Технические характеристики стенда

Политехнический университет»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы по курсу

«Безопасность жизнедеятельности»

Исследование электромагнитного излучения СВЧ диапазона и

Эффективности защитного экранирования

Пермь 2012 г.

Цель лабораторной работы: ознакомить студентов с характеристиками электромагнитного излучения, нормативными требованиями к электромагнитному излучению, провести измерения электромагнитного излучения СВЧ диапазона в зависимости от расстояния до источника и оценить эффективность защиты от СВЧ излучения с помощью экранов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электромагнитные поля (ЭМИ) генерируются токами, измеряющиеся во времени. Спектр электромагнитных (ЭМ) колебаний находится в широких пределах по длине волны λ от 1000 км до 0,001 мкм и менее, включая радиоволны, оптические и ионизирующие излучения. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находит ЭМ энергия неионизирующей части спектра. Это касается, прежде всего, ЭМ полей радиочастот. Они подразделяются по длине волны на ряд диапазонов (табл.1)

Таблица 1

Название диапазона	Длина волны	Диапазон частот	Частота	По международному ёрегламенту
Название диапазона частот	Номер
Длинные волны (ДВ)	10 - 1 км	Высокие частоты (ВЧ)	3 - 300 кГц	Низкие (НЧ)
Средние волны (СВ)	1 – 0,1 км	То же	0,3 - 3 МГц	Средние (СЧ)
Короткие волны (КВ)	100 - 10 м	То же	3 - 30 МГц	Высокие (ВЧ)
Ультракороткие волны (УКВ)	10 - 1 м	Высокие частоты (УВЧ)	30 - 300 МГц	Очень высокие (ОВЧ)
Микроволны: дециметровые (дм); сантиметровые (см); миллиметровые (мм);	100 - 10 см 10 - 1 мм 1 см - 1 мм	Сверхвысокие частоты (СВЧ)	0,3 - 3 ГГц 3 - 30 ГГц 30 - 300 ГГц	Ультравысокие (УВЧ) Сверхвысокие (СВЧ) Крайневысокие (КВЧ)

ЭМ поле складывается из электрического поля, обусловленного напряжением на токоведущих частях электроустановок, и магнитного, возникающего при прохождении тока по этим частям. Волны ЭМП распространяются на большие расстояния.

В промышленности источниками ЭМП являются электрические установки, работающее на переменном токе частотой от 10 до 10⁶ Гц, приборы автоматики, электрические установки с промышленной частотой 50 - 60 Гц, установки высокочастотного нагрева (сушка древесины, склеивание и нагрев пластмасс и др.). В соответствий с ГОСТ 12.1.006-84 значения предельно допустимой напряженности ЭМП радиочастот в диапазоне 0,06 - 300 Мгц на рабочих местах приведены в табл.2.

Таблица 2

Составляющая ЭМП, по которой оценивается его воздействие, и диапазон частот, МГц	Предельно допустимая напряженность ЭМП в течение рабочего дня
Электрическая составляющая: 0,06 – 3 3 – 30 30 – 50 50 – 300	50 В/м 20 В/м 10 В/м 0,5 В/м
Магнитная составляющая: 0,06 – 1,5 30 – 50	5,0 А/м 0,3 А/м

Предельно допустимые уровни (ПДУ) по электрической составляющей, не должны превышать 20В/м, а по магнитной составляющей – 5А/м. ЭМП характеризуется совокупностью переменных электрических и магнитных составляющих. Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого, – по действию на среду, в т.ч. и на человека. Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант ЭМ излучения. Связь между энергией Е и частотой n колебаний определяется как:

Е =h·n или, поскольку длина волны λ и частота связаны соотношением n = c/λ,

Е = h·c / λ,

где: с – скорость распространения электромагнитных волн в воздухе (с = 3*10⁸ м/с), h – постоянная Планка, равная.

ЭМП вокруг любого источника излучения разделяют на 3 зоны: ближнюю – зону индукции, промежуточную – зону интерференции и дальнюю – волновую зону. Если геометрические размеры источника излучения меньше длины волны излучения λ (т.е. источник можно рассматривать как точечный), границы зон определяются следующими расстояниями R:

· ближняя зона (индукции) формирования волны находится на расстоянии R < /2π;

· промежуточная зона (интерференции) – наличия максимумов и минимумов находится на расстоянии λ/2π < R < 2πλ;

· дальняя зона (волновая) – зона излучения находится на расстоянии R > πλ.

