Исследование распределения электростатического поля бытовых приборов с применением МПЭ (математического планирования эксперимента) - Курсовая работа

Среди достаточно большого количества вредных, и опасных факторов, воздействующих на человека, есть такие, с которыми человек сталкивается ежедневно. Все живые организмы, существующие на Земле, так или иначе, в ходе длительной эволюции полностью приспособились к ее природным условиям. Техногенная деятельность человека за сравнительно короткий исторический период оказала значительное воздействие на природные объекты, резко нарушив тонкий баланс между живыми организмами и условиями окружающей среды, который формировался в течение тысячелетий. Это привело к многим непоправимым последствиям, в частности, к вымиранию некоторых животных и растений, многочисленным заболеваниям и к сокращению средней продолжительности жизни людей в некоторых регионах. И только в последние десятилетия начали проводиться научные исследования, изучающие влияние природных и антропогенных факторов на человека и другие живые организмы.Электрическим полем называют одну из сторон электромагнитного поля, характеризующуюся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и не зависящей от ее скорости. Электростатические заряды, возникающие на поверхностях некоторых материалов, как жидких, так и твердых, вследствие электризации образуют электростатическое поле (ЭСП). Электростатические заряды возникают при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материалов, если последний изолирован от земли. Например, электростатические заряды могут возникнуть при измельчении, пересыпании и пневмотранспортировке твердых сыпучих материалов; при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлектрических жидкостей (бензина, керосина, солярки и др.); при обработке на токарных станках диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла и т. д.); при пробуксовывании резиновой ленты транспортера относительно роликов или ремня ременной передачи относительно шкива с потенциалом до 45 КВ. Кроме трения причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд.Методика измерений была разработана согласно циклу Деминга и представлена на рис.2.1. «Plan-Do-Check-Act») - циклически повторяющийся процесс принятия решения, используемый в управлении качеством. В данном курсовом проекте, процесс проведения измерений уровня напряженности электростатического поля был расписан в соответствии с циклом Деминга: 1 этап - Планирование - установление целей и процессов, необходимых для измерений уровня напряженности электростатического поля, планирование выделения и распределения необходимых ресурсов. Проводились измерения уровня электростатического поля,, по установленным инструкциям и плану действий, чтобы осуществить данные действия, использовали: прибор «ИЭСП-7»; помещение, где непосредственно проводились измерения и лаборант, который помогал проводить измерения.Для выполнения исследования электростатического поля применением математического планирования эксперимента, прежде всего, необходимо понять какие факторы нам нужны для более точного проведения эксперимента. Применяем два основных фактора, влияющих на электростатическое поле бытового прибора: 1.Интервалы варьирования факторов выбирают так, чтобы приращение величины функции отклика Y (показателя) к базовому ее значению Y0 при проведении эксперимента можно было выделить и измерить при небольшом числе параллельных опытов. Основой для выбора плана эксперимента осуществляется исходя из априорного анализа влияния варьируемых факторов на показатели. Количество факторов Хі принятых в исследовании, их влияние на показатель функционирования Y объекта и другие данные позволяют осуществить выбор плана эксперимента. Так при линейной зависимости показателя Y от факторов Х (рис.2) принимаем план полного факторного эксперимента (ПФЭ), а при нелинейной зависимости - может быть принят план дробного факторного эксперимента (ДФЭ). Для применения полного или дробного факторного экспериментов требуется выполнение некоторых условий: 1) Результаты наблюдений значений исследуемых показателей (функций) Y в N вариантах сочетаний варьируемых факторов Xi являются независимыми нормально распределенными случайными величинами, т. е. на них воздействуют нормально распределенные случайные воздействия ? (рис.Проведение обработки результатов эксперимента на объекте исследования осуществляется с использованием средств измерений показателей и факторов и установки для его выполнения. При проведении т параллельных опытов (выделены в таблице 3) устанавливается среднеарифметическое значение от показателей , которое равно: (2)Проверка воспроизводимости математического планирования эксперимента осуществляется для оценки выполнения второго условия проведения регрессионного анализа, а именно: соблюдения однородности выборочных дисперсий. Проверка гипотезы об однородности дисперсий S осуществляется по критерию Кохрена [G], который устанавливается как отношение максима

Оглавление

Введение

Глава 1. Теоретический раздел

1.1 Общие сведения по электростатическому полю

Глава 2. Разработка программы испытаний на приборе измерения напряженности электростатического поля

2.1 Разработка методики измерений уровня напряженности электростатического поля

2.2 Анализ показателей факторов, влияющих на э/с поле

Глава 3. Математическое планирование эксперимента

3.1 Проведение обработки результатов эксперимента на объекте исследования

3.2 Проверка воспроизводимости математического планирования эксперимента

3.3 Получение математического описания функции объекта

3.4 Проверка адекватности математического описания зависимости показателя от варьируемых факторов

Заключение

Список литературы

электростатический поле математический планирование

Среди достаточно большого количества вредных, и опасных факторов, воздействующих на человека, есть такие, с которыми человек сталкивается ежедневно. Все живые организмы, существующие на Земле, так или иначе, в ходе длительной эволюции полностью приспособились к ее природным условиям. Адаптация произошла не только к физико-химическим условиям, таким как температура, давление, состав атмосферного воздуха, освещение, влажность, но и к естественным полям Земли: геомагнитным, гравитационным, электрическим и электромагнитным. Техногенная деятельность человека за сравнительно короткий исторический период оказала значительное воздействие на природные объекты, резко нарушив тонкий баланс между живыми организмами и условиями окружающей среды, который формировался в течение тысячелетий. Это привело к многим непоправимым последствиям, в частности, к вымиранию некоторых животных и растений, многочисленным заболеваниям и к сокращению средней продолжительности жизни людей в некоторых регионах. И только в последние десятилетия начали проводиться научные исследования, изучающие влияние природных и антропогенных факторов на человека и другие живые организмы.

Воздействие электрических полей на человека, на первый взгляд, не является существенным, поэтому исследования в этой области были немногочисленны. Но и до сих пор, несмотря на растущий интерес к этой проблеме, влияние электрических полей на живые организмы остается малоизученной областью.

Эксплуатация современного оборудования сопровождается значительным уровнем напряженности электростатического поля.

Электростатическое поле - поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов). Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.

Основные характеристики электростатического поля являются напряженность, потенциал.

Наименее опасными считаются постоянное электростатическое и переменное электрическое поля с частотой до 50 Гц. В этом диапазоне для электрического поля установлена предельная напряженность 500 В/м, а для постоянного электростатического поля не должна превышать 15 КВ/м. В зоне, где поле слабее указанного, в соответствии с санитарными нормами, можно находиться человеку неограниченно долго.

Актуальность данной работы состоит в следующем: несоблюдение санитарных норм, связанных с напряжением электростатического поля, вызывает риск заболевания человека вплоть до сокращения продолжительности жизни. Человек чувствует недомогание, усталость. Снижается его трудоспособность, и, соответственно эффективность на рабочем месте. Поэтому необходимо постоянно проводить измерения электростатического поля на рабочем месте.

Целью курсового проекта является: проведение измерений и исследования напряжения электростатического поля в соответствии с требованиями стандартов с использованием математического планирования эксперимента.

В соответствии с целью проекта были поставлены следующие задачи: - Ознакомиться с устройством работы Измерительного прибора “ИЭСП-7”;

- Разработать методику измерения напряженности электростатического поля;

- Произвести измерения напряженности электростатического поля в помещении;

- Обработать результаты измерения и сравнить их с требуемыми нормами САНПИН