Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Методика проведения работы и обработка результатов

Исследование защитЫ ОТ микроволнОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе

Темплан 2008 г. Поз. №.

Лицензия ИД № 04790 от 18.05.2001 г.

Подписано в печать..2008 г.

На магнитоносителе.

Усл. печ. л.,

Волгоградский государственный технический университет

400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Оформление титульного листа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ОТ

МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ПО КУРСУ «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Выполнил:

студент группы:

(Ф.И.О.)

Проверил:

(Ф.И.О.)

Волгоград 2008

УДК 628.921

Рецензент:

канд. техн. наук доцент В. А. Козловцев

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

Исследование защиты от микроволнового излучения:: метод. указ. к лабораторной работе/ Сост. А. А. Липатов/ ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – 23 с.

Методические указания содержат классификацию электромагнитных полей и излучений, информацию об их воздействия на организм человека и параметрах, характеризующих их интенсивность. Даны нормативные требования к предельно допустимым уровням интенсивности электромагнитных полей и излучений, описаны средства защиты. Приведена методика измерения плотности потока энергии микроволнового излучения, а также порядок выполнения лабораторной работы.

Предназначаются для студентов ВолгГТУ всех специальностей и форм обучения при изучении курса «Безопасность жизнедеятельности».

Ó Волгоградский государственный технический университет, 2008

ЦЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Целью настоящей работы является изучение характеристик электромагнитных полей и излучений, нормативных требований к ним, методики определения интенсивности и средств защиты.

Основные задачи работы:

1) определение зоны максимальной интенсивности излучения генерирующего поле объекта – СВЧ-печи;

2) исследование зависимости интенсивности излучения от расстояния до излучающего объекта;

3) практическое определение эффективности защиты от микроволнового излучения с помощью экранов из различных материалов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Принято различать статические (постоянные) электрические и магнитные поля, поля токов промышленной частоты (в России – 50 Гц) и электромагнитные излучения (ЭМИ). Единую природу с последними имеют оптические волны (при длинах волн менее 340 мкм) и, далее по электромагнитному спектру, ионизирующие излучения (рентгеновское и γ –излучение).

Электромагнитные поля (ЭМП) и излучения не обнаруживаются органами чувств человека.

Количественными характеристиками постоянного электрического и магнитного полей являются соответственно напряженность электрического поля E (В/м) и напряженность магнитного поля H (А/м). Воздействие постоянных полей с напряженностью выше допустимого уровня приводит к нарушениям со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем, органов дыхания, пищеварения и изменению биохимических показателей крови. Кроме того, в электростатическом поле возможна электризация диэлектрических материалов и, соответственно, электрические разряды, способные вызвать судороги и рефлекторные действия людей, приводящие к механическим и иным травмам. Разряды статического электричества могут вызвать пожары и выход из строя электронной аппаратуры. Эти последствия в большинстве случаев опаснее, чем собственно воздействие постоянных полей

11. Назовите особенности нормирования для систем сотовой связи и микроволновых печей.

12. Воздействию каких ЭМП подвергается человек при работе с ПЭВМ? Какие параметры поля должны при этом контролироваться? Какова величина норм?

13. Назовите основные меры защиты от воздействия переменных ЭМП, приведите классификацию защитных экранов.

14. Какими показателями оценивается эффективность защитных экранов?

15. Какова эффективность защиты с помощью экранов различных типов?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков [и др.] / Под общ. ред. С.В.Белова. – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с.

2. Макаров, Г. В. Охрана труда в химической промышленности / Г. В. Макаров [и др.]. – М.: Химия, 1989. – 496 с.

3. Охрана труда в машиностроении: учебник для машиностроительных вузов / Е. Я. Юдин, С. В. Белов, С. К. Баланцев [и др.] / Под ред. Е. Я. Юдина, С. В. Белова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983. – 432 с.

