Виды искусственного освещения (стр. 4 )

Таблица 5

Значения коэффициентов отражения некоторых поверхностей

Поверхность	ρ	Поверхность	ρ
Сталь полированная	0,50…0,55	Бумага белая тонкая	0.45…0,60
Железо белое	0,60…0,80	Бумага ватманская	0,67…0,82
Молибден	0,55	Белила свинцовые	0,90
Алюминий полированный	0,70…0,82	Белила цинковые	0,76
Алюминий матовый	0,55…0,75	Фаянсовая плита белая	0,70
Зеркало алюминированное	0,70…0,84	Кафель белый	0,75
Латунь матовая	0,55…0,65	Мрамор белый	0,80
Латунь полированная	0,60…0,70	Кирпич белый	0,62
Медь	0,48	Кирпич жёлтый	0,45
Серебро	0,88…0,93	Кирпич красный	0,20
Хром	0,62	Цемент	0,40
Никель	0,55…0,60	Асфальт	0,08…0,12
Стекло молочное (2 – 3 мм)	до 0,50	Стекло оконное	0,08
Эмаль фарфоровая белая	0,65…0,75	Мел	0,85…0,90
Бархат чёрный	0.002	Белая клеевая краска	0,70…0,80

Следует иметь в виду, что обеспечение требуемой величины контраста является только необходимым, но ещё недостаточным условием нормальной видимости объектов. Нужно также знать, как этот контраст воспринимается в данных условиях. Для его оценки зрительного восприятия объектов вводится понятие порогового контраста:

,

где DBпор — пороговая разность яркости, т. е. минимальная разность яркостей предмета и фона, которая ещё обнаруживается глазом. Таким образом, величина Кпор определяется дифференциальным порогом различения. Для получения оптимального оперативного порога различения необходимо, чтобы фактическая величина разности яркости предмета и фона была в 10 — 15 раз больше пороговой. Это означает, что для нормальной видимости величина контраста, рассчитанная по формулам (1), должна быть больше величины Кпор в 10 – 15 раз. Таким образом, отношение величины контраста объекта наблюдения к его значению (характеристика способности глаза воспринимать объект) называют видимостью:

. (4)

Величина порогового контраста зависит от яркости фона и от угловых размеров αоб наблюдения объектов. Следует заметить, что объекты с бóльшими размерами видны при меньших контрастах и что с увеличением яркости уменьшается требуемая величина порогового контраста.

Для ориентировочной оценки величины прямого порогового контраста в работе [3] предлагается эмпирическая формула:

, (5)

где: αоб – угловой размер (измеряемый в угловых минутах) наблюдаемого объекта (см. ниже рис. 4). Функциональные коэффициенты φ1(αоб ) и φ2(αоб ) зависят от углового размера наблюдаемого объекта и яркости фона:

; (51)

для 0,01 ≤ Bф ≤ 10 – kφ1 = 75;

; (52)

для Bф > 10 – kφ1 = 122;

; (53)

kφ2 = 0,333; ξ = 3,333; p0 = –0,096, p1 = –0,111, p2 = 3,55∙10–3, p3 = –4,83∙10–5, p4 = 1,634∙10–7; q0 = 2,345∙10–5, q1 = –0,034, q2 = 1,32∙10–3, q3 = –2,053∙10–5, q4 = 7,334∙10–4.

Формулы (51) – (53) получены в результате аппроксимации табличных значений функциональных коэффициентов φ1(αоб) и φ2(αоб), приведённых в [6].

Для оценки величины обратного порогового контраста для 1′ ≤ αоб ≤ 16′ предлагается аппроксимация другой эмпирической формулы [4]:

, (6)

где: r0 = –0,51, r1 = -0,151, r2 = 3,818∙10–3, r3 = –3,94∙10–5, r4 = –1,606∙10–7, r5 = 2,095∙10–10.

При угловых размерах наблюдаемых объектов, превышающих 16 угловых минут (αоб > 16′), можно использовать формулу [4]:

, (6′)

где Kпор(16′) – величина порогового контраста, рассчитанная по формуле (6) для αоб = 16′.

Связь угловых и линейных размеров наблюдаемых объектов для общего случая иллюстрируется на рис. 4, где: lоб –линейный размер наблюдаемого объекта; lx и ly – расстояния от точки наблюдения (расположения глаза человека) до центра наблюдаемого объекта, взятые по горизонтали и вертикали, соответственно; βоб – угол отклонения плоскости наблюдаемого объекта от горизонтали. Величины lоб, lx, ly и βоб определяются особенностями и организацией конкретного рабочего места. Остальные обозначенные на рис. 4 величины являются вспомогательными: lнаб – прямое расстояние от точки наблюдения до центра наблюдаемого объекта; hнаб – расстояние по нормали от точки наблюдения до плоскости наблюдаемого объекта; βнаб – угол зрения относительно плоскости наблюдаемого объекта; α1 и α2 – вспомогательные углы.

Рис. 4. Связь угловых (α) и линейных (lо) размеров наблюдаемых объектов

Геометрия чертежа на рис. 4 определяет следующие выражения для вспомогательных величин:

; ; (7)

; (8)

и, следовательно, угловой размер наблюдаемого объекта может быть определён как:

αоб = α2 – α1 . (9)

Большое влияние на условия видимости объектов оказывает величина внешней освещённости. Однако это влияние будет различным при работе с изображениями, имеющими прямой или обратный контраст. Увеличение освещённости при прямом контрасте приводит к улучшению условий видимости (величина Кпр увеличивается) и, наоборот, при обратном контрасте — к ухудшению видимости (величина Коб уменьшается).

При увеличении освещённости величина Кпр увеличивается, поскольку яркость фона возрастает в большей степени, чем яркость объекта (коэффициент отражения фона больше коэффициента отражения объекта). Величина Коб при этом уменьшается, т. к. яркость объекта практически не меняется (предмет светится), а яркость фона увеличивается.

Во многих случаях в поле зрения оператора могут оказаться световые сигналы с различной интенсивностью. При этом чрезмерно яркие объекты могут вызывать нежелательное состояние органов зрения – ослеплённость. Особенно сильно негативное влияние на работу органов зрения оказывают элементы с большой яркостью, в качестве которых могут выступать чрезмерно яркие части светильников (например, нить накала ламп накаливания) или других источников света – прямое действие, а также их зеркальные отражения – отражённое действие. Слепящая яркость определяется размером и яркостью светящейся поверхности, а также уровнем яркости адаптации органов зрения. Минимальные уровни яркости, которые начинают вызывать эффект ослеплённости, приближённо можно определить по эмпирической формуле [5]:

, (10)

где Ωсп – телесный угол наблюдения оператором светящейся поверхности (в стерадианах), величину которого приближённо можно определить как отношение площади светящейся поверхности к квадрату расстояния от этой поверхности до органов зрения.

Следует иметь в виду, что фактические уровни яркости наблюдаемых объектов следует оценивать по формулам (2) и (3), а с помощью формулы (10) может быть осуществлена лишь проверка фактических уровней яркости на предмет возникновения слепящего эффекта. Для нормального восприятия яркости наблюдаемых объектов необходимо, чтобы выполнялось неравенство: