56421
Разработка и исследование модели разделителя падающих и отражённых волн на основе направленного моста
Курсовая
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Одними из наиболее точных приборов для измерения СВЧ трактов являются векторные анализаторы цепей (ВАЦ). Цепи, которые могут быть проанализированы с помощью ВАЦ...
Русский
2014-06-18
2.79 MB
29 чел.
PAGE \* MERGEFORMAT12
Оглавление
[1] Введение [2] Аналитический обзор литературы [2.1] Теоретические основы измерения комплексных коэффициентов отражения и передачи [2.2] Виды и основы работы направленных устройств [2.2.1] Использование направленных ответвителей [2.2.2] Использование направленных мостов [2.3] Принцип работы векторных анализаторов цепей [3] Расчетно-аналитическая часть [3.1] Исследование особенностей конструкции существующих экспериментальных образцов разделителей падающих и отраженных волн [3.1.1] Характеристики экспериментальных образцов [3.2] Моделирование разделителя на основе эквивалентных схем элементов [3.3] Исследование влияния паразитных параметров элементов разделителя на основные электрические характеристики модели [3.3.1] Влияние индуктивности симметрирующего трансформатора [3.3.2] Влияние паразитной индуктивности нагрузки и паразитной емкости делителя [3.3.3] Влияние паразитной емкости нагрузки и паразитной индуктивности делителя [3.3.4] Влияние заужений линий передач [3.4] Моделирование разделителя на основе электромагнитного анализа топологии [4] Экспериментальная часть [4.1] 1 мост [4.2] 2 мост [4.3] 3 мост [5] Вопросы по охране труда и безопасности жизнедеятельности [5.1] Охрана труда на производстве. Законодательная база охраны труда [5.2] Анализ опасных и вредных производственных факторов [5.3] Требования безопасности [5.3.1] Расчет освещенности рабочего места [5.3.2] Расчет воздухообмена в помещении [5.4] Комплекс защитных мероприятий [5.5] Инструкции по технике безопасности [5.5.1] Общие положения [5.5.2] Требования безопасности перед началом работы [5.5.3] Требования безопасности во время работы с СВЧ приборами [5.5.4] Требования безопасности во время работы [5.5.5] Требования безопасности в аварийных ситуациях [5.5.6] Требования безопасности по окончанию работы [5.6] Ответственность при нарушении правил ТБ и ОТ [6] Технико-экономическое обоснование работы [6.1] Резюме проекта. [6.2] Актуальность проекта [6.3] Цель проекта [6.4] Расчет сметы затрат на НИР [6.4.1] Статья «Материалы, сырье, комплектующие» [6.4.2] Статья «Затраты на электроэнергию» [6.4.3] Статья «Заработная плата» [6.4.4] Статья «Начисление на заработную плату» [6.4.5] Статья «Спецоборудование» [6.4.6] Статья «Прочие расходы» [6.4.7] Расчет накладных расходов [7] Заключение [8] Список использованных источников |
За последние 10-15 лет в области измерения параметров многополюсников на СВЧ достигнуты значительные успехи. Существенно возросла скорость и точность измерений, появилась возможность измерять такие параметры СВЧ трактов, которые ранее были недоступны для измерений. Основой этих успехов послужили разработка новых способов измерений, создание измерительной аппаратуры с использованием микропроцессоров, предназначенной для работы с ЭВМ.
Одними из наиболее точных приборов для измерения СВЧ трактов являются векторные анализаторы цепей (ВАЦ). Цепи, которые могут быть проанализированы с помощью ВАЦ, имеют широкий диапазон применений, начиная от простых устройств, таких как фильтры и усилители, и заканчивая сложными модулями, используемыми в системах телекоммуникации. Векторный анализатор цепей представляет собой одну из наиболее сложных частей многоцелевого испытательного оборудования в области высокочастотной (ВЧ) и сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехники. [1,2]
Целью данной работы является разработка и исследование модели разделителя падающих и отражённых волн на основе направленного моста.
Различные типы СВЧ устройств можно описать с помощью падающих и отражённых волн, которые распространяются в подключенных к ним линиях передач. В этом случае одним из основных способов описания СВЧ цепей является волновая теория, которая связывает между собой падающие и отраженные волны с помощью комплексной матрицы рассеяния, что описывается обобщенным уравнением:
, (.)
где b вектор отраженной волны;
S матрица S-параметров N-полюсника;
a вектор падающей волны.
В случае однопортового устройства измерение коэффициента отражения не вызывает существенных проблем.
Рисунок . Однопортовое устройство с падающей и отраженной волнами
Рассмотрим способы измерения коэффициента отражения применительно к однопортовому устройству с двумя подводящими линиями (рис. ). Мы будем различать в подводящих линиях передачи падающие волны и отраженные волны . Падающая волна распространяется от анализатора к испытуемому устройству. Отраженная волна распространяется в противоположном направлении: от испытуемого устройства обратно в анализатор.
Величина отраженной волны зависит от значения коэффициента отражения исследуемого устройства. Коэффициент отражения Г обычно является комплексной величиной и представляет собой отношение отраженной волны к падающей волне:
(.)
Также возможно вычисление через комплексный импеданс z исследуемого устройства. При опорном (волновом) импедансе, обычно равном , безразмерный нормированный импеданс определяется формулой . Нормированный импеданс используется для определения комплексного коэффициента отражения по формуле [3]:
(.)
Однако в многопортовых устройствах, кроме отражения от каждого порта, существует прохождение сигнала между портами в прямом и обратном направлениях. В случае четырехполюсника матрица S-параметров имеет вид:
,
где s11 и s22 коэффициенты отражения входа и выхода;
s12 и s21 комплексные коэффициенты передачи в прямом и обратном направлениях. [2]
Измерение S-параметров представляет собой достаточно трудоемкий процесс, во многом упрощающийся за счет использования автоматизированных анализаторов цепей (ААЦ), таких как: скалярные (САЦ) и векторные анализаторы цепей (ВАЦ).
Измерение значений только главной диагонали матрицы S-параметров можно провести с помощью рефлектометра.
Схема рефлектометра основана на двух встречно соединенных направленных ответвителях, использующихся для определения амплитуд падающей и отраженной волн. Если направленные ответвители являются электрически идеальными, то по амплитуде отраженной и падающей волн можно непосредственно определить модуль коэффициента отражения.
Принципиально, так же как и практически, это наиболее простой путь измерения коэффициента отражения. Устройством, использующим этот способ, является рефлектометр, показанный на рис. (1 аттенюатор, 2 направленный ответвитель падающей волны, 3,4 индикаторное устройство, 5 направленный ответвитель отраженной волны, 6 измеряемое полное сопротивление).
Рисунок . Рефлектометр
Рассмотрим принципы работы направленных устройств, использующихся для выделения падающих и отраженных волн.
В общем случае НУ можно представить как трехпортовое устройство. На рис. показаны два основных сигнальных направления устройства. Волна , создаваемая генератором, направляется на порт 1 с коэффициентом передачи s21, и после отражения от этого порта возвращается как волна. В случае однопортового испытуемого устройства (ИУ) волна возникает изза отражения падающей волны с коэффициентом отражения :
(.)
Относительно ИУ волна соответствует падающей волне, а волна соответствует отражённой волне. Поэтому формула (1.4) может быть переписана через величины и в виде:
(.)
Рисунок . Измерительная цепь с направленным устройством
Волна ответвляется на порт 3 с коэффициентом ответвления s32. К этому порту подключен измерительный приемник. Существует альтернативный путь сигнала из порта 1 в порт 3. Просачивание сигнала по этому пути создает помеху измерениям, что является нежелательным. Поэтому на практике в направленном устройстве необходимо обеспечить как можно более высокую изоляцию портов 1 и 3 (развязку), при которой в идеале .
Еще необходимо не забывать о нежелательном обратном отражении от порта 2 в направлении к ИУ. В идеале хотелось бы, чтобы это отражение отсутствовало. Если, при справедливости перечисленных выше предположений об идеальности выделяющего элемента, еще обеспечить постоянство волны генератора, то волновая величина будет прямо пропорциональной коэффициенту отражения от ИУ. Разумеется, в реальности предположения об идеальности выделяющего элемента не справедливы.
Направленное устройство обычно строится на основе направленного ответвителя или моста. Принципы работы этих устройств будут рассмотрены ниже.