4. Салов, А. И. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта / А. И. Салов. – М.: Транспорт, 1985. - 351 с.

5. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Г. В. Бектобеков, Н. Н. Борисова, В. И. Коротков [и др.] / Под общ. ред. О. Н. Русака. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е, 1989. – 541 с.

6. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические санитарные требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы. – М.: Издательство Минздрава России, 2003. – 22 с.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

1. Пользоваться лабораторной установкой можно только после ознакомления с ее устройством, работой и мерами безопасности, изложенными в настоящем разделе.

2. Сетевая розетка для подключения печи должна иметь защитный контакт.

3. При работе печи не следует прикасаться к ее горячим поверхностям, а также укладывать на печь посторонние предметы.

4. Не допускается включение и работа печи без нагрузки. Рекомендуется оставлять в печи кирпич в перерывах между рабочими циклами.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

1) титульный лист, оформленный в соответствии с приложением;

2) цель и основные задачи работы;

3) таблицы 1…3 с результатами измерений и график зависимости плотности потока энергии от расстояния до печи;

4) выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Приведите общую классификацию электромагнитных полей и излучений.

2. Как воздействуют на человека постоянные электрические и магнитные поля, поля токов промышленной частоты?

3. Каким образом нормируется ПДУ для постоянных полей?

4. Как нормируются поля токов промышленной частоты?

5. Назовите границы (по частотам и длинам волн) диапазона ЭМП радиочастот.

6. Приведите классификацию ЭМП радиочастот.

7. Как воздействуют на человека ЭМП радиочастотного диапазона?

8. Какие зоны воздействия выделяют вокруг источника переменных ЭМП?

9. Какие параметры нормируются для ЭМП частотой 60 кГц…300 МГц? Почему?

10. Какой параметр нормируется для ЭМП частотой 300 МГц…300ГГц? Почему?

на организм человека. Предельно допустимые уровни (ПДУ) постоянных полей достаточно велики. Напряженность постоянного магнитного поля на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Для электростатического поля ПДУ на рабочем месте зависит от продолжительности воздействия: от 60 кВ/м (при воздействии до 1 часа) до 20 кВ/м (в течение рабочего дня).

Значительно чаще (особенно, вне производственных объектов) человек сталкивается с ЭМП промышленной частоты, источниками которых являются линии электропередач, трансформаторы и т. д. (в той или иной мере – все устройства, получающие питание от сетей переменного тока). Основным параметром, характеризующим биологическое действие ЭМП промышленной частоты, является напряженность электрического поля E (магнитная составляющая H при уровнях, создаваемых большинством действующих установок, заметного влияния на организм человека не оказывает). Электрическая составляющая ЭМП промышленной частоты влияет непосредственно на мозг и центральную нервную систему. Кроме того, в поле промышленной частоты опять-таки возможны разряды, связанные с эффектом электризации. Нормирование полей промышленной частоты осуществляют, в основном, по ПДУ напряженности электрического поля в зависимости от времени воздействия []. Пребывание в поле напряженностью до 5 кВ/м (включительно) допускается в течение рабочего дня. Допустимое время T нахождения в поле напряженностью E = 5…20 кВ/м определяется (в часах) по формуле: T = (50/ E) – 2. При E = 20…25 кВ/м время пребывания персонала в поле не должно превышать 10 минут, а пребывание в поле напряженностью свыше 25 кВ/м без средств защиты не допускается.

Для населенных мест установлены следующие предельные значения напряженности электрического поля промышленной частоты []:

– внутри жилых зданий – 0,5 кВ/м;

– на территории жилой застройки – 1 кВ/м;

– в населенной местности вне зоны жилой застройки (зоны отдыха, сады, огороды) – 5

кВ/м.

