельно допустимые уровни энергетических параметров при хроническом облучении.
Подставив в эти зависимости значения
Pmax = и Pпду = , получим:
Dλ ≥ 2,366
Из приложения 6[15] выберем подходящие очки.
Марка очков | Марка светофильтров | Диапазон защиты, нм | Оптическая плотность |
ЗН22-72-СЗС22 | СЗС22 | 630-680 | 3 |
680-1200 | 6 | ||
1200-1400 | 3 | ||
ЗНД4-72-СЗС22-СС23-1 | СЗС22 | 630-680 | 3 |
680-1200 | 6 | ||
1200-1400 | 3 | ||
ОС23-1 | 400-530 | 6 | |
ЗН62-Л17 | Л17 | 600-1100 | 4 |
530 | 2 | ||
ЗН62-ОЖ | ОЖ | 200-510 | 3 |
Марка очков ЗН62-Л17.
Марка светофильтра Л17.
Защитные лицевые щитки необходимо применять в тех случаях, когда лазерное излучение представляет опасность не только для глаз, но и для кожи лица, однако в данном случае излучение безвредно для кожи.
Защита от опасных факторов при эксплуатации.
Осуществляется путем нанесения соответствующих знаков и надписей.
Знаки должны быть четкими, хорошо видимыми и надежно укреплены на изделии. Рамки текста и обозначения должны быть черными на желтом фоне. Если размеры или конструкция изделия не позволяют прикрепить к нему знак или надпись, то они должны быть внесены в паспорт. Любое лазерное изделие II класса должно иметь предупреждающий знак в соответствии с ГОСТ 12.4.026 (рис.36) и пояснительный знак с надписью:
ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
НЕ СМОТРИТЕ В ПУЧОК
ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА II
Pиc..21. Предупреждающий знак - знак лазерной опасности
-
Охрана окружающей среды
Загрязнение атмосферы
В данном изделии отсутствует протекание каких-либо химических реакций, в том числе и горения. При выходе из строя электрических цепей возможно короткое замыкание и расплав электронных компонентов, однако количество испарений пластиков и полупроводников при этом незначительно и ими можно пренебречь.
Температура же испарения металла и стекла слишком высока и не может быть достигнута даже при внештатных режимах работы.
Загрязнение гидросферы
В приборе не используются жидкости, и загрязнение сточных вод отсутствует.
Твердые отходы
Основными отходами (в порядке уменьшения массы) являются металл (сталь, алюминиевые сплавы), стекло, керамика, пластик.
В настоящее время отсутствует общая научная классификация твердых отходов, охватывающая все их многообразие по тем или иным принципам, что объясняется широтой их номенклатуры даже в рамках данного изделия.
Существующие классификации многообразны.
Так, твердые отходы классифицируют по отраслям промышленности (отходы химической, металлургической, топливной и других отраслей) или их группам, по конкретным производствам (например, отходы сернокислотного, содового и других производств), по тоннажности, степени использования, ценностным показателям, воздействию на окружающую среду, способности к возгоранию, коррозионному воздействию на оборудование и т. п.
Многообразие видов твердых отходов, значительное различие состава даже одноименных отходов в значительной степени усложняют задачи их утилизации, вызывая в ряде конкретных случаев необходимость изыскания своеобразных путей их решения.
Тем не менее, для большинства основных видов твердых отходов в настоящее время разработаны и частично реализуются экономически целесообразные технологии их утилизации.
Вывод
-
Проведен анализ вредных и опасных факторов при производстве и эксплуатации изделия.
-
Проведен расчет лазерно опасной зоны.
-
Рассмотрен вопрос обеспечения безопасности при сборке и эксплуатации изделия.
-
Произведен анализ возможности загрязнения окружающей среды.
7. Заключение
В данном дипломном проекте была разработана круглосуточная телевизионная система. В частности:
Приведено обоснование оптической схемы КТВС. Проведен габаритный расчет, который, к сожалению, показывает, что одновременное соблюдение требований ТЗ по габаритам и угловому полю не представляется возможным. Проведен расчет сквозной передаточной функции системы. Проведен расчет дальности действия, на основании которого выбрано число лазеров в ЛОС. Расчет показал, что дальность распознавания для ночного канала составляет 6700 м, для дневного – 11000 м. Проведен аберрационный расчет, в результате которого были получены конструктивные параметры оптических схем КТВС. Проведен анализ вариантов конструкции КТВС, выбран вариант с раздельными каналами для дневной и ночной работы прибора. Проведен анализ вариантов конструкции НУТВ, выбран вариант со структурой Объектив+ЭОП+Объектив+ПЗС. Разработана конструкция основных узлов КТВС. В конструкцию были внедрены конструктивные элементы, позволяющие провести юстировку осей трех каналов с точностью до 3’. Разработан технологический процесс изготовления и контроля вакуумно-плотной волоконной пластины, являющейся основой для МКП. Разработан процесс контроля МКП. Разработан технологический процесс изготовления и контроля ВОЭ180. Разработан сборочный чертеж для сборки вакуумного блока ЭОП. Проведен расчет сроков и оценка трудоемкости проведения НИОКР.
Проведен расчет затрат на выполнение НИОКР, который показал, что полная себестоимость разработки КТВС составляет 1 396 595 руб., при этом максимальные затраты связаны с накладными расходами (607500 руб.). Проведена оценка технического уровня НИОКР по разработке КТВС, на основе которой был сделан вывод о высоком техническом уровне создаваемого изделия. Проведен анализ вредных и опасных факторов при производстве и эксплуатации изделия. Проведен расчет лазерноопасной зоны. Рассмотрен вопрос обеспечения безопасности при сборке и эксплуатации изделия. Произведен анализ возможности загрязнения окружающей среды.
Подытожить работу можно сравнением разработанной КТВС с зарубежным аналогом:
Критерий сравнения | КТВС (дипломный проект) | ARGC-2400 (компания "Obzerv", Канада) |
Разрешение изображения (пикс.) | 800 х 600 | 640 х 480 |
Угловое поле | 0,61° х 0,46° | 0,61° х 0,46° |
Диаметр вх. зрачка | 250 мм | 240 мм |
Мощность импульса подсветки | 100 Вт | 15 Вт |
Габариты | 55 х 52 х 37 см3 | 80 х 63 х 30 см3 |
Дальность распознавания ночного канала (объект 1,8 х 0,5 м2) | 6700 м | 2600 м |