CC BY
9УДК 681.7.069.24:65.012.8
Н.Ю. Малькова1, П.Ю. Спиридонов2 , Е.И. Романенко1, И.Н. Ушкова1 ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ЛАЗЕРНЫХ ПРОЕКТОРОВ
1ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», Санкт-Петербург 2ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Нижегородской области», Нижний Новгород
Представлено обоснование методики оценки безопасности лазерных проекторов. Метод позволяет измерять максимальную интенсивность рассеянного и диффузно отраженного излучения лазерных проекторов независимо от используемых графических эффектов и стандартизировать методику оценки лазерной безопасности при использовании лазерных устройств в создании шоу.
Ключевые слова: лазеры, лазерные проекторы, безопасность.
N.Yu. Mal'kova ', P.Yu. Spiridonov2, E.I. Romanenko1, I.N. Ushkova1. Grounds for the procedure of laser projector safety assessment
'North-West Public Health Research Center, Saint-Petersburg
2Center of Hygiene and Epidemiology in Nizhni Novgorod region, Nizni Novgorod
Grounds for the procedure of laser projector safety assessment are given. The method allows to measure maximum intensity of diffused and diffusely reflected radiation of laser projectors, irrespective of graphic effects being used. It also makes it possible to standardize the procedure of laser safety assessment, laser devices being used to produce a show.
Key words: lasers, laser projectors, safety.
На сегодняшний день обязательной составляющей при организации любого крупного культурно-массового мероприятия является лазерное шоу.
При проведении лазерного шоу должны выполняться определенные правила и требования, обеспечивающие безопасность человека и окружающих объектов. В первую очередь эти требования касаются мощности лазерных лучей, их направления и продолжительности воздействия. Нарушение правил безопасности во время проведения лазерного шоу может привести к тяжелым последствиям для здоровья окружающих.
Методы измерений параметров лазерного излучения в заданной точке пространства с целью определения степени опасности излучения для организма человека устанавливает ГОСТ Р 12.1.031-10 [1]. Сущность дозиметрического контроля лазерного излучения заключается в измерении параметров излучения в заданной точке пространства и сравнении полученных значений средней энергетической освещенности от непрерывного излучения и энергетической экспозиции от импульсного/импульсно-модулированного излучения со значениями соответствующих предельно допустимых уровней (ПДУ), установленных Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров [3].
Однако использование данного способа при лазерном шоу сложно и трудоемко. На сегодняшний день нет определенной методики по проведению оценки безопасности рассеянного и диффузно
отраженного излучения от лазерных проекторов. Схема проведения замеров зависит от размеров площадки, на которой проводится лазерное шоу, и используемых графических образов, что делает процесс оценки безопасности сложным и трудоемким. Измерения уровней диффузно отраженного и рассеянного лазерного излучения проводят по лучевым эффектам, графическим изображениям и другим лазерным композициям в различных точках пространства в местах возможного нахождения артистов и зрителей. Таким образом, проведенные исследования показывают трудоемкость процесса оценки безопасности лазерных проекторов. Необходимо проводить большое количество замеров на разных расстояниях, используя несколько световых лазерных эффектов, что занимает большое количество времени. Кроме того, организаторы лазерных шоу стараются использовать самые последние достижения в области шоу-технологий и дизайнерских разработок, поэтому лазерные эффекты и графика постоянно меняются в соответствии с поставленной задачей.
В связи с этим целью работы является обоснование методики оценки безопасности при работе с лазерными проекторами, позволяющей оценить максимальную интенсивность рассеянного и диф-фузно отраженного излучения лазерных проекторов независимо от используемых лазерных эффектов, а также программного обеспечения.