Не менее вероятно в современном мире воздействие на человека ЭМП радиочастот. Проникающая способность, биологическое воздействие этих ЭМП, а также выбор средств

защиты во многом определяется частотой поля (для полей радиодиапазона волновые свойства еще превалируют над корпускулярными; поэтому предпочтительно указывать частоту, а не длину волны). Регламентом радиосвязи, принятым Международным консультативным комитетом (МККР), установлена номенклатура диапазонов частот (длин волн), представленная в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Классификация ЭМП радиодиапазона по частотам (длинам волн)

№ диапазона	Диапазон частот	Диапазон длин волн λ	Метрическое Подразделение
	От 30 до 300 кГц От 300 до 3000 кГц От 3 до 30 МГц От 30 до 300 МГц От 300 до 3000 МГц От 3 до 30 ГГц От 30 до 300 ГГц	От 10⁴ до10³ м От 10³ до 10² м От 10² до 10 м От 10 до 1 м От 1 до 0,1 м От 10 до 1 см От 10 до 1 мм	Километровые волны (низкие частоты, НЧ) Гектометровые волны (средние частоты, СЧ) Декаметровые волны (высокие частоты, ВЧ) Метровые волны (очень высокие частоты, ОВЧ) Дециметровые волны (ультравысокие частоты, УВЧ) Сантиметровые волны (сверхвысокие частоты, СВЧ) Миллиметровые волны (крайне высокие частоты, КВЧ)

Примечания: 1. Поддиапазоны 1…4 к радиочастотам не относятся.

2. Граница ЭМП радиочастот и оптического (инфракрасного) диапазона по разным источникам колеблется в широких пределах – от 300 ГГц (длина волны 1 мм) до 3000 ГГц (100 мкм).

В отечественной практике волны 5-го диапазона частот именуют длинными (ДВ), 6-го диапазона – средними (СВ), 7-го диапазона – короткими (КВ), 8-го – ультракороткими (УКВ). Кроме того, частотным диапазонам с 9-го по 11-й иногда присваивают одно наиме

3.3.8. Построить график изменения ППЭ в зависимости от расстояния до печи X.

3.3.9. Перемещением стойки вернуть датчик в положение X = 0 (не меняя координат Y и Z, соответствующих максимальной интенсивности излучения).

3.3.10. Поочередно устанавливая в направляющие защитные экраны, произвести измерения ППЭ. Результаты занести в табл. 3.3. Для каждого экрана определить уровень снижения ППЭ (в дБ) и эффективность экранирования (в %) по формулам соответственно () и (). Результаты расчетов также занести в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Результаты определения эффективности защитных экранов

Материал экрана	Показания прибора I, мкА	ППЭ = 0,35· I, мкВт/см²	L_ППЭ, дБ	Э, %
Стальная сетка (50×50 мм)
Стальная сетка (10×10 мм)
Алюминий
Полистирол
Резина
X = 0; Y = ____ см; Z = ____ см; ППЭ₀ = ______ мкВт/см²

3.3.11. Установить переключатель таймера печи в положение «0», отключить печь от сети и отсоединить мультиметр от датчика. Сделать выводы:

– о расположении зоны максимального излучения СВЧ-печи;

– о характере изменения величиныплотности потока энергиив зависимости отрасстояния до печи;

– о соответствии данной СВЧ-печи гигиеническим нормативам (ППЭ_ПД = 10 мкВт/см² на расстоянии 0,5 м);

– об эффективности экранов из различных материалов.

Таблица 3.1

Результаты определения зоны максимальной интенсивности излучения

№ замера	Координаты датчика, см	Показания прибора I, мкА	ППЭ = 0,35· I, мкВт/см²
Y	Z


…
n
X = 0

Для минимизации числа замеров можно воспользоваться различными приемами поиска экстремума. Например, первоначальные измерения произвести при значениях Y и Z, соответствующих положениям датчика напротив углов дверцы печи. Или, наоборот, начать измерения при положении датчика напротив геометрического центра дверцы, определив далее «направление» возрастания величины ППЭ. Также рекомендуется начинать поиск зоны максимального излучения при большем шаге перемещения датчика вдоль осей Y и Z, а завершать – при минимальном шаге (1 см).