Направленные ответвители предназначены для направленного отбора мощности из основного (первичного) канала (линии) во вспомогательный (вторичный) канал (линию). В зависимости от расположения выходного плеча вспомогательного канала по отношению к входному плечу основного канала НО могут быть противонаправленными (рис. , а) и сонаправленными (рис. , б). Разделение линий на первичную и вторичную условно и используется для упрощения описания процессов, происходящих в НО.
Чаще всего, НО это четырехпортовое устройство, обычно с нагрузкой на четвертом порте, но на практике элемент нагрузки почти всегда жестко закреплен и не может быть снят.
Рисунок . Разновидности направленных ответвителей:
а) противонаправленный, б) сонаправленный.
Направленный ответвитель имеет четыре основные характеристики (на примере рис. , а): вносимые потери (s23, дБ), ответвление (s21, дБ), развязка (s13, дБ) и направленность (D). Фактически, направленность зависит от трех других параметров и определяется соотношением:
(.)
Фактически, лучше всего определять направленность как способность энергии на ответвленном порте отражать изменения коэффициента отражения на тестовом порте. [5]
В идеальном случае, НО может быть описан волновой матрицей рассеяния:
Элементы, стоящие на главной диагонали, имеют смысл коэффициентов отражения по напряжению от соответствующих входов, а вне ее коэффициентов передачи между двумя входами. При этом все остальные входы, кроме одного, на котором измеряется напряжение, предполагаются согласованными. В случае полного согласования всех входов в матрице рассеяния элементы главной диагонали будут равны нулю:
Если предположить полную развязку соответствующих входов, то дополнительно должны также выполняться соотношения:
В реальных устройствах, работающих в полосе частот, приведенные соотношения, естественно, не выполняются. Поэтому развязка имеет конечное значение, т.е. в развязанный порт поступает некоторая, хотя и весьма незначительная, часть входной мощности. Это может быть связано с несколькими причинами:
Направленные ответвители могут реализовываться как на распределенных, так и на комбинированных элементах. [1]
Большинство ответвителей имеют структуру практически без потерь, так что направленность практически определяется выражением (для s13 и s21 в разах), но для структур с потерями, таких как направленные мосты, определение выше обеспечивает надлежащее описание. [5]
Рисунок . Направленные ответвители
Направленный мост необходим для выделения падающих и отраженных волн и может являться составной частью векторного анализатора цепей. Направленный мост может быть построен на основе комбинации сосредоточенных и распределенных элементов. Это делает выгодным его применение по сравнению с направленным ответвителем на связанных линиях, если необходимо включить область рабочих частот ниже 500 МГц
Мост для измерения КСВН состоит из резисторов R1, R2 и импеданса Z0 (рис. ). Однако здесь не предусматривается, как в обычных мостах, регулировка на нуль диагонального напряжения (Vab напряжение измерительной диагонали).
Если отношение сопротивлений равно отношению сопротивлений , то разность потенциалов между точками AB будет равна нулю и ток между ними не будет протекать, т.е. мост будет сбалансирован, и тогда выполняется условие R1Zx =R2Z0. Если Zx будет отличаться от сопротивления, при котором мост сбалансирован, то в диагонали АВ возникнет разность потенциалов, характеризующая это отличие.
Рисунок . Варианты изображения схемы КСВН моста
На СВЧ схема, приведенная на рис. , представляет собой восьмиполюсник или направленный ответвитель, у которого диагональ питания CD есть входной порт (номер 1), плечо BD тестовый порт (номер 2), плечо AD нагрузочный порт (номер 4), а диагональ AB измерительный порт (номер 3). То есть сопротивление Z0 в плече AD будет равно волновому сопротивлению портов, а как следствие, и волновому сопротивлению генератора. Тогда с помощью сопротивлений R2, R1 из условия балансировки моста можно устанавливать необходимый коэффициент деления мощности между выходным и измерительным портами. В случае, когда R1=R2, мощность будет делиться между ними в отношении 1:1.
Рассогласование измерительного порта может быть найдено по следующей формуле:
(.)
Для достижения идеального согласования измерительного порта , необходимо выполнение условия:
(.)
При выполнении этого условия, элементы S-матрицы КСВН моста даются формулами:
(.)
(.)
Из-за неизбежных механических и электрических неточностей условие S31=0 не может быть выполнено точно. Это приводит к необходимости учета поправки на направленность |D| > 0.
Недостаток схемы на рис. заключается в том, что по принципу действия диагональ моста, с которой снимается сигнал (АВ), не может быть заземлена, так как нарушается баланс моста. В то же время преобразующее устройство (детекторная или смесительная головка) обязательно имеет заземленный проводник. С помощью симметрирующего трансформатора (рис.) симметричное диагональное напряжение может быть преобразовано в несимметричное, т.е. в потенциал относительно земли. Симметрирующий трансформатор, обеспечивающий переход от симметрично возбужденной диагонали к несимметричной коаксиальной линии, в значительной степени определяет диапазонные свойства моста.
Существуют симметрирующие трансформаторы на распределённых и на сосредоточенных параметрах. Конструкция симметрирующего трансформатора на сосредоточенных параметрах представляет собой две катушки, каркасом для которых служит ферритовый сердечник. Конструкция симметрирующего трансформатора на распределённых параметрах представляет собой коаксиальный кабель с надетыми на внешний проводник ферритовыми кольцами. Известная нам максимальная рабочая частота трансформаторов на сосредоточенных параметрах не превышает 3 ГГц. В основном это связано с полосой рабочих частот ферритового сердечника. [6]
Рисунок . КСВН мост с отводом выходного напряжения
через трансформатор
Физически направленный мост объединяет в себе такие устройства, как измерительный мост с высокой направленностью, основной частью которого является делитель, находящийся между точками 1,2 и 3 (резисторы R1 и R2), симметрирующий трансформатор (Тр1) и эталонную прецизионную нагрузку (Z0). [1,3]
Скалярные анализаторы цепей являются наиболее распространенными приборами для проведения измерений «воздействие-отклик». Функциональные возможности САЦ (на примере продукции компании Agilent) включают:
Однако, по сравнению с ВАЦ, САЦ имеют ряд недостатков, снижающих их возможности при анализе СВЧ устройств:
Векторный анализатор цепей, в отличие от скалярного анализатора, измеряет не только амплитуды, но и фазы волновых величин, что позволяет получить более точные значения комплексных S-параметров. Также векторные анализаторы имеют следующие преимущества:
Структурная схема измерительного блока двухпортового векторного анализатора цепей представлена на рис. .
Рисунок . Структурная схема измерительного блока ВАЦ
Функциональные возможности ВАЦ:
Изображённая на рис. структурная схема измерительного блока ВАЦ, работает следующим образом. Зондирующий сигнал вырабатывается панорамным (по частоте) генератором, в качестве которого чаще всего выступает синтезатор частот. В положении переключателя, как изображено на рисунке, зондирующий сигнал с эталонного порта направленного устройства (НУ-1) поступает на векторный вольтметр (ВВ-1) и на первый порт испытываемого устройства (ИУ). Отраженный от ИУ сигнал b1, несущий информацию о коэффициенте отражения первого порта ИУ (о параметре s11), поступает на НУ-1 и через его ответвлённый порт на ВВ-1. Прошедший через ИУ сигнал, несущий информацию о коэффициентах передачи ИУ (о параметре s21), поступает на НУ-2 и через его ответвленный порт на приемник отраженного сигнала b2 ВВ-2. После этого сигналы с обоих векторных вольтметров подаются на ПК для дальнейшей обработки. Для оставшихся положений переключателя ситуация будет аналогичной. [1]
Модель разделителя падающих и отраженных волн строилась на основе уже существующих экспериментальных образцов, работающих в диапазоне от 300 кГц до 13.5 ГГц (рис. ).
Рисунок . Тестовый образец направленного моста
Плата моста изготовлена из СВЧ материала Rogers4350B с диэлектрической проницаемостью ℰ=3,66 и толщиной 0,254 мм, нанесенного на стеклотекстолит для повышения механической прочности изделия. Общая толщина печатной платы составляет 1.644 мм.
В качестве линии передачи на печатной плате используется частично экранированная копланарная линия. С помощью отверстий по краям линий передач экранирующая металлизация и части копланарных линий соединяются между собой для обеспечения заземления сосредоточенных элементов моста.
