РОЗДІЛ 2
СТАТИСТИЧНІ ПАРАМЕТРИ ЧАСТОТНИХ ХАРАКТЕРИСТИК
2.1. Постановка задачі
Для одержання вихідних даних, достатніх для синтезування представницьких моделей тіла людини для сертифікації електрообладнання з умов електробезпеки, які адекватно відтворюють електричні властивості тіла і дозволяють оцінити ймовірність різних наслідків електротравм, необхідно встановити взаємозв'язки між такими параметрами дії:
Zh = f(f, Uh, F, lih) (2.1)
де Uh - напруга дотику;
f - частота струму крізь тіло людини;
F - площа дотику електродів до тіла людини;
lih -шлях струму крізь тіло людини.
Синтез представницьких моделей тіла людини можливий на основі експериментально одержаних частотних характеристик тіла людини [34-35]. Необхідно отримати для спільноти людей статистично достовірні параметри частотних характеристик з певною імовірністю. Згідно методології дослідження впливу електрики на тіло людини наведеної в [34-35] ми використовуємо підхід від окремого до загального, таким чином, завданням цього розділу є:
* дослідження залежності значення повного опору тіла людини від площі дотику та частоти напруги для умов нормального режиму електроустановок,
* визначення статистичних параметрів розподілу частотних характеристик як для окремих осіб (за заданої площі дотику), так і для представницької групи людей за умов нормального режиму електроустановок.
2.2. Методика безпечних експериментальних досліджень частотних характеристик тіла людини.
Встановлення залежності між окремими електричними параметрами піддослідного об'єкта звичайно притаманне роботам чисто електротехнічного характеру. В основу виконаного дослідження покладений експериментальний метод, як один з базових засобів пізнання дійсності і най достовірніший під час вивчення впливу електрики на тіло людини. Отримані експериментально достовірні дані потім аналізуються і
узагальнюються [89-91].
За одержаними експериментальними даними в безпечному діапазоні параметрів дії необхідно достовірно прогнозувати характер зміни параметрів в зоні дії, недоступній для експериментів з умови збереження життя і здоров'я людини. Це можливе на основі з'ясування закономірностей, яким підпорядковані електричні властивості тіла людини в широкому діапазоні електричних дій і опису їх апроксимуючими аналітичними залежностями [34-35].
Для реалізації сформульованої вище мети нами був прийнятий, підхід отримання достовірної інформації без будь-якої небезпеки для здоров'я людей, на яких проводились дослідження їх електрофізичних властивостей [34-35]. З узагальнення інформації літературних джерел, викладеної в розділі 1 роботи, випливає, що абсолютно безпечними можна визнати дії, що не перевищують параметрів, за яких людина починає відчувати дію електрики на нервову систему.
Різнорідність висвітлення у фаховій літературі матеріалів експериментальних досліджень на людях в першу чергу стосуються до опису методичних настанов виконання робіт. Це не сприяє кращому вивченню і популяризації матеріалів дослідження і заважає співставленню та порівняльному аналізу даних, отриманими різними дослідниками. Різка відмінність результатів і суперечність висновків в окремих роботах пояснюються різною методологією проведення експериментальних досліджень [89-91].
Необхідна єдина спільна методологія проведення експериментальних досліджень на людях як стосовно організації проведення дослідів, так і технічних проблем зокрема, вимірювання тощо.
Принципова схема експериментальної установки для безпечних експериментальних досліджень наведена рис.2.1.
Рис.2.1. Принципова схема експериментальної установки
З попередньо встановленого [34-35] характеру залежності повного опору від площі дотику до електродів, для визначення загальної частотної характеристики для окремої особи, достатньо 4 незалежні досліди, тому прийняті наступні площі дотику F=0,8; 2; 5; 76 см2. Як електроди застосовувались металеві стрижні, за повного охоплення електродів площа контакту одного електрода з рукою становила F=76 см2.
Електроди з площею дотику F=0,8; 2; 5; см2 мали вигляд металевих дисків. Попередніми дослідженнями встановлено [34-35], що для визначення коефіцієнтів апроксимуючих функцій частотної характеристики достатньо 9 частот, автором було обрано 14 частот і застосований принцип подвоєння попередньої частоти для визначення наступної. Вимірювання проводились на змінному струмі частотою f=20; 40; 80; 160; 320; 650; 1300; 2500; 5000; 10000; 20000; 40000; 80000; 150000 Гц та на постійному струмі, шлях струму "рука-рука" (верхня петля, руки чисті і сухі). Сила натиску на електроди площею 0,8; 2; 5 см2 така, що забезпечує стабільне значення струму. За площі дотику F=76 см2 досліджувані охоплювали руками металеві циліндричні електроди, і у цьому випадку тиск був такий, щоб вимірюваний струм був стабільний.
Піддослідний сидів (спиною до дослідника), після сигналу готовності схема вмикалась з подальшим плавним підвищенням напруги з реєстрацією струму і напруги, тривалість досліду сягала 15-30 секунд для кожної площі дотику на відповідній частоті струму. Під час появи напруги відчуття (струм через тіло досягав порогового струму відчуття), піддослідний давав сигнал, після цього напруга знімалась. Дослідження проводилось в лабораторних умовах. Як джерело живлення застосовувався генератор сигналів низькочастотний (Г 3-109), для вимірів застосовувались цифрові універсальні вольтметр і міліамперметр (В7-21А). Джерелом постійної напруги служив пристрій типу УИП-2. Для вимірювання застосовувався метод "амперметра -вольтметра" (В.І. Щуцкий, Б.Г. Меньшов, М.І. Бараш [89-91]). Цей метод вимірювання є простим, зручним в різних умовах експерименту. Він забезпечує високу точність результатів під час дослідження електротехнічних характеристик тіла людини і рекомендований для робіт електропатологічного характеру [89-91].
2.3. Обґрунтування методу аналітичної апроксимації дослідних характеристик тіла людини.