3.3.7. Оставить (установить) датчик в положении (по координатам Y и Z), соответствующем максимальной интенсивности излучения. Произвести измерение плотности потока энергии в зависимости от расстояния до печи (перемещая стойку с датчиком по координате X). Занести результаты измерений (тока I и рассчитанные по показаниям мультиметра величины ППЭ) в табл. 3.2 для указанных в ней значений расстояния до печи X.

Результаты измерения ППЭ излучения в зависимости от расстояния до печи

Таблица 3.2

Определяемые параметры	Расстояние до печи X, см

Показания прибора I, мкА
ППЭ = 0,35· I, мкВт/см²
Y = _____ см; Z = _____ см

нование – СВЧ-излучение (или, что более корректно, микроволновое излучение).

Вокруг любого источника ЭМП различают ближнюю (индукции) и дальнюю (излучения или волновую) зоны воздействия. Иногда в зоне излучения выделяют промежуточную зону (интерференции). Если геометрические размеры источника меньше длины волны λ (т. е. его можно считать точечным), границы зон определяются следующими расстояниями R:

– зона индукции – при R ≤ λ / 2π ≈ λ / 6;

– зона интерференции – при λ /2π < R ≤ 2π·λ;

– волновая зона – при R > 2π·λ.

В зоне излучения бегущая электромагнитная волна (в которой синхронные колебания векторов E и H происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях) еще не сформировалась. Поэтому ЭМП можно характеризовать относительно независимыми электрической E и магнитной H составляющими. Для полей меньших частот (больших длин волн λ) граница зоны индукции располагается достаточно далеко от источника, а за ее пределами поле в значительной степени ослабевает из-за геометрического рассеивания (плотность переносимой полем энергии обратно пропорционально квадрату расстояния от источника). Следовательно, для диапазонов НЧ, СЧ и, в известной степени, диапазонов ВЧ и ОВЧ существенное воздействие поля на человека реализуется в зоне индукции. Поэтому в качестве характеристик ЭМП с частотой 30 кГц…300 МГц приняты напряженность электрического поля E и напряженность магнитного поля H. При одновременном воздействии n источников суммарные значения параметров ЭМП определяются по формулам:

, (1)

Для полей частотой свыше 300 МГц вследствие малой величины радиуса сферы индукции человек будет находиться в зоне воздействия бегущей волны. Поэтому для радиочастотных диапазонов 9…11 интенсивность воздействия поля на человека оценивается величиной плотности потока энергии (ППЭ) в Вт/м², т. е. мощностью, переносимой излучением через единицу площади поверхности (сам параметр иногда и именуют плотностью потока мощности, что является более корректным).

Суммарная ППЭ при наличии n источников определяется простым сложением:

(2)

Переменное ЭМП вызывает нагрев живых тканей как за счет переменной поляризации диэлектрика (сухожилия, хрящи и т. д.), так и за счет появления токов проводимости. Начиная с определенной интенсивности поля, называемой тепловым порогом, механизм терморегуляции человека перестает справляться с отводом тепла, и температура тела начинает повышаться. С увеличением частоты возрастает доля поглощенной энергии поля (по сравнению с отраженной и прошедшей), что усиливает тепловой эффект. Пороговые интенсивности теплового воздействия ЭМП на организм составляют: для диапазона средних частот – 8000 В/м, высоких частот – 2250 В/м, очень высоких частот – 150 В/м, дециметровых волн – 40 мВт/см², сантиметровых волн – 10 мВт/см². При этом коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды примерно в 60 раз больше, чем в тканях с низким ее содержанием. Поэтому тепловое воздействие особенно вредно для органов с высоким содержанием воды и слабо развитой сосудистой системой (глаза, головной мозг, почки, желудок, желчный пузырь, мочевой пузырь), так как кровеносную систему можно рассматривать как систему водяного охлаждения. Кроме того, облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте).