В качестве коаксиальных соединителей используются разъемы Johnson типа SMA 142-0761-861.
В качестве трансформатора с распределенными параметрами используется коаксиальный кабель производства HUBER+SUHNER EZ_47_TP_M17 с надетыми на него ферритовыми шайбами.
Параметры коаксиального кабеля:
Длина кабеля выбрана из конструктивных соображений и составляет 35 мм.
В качестве сопротивлений делителя используются чип-резисторы типоразмера 0402 номиналами 49.9 Ом и 270 Ом.
Эталонная нагрузка выполнена из шести чип-резисторов типоразмера 0603 номиналами 62 Ом соединенных параллельно и имеет общее сопротивление Z0= 10.33 Ом.
Измерение электрических характеристик экспериментальных образцов проводилось с использованием следующих приборов:
Ниже приведены частотные зависимости электрических характеристик для двух тестовых образцов направленного моста, в соответствие к которым будут приводиться характеристики разрабатываемой модели (рис. ).
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения первого порта экспериментальных образцов
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения второго порта экспериментальных образцов
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения третьего порта экспериментальных образцов
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов ответвления экспериментальных образцов
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов передачи экспериментальных образцов
Рисунок . Частотные зависимости развязки экспериментальных образцов
Рисунок . Частотные зависимости направленности экспериментальных образцов
Исходя из приведенных выше электрических параметров экспериментальных образцов, в процессе моделирования необходимо получить частотные зависимости характеристик, которые должны иметь следующую неравномерность: для коэффициента ответвления минус 3 дБ, для коэффициента передачи минус 2,5 дБ. Частотные зависимости коэффициентов отражения портов во всей полосе частот должны быть ниже уровня в минус 15 дБ. Частотная зависимость направленности во всей полосе частот должна быть не ниже уровня в 20 дБ.
Сравнительные графики частотных зависимостей (рис. ) в полосе частот от 300 кГц до 100 МГц приведены ниже.
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения первого экспериментального образца
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения второго экспериментального образца
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов передачи
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов ответвления
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Полученные частотные зависимости удовлетворяют требованиям ТЗ только на частотах свыше 1 МГц.
Для приближения электрических характеристик модели направленного моста к электрическим характеристикам тестового образца было решено ввести в нее эквивалентные схемы элементов, использующихся в конструкции моста. Основными элементами являются чип-резисторы (рис. ) двух типоразмеров (0402 и 0603).
На основе конструкции используемых чип-резисторов была составлена эквивалентная схема, учитывающая их паразитные параметры (рис. ). [7]
Рисунок . Габаритные размеры чип-резистора
Рисунок . Эквивалентная схема резистора с учётом паразитных параметров
Ниже приведены выражения для определения паразитных параметров резисторов в соответствии со схемой на рисунке рис. .
, (.)
где Lr длина резистивного слоя;
wr ширина резистивного слоя.
, (.)
где диэлектрическая проницаемость материала подложки платы;
эффективная ширина;
толщина платы подложки.
, (.)
где диэлектрическая проницаемость материала подложки резистора;
w ширина резистора;
h толщина резистора;
l длина резистора.
Для резисторов типоразмера 0402 были взяты следующие параметры:
Для резисторов типоразмера 0603 были взяты следующие параметры:
С помощью формул 2.1 2.3 были рассчитаны значения паразитных параметров резисторов:
для 0402: ;
;
;
Для 0603: ;
;
;
Полученные при расчете паразитных параметров значения были использованы в модели в качестве начальных параметров модели.
Были составлены две модели направленного моста:
Эквивалентная схема моста с учётом паразитных параметров резисторов без учета коаксиальных разъемов изображена на рис. .
Рисунок . Эквивалентная схема направленного моста с учетом паразитных параметров
Полученные результаты моделирования для эквивалентной схемы приведены на рисунках .
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения портов схемы без коаксиальных разъемов
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента передачи схемы без коаксиальных разъемов
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента ответвления схемы без коаксиальных разъемов
Рисунок . Частотная зависимость развязки схемы без коаксиальных разъемов
Полученные при моделировании частотные зависимости коэффициентов отражения портов отличаются от измеренных у экспериментального образца в среднем на 10 дБ.
Частотные зависимости коэффициентов передачи и ответвления повторяют измеренные у экспериментальных образцов, однако отличаются меньшей неравномерностью.
Частотная зависимость развязки не совпадает с измеренной.
Для уточнения схемы было решено добавить в нее модель SMA-разъема, использующегося в конструкции моста (рис. ).
Рисунок . Чертеж смоделированного SMA-разъема
Так же для приближенного описания заужений линий передач в отдельных местах топологии направленного моста (рис. ) были добавлены индуктивности L10 и L11.
Рисунок . Заужения линий передач
Эквивалентная схема моста с учётом паразитных параметров резисторов и коаксиальных разъемов изображена на рис. .
Рисунок . Эквивалентная схема моста с учетом паразитных параметров и коаксиальных разъемов
Полученные при моделировании схемы направленного моста частотные зависимости характеристик изображены на рис. .
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения первого порта схемы с коаксиальными разъемами
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения второго порта схемы с коаксиальными разъемами
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения третьего порта схемы с коаксиальными разъемами
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов ответвления
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов передачи
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Рисунок . Частотные зависимости направленности
Из полученных частотных зависимостей можно сделать вывод о том, что:
Основное влияние оказывают паразитные параметры резисторов, так как с увеличением частоты изменяется сопротивление паразитных емкостей и индуктивности, включенных в одну цепь с идеальным резистором, что влечет за собой уменьшение общего сопротивления цепи и, следовательно, нарушение условия баланса моста. Так же ухудшение неравномерности коэффициента ответвления, коэффициентов отражения второго и третьего портов и общего уровня развязки в области высоких частот вызвано вносимым рассогласованием коаксиальных разъемов и потерями в линии передачи.
Так как формулы частотнонезависимы и не позволяют оценить величину неравномерности коэффициентов передачи и ответвления при изменении частоты теоретически, то на основе метода узловых потенциалов было получено выражение для определения эквивалентного сопротивления резистора с учетом его паразитных параметров:
(.)
Подставляя выражение в формулы , можно получить расчетные значения неравномерности:
Рассчитанные величины неравномерности коэффициентов ответвления и передачи соответствуют неравномерности, полученной при моделировании эквивалентной схемы моста с идеальным трансформатором, не учитывающим потери в коаксиальной линии.
Изменение паразитных параметров элементов схемы моста может привести к значительному изменению основных электрических характеристик схемы. Это происходит из-за нарушения условия баланса моста при изменении частоты, так как сопротивления паразитных параметров элементов моста частотно-зависимы и влияют на общее сопротивление элементов.
Изменять возможно только паразитную емкость (Cр) резистора, увеличивая ее, путём экранирования. В этом случае появляется дополнительная емкость Сэ, включенная параллельно емкости Сp (рис. ). Так как изменять паразитную индуктивность (Ls) и емкость (Сs) резисторов невозможно, то в модели использованы рассчитанные величины (, ) и данные от производителя с учетом возможного колебания значений. [8]
Рисунок . Эквивалентная схема резистора с учётом паразитных параметров и емкости экрана
Исходя из того, что во всем диапазоне рабочих частот необходимо выполнение условия баланса моста, то паразитные индуктивности (L3 L8) и емкости (C8, C9, C11, C12, C14, C15, C17, C18, C20, C21, C23, C24) резисторов эталонной нагрузки, резистора делителя R2, искусственно созданная емкость (С25) и индуктивность (L9) трансформатора (рис. ) и индуктивность, образующаяся при сужении линии передачи на печатной плате, могут оказывать наибольшее влияние на основные электрические характеристики моста.
В экспериментальном образце на внешний проводник кабеля установлен ряд ферритовых шайб со следующими параметрами:
На эквивалентной схеме (рис. ) ферритовые шайбы представляют собой индуктивность L9, которая подключена параллельно к внешнему проводнику коаксиального кабеля. На рисунках приведены частотные зависимости электрических характеристик модели направленного моста при различных значениях индуктивности L9:
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента передачи
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента ответвления
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Исходя из полученных частотных зависимостей, можно сделать вывод о том, что:
Значения номиналов паразитных индуктивностей (Ls) резисторов эталонной нагрузки могут значительно отличаться от значений, при которых выполняется условие баланса. В этом случае необходимо проводить компенсацию их влияния на получаемые частотные зависимости характеристик путем изменения величины паразитной емкости резистора делителя R2.
