Проектирование круглосуточной оптико-телевизионной системы (стр. 11 из 12)
Определение времени воздействия на рабочего
Согласно [15], время воздействия лазерного излучения на сетчатку следует принимать равнымt = 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.
6.4 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 < l£ 1400 нм при хроническом воздействии на глаза.
Для определения предельно допустимых значений Wпду и Рпду коллимированного или рассеянного лазерного излучения в диапазоне II (380 < l£ 1400 нм) при хроническом воздействии на глаза необходимо уменьшить в 10 раз соответствующие предельные значения для однократного воздействия
ПДУ лазерного излучения в диапазоне 380 < l£ 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 < l£ 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 < l£ 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.
6.5 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 LSL 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.
6.7 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.