При интенсивностях значительно ниже теплового порога переменные поля способны оказывать вредное биологическое воздействие (часто называемое нетепловым) за счет высокочастотной переориентации белковых молекул. При длительном облучении развиваются функциональные расстройства центральной нервной системы, нарушения обмена веществ и изменения состава крови. Симптомы в какой-то степени напоминают последствия воздействия ионизирующих излучений: головные боли, повышение или понижение кровяного давления, выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела (поэтому ЭМП радиочастотного диапазона и называют – и чем выше частота, тем чаще – электромагнитными излучениями). Такие изменения носят обратимый характер только на ранней стадии развития.

«1» и «0». Датчик 7 выдает токовый сигнал. Поэтому он (с помощью входящих в комплект мультиметра гибких проводников) должен быть подключен к средним гнездам на корпусе мультиметра, обозначенным «A» и «COM». Соотношение показаний мультиметра и измеряемой датчиком плотности потока энергии (мощности): 1 мкА ~ 0,35 мкВт/см². При проведении измерений переключатель выбора измеряемой величины (и диапазона измерений) мультиметра должен находиться в секторе «A=» (постоянный ток): в положении «20 μ» (диапазон измерений 0…20 мкА) или, при более высоком уровне сигнала, – «200 μ» (диапазон 0…200 мкА). Индикация на дисплее прибора цифры «1» при положении переключателя диапазонов «20 μ» свидетельствует о том, что ток превышает 20 мкА и следует перейти на более широкий диапазон измерений 0…200 мкА (положение переключателя «200 μ»).

Методика проведения работы и обработка результатов

3.2.1. Перед началом работы необходимо ознакомиться с устройством и принципом действия лабораторной установки (см. раздел 3.1).

3.2.2. Убедиться в том, что в печи на подставке (перевернутая фаянсовая тарелка) находится выполняющий роль нагрузки шамотный кирпич.

3.2.3. Подключить СВЧ-печь к розетке сети переменного тока.

3.2.4. При открытой дверце установить максимальный уровень мощности печи переключателем 5 (положение «· · · · ·») и время работы (5 минут) переключателем 6.

3.2.5. Присоединить датчик ПЗ–19 (поз. 7) к мультиметру согласно указаниям п. 3.2. Установить переключатель мультиметра в положение «200 μ» сектора «A=». Включить мультиметр (на дисплее появятся нули).

3.2.6. Разместить стойку с датчиком в непосредственной близости от печи (X = 0 по координатной сетке). Включить печь, закрыв ее дверцу до защелкивания (появление СВЧ-излучения подтверждается включением лампочки подсветки). Далее включение микроволнового излучения печи производить по мере отработки задаваемых 5-минутных циклов, не забывая о минимальных 30-секундных паузах между циклами.

мой защиты). После отработки заданного времени или досрочного отключения необходимо возвращать регулятор таймера 6 в положение «0». Если же после досрочного отключения требуется продолжить работу, нужно снова закрыть дверцу 3 – ранее установленный временной цикл будет завершен.

Плотность потока мощности СВЧ-излучения регистрируется датчиком 7 (измеритель плотности потока ПЗ–19), выполненным в виде полуволнового вибратора, настроенного на частоту 2,45 ГГц. Датчик 7 крепится к имеющей плоское основание диэлектрической стойке 8 с возможностью вертикального перемещения (по оси Z). Установка датчика по высоте производится с помощью нанесенной на стойке 8 шкалы и риски 9 на датчике. Фиксация датчика 7 относительно стойки 8 осуществляется винтом 10. В свою очередь, стойка 8 имеет возможность горизонтального перемещения – по столешнице стола 1, т. е. по осям X и Y нанесенной на поверхность столешницы координатной сетки 11. Таким образом, конструкция установки обеспечивает три степени свободы перемещения датчика: по осям Y и Z – для отыскания зоны наиболее интенсивного излучения со стороны передней панели печи (известно, что излучение микроволновых печей максимально именно со стороны передней панели), и по оси X – для исследования закономерности изменения интенсивности излучения в зависимости от расстояния до печи.

