- •Тема- определение величины интегрального потока солнечной радиации. Изменение и оценка интенсивности инфракрасного излучения с помощью приборов и субъективным методом.
- •Контрольные вопросы
- •Протокол
- •Подпись тема: методы исследования и гигиеническая оценка естественного и искусственного освещения
- •Контрольные вопросы
- •Исследование естественной освещенности
- •Правила работы с люксметром
- •Определение светового коэффициента
- •Измерение угла падения и угла отверстия
- •Определение глубины заложения помещений
- •Исследование искусственного освещения
- •I. Исследование естественной освещенности
- •II. Искуственное освещени
- •Тема: физиологические методы гигиенической оценки освещения
- •Оценка условий освещения по остроте зрения
- •Оценка освещенности по контрастной чувствительности
- •Оценка освещенности по видимости
- •Протокол
- •Подпись тема: методы исследования и гигиеническая оценка ультрафиолетовой радиации
- •Контрольные вопросы
- •Единицы измерения
- •Протокол
- •Подпись
Тема- определение величины интегрального потока солнечной радиации. Изменение и оценка интенсивности инфракрасного излучения с помощью приборов и субъективным методом.
Цель занятия: научить студентов методам определения интегрального потока а солнечной радиации. Освоить правила измерения и оцеки лучистой энергии искусственных источников инфракрасной радиации.
ОБЪЕМ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СГУДЕНТОВ:
1. Ознакомиться с устройством и правилами работы приборов для измерения уровня интенсивности солнечной радиации.
2. Ознакомиться с устройствами и правилами работы приборов для измерния лучистой энергии от искусственных источников.
3. Провести определение уровня солнечной радиации с помощью пиранометра Янишевского на рабочих участках, указанных преподавателем.
4. Провести измерение и оценить интенсивность лучистой энергии (тепловой радиации) актинометром на различных расстояниях oт заданного источника.
5. Определить величину радиационной теплоотдачи дифференциальным радио- метром А.Н.Сизякова.
6. Результаты всех выполненных измерений оформить в виде протокола по приведенной ниже форме.
7. Решение ситуационных задач по оценке интенсивности теплового излучение в производственных условиях и обоснование комплекса санитарно-технических мероприятий.
Контрольные вопросы
1. Солнечная радиация, ее определение, спектральный состав и природа излуче
ний.
2. Что понимается под прямой и рассеянной (диффузной ) солнечной радиацией: их отличительные особенности и гигиеническое значение.
3.Какие основные области выделяяются в интегральном потоке солнечного
излучения и длина их волн.
4.Что понимается под "солнечной постоянной", едчницы ее измерения ; ее величины в верхних слоях атмосферы и приземном слое.
5.Особенности солнечного спектра в верхних слоях и приземной атмосферы.
6.Перечислите факторы, влияющие на спектральный состав солнечной радиации в приземной атмосферы.
7.Биологическое действие инфракрасной радиации солнца.
8.Источники лучистой энергии в производстве и быту; их влияние на организм человека.
9.Приборы для измерения солнечной радиации, их разновидности, способы измерения.
10.Устройство пиранометра Янишевского, правила работы
11. Устройство актинометра ЛИОТ-Н, его назначение и правила работы.
12.Назначения дифференциального радиометра А.Н.Сизякова, его устройства и правила работы.
Под солнечной радиацией понимается интегральный поток радиации корпускулярной и электромагнитной природы, испускаемой солнцем.
Лучистая энергия солнца представляет собой мощный профилактический и лечебный фактор. Помимо теплового эффекта и влияния на функции органа зрения она оказывает многообразное биологическое действие на весь организм.
Чрезвычайно большое биологическое значение солнечной радиации обусловливает важность определения величины напряжения и спектрального состава солнечной радиации.
Эти характеристики особенно важны в практике гелиотерапии и закаливания, т.к. положительное действие воздушно-солнечных ванн проявляется лишь при определенных, оптимальных дозах солнечной радиации. Избыток радиации может нанести существенный вред, в том числе в виде отдаленных последствий со стороны нервной, сердечно-сосудистой и других систем и органов человека.
