ISO 8041: Žmogaus reakcija į vibraciją. Matavimo prietaisai
ISO 8041 yra specializuotas tarptautinis standartas, apibrėžiantis veikimo charakteristikas ir bandymų reikalavimus prietaisams, skirtiems matuoti žmogaus poveikį vibracija. Skirtingai nuo įrangos būklę reglamentuojančių, į mašinas orientuotų standartų, ISO 8041 standartas skirtas darbuotojų sveikatai, saugai ir komfortui. Jo tikslas – užtikrinti, kad įvairūs „žmogaus vibracijos matuokliai“ būtų tikslūs ir tarpusavyje suderinti, kad duomenys, naudojami dviem pavojams įvertinti – rankų ir rankų vibracijai (HAV), kurią sukelia elektriniai įrankiai, ir viso kūno vibracijai (WBV), kurią sukelia transporto priemonės bei pramoninė įranga – būtų patikimi, nepriklausomai nuo to, kurio gamintojo matuoklis juos užfiksavo. Tai yra žmogaus poveikio atitikmuo tokiems prietaisų standartams kaip ISO 2041 dėl vibracijos terminijos ir remiasi tomis pačiomis matavimo vienetais — ypač pagreitis — vartojamas visur vibracijos analizė.
1. Taikymo sritis ir taikymas
Standarto įvade apibrėžta jo paskirtis: nustatyti vibracijos dydžius matuojančių prietaisų eksploatacinius reikalavimus siekiant konkrečiai įvertinti žmonių reakciją. Jis sąmoningai atskiria save nuo universalių vibracijos matuoklių, naudojamų mašinų gedimams diagnozuoti. Jo taikymo sričiai priskiriami du poveikio tipai:
- Rankų ir rankų vibracija (HAV): vibracija, perduodama į žmogaus rankas ir rankas iš vibruojančių įrankių, pavyzdžiui, šlifuoklių, plaktukų ir smūginių veržliarakčių.
- Visos kūno vibracija (WBV): vibracija, perduodama per pėdas ar sėdmenis stovint ar sėdint ant vibruojančio paviršiaus – transporto priemonės sėdynės, platformos ar pastato grindų.
Abiem atvejais tikslas yra tas pats: sveikatos ir saugos vertinimui atliekami matavimai turi būti tikslūs, pakartojami ir palyginami, nepriklausomai nuo prietaiso gamintojo. Būtent šis palyginamumas leidžia patikimai patikrinti, ar išmatuotas poveikis neviršija teisės aktais nustatytos ribos.
2. Bendrieji reikalavimai ir specifikacijos
Šiame skyriuje nustatomi prietaiso konstrukcijos ir veikimo pagrindiniai reikalavimai. Visų pirma jame numatyta, kad pagrindinis matavimo parametras turi būti Vidutinės kvadratinės (RMS) pagreitis, nes RMS yra rodiklis, kuris labiausiai susijęs su žmogaus pojūčiais ir sužalojimo rizika – kur kas labiau nei paprastas pikas skaitymas.
Be to, jame išdėstytos pagalbinės funkcijos, kurias turi užtikrinti priemonė:
- Aiškus ekranas: turi būti aiškiai nurodyta matavimo vertė, jos matavimo vienetai ir aktyvus dažnio svorio filtras.
- Būsenos indikatoriai: įspėjimai apie akumuliatoriaus įkrovos lygį ir signalo perkrovą, kad išsikrovęs akumuliatorius ar iškraipytas signalas nesukeltų matavimo rezultatų paklaidos.
- Nustatyta aplinkos sąlygų riba: minimalūs temperatūros, drėgmės, atmosferos slėgio ir atsparumo elektromagnetiniams laukams veikimo intervalai, kurių ribose prietaisas turi išlaikyti nurodytą tikslumą.
Prijungtas keitiklis pats yra matavimo grandinės dalis, todėl standarte nustatyti tikslumo reikalavimai netiesiogiai taikomi ir akselerometras ir jo montavimas – tema, kuri bus aptarta kalibravimo skyriuje.
3. Dažnio svorio filtrai
Tai yra pagrindinis ISO 8041 standarto techninis aspektas ir bruožas, kuris labiausiai išskiria žmogaus vibracijos matuoklį nuo mašinų analizatoriaus. Dešimtmečius trukę biodinamikos tyrimai rodo, kad žmogaus kūno jautrumas vibracijai labai skiriasi priklausomai nuo dažnis: tas pats pagreitis kai kuriose dažnių srityse yra kur kas žalingesnis nei kitose. Siekiant tai atsižvelgti, standarte numatytas privalomų dažnio svorio filtrai — elektroniniai filtrai, kurie pertvarko neapdorotą signalą, sustiprindami tuos dažnių diapazonus, kuriuose organizmas yra jautrus, ir silpninant tuos, kuriuose jis nėra jautrus, todėl galutinis rodmuo atspindi tikrąją žalos ar nepatogumų tikimybę.
Standarte pateikiami tikslūs matematiniai apibrėžimai ir pagrindinių svorių leistinieji nuokrypiai:
- Kas: dėl rankų ir rankų vibracijos, ypatingą dėmesį skiriant dažniams nuo maždaug 8 Hz iki 16 Hz.
- Savaitė: vertikalios (z ašies) viso kūno vibracijos atveju — pavyzdžiui, šoktelėjimas sėdynėje.