Таблица 1
Результаты замеров энергетической освещенности (Вт/см2) рассеянного лазерного излучения от лазерного проектора GS-5W Air
Наименование лазерного эффекта Характеристика точек, где проводится замер Уровни лазерного излучения, ПДУ для глаз, ПДУ для кожи,
Лучевой эффект Наиболее яркие (3,3-3,6)-10- 4 2>10-4 5-10-2
Другие (1,1—3,2)-10"4 2>10-4 5-10-2
Образ «звезда» Наиболее яркие (4,9-5,3)-10-4 2>10-4 5-10-2
Другие (0,4-1,9)-10-4 2>10-4 5-10-2
Надпись «Санкт-Петербург» Наиболее яркие (0,5—0,8)-10'5 2>10-4 5-10-2
Другие (0,13—0,48)-10'5 2>10-4 5-10-2
Тестовая картина сетка Наиболее яркие опорные точки (5,8-6,0)-10-4 2>10-4 5-10-2
Другие (1,7—2,3)ж10"4 2>10-4 5-10-2
Обозначения: жирным шрифтом выделены превышения уровней ПДУ для глаз.
Материал и методики. Измерения проводились при различных лазерных эффектах по тестовой картинке в различных точках пространства в режиме максимального воздействия на глаза лазерного излучения. В исследовании был использован лазерный
проектор GS-5W Air, SPECTRUM 2000RGB-5W с выходной мощностью лазерного излучения 5 Вт.
Кроме того, измерялась интенсивность диффузно отраженного лазерного излучения до и после экрана в зоне нахождения людей. Измерение уровней лазерного излучения проводилось с использованием дозиметра ЛАДИН, зав. № 13. Оценка лазерного излучения осуществляется в соответствии с требованиями «Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров» [3].
Результаты исследования и их обсуждение.
Результаты исследований показали, что максимальные уровни лазерного излучения были зафиксированы в наиболее ярких опорных точках тестовой картины (табл. 1).
Результаты проведенных исследований подтвердили обоснованность выбора точек, в которых необходимо проведение замеров лазерного излучения. Видно отсутствие необходимости использования нескольких световых лазерных эффектов.
Размеры площадок, на которых применяются графические проекторы, различны. Это могут быть большие стадионы, концертные залы, клубы, презентационные помещения и многое другое. Поэтому для унификации процесса оценки безопасности лазерных проекторов необходимо такое расположение оборудования, которое позволяет проводить измерения независимо от того, на какой площадке будет использоваться проектор.
Расположение оборудования было выбрано исходя из оценки геометрических размеров нескольких площадок, на которых возможно проведение лазерных шоу. В результате анализа обоснованы средние
минимальные значения, позволяющие проводить оценку безопасности лазерных проекторов независимо от того, где будет применяться шоу-система, на стадионе или в небольшом танцевальном клубе.
Расстояние между лазерным проектором и экраном было выбрано 7 м (рабочее место артиста), размеры экрана составляли 3 х 4 м. Это минимальный размер используемых экранов при проекции излучения. При этом на таком экране интенсивность лазерного излучения имеет максимальное значение.
Предлагается использовать наиболее яркие опорные точки тестовой картины для оценки лазерной безопасности при применении лазерных устройств в создании шоу.
На рис. 1 представлена схема с указанием точек размещения оборудования. Измерения проводятся на рабочем месте оператора, возможном месте нахождения артиста и зрителя. Интенсивность диффузно отраженного лазерного излучения для оператора измеряется на расстоянии 0,5 м и 8 м от экрана (точки 2 и 1 соответственно). В точке 3, непосредственно на экране, проводятся замеры
сксщхрощая амзша а м
Рис. 1. Схема размещения оборудования с указанием точек проведения замеров
Таблица 2
Результаты замеров энергетической освещенности (Вт/см2) рассеянного лазерного излучения от лазерного проектора SPECTRUM 2000RGB-5W
Место проведения измерения Характер действующего излучения Номер точки Уровни лазерного излучения ПДУ для глаз ПДУ для кожи
Рабочее место оператора Диффузно отраженное от экрана 2 1 (2,5-2,7)-10-8 <10-8 2,6-10-6 5-10-2
На экране Рассеянное 3 (5,8-6,0)-10-4 2,5-10-4 5-10-2
Место нахождения артиста Диффузно отраженное от экрана 5 7 (2,3-2,5)-10-8 (1,5-1,7>10-8 2,6-10-6 5-10-2
Рассеянное, через экран 4 6 (4,4—4,7)^10'4 (4,1-4,3)-10-4 2,5-10-4 5-10-2
Место нахождения Диффузно отраженное от экрана 9 <10-8 2,6-10-6 5-10-2
зрителя Рассеянное, через экран 8 (2,9-3,4)-10-4 2,5-10-4 5-10-2
Обозначения: жирным шрифтом выделены превышения уровней ПДУ для глаз.