Наряду с лучистой энергией солнца, организм человека постоянно подвергается воздействию электромагнитного излучения от различных искусственных источников излучения. В зависимости от длины волны и биологического действия электромагнитные излучения подразделяются на:
радиоволновое - 30 км - 1 мм
инфракрасное - 346000 - 760 нм
видимые - 760 - 400 нм
ультрафиолетовые - 400 - 20 нм
рентгеновское - 20 - 0,071 нм
гамма-лучи - 0,071 - 0,019 нм
Как указывалось выше, действие этих лучей на человека может быть обусловлено природными или искусственными источниками. Причем, излучение может быть интенсивным (особенно в производственных условиях), и врачу необходимо в этих случаях разрабатывать мероприятия по защите рабочих от их неблагоприятного воздействия. Поэтому необходимо знать приемы и способы измерения всех источников излучения и приборы, с помощью которых они регистрируются. Измерение напряжения (интенсивности) лучистой энергии солнца и других источников производится с помощью приборов, называемых актинометрами. Они показывают напряжение радиации в малых калориях, получаемых в течение одной минуты на 1 см поверхности, расположенной перпендикулярно к источнику лучей.
Актинометрические приборы подразделяются на АБСОЛЮТНЫЕ, дающие показания непосредственно в малых калориях, и ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ, показания которых необходимо переводить в тепловые единицы с помощью разработанных переводных коэффициентов.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ
Актинометрические приборы, предназначенные для определения рассеянной и суммарной солнечной радиации (а по их разности - прямой радиации) называются пиранометрами.
В отечественной практике для измерения интенсивности солнечной радиации используются пиранометры Янишевского, Носкова, актинометр Капитана, актинометр термоэлектрический (АТ-50), универсальный гелиограф (ГУ). Принцип устройства их аналогичен.
ПИРАНОМЕТР ЯНИШЕВСКОГО. Для измерения солнечной радиации чаще всего применяется пиранометр Янишевского, имеющий сравнительно простое устройство, высокую чувствительность и постоянство коэффициентов. Прибор позволяет измерять суммарную и рассеянную радиацию.
Приемником у пиранометра Янишевского служит термоэлектрическая батарея-пластинка, составленная из полосок манганина и константана, последовательно спаянных между собой. С одной стороны поверхность термобатареи-пластинки окрашена белой (окись магния) и черной (окопоть) красками таким образом, что все последовательные спаи оказываются окрашенными в различный цвет.
Термобатарея-пластинка при помощи лака прикреплена к ребрам металлических призм, расположенных на верхней части металлического цилиндра, который служит корпусом прибора. К конечным пластинкам термобатареи припаяны медные провода, соединяющие ее с клеммами, к которым подключается стрелочный гальванометр с чувствительностью порядка 1*10-6 а. Сверху металлического цилиндра навинчивается кольцо, на котором укреплен полусферический стеклянный колпак, защищающий термобатарею от действия дождя, снега, ветра и т.п. Для осушения воздуха в пиранометре внутри цилиндра на винтовой нарезке укреплена сушилка, заполненная гигроскопическим веществом (обычно металлическим натрием). Сбоку металлического цилиндра на шарнире укреплен теневой экран в виде диска. Он служит для защиты пиранометра от прямых солнечных лучей в случаях, когда хотят определить интенсивность рассеянной радиации. При наблюдениях пиранометр укрепляют на треножной подставке, имеющей два установочных винта и уровень, при помощи которых устанавливают прибор так, чтобы его приемник (термобатарея) был расположен горизонтально. Прибор выносят на место наблюдения за 10-15 минут до начала измерения, чтобы он принял температуру окружающего воздуха. Первый этап работы состоит в установлении нулевого положения стрелки гальванометра. Для этой цели закрывают пиранометр специальной крышкой, включают гальванометр и, пользуясь корректирующим винтом, приводят стрелку гальванометра возможно ближе к нулю. Отсчет нулевого положения стрелки делают с точностью до десятых долей шкалы п'О. После этого снимают крышку, устанавливают экран, защищающий прибор от прямой радиации, и через 20 секунд производят три отсчета по гальванометру ,(n1, n2, n3 ) с промежутками 15 секунд. Затем экран убирают, производят такую же серию отсчетов (n4, n5, n6 ) без него (суммарная радиация), вновь ставят экран и повторяют при нем еше одну серию отсчетов(n7, n8, n9 ). После этого пиранометр снова закрывают крышкой и вторично производят определение нулевого положения стрелки гальванометра п"о.
Величину рассеянной радиации вычисляют по формуле:
Величину суммарной радиации вычисляют по формуле:
где: J - интенсивность рассеянной радиации;
J1 - интенсивность прямой радиации;
J1 +J - суммарная радиация;
n - отсчет по гальванометру;
К - переводной коэффициент пиранометра, полученный путем сравнения с показаниями абсолютного актинометра.
