История электротехники

Были проведены исследования по определению эквивалентных параметров объектов различения в зависимости от осветительных условий, ограничению отраженной блескости, учету влияния зрительного поиска на работоспособность, вопросам влияния пульсации светового

потока газоразрядных ламп на зрительную работоспособность и состояние высшей нервной деятельности человека. Они легли в основу нового проекта норм.

Параллельно разрабатывались нормы естественного освещения помещений и требования к инсоляции зданий и помещений. Эти документы были приняты в 1971–1972 гг. [9.28]. На их основе разработаны и утверждены отраслевые нормы искусственного освещения для металлургической, машиностроительной, электротехнической, химической и других отраслей промышленности, строительных и монтажных работ, предприятий связи, железнодорожного транспорта и т.д. Эти нормы с небольшими дополнениями просуществовали до 1979 г.

Новые нормы [9.29] впервые в отечественной практике объединили нормативные материалы по естественному и искусственному освещению. В них включен целый ряд нововведений, дан раздел по искусственному ультрафиолетовому облучению, изменено построение норм, повышены нормы освещенности для некоторых помещений, введен новый принцип регламентации коэффициента запаса, даны рекомендации по выбору источников света с различными спектрами излучения, введены нормы наружного освещения городов, даны требования к освещению архитектурных объектов и т.д.

В 80-е годы были проведены комплексные исследования по разработке и проектированию оптимальных для работы человека условий световой среды промышленных и общественных зданий и сооружений. Они позволили усовершенствовать действующие СНиП и принять в 1995 г. их новую редакцию [9.30].

Разработка энергоэкономичных и эффективных ОУ требует решения целого комплекса проблем научного, инженерного и технического планов. В первую очередь необходимо изучить работу зрительного анализатора, получить эмпирические зависимости, позволяющие количественно оценить различные функции зрения (контрастную и цветовую чувствительность), остроту и быстроту различения, остроту глубинного зрения (описать установившиеся и неустановившиеся процессы зрительного восприятия). Немаловажное значение имеет разработка теории светового поля и на ее основе инженерных методов расчета распределения световых потоков, освещенностей и яркостей по поверхностям, различным образом ориентированным в пространстве, а также объемной плотности световой энергии. Особое место занимают вопросы исследования цветового зрения, метрики цветоощущения, математических моделей для оценки качества воспроизведения цвета. Существенными являются также вопросы рационального выбора источников света, осветительных приборов, размещения осветительных средств для получения наиболее оптимальных условий освещения.

^{Рис. 9.9. Различные типы ОУ}

^{а — освещение прядильного цеха; б — местное освещение шлифовального станка; в — местное освещение конвейера на заводе низковольтной аппаратуры} 

До Великой Отечественной войны у нас в стране и за рубежом были проведены многочисленные исследования и получены эмпирические зависимости, описывающие работу глаза с различными объектами. Эти данные обобщались,

уточнялись и вводились в практику проектирования ОУ на проводимых регулярно сессиях МКО. К сожалению, только в 50-х годах советские физиологи и светотехники смогли начать активную работу в этой международной организации.

В нашей стране изучение фундаментальных для светотехники вопросов физиологии зрения началось в Государственном оптическом институте (ГОИ, г. Ленинград) по инициативе и под руководством С.О. Майзеля (1882–1955 гг.), который разработал физическую теорию трансформации лучистой энергии в сетчатке глаза. В лабораториях физиологической оптики (Л.Н. Гассовский), колориметрии и цветового зрения (Н.Д. Нюберг, Г.Н. Раутиан, Л.И. Демкина), фотометрии (М.М. Гуревич, А.А. Гершун) были проведены исследования эффективности работы зрительной системы при зрительном утомлении, порогов цветоощущения, кривых спектральной чувствительности глаза, вопросов световой, цветовой и контрастной чувствительности органа зрения [9.31]. С.И. Вавилов со своими сотрудниками провел уникальные исследования квантовой природы зрительного восприятия [9.32]. Во Всесоюзном институте экспериментальной медицины Н.Т. и В.И. Федоровы организовали лабораторию по исследованию цветового зрения. Большой вклад в область физиологии зрения внес С.В. Кравков (1893–1951 гг.), особенно при изучении взаимодействия органов чувств [9.21, 9.22].