На рисунках приведены полученные электрические характеристики при разных значениях паразитных индуктивностей резисторов нагрузки Ln (L3 L8) и емкости резистора делителя R2 Cd (С2). Величина паразитной емкости резисторов нагрузки составляет Cn=0,04699 пФ; паразитной индуктивности резистора делителя составляет Ld=0,1346 нГн и не изменяется.
Были использованы следующие значения паразитных параметров:
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента передачи
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента ответвления
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Исходя из полученных частотных зависимостей, можно сделать вывод, о том что:
В случае, когда изменение паразитной индуктивности резисторов эталонной нагрузки не может быть компенсировано изменением паразитной емкости резистора делителя R2, компенсация возможна изменением емкости симметрирующего трансформатора С25 (рис. ).
Были использованы следующие значения паразитных параметров:
На рисунках представлены сравнительные графики полученных электрических характеристик.
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента передачи
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента ответвления
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Исходя из полученных частотных зависимостей, можно сделать вывод о том, что применение емкости С25 для дополнительной компенсации практически не оказывает влияния на неравномерность коэффициентов передачи и ответвления, но позволяет получить незначительное улучшение развязки для случаев резкого уменьшения и увеличения паразитной индуктивности, однако необходимый уровень развязки не достигается.
Рассмотрим случай, противоположный разобранному в п.. Рассматриваться будет влияние на электрические характеристики схемы паразитной индуктивности L2 резистора делителя и его компенсация паразитной емкостью резисторов нагрузки.
На рисунках приведены полученные частотные зависимости электрических характеристик при разных значениях паразитной индуктивности резистора делителя Ld (L2) и емкостей резисторов эталонной нагрузки Cn (C8, C9, C11, C12, C14, C15, C17, C18, C20, C21, C23, C24). Величина паразитной емкости резистора делителя составляет Cd=0,02787 пФ; паразитной индуктивности резисторов нагрузки составляет Ld=0,486 нГн и не изменяется.
Были использованы следующие значения паразитных параметров:
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента передачи
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента ответвления
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Исходя из полученных частотных зависимостей коэффициентов передачи и ответвления, можно сделать вывод, о том что:
В случае, когда изменение паразитной индуктивности резистора делителя R2 не может быть компенсировано изменением паразитных емкостей резисторов эталонной нагрузки, компенсация возможна изменением емкости симметрирующего трансформатора С25 (рис. ).
Были использованы следующие значения паразитных параметров:
На рисунках представлены сравнительные графики полученных электрических характеристик.
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента передачи
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента ответвления
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Исходя из полученных частотных зависимостей развязки, можно сделать вывод о том что:
Индуктивности L10 и L11 используются в эквивалентной схеме для описания сужений линий передачи на печатной плате. На рисунках изображены электрические характеристики, полученные при различных значениях индуктивности L10:
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента отражения первого порта
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Из полученных частотных зависимостей коэффициента отражения первого порта и развязки можно сделать вывод о том, что:
На рисунках изображены электрические характеристики, полученные при различных значениях индуктивности L11:
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента отражения первого порта
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента передачи
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента ответвления
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Из полученных частотных зависимостей можно сделать вывод о том, что:
На рисунках приведены частотные зависимости электрических характеристик настроенной модели направленного моста.
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения портов модели
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента передачи
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента ответвления
Рисунок . Частотная зависимость развязки
Рисунок . Частотная зависимость направленности настроенной модели
Полученная частотная зависимость направленности настроенной модели повторяет полученные при исследовании экспериментальных образцов зависимости (рис. ).
Электрические характеристики полученной в ходе работы модели направленного моста соответствуют значениям, заданным в ТЗ.
Рисунок . Частотные зависимости коэффициентов отражения портов
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента передачи
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента ответвления
Рисунок . Частотная зависимость развязки
Полученные частотные зависимости электрических характеристик незначительно отличаются по неравномерности от снятых с экспериментальных образцов (рис. ).
Рисунок . Частотная зависимость направленности
Из полученной частотной зависимости можно сделать вывод, что необходимый уровень направленности достигается только на частотах свыше 1 МГц
Для более полного учета влияния топологии делителя на электрические характеристики направленного моста необходимо применить электромагнитное моделирование.
Модель, основанная на эквивалентных схемах, не позволяет полностью учесть особенности топологии разделителя падающих и отраженных волн. Также в ней используются рассчитанные величины паразитных параметров, которые могут значительно отличаться от реальных значений. Исходя из этого, было решено провести электромагнитное моделирование топологии делителя, с целью создания более точной модели разделителя и изучения способов упрощения его настройки.
В процессе электромагнитного моделирования топологии делителя были созданы:
Рисунок . Модель структуры подложки платы разделителя
Рисунок . Модель топологии делителя
Полученные в процессе моделирования частотные зависимости электрических характеристик приведены на рис. .
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента отражения первого порта
Рисунок . - Частотные зависимости коэффициента отражения второго порта
Рисунок . - Частотные зависимости коэффициента отражения третьего порта
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента передачи
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента ответвления
Рисунок . Частотные зависимости развязки
Рисунок . Частотные зависимости направленности
Исходя из полученных частотных зависимостей, можно сделать вывод о том, что:
Исходя из этого, можно сделать вывод: электромагнитная модель делителя отображает поведение экспериментального образца, что позволяет использовать ее для определения зависимостей основных характеристик разделителя от паразитных параметров элементов, использующихся в конструкции.
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента отражения
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента передачи
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента ответвления
Рисунок . Частотная зависимость развязки
Рисунок . Частотная зависимость направленности
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента отражения
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента передачи
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента ответвления
Рисунок . Частотная зависимость развязки
Рисунок . Частотная зависимость направленности
Рисунок . Частотные зависимости коэффициента отражения
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента передачи
Рисунок . Частотная зависимость коэффициента ответвления
Рисунок . Частотная зависимость развязки
Рисунок . Частотная зависимость направленности
Организация охраны труда на производстве проводится в соответствии с государственными стандартами и постановлениями. Руководство организации, несущее ответственность за охрану труда, должно обеспечивать управление охраной труда в соответствии с:
В соответствии со статьей 219 Трудового кодекса РФ каждый работник имеет право на:
Обеспечение работникам их конституционного права на труд в условиях, соответствующих требованиям охраны труда, состоит в том, что, конкретизируя данное право, государство одновременно с этим устанавливает его гарантии (статьей 220 Трудового кодекса РФ) и возлагает на работодателя обязанность по обеспечению безопасных условий и охраны труда работников.
Обязательное социальное страхование работников от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний является составной частью системы государственного социального страхования. Обязанность работодателя страховать работников предусмотрена статьей 212 Трудового кодекса РФ и Федеральным Законом от 24 июля 1998 г. № 125-ФЗ “Об обязательном социальном страховании от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний” с изменениями и дополнениями.
Инструктажи по охране труда по характеру и времени проведения подразделяются на:
Вводный инструктаж инструктаж по охране труда, который проводится со всеми вновь принимаемыми на работу лицами независимо от их образования, стажа работы, а также с временными работниками, командированными, учащимися и студентами, прибывшими на производственное обучение или практику, с учащимися в учебных заведениях перед началом лабораторных и практических работ в учебных лабораториях, мастерских, на участках и полигонах.
В организации инструктаж проводит инженер по охране труда или лицо, на которое приказом по организации возложены эти обязанности. На крупных предприятиях к проведению разных частей инструктажа могут быть привлечены соответствующие специалисты (из пожарной, медицинской и др. служб).
В журнале регистрации вводного инструктажа по охране труда и в документе о приеме на работу или на контрольном листе делают запись о проведении инструктажа с обязательной подписью того, кто получил инструктаж.
Инструктаж должен проводиться по программе, разработанной службой (инженером) охраны труда и утвержденной руководителем (главным инженером) организации.
Основные вопросы инструктажа:
В отдельных отраслях экономики вместо вводного инструктажа можно проводить обучение в порядке, установленном в отрасли. Инструктаж проводят в кабинете по охране труда или в другом специально оборудованном помещении.