интенсивности рассеянного излучения. Во время проведения лазерного шоу на сцене, на расстояниях от 1 до 6 м от экрана, могут находиться артисты. Глаза и кожа артистов может подвергаться действию диффуз-но отраженного и рассеянного лазерного излучения. Поэтому интенсивность лазерного излучения измеряется также на расстояниях 8 и 13 м от сканирующей системы (точки 4, 5, 6, 7). Место нахождения зрителя располагается не ближе 10 м от экрана. При этом глаза и кожа зрителей могут подвергаться действию диффузно отраженного и рассеянного лазерного излучения. В связи с этим в точках 8 и 9 проводят замеры лазерного излучения, действующего на зрителя.
Время действия рассеянного излучения на глаза артиста и зрителя принято за время реакции глаза, 0,25 с. Время действия рассеянного излучения на кожу артиста и зрителя, а также время действия диффузно отраженного излучения на глаза участников принято за максимальное время проведения шоу, 10 минут.
В табл. 2 представлены результаты замеров интенсивности лазерного излучения и расчетов ПДУ с использованием предлагаемого метода для графического лазерного проектора SPECTRUM 2000RGB-5W с выходной мощностью лазерного излучения 5 Вт.
Данные указаны на основании проведенных 10 замеров в каждой точке.
Из табл. 2 видно, что превышение ПДУ при воздействии лазерного излучения на глаза получено при замере интенсивности рассеянного излучения на экране и через экран на местах размещения артиста и зрителя.
В связи с этим рассчитывается лазероопасная зона [2]. Она оказалась равной 19 м. Таким образом, данный проектор может быть использован в зале, где расстояние от лазерного проектора до места возможного нахождения артистов более 19 метров.
Использование заявленного способа позволяет измерять максимальную интенсивность рассеянного и диффузно отраженного излучений лазерных
проекторов и стандартизировать методику оценки лазерной безопасности при использовании лазерных устройств в создании шоу.
Выводы. 1. Разработан метод, позволяющий измерять максимальную интенсивность рассеянного и диффузно отраженного излучения лазерных проекторов независимо от используемых лазерных эффектов, а также программного обеспечения. 2. Предлагается использовать наиболее яркие опорные точки тестовой картины для оценки лазерной безопасности при использовании лазерных устройств в создании шоу. 3. Предложено расположение оборудования, которое позволяет проводить измерения независимо от того, на какой площадке будет использоваться проектор.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ Р 12.1.031-10. «ЛАЗЕРЫ Методы дозиметрического контроля лазерного излучения». — М.: Стандартинформ, 2012. — 49 с.
2. Кириллов А.И., Морское В.Ф., Устинов Н.Д. Дозиметрия лазерного излучения / под ред. Н.Д. Устинова. — М.: Радио и связь. 1983. — 192 с.
3. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров, № 5804-91 от 31.06.1991.
Поступила 04.07.2013
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Малькова Наталья Юрьевна,
вед. научн. сотрудник ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», д-р биол. наук. Е-шаП: lasergrmal@mail.ru Спиридонов Павел Юрьевич,
врач по общей гигиене ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Нижегородской области». Романенко Егор Игоревич,
аспирант ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья». Ушкова Ирина Николаевна,
вед. научн. сотрудник ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», д-р мед. наук. Е-таП: lasergrmal@mail.ru