^{Рис. 9.10. Освещение Воскресенских ворот в г. Москве}

^{Рис. 9.11. Области применения облучательных установок} 

В послевоенные годы работы по физиологической оптике и колориметрии проводились в ряде крупных научно-исследовательских и учебных институтов нашей страны (Н.Д. Нюберг, Н.И. Пинегин, М.М. Гуревич, В.Е. Карташевская, Е.Н. Юстова, А.А. Волькенштейн, С.Г. Юров, В.В. Мешков, Е.С Ратнер, B.C. Хазанов, А.Б. Матвеев и др.). За последние десятилетия на основе накопленных многочисленных экспериментальных данных было разработано несколько моделей пороговой чувствительности глаза, которые базируются на понятии порога. Проблема порога для метрики ощущений была сформулирована в конце XIX в. Э. Вебером и Г. Фехнером в виде основного психофизического закона. В настоящее время разработаны высокопороговая модель Г. Блэкуэлла; модель, основанная на теории обнаружения сигнала (Дж. Свете, В. Таннер), низкопороговая модель двух состояний Р. Люса [9.33]. Создана и рекомендована МКО аналитическая модель для описания влияния параметров освещения на зрительную работоспособность. Разработаны равноконтрастные цветовые системы ощущений (Д. Мак-Адам, Д. Джадд, Г. Вышецки, Е. Адаме, А.Б. Матвеев) [9.33].

Продолжали совершенствоваться приемы проектирования ОУ. Были разработаны методы расчета ОУ с учетом многократных отражений [9.36], которые лежат в основе проектирования вариантов ОУ на ЭВМ. Большее внимание стали уделять вопросам качества освещения. Проведены исследования и получены методы расчета показателей, характеризующих влияние блеских источников на видимость, различимость, комфортность освещения (Л. Холлэдей, Ц. Ферри, Г. Рэнд, М.М. Епанешников, С. Гут и др.), а также методы оценки пульсации излучения и качества его спектрального состава [9.33, 9.36, 9.37].

Наряду с установками искусственного освещения развивалось проектирование ОУ совмещенного естественного и искусственного освещения, установок архитектурного освещения городов и памятников архитектуры. Работы в этом направлении координировались Госстроем СССР. Большой вклад в развитие архитектурной светотехники внесли Н.М. Гусев, Н.В. Волоцкой, Н.Н. Киреев, М.А. Островский, М.С. Дадиомов. На рис. 9.9 и 9.10 приведены различные типы ОУ.

Современные тенденции развития ОУ связаны с разработкой сети машинного проектирования, включающего базу данных и расчета светоцветовой среды проектируемого объекта с количественной и качественной сторон. В научном плане ведутся работы по созданию моделей комплексной оценки качества светоцветовой среды помещений промышленных предприятий, общественных зданий, зрелищных сооружений и т.д.

После второй мировой войны во многих странах и в нашей стране стали разрабатывать и серийно выпускать искусственные источники, генерирующие излучение в различных участках оптического диапазона спектра — ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном. Это послужило одной из причин бурного развития в 50–70-е годы облучательных установок. Расчет и воплощение ОБУ базируются на методах, используемых в ОУ, однако требуют более детального изучения приемника и его реакции на излучение. На рис. 9.11 приведена схема областей применения ОБУ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

9.1. Розенбергер Ф. История физики. Ч. I. M. — Л.: Гостехиздат, 1934.

9.2. Бутаева Ф.А., Рыбалов С.Л., Федоров В.В. СИ. Вавилов и развитие люминесцентных ламп // Светотехника. 1991. №3. С. 9–11.

9.3. Вавилов С.И. Полное собрание сочинений. В 4-х томах. М.: Изд-во АН СССР, 1952–1956.

9.4. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. М.: Энергоатомиздат, 1991.

9.5. Троицкий A.M., Юшков Д.Д. Определение параметров безэлектродного разряда // Светотехника. 1984. № 11. С. 6, 7.

9.6. Юшков Д.Д. Безэлектродные источники света // Светотехника. 1984. № 2. С. 23–26.

9.7. Импульсные источники света / Под ред. И.С. Маршака. М.: Энергия, 1978.

9.8. Dolan J.T., Ury M.G., Wood CH. A Novel Hign Effigacy Mikrowave Powered Light Source // Sixth Internation Symposium on the Science and Technoology of Light Sources Technical Universitety of Budapest, 2 September, 1992.

9.9. Рохлин Г.Н. О характеристиках новых безэлектродных микроволновых серных ламп // Светотехника. 1997. № 4. С. 19–23.