Первичный инструктаж инструктаж по ОТ, который проводится на рабочем месте до начала производственной деятельности:
Непосредственный руководитель работ проводит инструктаж с каждым работником индивидуально (или с группой лиц, обслуживающих однотипное оборудование и в пределах общего рабочего места). При этом необходим показ безопасных приемов и методов труда.
Лица, не связанные с обслуживанием, испытанием, наладкой и ремонтом оборудования, использованием инструментов, хранением и применением сырья и материалов, первичный инструктаж на рабочем месте не проходят. Перечень профессий и должностей работников, освобожденных от первичного инструктажа, утверждает руководитель организации по согласованию с профсоюзным комитетом и службой охраны труда.
Все работники после первичного инструктажа на рабочем месте должны в течение первых 2-14 смен (в зависимости от характера работы, квалификации) пройти стажировку под руководством лиц, назначенных приказом по цеху (участку).
Программа первичного инструктажа на рабочем месте, согласованная со службой охраны труда и профсоюзным комитетом, включает следующие вопросы:
Повторный инструктаж инструктаж по охране труда, который проходят все работники, за исключением лиц, освобожденных от первичного инструктажа, независимо от их квалификации, стажа работы и образования не реже 1 раза в полугодие по программе первичного инструктажа на рабочем месте в полном объеме.
Организациями по согласованию с профсоюзными комитетами и соответствующими местными органами государственного надзора и контроля для некоторых категорий работников может быть установлен более продолжительный (до 1 года) срок проведения повторного инструктажа.
Повторный инструктаж проводят индивидуально или с группой работников, обслуживающих однотипное оборудование в пределах общего рабочего места.
Целевой инструктаж - инструктаж по охране труда, который проводят:
Внеплановый инструктаж - инструктаж по охране труда, который проводят:
Инструктаж проводят индивидуально или с группой работников одной профессии. Объем и содержание инструктажа определяют в зависимости от причин и обстоятельств, вызвавших необходимость его проведения.
В целях предупреждения травматизма и профессиональных заболеваний при воздействии опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) на предприятиях применяются меры по их предупреждению и устранению, а также снижению степени воздействия на работающий персонал.
ОВПФ, согласно ГОСТ 12.0.00374, подразделяются на четыре группы:
На работоспособность человека влияют физические факторы внешней среды. К ним относятся параметры микроклимата на рабочем месте [17]: температура, влажность воздуха, скорость движения воздуха. Допустимые значения этих параметров для помещений с ПЭВМ для всех учебных учреждений, согласно ГОСТ 12.1.00578 приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1Оптимальные и допустимые значения для помещений с ПЭВМ
Оптимальные параметры |
Допустимые параметры |
||
Температура, 0С |
Относительная влажность, % |
Температура, 0С |
Относительная влажность, % |
19 |
62 |
18 |
39 |
20 |
58 |
22 |
31 |
21 |
55 |
- |
- |
Примечание: скорость движения воздуха не более 0,2 м/с.
Каждая группа ОВПФ в свою очередь подразделяется на подгруппы. Проанализируем ОВПФ в порядке убывания их значимости. При этом выделим опасные и вредные факторы [18].
Опасные факторы:
Вредные факторы:
Рациональная организация рабочего места инженера-исследователя, работающего за компьютером, обеспечивает удобство при выполнении работ, экономию сил и времени, безопасность условий труда. К этому кругу вопросов относятся также размещение рабочего места с учетом психофизиологических характеристик, общее оформление помещений с точки зрения эстетических требований. Для создания условий безопасной и эффективной работы существуют определенные технические требования.
Важную роль играет требование к планировке рабочего места, которое должно быть удобным для выполнения работ, удовлетворять требованиям экономии энергии и времени оператора и рационального использования рабочих площадей, расстановка оборудования, используемого инженером-исследователем (недопущение наличия лишнего, неиспользуемого оборудования).
Приведем требования безопасности к рабочему месту [18]:
Приведем требования безопасности при проведении паяльных работ []:
Приведем требования по эргономике для рабочего места [18]:
Помимо этого рабочая поверхность стола должна быть гладкой, легко моющейся, должен быть выполнен правильный выбор основного технологического оборудования. Удобство выполнения работ за столом достигается при следующих характеристиках:
При наличии подставки для ног ее размеры должны составлять 300х400 мм. Сидение должно иметь выемку, соответствующую форме бедер и наклон назад. Спинка стула должна быть изогнутой формы, обнимающей поясницу. Длина ее должна быть равна 0,3 м, ширина 0,11 м, радиус изгиба 0,3 0,35 м.
Для уменьшения нагрузки на глаза и снижения уровня зрительной утомляемости помещение должно одержать не более двух-трех основных цветов.
Работа инженера по характеристикам зрительных работ относится к третьему разряду. Рекомендуемая освещенность при работе с экраном дисплея компьютера составляет 300 Лк.
Площадь и объем помещений должны соответствовать количеству работающих людей. Для обеспечения нормальных условий труда, санитарные нормы СанПин 2.2.2.54296 устанавливают на одного работающего человека объем не менее 20 м3, а площадь 6 м2.
Необходимо учесть эргономические свойства человека, силовые и скоростные возможности его анализаторов (слуха, зрения, осязания, восприятия, памяти и мышления), скорость реакции. При операторской деятельности 25% времени предоставляется человеку для отдыха. Поток информации ограничивается с учетом пропускной способности работающего человека 30 ед./сек. Предпочтительный угол наблюдения равен 90° к плоскости экрана. Оптимальный угол зрения - в пределах 10 30° в боковом или вертикальном направлениях от горизонтали.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что при работе с компьютером должны быть обеспечены дистанция и угол наблюдения за экраном дисплея. Должны быть правильно подобраны освещенность и размещение источников света. Поток информации должен быть ограничен в соответствии с возможностями зрительных анализаторов человека. Информация на экране дисплея (цифры, буквы и другие символы) должны быть представлены в удобной для глаз форме. Для снижения напряжения при работе и последующего утомления зрительных анализаторов должен быть правильно организован режим работы, введены паузы и перерывы.
Клавиатура должна иметь регулирующую подставку для изменения угла ее наклона, так как при длительной работе нагрузка на руки очень большая. Необходимо оптимально подобрать цвета для окраски помещения. Поверхность устройств, входящих в состав КУВТ должна иметь неяркий цвет, матовую фактуру, низкую к загрязнениям, должна быть допустима влажная протирка поверхностей для очистки от загрязнений (при отключенном электропитании).
Согласно СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 рабочее место, оснащенное ПЭВМ, должно освещаться естественным и искусственным освещением.
Естественное освещение используется в дневное время суток. Источником света является Солнце. Искусственное освещение необходимо в темное время суток или при недостаточном естественном освещении. Источниками света являются лампы накаливания.
Рабочая зона или рабочее место освещается в такой степени, чтобы можно было видеть процесс работы, не напрягая зрения, и чтобы исключалось прямое попадание лучей источника света в глаза.
Основной задачей светотехнических расчетов является определение требуемой площади световых проемов при естественном освещении и потребляемой мощности осветительных приборов при искусственном.
Проведем расчет естественного освещения. Требуемая площадь светового проема определяется по формуле:
Sn площадь пола помещения, м2;
en нормированное значение КЕО, %;
Кз коэффициент запаса, принимаемый из таблиц, Кз=1,5;
hо световая характеристика окон;
Кзо коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями (1 1,7). При отсутствии близко стоящих зданий Кзо=1;
r1 коэффициент, учитывающий повышение КЕО за счет отраженного света от поверхности помещения (1,05 1,7);
t0 общий коэффициент светопропускания, определяемый СНИП 11-4-79 (0,1 0,8);
Учитывая, что длина пола помещения равна 8 м, а ширина равна 3 м, находим площадь пола:
Нормированное КЕО определяется из таблицы: еn=1,5.
Значение остальных коэффициентов:
h0=8,5; Кзо=1; r1=1,05;
Коэффициент t рассчитывается как:
,
где t1 коэффициент потерь в стекле, t1=0,8;
t2 коэффициент потерь в следствии затемнения переплетами, t2=0,5;
t3 коэффициент потерь в следствии загрязнения стекла, t3=0,8;
t4 - коэффициент потерь в следствии затемнения конструктивными элементами здания, t4=1.