- Diena: horizontaliems (x ir y ašių) viso kūno virpesiams — svyravimui iš vienos pusės į kitą.
- Wc, We, Wj ir kiti: papildomi specializuoti koeficientai, skirti konkrečioms taikymo sritims, pavyzdžiui, kelionės ligos ir atlošo matavimams.
Tai visiškai priešinga mašinų diagnostikai, kur lygi, nesvertinė reakcija paprastai siekiama, kad kiekvienas dažnis būtų vertinamas vienodai. Dirbant su žmogaus vibracijomis, svorio koeficientų taikymas nėra pasirenkamas – būtent tai paverčia fizinius matavimus sveikatos atžvilgiu reikšmingais duomenimis.
4. Našumo bandymai ir kalibravimas
Kad teiginys „atitinka ISO 8041 standartą“ būtų pagrįstas, standarte numatyta griežta veikimo patikros bandymų serija su aiškiai apibrėžtais priimtinumo ir neatitikimo kriterijais, kuriuos atlieka gamintojas arba kalibravimas laboratorijoje. Tai apima šių dalykų patikrinimus:
- Savaiminis elektrinis triukšmas: prietaiso vidinis triukšmo lygis.
- Atitiktis dažnio svorio reikalavimams: kiekvieno svorio filtro tikslumas, palyginti su nustatytu paklaidos intervalu.
- Linijiškumas: tikslūs matavimai visame prietaiso amplitudės diapazone.
- Jautrumas aplinkos veiksniams: stabilumas esant temperatūros svyravimams ir išoriniams magnetiniams laukams.
Reguliarus tikrinimas naudojant šį testų rinkinį užtikrina skaitiklio patikimumą per visą jo eksploatacijos laikotarpį, o dabartinis kalibravimo sertifikatas Šių rezultatų dokumentavimas yra praktinis įrodymas, kad šis teiginys tebėra teisingas. Trumpai tariant, šiame skyriuje pabrėžiama, kad atitiktis reikalavimams yra matavimo kokybės garantija, o ne tik rinkodaros ženklas.
5. Naudotojo vadovas ir dokumentacija
Paskutinėje dalyje reglamentuojama informacija, kurią gamintojai privalo pateikti galutiniam vartotojui. Joje reikalaujama pateikti išsamią instrukciją, kurioje būtų nurodyta prietaiso matavimo sritis, dažnių atsakas ir taikomi konkretūs svorio koeficientai, taip pat aiškios naudojimo instrukcijos – kaip pasirinkti tinkamus nustatymus ir kaip teisingai pritvirtinti reikiamus akselerometrus. Montavimas nėra smulkmena: HAV matavimams naudojami prie įrankio rankenos pritvirtinami adapteriai, o WBV matavimams – pusiau standus sėdynės pagalvėlė, o netinkamai sujungtas keitiklis gali padaryti rezultatą negaliojančiu. Tik gerai parengta dokumentacija leidžia apmokytam operatoriui surinkti duomenis, tinkamus oficialiam poveikio vertinimui.
6. Žmogaus sukeliami virpesiai ir mašinų sukeliami virpesiai
Verta aiškiai pabrėžti šį skirtumą, nes inžinieriai, susipažinę su mašinų diagnostika, dažnai vertina ISO 8041 standartą remdamiesi klaidingais įsitikinimais.
- Biomechanika, o ne mašinų mechanika: Tikslas – įvertinti galimą pavojų žmogaus sveikatai ar nepatogumus, o ne nustatyti įrenginio gedimą.
- Svorio priskyrimas yra privalomas, o ne pasirinktinis: kai mašinų analizė vertina pastovų atsaką, o žmogaus atliekami vibracijos matavimai reikalauja svorio koeficientai, leidžiantys teisingai įvertinti pavojų. Didelio amplitudės virpesiai nejautriai dažnio srityje gali būti mažiau žalingi nei mažesni virpesiai labai jautriai dažnio srityje.
- Taikymas reguliavimo srityje: Duomenys, gauti iš ISO 8041 standartą atitinkančio prietaiso, naudojami siekiant įrodyti atitiktį sveikatos ir saugos reikalavimams – pavyzdžiui, ES direktyvai dėl fizinių veiksnių (vibracijos) 2002/44/EB – bei kaip gairės projektuojant ergonomiškus įrankius ir patogias transporto priemonių pakabas.
Tačiau praktikoje šios dvi sritys iš tiesų susilieja. Patikimumo inžinierius, kuris šaltinyje sumažina mašinos vibraciją, taip pat sumažina ją valdančių žmonių patiriamą pavojų. Ištaisant netolygiai veikiantį rotorių lauko balansavimas - matuojant 1× amplitudė ir fazė naudojant nešiojamąjį analizatorių, pavyzdžiui, Balanset-1A ir apkarpant likutinis disbalansas iki ISO 21940-11 klasė — sumažina konstrukcijos perduodamus virpesius, kuriuos vėliau pagal ISO 8041 standartą atliekamas matavimas užfiksuotų operatoriaus rankose ar sėdynėje. Technikos standartas pašalina priežastį, o ISO 8041 standartas įvertina poveikį žmogui. Kartu naudojami jie užbaigia grandinę tarp įrangos būklės ir darbuotojų apsaugos.