Наиболее опасными для человека являются ЭМП высокой и сверхвысокой частот. Критерием оценки степени воздействия на человека ЭМП может служить количество электромагнитной энергии, поглощаемой им при пребывании в электрическом поле. Величина поглощаемой человеком: энергии зависит от квадрата силы тока, протекавшего, через его тело, времени пребывания в электрическом поле и проводимости тканей, человека.

ЭМП с меньшей интенсивностью не обладает термическим действием на организм, но вызывает слабовыраженные эффекты аналогичной направленности, что согласно ряду теорий считается специфическим нетепловым действием, т.е. переходом ЭМ энергии в объекте в какую-то форму нетепловой энергии. Нарушение гормонального равновесия при наличии СВЧ - фона на производстве следует рассматривать как противопоказания для профессиональной деятельности, связанной с нервной напряженностью труда и частыми стрессовыми ситуациями.

Постоянные изменения в крови наблюдаются при ППЭ выше 1 мВт/см2. Это фазовые изменения лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина. Поражение глаз в виде помутнения хрусталика (катаракты) – последствия воздействия ЭМП в условиях производства. При воздействии миллиметровых волн изменения наступают немедленно, но быстро проходят. В то же время при частотах около 35 ГГц возникают устойчивые изменения, являющиеся результатом повреждения эпителия роговицы.

Клинические исследования людей, подвергшихся производственному воздействия СВЧ облучения при его интенсивности ниже 10 мВт/см2, показали отсутствие каких-либо проявлений катаракты.

Воздействие ЭМП с уровнями, превышающими допустимые, приводит к изменениям функционального состояния сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, нарушению обменных процессов. При воздействии значительных интенсивностей СВЧ поля может возникать более или менее выраженное помутнение хрусталика глаза (катаракты). Нередко отмечают изменения и в составе крови.

В соответствии с санитарными нормами и правилами при работе с источниками ЭМП СВЧ частот предельно допустимые интенсивности ЭМП на рабочих местах приведенные в табл. 3.

Таблица 3

В диапазоне СВЧ (300 МГц - 300 ГГц)	Предельно допустимая интенсивность
1. Для работающих при облучении и течение: 1) всего рабочего дня 2) не более 2 ч за рабочий, день 3) не более 15-20 мин за рабочий день	10 мкВт/см² 100 мкВт/см² 1000 мкВт/см²
2. Для лиц не связанных профессионально, и для населения	1 мкВт/см²

Защитные меры от действия ЭМП сводятся, в основном, уменьшению излучения в источнике, изменению направленности излучения, уменьшению времени воздействия, увеличению расстояния до источника излучения, к применению защитного экранирования, дистанционного управления устройствами, излучающими ЭМ волны; применению средств индивидуальной защиты. Защитные экраны делятся на:

1) отражающие излучение;

2) поглощающие излучение.

К первому типу относятся сплошные металлические экраны, экраны из металлической сетки, из металлизированной ткани. Ко второму типу относятся экраны из радиопоглощающих материалов. К средствам индивидуальной защиты (СИЗ) относятся: спецодежда, выполненная из металлизированной ткани: защитные халаты, фартуки, накидки с капюшоном, перчатки, щитки, а также защитные очки (при интенсивности выше 1 мВт/см²), стекла которых покрыты слоем полупроводниковой окиси олова, иди сетчатые очки в виде полумасок из медной или латунной сетки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ОПИСАНИЕ СТЕНДА

Сигнал с датчика 5 поступает на мультиметр 7, размещенный на свободной части столешницы 1 (за пределами координатной сетки).

На столешнице 1 имеются гнезда для установки сменных защитных экранов 2, выполненных из следующих материалов:

сетка из оцинкованной стали с ячейками 50 мм;

сетка из оцинкованной стали с ячейками 10 мм;

лист алюминиевый;

полистирол;

резина.

технические характеристики стенда - student2.ru