Итак, при подсчете получим следующее значение требуемой площади:
м2
Учитывая, что в помещении площадь оконного проема составляет около 3,5 м2, применение одного бокового освещения недостаточно для данного помещения. Следовательно, в помещении необходимо использовать искусственное освещение, расчет которого проведем ниже.
Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества:
Помещение освещается тремя светильниками типа ARS, в каждом светильнике четыре лампы ЛБ-40. Произведем расчет искусственного освещения для данного помещения.
,
где Е номинальная освещенность рабочего места;
Фсв световой поток от лампы, лк;
N количество светильников;
Кз коэффициент запаса, учитывающий запыленность и износ светильников;
n коэффициент использования светильников;
s площадь помещения, м2;
z коэффициент неравномерности освещения.
Согласно СНИП 11-4-79 для использования данного типа ламп:
Кз=1.4 при нормальной эксплуатации светильников;
z=1.1 при оптимальном размещении светильников.
Коэффициент использования n, значение коэффициентов отражения от стен (Рс) и потолка (Рп) определим по таблице зависимостей коэффициентов отражения от характера поверхности: Рс=60%, Рп=80%. Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:
,
где S площадь помещения, S=24м2;
h расчетная высота подвеса, h=3,3м;
А ширина помещения, А = 3м;
B длина помещения, B = 8м.
Получим I=0,66. Для таких значений I, Рс и Рn по таблице находим n=2.
Световой поток от лампы типа ЛБ-40 равняется 7051лк. Тогда световой поток, излучаемый светильником, составляет 28204лк.
Определим номинальную освещенность рабочего места.
лк.
Полученное значение освещенности рабочего места удовлетворяет нормам искусственной освещенности в помещении и является достаточным для комфортной работы.
Размеры лаборатории составляют: длина 8м, ширина 3м, высота 3,3м.
Исходя из этого, площадь помещения равна 24м2, а объем 79,2м3.
В помещении оборудовано пять рабочих мест: на одного работника приходится 4,8м2 площади и 15,84м3 объема, что удовлетворяет санитарным нормам СН 425-11, согласно которым объем на одного работающего должен превышать 15м3, а площадь 4,5м2.
При отсутствии загрязнения воздуха, вентиляция должна обеспечить подачу наружного воздуха в количестве не менее 30 м3/час на каждого работающего. Такой обмен воздуха обеспечивается естественной вентиляцией посредством форточек.
Выполним расчет воздухообмена, необходимый для удаления избыточного тепла и очистки воздуха от вредных паров. Требуемый воздухообмен в помещении определяется формулой (х.х):
,
где Q требуемый воздухообмен, м3/час;
g количество вредных веществ, выделяемых в воздух помещения, л/ч;
X ПДК вредных веществ в воздухе помещения, л/м3;
Xn ПДК вредных веществ в наружном воздухе, л/м3.
Количество углекислоты, выделяемой человеком при легком труде, равняется 23 л/ч, ПДК в воздухе помещения 1 л/м3, ПДК в наружном воздухе 0,5 л/м3.
Получим требуемое значение воздухообмена:
м3/час
Такой объем воздухообмена является достаточным и обеспечивает необходимую очистку воздуха в рабочем помещении.
1) Питающая сеть 220/380 В, 50 Гц. При работе за ЭВМ наиболее опасным является питающее напряжение, т.е. напряжение промышленной сети. Приборы питаются от электрической сети напряжением U=220В с частотой f=50 Гц. Сопротивление тела человека при времени взаимодействия тока с телом человека tв=1 c составляет R=1кОм±10%, а при tв более 1 c R=6кОм±10%. Поэтому при замыкании на человека напряжения электросети, ток будет равен I=U/R=220/1000=0,22=220мА (tв=1с). Таким образом, в случае замыкания сетевого напряжения на человека в течение хотя бы одной секунды через него будет протекать ток 220 мA.
Перечислим основные меры защиты от напряжения [17]:
Также следует рабочий стол оборудовать отдельным электрощитком, общим выключателем и сигнальной лампой. Рубильник и электрощитки установить в легко доступных местах, все приборы должны иметь световую индикацию о включении питания.
2) Электромагнитное излучение аппаратуры. Основными причинами вредного влияния компьютера на организм человека являются [17]:
Спектр излучения компьютерного монитора включает в себя рентгеновскую, ультразвуковую и инфракрасную области, а также широкий диапазон электромагнитных волн других частот.
Допустимые нормы излучений приведены в таблице 6.2 [18].
Таблица 6.2Допустимые нормы излучения
Параметр |
Значение |
Мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения на расстоянии 0,05 м от монитора |
100 мкР/час |
Электромагнитное излучение на расстоянии 0,5 м вокруг монитора по электрической составляющей: в диапазоне 5 Гц 2 кГц в диапазоне 2 400 кГц |
25 В/м 2,5 В/м |
Электромагнитное излучение на расстоянии 0.5 м вокруг монитора по магнитной составляющей: в диапазоне 5 Гц 2 кГц в диапазоне 2 400 кГц |
250 нТл 2,5 нТл |
Поверхностный электростатический потенциал |
не более 500 В |
В настоящее время внимание исследователей привлекают биологические эффекты низкочастотных ЭМ полей, которые до недавнего времени считались безвредными. В отличие от ионизирующих излучений, например рентгеновских лучей, низкочастотные ЭМ поляне могут расщеплять атомы. Предполагалось, что неионизирующее излучение не может вредно влиять на организм, если оно недостаточно сильно, чтобы вызвать тепловые эффекты или электрошок. Однако в ряде экспериментов было обнаружено, что ЭМ поле с частотой 50 60 Гц, возникающие вокруг видеодисплеев, может инициировать биологические сдвиги вплоть до нарушения синтеза ДНК в клетках животных. В отличие от рентгеновских лучей электромагнитные волны, меньшей частоты, обладают необычным свойством опасность их воздействия совсем необязательно уменьшается при снижении интенсивности облучения. Определенные ЭМ поля действуют на клетки лишь при малых интенсивностях излучения или на конкретных частотах, в так называемых «окнах прозрачности».
Таким образом, существует опасность влияния ЭМ поля ВДТ, несмотря на то, что такие поля весьма слабые. Медицинские исследования показали, что излучения, сопровождающие работу компьютера, могут весьма отрицательно сказываться на здоровье человека.
Видимое излучение, блики и мерцания экрана, как показывают данные экспериментов, способствуют возникновению: близорукости и переутомлению глаз; мигрени и головной боли; раздражительности, нервному напряжению и стрессу.
Низкочастотные поля вызывают некоторые заболевания кожи; могут воздействовать на метаболизм и биохимические реакции крови на клеточном уровне, в результате чего у оператора возникают симптомы стресса; могут способствовать возникновению рака.
Электростатическое поле вызывает катаракту глаз и помутнение хрусталика глаза.
Для получения максимальной защиты целесообразно использование стеклянных фильтров категории «полная защита», которые устраняют электростатические поля и ультрафиолетовое излучение, значительно снижают интенсивность низкочастотных магнитных и рентгеновских излучений и практически не дают бликов. Такие фильтры дают более чем двадцатикратное ослабление рентгеновского излучения, в 34 раза повышают контрастность изображения, хотя и снижают общую яркость изображения в 23 раза.
3) Освещённость рабочей зоны. В зависимости от источников света освещение может быть естественным или искусственным. Естественное освещение помещения осуществляется боковым освещением, поступающим через окно в наружной стене здания. При этом нормируется коэффициент естественной освещенности, величина, которого выбирается в соответствии с СНиП 23-05-93 в пределах от 1 до 3,5 % в зависимости от характера выполняемых работой точности [18]. Для рабочих мест, оснащенных терминалами, рекомендуется освещённость 300 500 Лк. Общего освещения недостаточно, поэтому необходимо применять местное искусственное освещение. При неудовлетворительном освещении зрительная способность снижается, и могут появиться такие заболевания глаз, как близорукость, резь в глазах, катаракта. Правильно выполненная система освещения имеет большое значение в снижении производственного травматизма, уменьшая потенциальную опасность многих производственных факторов, создаёт нормальные условия для работы органов зрения и повышает общуюработоспособность организма.