ИЗМЕРЕНИЕ ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ ИСКУССТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФРАКРАСНОЙ РАДИАЦИИ
Искусственными источниками инфракрасной радиации являются все нагретые тела (предметы), от температуры которых зависит и длина волны излучения. Мощность этого излучения выражается в калориях на см2поверхности, расположенной перпендикулярно потоку лучей в одну минуту (кал/см2мин). Причем установлено, что мощность излучения не зависит <от окружающей среды, а определяется лишь состоянием тела (закон Прево-Кирхгофа). По закону Стефана-Больцмана, мощность излучения определяется температурой нагретого тела:
Е = К • Т4
где: Е - мощность излучения;
К - постоянная, равная 1,38 х 10-12 кал/см2 сек (7,98 х 10-11 кал/см2 мин);
Т - температура тела в градусах Кельвина. Измерение потока лучистой энергии искусственных источников может быть произведено актинометром Ленинградского института гигиены труда и профессиональных болезней (ЛИОТ-Н).
Данный прибор имеет широкий диапазон измерений, портативен, прост в эксплуатации. Его устройство основано на принципе термоэлектрического эффекта. Если в замкнутой электрической цепи, состоящей из двух разных металлов, места контактов имеют разную температуру, то в цепи возникает ток, сила которого пропорциональна разнице температур на термоспаях. В качестве термоприемника в актинометре использована термобатарея-пластинка, состоящая из ряда термоэлементов, спаянных между собой. Эти спаи поочередно имеют белый и черный цвет. При действии на такую пластинку инфракрасного излучения соседние спаи приобретают разную температуру вследствие разности поглощения лучистого тепла черным квадратиком и отражения его белым. Разность температур обусловливает появление в батарее тока, который измеряется гальванометром. Шкала последнего градуирована в единицах измерения тепловой радиации - калориях на см2 в мин. Предел измерения от 0 до 20 кал/см2 мин.
Измерение интенсивности тепловой радиации актинометром проводится следующим образом. Перед измерением стрелку гальванометра ставят в "О" положение с помощью корректора при закрытом от радиации теплоприемнике. Затем открывают крышку, и прибор в вертикальном положении направляют термоприемником в сторону источника излучения. Отсчет показаний гальванометра производят через 3 секунды на месте измерения, после чего теплоприемник закрывают крышкой. Актинометр нельзя длительное время непрерывно держать под облучением! Необходимо также предохранять его от резких толчков и сотрясений.
Таблица 11. Шкала субъективной оценки интенсивности теплового излучение (по Н.Ф.Галанину).
Интенсивность радиации в кал/см2 мин
|
Интенсивность радиации
|
Время переносимости
|
0,4-0,8
|
Слабая
|
Переносится неопределенно долго
|
0,8-1,5
|
Умеренная
|
3-5 мин
|
1,6-2,3
|
Средняя
|
40-60 сек
|
2,3-3,0
|
Повышенная
|
20-30 сек
|
3,0-4,0
|
Значительная
|
12-24 сек
|
4,0-5,0
|
Сильная
|
7-10 сек
|
Свыше 5,0
|
Очень сильная
|
2-5 сек
|
Полученные результаты измерения лучистой энергии от искусственного источника можно оценить по приведенной в таблице 11 шкале Н.Ф.Галанина субъективной оценке интенсивности теплового излучения.
ИЗМЕРЕНИЕ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
МАЛОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
Для измерения инфракрасного излучения малой интенсивности, а также для измерения теплопотерь человека используется ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РАДИОМЕТР А.Н.СИЗЯКОВА.
Воспринимающей частью радиометра является термостолбик, состоящий из трех блоков, каждый из которых имеет 30-40 медно-константановых термопар. Термостолбик вмонтирован в алюминиевое кольцо, на которое навинчиваются алюминиевые конусы.
Термостолбик соединен с гальванометром. Радиометр позволяет определить радиационный теплообмен между двумя телами (организмом человека и окружающими предметами). Интенсивность теплообмена выражается в кал на см2 в час. Для того, чтобы получить данные о тепловом радиационном обмене, необходимо показания гальванометра уменьшить на модуль прибора (градуировочный коэффициент прибора).
Перед измерением стрелка гальванометра устанавливается в нулевое положение. Один из конусов радиометра направляется к телу человека, другой - к предмету (положительный конус в сторону тела, имеющего более высокую температуру, отрицательный - к предмету с низкой температурой). Через 3-4 секунды снимаются показания гальванометра. Исследования проводятся трижды, и вычисляется среднее значение, которое умножается на градуировочный коэффициент прибора. Величина радиационной теплоотдачи "человек-окружающие предметы" для жилых и общественных зданий в пределах 1-1,5 кал/см2 час определяет состояние теплового комфорта человека.