На поверхности столешницы лабораторного стола 1 закреплены направляющие 12 для установки сменных защитных экранов 13, имеющих одинаковые габариты рамки (500×330 мм) и выполненных из следующих материалов:

– сетка из оцинкованной стали с ячейками 50×50 мм;

– сетка из оцинкованной стали с ячейками 10×10 мм;

– листовой алюминий;

– полистирол;

– резина.

В качестве измерительного прибора в установке задействован стандартный цифровой мультиметр М3900 (возможна замена) – поз. 14 на рисунке. Кнопка включения-выключения мультиметра расположена ниже окна дисплея слева и обозначена символами

Доказана наибольшая биологическая активность СВЧ-поля в сравнении с

ВЧ и УВЧ. Начиная с частот порядка 10 ГГц, наряду с дальнейшим ростом степени поглощения наблюдается максимальное поглощение энергии поверхностными тканями, преимущественно кожей.

Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона производится по ГОСТ 12.1.006 – 84 и Санитарным правилам и нормам СанПиН 2.2.4/2.1.8.055 – 96. В диапазоне частот 60 кГЦ…300 МГц нормируемыми параметрами являются предельно допустимые напряженности электрического E_ПД и магнитного H_ПД полей, а также их энергетические нагрузки (дозы): ЭН_Е = Е²·Т, ЭН_H = H²·Т (Т – время воздействия в часах). Предельно допустимые значения E и H на рабочих местах персонала установлены исходя из допустимых энергетических нагрузок и времени воздействия и могут быть определены по следующим формулам:

, , (3)

где ЭН_E_ПД и ЭН_H_ПД – предельно допустимые значения энергетических нагрузок в течение рабочего дня (табл. 2.2).

Предельные напряженности E_ПД и H_ПД в любом случае не должны превышать значений, указанных в табл. 2.2

Таблица 2.2

Максимально допустимые значения нормируемых параметров ЭМП

частотой 60 кГц…300 МГц

Параметр	Диапазон частот, МГц
0,06…3	3…30	30…300
E_ПД, В/м H_ПД, А/м ЭН_E_ПД, (В/м)²ч ЭН_H_ПД, (А/м)²ч		– –	– –

В диапазоне частот 300 МГц…300 ГГц нормируемым параметром является плотность потока энергии (ППЭ), а также соответствующая энергетическая нагрузка ЭН_ППЭ = ППЭ·T (где T – время воздействия в часах). Предельно допустимое значение ППЭ определяется по формуле:

ППЭ_ПД = k·ЭН_ППЭПД / T, (4)

где k – коэффициент ослабления биологической эффективности (k = 10 – при облучении от вращающихся и сканирующих антенн; k = 1 – во всех остальных случаях);

ЭН_ППЭПД – предельно допустимая энергетическая нагрузка, равная 2 Вт·ч/м²;

T – время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.

Во всех случаях максимальное значение ППЭ_ПД не должно превышать 10 Вт/м² = 0,1 мВт/м² = 100 мкВт/м² (при локальном облучении кистей рук – 50 Вт/м²).

При одновременном облучении от n источников в частотном диапазоне 60 кГц…300 МГц и m источников в диапазоне 300 МГц…300 ГГц должно выдерживаться условие:

+ ( 5)

Для населения (при круглосуточном непрерывном облучении) величина ППЭ_ПД составляет 1 мкВт/см² = 10 мВт/м².