4) Уровень шума на рабочем месте. Неблагоприятно воздействует на организм шум вентиляционных установок, контрольно измерительной аппаратуры в лаборатории. Он значительно ослабляет внимание работающего, замедляет скорость психологических реакций, в результате снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум также влияет на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему, вызывает ухудшения обмена веществ и даже его нарушение, что может привести к профессиональным заболеваниям. В соответствии с требованиями СНиП 1112.77 допустимый уровень эквивалентного шума в лаборатории должен составляет 50 дБ. При работе всех приборов в лаборатории уровень шума составляет 40 45 дБ. Но так как вероятность работы одновременно всех приборов мала, то требования СНиП 1112.77 удовлетворяются. Для меньшего воздействия шума на организм инженера-исследователя необходимо удаление рабочих мест от постоянно шумящих устройств. Также необходимы перерывы на отдых, которые нужно предусмотреть в регламенте работы.
5) Вентиляция. Для поддержания в помещениях параметров воздушной среды, удовлетворяющих требованиям СНиП 23375 (Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), а также требованиям СанПин 2.2.2.54296, необходимо применение общеобменной вентиляции, систем отопления и кондиционеров.
6) Влажность. Необходимо проводить влажные уборки чаще, чем один раз в день, так как влажность воздуха оказывает большое влияние на терморегуляцию организма: повышенная влажность (выше 70%) затрудняет терморегуляцию из-за снижения испарения пота, а слишком низкая (ниже 20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей.
В нашем случае рабочим местом инженера-исследователя, по классификации помещений по степени поражения людей электрическим током, является помещение без повышенной опасности. Исследования проводятся в комнате с нормальной температурой и влажностью.
Перед поступлением на работу сотрудник должен пройти вводный инструктаж по технике безопасности (проводит инженер по технике безопасности), инструктаж на рабочем месте (проводит заведующий лабораторией), а также ознакомиться с настоящей инструкцией. К самостоятельной работе допускаются лица: достигшие 18 лет, имеющие техническое образование, признанные годными к данной работе в результате медицинского обследования, прошедшие обязательный инструктаж. Необходимо соблюдать правила внутреннего распорядка: запрещается курение и распитие спиртных напитков в помещении. При работе необходимо учитывать влияние ряда опасных и вредных производственных факторов. Также необходимо соблюдать: требования по обеспечению пожаробезопасности и взрывобезопасности, порядок уведомления администрации о случаях травмирования, неисправности оборудования. Инженер обязательно должен: уметь оказывать первую (доврачебную) медицинскую помощь, соблюдать правила личной гигиены и производственной санитарии. В случае несоблюдения требований инструкции будут произведены дисциплинарные взыскания.
Перед тем, как приступить к работе, необходимо выполнить следующие действия:
Во время работы исполнитель должен соблюдать следующие правила: сидеть на безопасном расстоянии от монитора и каждый час проводить расслабляющие упражнения для глаз, мышц спины и шеи.
При коротком замыкании в оборудовании, перегреве проводов или кабелей, искрении, горении, то есть при возникновении любых неисправностей необходимо немедленно выключить компьютер из сети. После, следует сообщить о случившемся руководству.
При пожарной ситуации необходимо:
По окончании работы инженер должен:
Работая в лаборатории, следует обязательно руководствоваться правилами техники безопасности для работы с электроустановками до 1000 В. Исполнитель работ должен предварительно пройти вводный инструктаж на рабочем месте. За невыполнение требований, содержащихся в инструкции, действует дисциплинарная, административная, гражданско-правовая либо уголовная ответственность.
Виды дисциплинарных взысканий:
К административным взысканиям за нарушение требований ОТ относятся административный штраф и дисквалификация.
Уголовная ответственность за нарушение требований охраны труда предусматривает следующие виды наказаний:
Название работы: Исследование разделителя падающих и отражённых волн для векторного анализатора цепей диапазона СВЧ.
Ключевые слова: Направленный мост, векторный анализатор цепей, электромагнитное моделирование, электрические характеристики.
Сроки выполнения работы:6.03.14 9.06.14
Стоимость работы: 90133,88 руб.
Одними из наиболее точных приборов для измерения СВЧ трактов являются векторные анализаторы цепей (ВАЦ). Цепи, которые могут быть проанализированы с помощью ВАЦ, имеют широкий диапазон применений, начиная от простых устройств, таких как фильтры и усилители, и заканчивая сложными модулями, используемыми в системах телекоммуникации.
Одной из наиболее важных частей ВАЦ является направленное устройство для разделения падающих и отраженных волн, обычно представленное в виде направленного моста или направленного ответвителя.
Выполнение данной работы вызвано необходимостью совершенствования технологии производства и поиска способов упрощения настройки направленного моста.
Исследование разделителя падающих и отражённых волн для векторного анализатора цепей диапазона СВЧ.
Любая исследовательская работа связана с определенными затратами. Затраты по статьям калькуляции для целей планирования затрат НИР включают статьи:
Расчет сметы затрат на исследование разделителя падающих и отражённых волн для векторного анализатора цепей диапазона СВЧ необходим для того, чтобы определить общую потребность в денежных ресурсах на выполнение НИР.
По этой статье отражаются затраты на материалы, непосредственно связанные с выполнением данного проекта. Для выполнения данной работы материальные затраты связаны с приобретением видов продукции, представленных в таблице 5.1.
Таблица 5.1 Расшифровка статьи «Материалы, сырье, комплектующие»
Вид ресурса |
Количество |
Цена (руб.) |
Сумма (руб.) |
1. Бумага для принтера 200 л. |
1 пач. |
259,00 |
259,00 |
2. Чернила для принтера |
1 шт. |
100,00 |
100,00 |
3. Накопитель USB flash drive |
1 шт. |
300,00 |
300,00 |
4. Чип-резисторы типоразмера:
|
20 шт. 60 шт. |
0,72 0,53 |
14,4 31,8 |
5. Разъем JohnsonSMA 142-0761-861 |
3 шт. |
698 |
2094 |
6. Коаксиальный кабель HUBER+SUHNEREZ_47_TP/M17 |
1 шт. |
13418 |
13418 |
7. Материал Rogers4350B |
1 панель |
9692 |
9692 |
Итого |
25909,2 |
Затраты на электроэнергию рассчитываются следующим образом:
(5.1) |
, где Wу установленная мощность оборудования (0,7 кВт);
Т время работы оборудования, час.;
Sэл тариф за электроэнергию (2,7 руб./кВт∙ч).
- затраты на электроэнергию.
Данная статья предполагает расчет затрат на заработную плату работникам, непосредственно занятым при выполнении НИР.
В таблице 5.2 представлен график реализации проекта за период выполнения работ.
Таблица 5.2 График реализации проекта на 2014г.
№№ |
Разделы |
Сроки |
Показатели |
Значения |
11 |
Изучение литературы касательно темы НИР |
6.03.201420.03.2014 |
Количество занятых сотрудников, чел. |
1 человек (студент) |
22 |
Разработка электромагнитной модели делителя направленного моста |
21.03.201414.04.2014 |
Количество занятых сотрудников, чел. |
1 человек (студент) |
33 |
Изготовление экспериментальных образцов направленного моста |
15.04.2014 18.04.2014 |
Количество занятых сотрудников, чел. |
2 человека |
Количество выпущенной продукции, шт. |
1 шт. |
|||
44 |
Настройка экспериментального образца и исследование его электрических характеристик. |
19.04.2014 25.05.2014 |
Количество занятых сотрудников, чел. |
2 человека |
55 |
Отчетный период |
26.05.2014 9.06.2014 |
Количество занятых сотрудников, чел. |
2 человека |
Способ расчета затрат по строке «заработная плата» может быть грубым (на начальных этапах планирования работ), либо уточненным. При грубых расчетах за основу берут принятые в организации средние размеры оплаты труда по данному разряду.
При более точном методе отдельно выделяют все виды выплат по заработной плате с учетом размеров должностных окладов, тарифных ставок, трудоемкости работ, надбавок и доплат, оплаты ежегодных отпусков, районного коэффициента.
В таблице 5.3 представлена расшифровка по статье «Заработная плата».
Таблица 5.3 Расшифровка по статье «Заработная плата»
Сотрудники: |
||
Руководитель аспирант |
сумма |
сумма (с учетом РК) |
Четвертая профессионально-квалификационная группа |
||
тип начисления: |
||
всего рабочих дней(в месяц): 25, отработано 25 |
||
1. оклад |
7700 |
10010 |
2. надбавка единовременная |
2310 |
3003 |
итого начислено руководителю |
13013 |
|
студент |
4725 |
6142,50 |
Третья профессионально-квалификационная группа |
||
надбавка (до ПМ) |
357,50 |
|
итого начислено студенту |
6500 |
|
итого ФЗП с РК |
19513 |
|
Произведем расчет заработной платы участников проектирования.
Дневная ставка равна месячному окладу, поделенному на 25 рабочих дней, т.е.:
, |
(5.2) |
,где ЗД - заработная плата за один день;
ОМ - месячный оклад работника.
Дневная ставка, помноженная на число рабочих дней, даст заработную плату каждого исполнителя за период разработки.
, |
(5.3) |
где ЗД1, ЗД2 - дневная заработная плата первого (руководителя) и второго (студента) исполнителя соответственно;
ФЗП фонд заработной платы;
Т1, Т2 - затраты труда руководителя и инженера соответственно.
По формулам (5.2) и (5.3) произведем расчет:
- дневная ставка руководителя;
- дневная ставка инженера;
Исходя из того, что руководителю от ВУЗа оплачивается только 24 часа, то необходимо рассчитать размер выплат за час работы:
- часовая ставка руководителя;
.
Данная статья предполагает отчисления на социальные нужды в соответствии с действующим законодательством, т.е. страховые взносы, которые составляет 30%.
Облагаемая налогом сумма равна 23661,68 руб. Расшифровка статьи представлена в таблице 5.4.
Таблица 5.4 Расшифровка по статье «Расчет страховых взносов»
расчет страховых взносов |
сумма |
сумма (с учетом РК) |
облагаемая сумма: |
23661,68 |
|
ПФ |
0.22 |
5205,57 |
Фед.МС |
0.051 |
1206,75 |
терр.МС |
0 |
0 |
ФСС |
0.029 |
686,19 |
итого страховые взносы |
0.3 |
7098,5 |
Данная статья отражает стоимость спецоборудования и специальной оснастки, предназначенных для использования в качестве объектов испытаний и исследований (табл. 5.5).
Таблица 5.5 Расчет затрат по статье «Спецоборудование»
Наименование оборудования |
Балансовая стоимость |
Срок службы, год |
Амортизация в год, руб. |
Время, раб.дни |
Сумма, руб. |
Компьютер |
25000 |
4 |
6250 |
100 |
2500 |
Скалярный анализатор цепей Р2М-40 |
1210000 |
10 |
121000 |
20 |
20000 |
Статья предполагает прочие расходы, если они непосредственно связаны с выполнением НИОКР.
К прочим прямым расходам относят расходы, связанные с использованием Internet и других средств информации. Они составляют не более 5 % от всех затрат.
Накладные расходы определяются как 20% от суммы всех прямых затрат на разработку научно-технического продукта.
Теперь можно составить расчет общей стоимости проекта (по форме табл. 5.6).
Таблица 5.6 − Плановая смета затрат на НИР за 2014г. по источникам финансирования.
Наименование статей затрат |
Затрачено за время выполнения проекта (5 месяцев), руб. |
Материалы, сырье, комплектующие |
25909,2 |
Затраты на электроэнергию |
378 |
Заработная плата |
23661,68 |
Начисление на заработную плату |
7098,5 |
Амортизация основных фондов |
14500 |
Сумма затрат |
71547,38 |
Прочие расходы |
3577,37 |
Накладные расходы |
15009,13 |
Итого: |
90133,88 |
В данной работе рассмотрены теоретические основы измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения.
На основе эквивалентных схем элементов направленного моста была составлена его модель в среде проектирования AWR Design Environment.
Исследовано влияние паразитных параметров отдельных элементов на электрические характеристики моста в полосе от 300 кГц до 13,5 ГГц. На основании полученных частотных зависимостей электрических характеристик модели были сделаны следующие выводы:
Проведено сравнение электрических характеристик модели с характеристиками экспериментальных образцов. Полученные в ходе настройки модели частотные зависимости развязки, коэффициентов отражения, коэффициентов передачи и ответвления повторяют экспериментально полученные.
Для создания более точной модели делителя направленного моста была создана электромагнитная модель его топологии на основе экспериментальных образцов.
Полученные в результате электромагнитного моделирования частотные зависимости электрических характеристик соответствуют требованиям ТЗ в полосе частот от 300 кГц до 12,5 ГГц
Серьезным недостатком модели является резонанс элементов топологии на частоте 13,22 ГГц, что не позволяет провести полную настройку модели с целью соответствия заданным в ТЗ параметрам. На основании этого можно сделать вывод: полученная электромагнитная модель делителя направленного моста требует доработки.
Инв. № подп
Подп. и дата
Взам. инв. №
нв. № дубл.
Подп. и дата
Лист
6
РТФ ПП.468515.001 ПЗ
Лит
№ докум.
Изм.
Подп.
Дата
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
37468. | ФИЛОСОФСКИЕ СКАЗКИ ДЛЯ ОБДУМЫВАЮЩИХ ЖИТЬЕ или Веселая книга о свободе и нравственности | 683 KB | |
Как называется Истинная правда или Учебник для психолога по жизни . Про Клуб Синтон то есть тоже про жизнь и про психологов то есть про отношение к жизни. Она для повседневности для живого и чувствующего человека с утра до вечера его дня и жизни в привычном окружении близких и далеких для работы и праздников болезней и телевизора. Клуб этот мир созданный мною двенадцать лет назад попрежнему занимает в моей душе и жизни большое место: он много требует но и много дает. | |||
37470. | Новый этап в развитии физики рентгеновских лучей | 54.26 KB | |
Первое что бросается в глаза это следующее. фантастическое увеличение потока информации и все возрастающая узкая специализация приводят к тому что большинство книг представляет собой сборники а не монографии в прямом смысле этого слова. Из них 28 это сборники обзоров такого же типа что и рецензируемая книга. Разумеется в том что такая книга будет неровной будет содержать повторения. | |||
37471. | Классики мировой философии о политику, государстве и праве | 26.46 KB | |
Противопоставление Гераклитом аристократического права и государства справедливым законам за которые люди должны биться как за стены родного города. Четыре свойства государства: мудрость мужество рассудительность справедливость. Структура государства. Разработал теорию возникновения и существования государства ради достижения благой жизни. | |||
37472. | Психологическая защита в социуме | 968 KB | |
Ключникова посвящена теме психологической защиты человека живущего в бурном потоке современного социума. В ней описываются психологические механизмы и законы защищенности человека помогающие человеку стать защищенным и успешным мастером жизни. Книга богато иллюстрированная историями из обширной консультативной практики автора содержит многочисленные советы приемы и методы вдумчивое применение которых сделает человека значительно более уверенным и успешным.Автор развивает и конкретизирует подход суть которого состоит в разумном сочетании... | |||
37473. | Гісторыя Беларусі (у кантэксце сусветнай гісторыі) | 8.25 MB | |
Мандрык Гісторыя Беларусі у кантэксце сусветнай гісторыі Віцебск 2008 УДК 947. 4 Беи 73 Г 46 Друкуецца па рашэнні навуковаметадычнага савета Віцебскага філіяла Установы адукацыі Федэрацыі прафсаюзаў Беларусі âМіжнародны інстытут працоўных і сацыяльных адносінâ. Гісторыя Беларусі у кантэксце сусветнай гісторыі. 4 Беи 73 Г 46 Віцебскі філіял Установы адукацыі Федэрацыі прафсаюзаў Беларусі âМіжнародны інстытут працоўных і сацыяльных адносінâ. | |||
37475. | Проектирование и конструирование талевого блока газовой скважины | 1.12 MB | |
5 Диаметр отверстия в стволе ротора мм 700 Расчетная мощность привода ротора кВт 370 Мощность бурового насоса кВт 950 Расчетная мощность на валу буровой лебедки кВт 670 Наибольшая оснастка 5x6 Диаметр каната мм 28 Диаметр шкивов наружный мм 1 шкив 1000; 10 шкивов 900 Максимальная подача бурового насоса л с 50.1 Оснастка талевой системы Порядок прохождения талевого каната через канатные шкивы кронблока и талевого блока имеет существенное значение для распределения нагрузки на ноги вышки и для правильной навивки каната на барабан... | |||