За рубежом степень воздействия микроволнового излучения на организм человека дополнительно оценивается таким показателем SAR (Specific Adsorption Rate) – удельная поглощаемая мощность на единицу массы всего тела или его части (органа, ткани). Этот параметр широко используется при тестировании сотовых телефонов. Например, в Европе максимальный уровень SAR мобильного телефона для всего тела не должен превышать 0,08 Вт/кг, а в любом объеме органа или ткани массой 10 г – 2 Вт/кг (в течение 6 минут разговора).

Общий вид лабораторной установки:

1 – стол; 2 – СВЧ-печь; 3 – дверца печи; 4 – ручка дверцы; 5 – регулятор мощности; 6 – регулятор таймера; 7 – датчик ПЗ–19; 8 – стойка; 9 – установочная риска; 10 – фиксирующий винт; 11 – координатная сетка-планшет; 12 – направляющие; 13 – экраны; 14 – мультиметр

работы печи более 5 минут, а продолжительность перерывов между циклами должна быть не менее 30 с. Для включения таймера менее, чем на 5 минут, необходимо повернуть регулятор в положение после 5 минут, а затем установить его на нужное время. Пуск цикла нагрева (включение СВЧ-излучения производится при закрывании дверцы 3 (загорается лампочка подсветки). После завершения установленного таймером временного цикла лампочка гаснет и раздается звуковой сигнал. Возможно досрочное (до отработки заданного времени) выключение печи – открыванием дверцы печи (СВЧ-излучение отключается системой защиты)

до 50 дБ (до 10⁵ раз). Сетчатые экраны удобнее в случае необходимости наблюдения за объектом и применяются в тех случаях, когда необходимо снижения уровня поля на 20…30 дБ (в 100…1000 раз). Такой же результат дает использование экранов из оптически прозрачного стекла, покрытого полупроводниковой двуокисью олова (при этом обеспечивается пропускание не менее 75 % видимого человеком света).

Экраны из радиопоглощающих материалов (резины, поролона, пропитанной соответствующим составом древесины и т. п.) часто требуют применения систем охлаждения.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Лабораторная установка

Внешний вид лабораторной установки представлен на рисунке. Установка монтируется на лабораторном столе 1. В качестве источника излучения используется бытовая СВЧ-печь 2 («Rolsen», модели MS2380M) с прозрачной дверцей 3, снабженной самозащелкивающимися замками (чтобы открыть дверцу, достаточно потянуть ее на себя за ручку 4). В качестве нагрузки в печи используется огнеупорный шамотный кирпич, устанавливаемый на неподвижную подставку (перевернутую фаянсовую тарелку), что обеспечивает стабильность измеряемого сигнала (предварительно при монтаже установки из печи должны быть удалены поворачивающийся столик и роликовое кольцо). Желательно, чтобы кирпич с неподвижной подставкой находились в печи постоянно.

Параметры	ВДУ
Напряженность электрического поля	В диапазоне частот 5 Гц…2 кГц	25 В/м
В диапазоне частот 2 кГц…400 кГц	2,5 В/м
Плотность магнитного потока	В диапазоне частот 5 Гц…2 кГц	250 нТл
В диапазоне частот 2 кГц…400 кГц	25 нТл
Напряженность электростатического поля	15 кВ/м

Мощность СВЧ-излучения устанавливается переключателем 5. Уровень выходной мощности обозначен точками – от одной до пяти. Используемое в данной лабораторной работе положение «· · · · ·» соответствует максимальной выходной мощности (100 % СВЧ-излучения). Время работы печи устанавливается регулятором таймера 6 (0…30 минут). При выполнении лабораторной работы не следует устанавливать длительность цикла

В США последняя норма несколько более жесткая: 1,6 Вт/кг для любой части тела массой 1 г. В России установлены предельно допустимые уровни ППЭ: применительно к отдельному телефону – 100 мкВт/см², для базовой станции сотовой связи 10 мкВт/см² (для мест постоянного нахождения людей) []. Следует отметить, что излучение мобильного телефона максимально в момент соединения (величина ППЭ на расстоянии 3 см достигает 18 мВт/см², т. е. на несколько порядков выше установленных норм и на порядок выше, чем во время разговора).

Для СВЧ-печей, работающих на частоте 2450 МГц (2,45 ГГц), установлен ПДУ утечки 10 мкВт/см² на расстоянии 0,5 м от печи (Санитарные нормы СН № 2666 – 83 «Предельно допустимые плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами»).

Следует отдельно остановиться и на ЭМП, излучаемых персональными электронно-вычислительными машинами (ПЭВМ). Компьютеры являются источником ЭМП в достаточно широком частотном диапазоне. Основное воздействие на человека оказывает поле, создаваемое пилообразным напряжением, подаваемым на отклоняющие катушки строчной развертки электронно-лучевой трубки монитора. Таким образом, вокруг работающего монитора имеется поле, частота которого совпадает с частотой строчной развертки (десятки килогерц), а также поля с кратными частотами (меньшей интенсивности) гармоник разложения в ряд Фурье. Временно допустимые уровни ЭМП, создаваемых на рабочих местах пользователей, а также в помещениях использующих ПЭВМ образовательных, дошкольных и культурно-развлекательных учреждений, представлены в табл. 2.3 []:

Временно допустимые уровни (ВДУ) ЭМП, создаваемых ПЭВМ Таблица 2.3

Примечание. Плотностью магнитного потока – магнитная индукция B, пропорциональная напряженности магнитного поля H: B = μ₀μH (где μ₀ – магнитная постоянная, μ – магнитная проницаемость, для воздуха близкая к 1).

Защитные мероприятия от воздействия переменных ЭМП заключаются в устройстве санитарно-защитных зон вокруг излучающих объектов, применении дистанционного управления излучающими устройствами и экранирования (последнее реализуется как установкой стационарных экранов, так и в средствах индивидуальной защиты). Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место.

Для частот до 300 МГц эффективность экранирования чаще всего оценивают уровнем ослабления электрической составляющей поля (в дБ – децибеллах):

L_E = 20 ·lg (E₀/E), (6)

где E₀ и E – напряженности электрического поля при, соответственно, отсутствии и наличии экрана, В/м.

Для ЭМИ с частотой свыше 300 МГц также оценивается уровень (в дБ) снижения интенсивности поля, но по другому параметру – ППЭ:

L_ППЭ = 10 ·lg (ППЭ₀/ППЭ), (7)

где ППЭ₀ и ППЭ – плотности потока энергии при, соответственно, отсутствии и наличии экрана, Вт/м².

При небольших значениях уровня ослабления (из-за малых размеров экрана, не позволяющих полностью закрыть источник излучения, и т. д.) эффективность экранирования оценивается непосредственно в процентах:

% (8)

Различают отражающие и поглощающие экраны. Отражающие экраны изготавливают из хорошо проводящих электрический ток металлов – меди, латуни, алюминия, стали. Такие экраны могут выполняться как сплошными, так и сетчатыми, а эффективность защиты существенно увеличивается при их заземлении. Наиболее эффективны сплошные металлические экраны, которые уже при толщине 0,01 мм обеспечивают ослабление уровня ППЭ

до 50 дБ (до 10⁵ раз). Сетчатые экраны удобнее в случае необходимости наблюдения за объектом и применяются в тех случаях, когда необходимо снижения уровня поля на 20…30 дБ (в 100…1000 раз). Такой же результат дает использование экранов из оптически прозрачного стекла, покрытого полупроводниковой двуокисью олова (при этом обеспечивается пропускание не менее 75 % видимого человеком света).

Экраны из радиопоглощающих материалов (резины, поролона, пропитанной соответствующим составом древесины и т. п.) часто требуют применения систем охлаждения.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Лабораторная установка

Мощность СВЧ-излучения устанавливается переключате

Воспользуйтесь поиском по сайту: