Контрольные вопросы к главе 7
Как классифицируется вибрация по способу передачи ?
Какая форма вибрационной патологии встречается у формовщиков?
Как часто должен проводиться контроль за соответствием параметров вибрации согласно ГОСТ 12.1.012-90(96)?
4. Как называется процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний системы в другие виды энергии?
5.Люди каких профессий подвергаются воздействию локальной вибрации?
6.К каким нарушениям приводит низкочастотная вибрация?
Защита от электромагнитных полей
Электромагнитное поле представляет собой особую форму материи - совокупность двух взаимосвязанных переменных полей: электрического и магнитного и распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн.
Электромагнитные поля (ЭМП) окружают человека всегда. Однако человек различает только видимый свет, который занимает лишь узкую полоску спектра электромагнитных волн (ЭМВ). Глаз человека не различает ЭМП, длина волны которых больше или меньше длины световой волны - поэтому мы не видим излучений милицейского радара, ЭМВ, излучаемых передающей телевизионной башней, радиоантенной или линией электропередач. Все эти устройства, как и многие другие, использующие электрическую энергию, создают ЭМП, которые вместе с естественными полями Земли и Космоса создают сложную электромагнитную обстановку.
8.1 Характеристика электромагнитных полей и излучений
Классификация электромагнитных полей, принятая в гигиенической практике, приведена в табл. 8.1
Таблица 8.1
Классификация ЭМП
Название ЭМП |
Название ЭМИ |
Диапазон частот |
Диапазон длин волн |
|
Статические |
|
0 |
|
|
Радиочастотные |
Крайне низкие |
КНЧ |
З...ЗОГц |
100...10ММ |
|
Сверхнизкие |
СНЧ |
30...300 Гц |
10...1Мм |
|
Инфранизкие |
ИНЧ |
О,З...ЗкГц |
1000... 100 км |
|
Очень низкие |
ОНЧ |
3...30 кГц- |
100... 10 км |
|
Низкие |
НЧ |
30...300 кГц |
10...1 км |
|
Средние |
СЧ |
0,З...ЗМГц |
1...0,1 км |
|
Высокие |
вч |
3-...30МГц |
100...10м |
|
Очень высокие |
овч |
30...300 МГц |
10...1м |
|
Ультравысокие |
УВЧ |
0,3...3 ГГц |
1..0,1 м |
|
Сверхвысокие |
свч |
З...ЗОГГц |
10...1 см |
|
Крайневысокие |
квч |
30...300 ГГц |
10... 1 мм |
|
Гипервысокие |
гвч |
О,З...ЗТГц |
1...0,1 мм |
Оптичекие |
Инфракрасные |
31012-3,75-|4Гц |
|
|
Видимые |
3,75-1014-7,51014Гц |
|
||
Ультрафиолетовые |
7,51014-3-1017Гц |
|
||
Ионизирующие |
Рентгеновское излучение |
31017-51019 |
|
|
Гамма - излучение |
>5-1019 |
|
||
В табл. 8.2 приведено применение электромагнитных излучений в различных технологических процессах и отраслях.
Таблица8.2 Применение электромагнитных излучений
Частотно-волновая Характеристика
|
Применение: технологический процесс, установка, отрасль |
|
Частоты |
Длины волн |
|
>0 до 300Гц |
Свыше 1000км |
Электроприборы, в том числе бытового назначения, высоковольтные линии электропередачи, трансформаторные подстанции, радиосвязь, научные исследования, специальная связь |
0,3-3кГц |
1000-100км |
Радиосвязь, электропечи, индукционный нагрев металл, физиотерапия |
3-30 кГц |
100-10 км |
Сверхдлинноволновая радиосвязь, индукционный нагрев металла (закалка, плавка, пайка), физиотерапия, УЗ-установки, видиодисплейные терминалы (ВДТ) |
30-300 кГц |
10-1 км |
Радионавигация, связь с морскими и воздушными судами, длинноволновая радиосвязь, индукционный нагрев металлов, электрокоррозионная обработка, ВДТ, УЗ-установки |
0,3-3 МГц |
1-0,1 км |
Радиосвязь и радиовещание, радионавигация, индукционный и диэлектрический нагрев материалов, медицина
|
3-30 МГц |
100-10 м |
Радиосвязь и радиовещание, международная связь, диэлектрический нагрев, медицина, установки ЯМР, нагрев плазмы
|
30-300 МГц |
10-1м |
Радиосвязь, телевидение, медицина (физиотерапия, онкология), диэлектрический нагрев материалов, установки ЯМР, нагрев плазмы
|
0,3-3 ГГц |
100-10 см |
Радиолокация, радионавигация, радиотелефонная связь, телевидение, микроволновые печи, физиотерапия, нагрев и диагностика плазмы
|
3-30 ГГц |
10-1 см |
Радиолокация, спутниковая связь, метеолокация, радиорелейная связь, нагрев и диагностика плазмы, радиоспектроскопия
|
330-300 ГГц |
10-1 мм |
Радары, спутниковая связь, радиометеорология, медицина (физиотерапия, онкология) |
Электромагнитный спектр включает в себя две основных зоны: ионизирующее и неионизирующее излучение, которые, в свою очередь, подразделяются на отдельные виды излучения, как указано в табл. 8.1.
Неионизирующее излучение объединяет все излучения и поля электромагнитного спектра, у которых не хватает энергии для ионизации материи. Граница между неионизирующим и ионизирующим излучением устанавливается на длине волны примерно в 1 нанометр.
К неионизирующим электромагнитным излучениям и полям относят ЭМИ радиочастотного и оптического диапазонов, а также условно - статические электрические и постоянные магнитные поля, поскольку последние, строго говоря, излучениями не являются.
В данной главе рассматриваются электромагнитные поля и излучения радиочастотного диапазона, статические электрические и постоянные магнитные поля.
Физические причины существования ЭМП связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное - вихревое электрическое: обе компоненты - напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля Н непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. Этот феномен был описан в 1865 году Дж. К. Максвеллом в четырех уравнениях, которые известны как "уравнения Максвелла".
Переменное электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн. Электромагнитные волны представляют собой взаимосвязанные колебания электрических и магнитных полей, составляющих единое электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью. Термин излучение означает энергию, переданную волнами.
Электромагнитные волны характеризуются набором параметром, включающих в себя частоту (ƒ), длину волны (λ), напряженность электрического поля (Е), напряженность магнитного поля (Н), скорость распространения (с) и вектор плотности потока энергии (S).
Частота f определяется как количество полных изменений электрического или магнитного поля за секунду и выражается в герцах (Гц). Длина волны λ - это расстояние между двумя последовательными гребнями или впадинами волны (максимумами или минимумами).
Скорость электромагнитной волны в свободном пространстве равна скорости света, а скорость в материалах и различных средах зависит oт электрических характеристик материала и среды, то есть, от диэлектрическом проницаемости ε и магнитной проницаемости μ , характеризующих соответственно взаимодействие материала с электрическим и магнитным полями.
Биологические субстанции имеют диэлектрическую проницаемость, существенно отличающуюся от этого показателя для свободного пространства (воздуха) и зависящую от длины волны (особенно в диапазоне радиочастот) и типа ткани. Магнитная проницаемость биологических субстанций эквивалентна проницаемости свободного пространства.
Распространение электромагнитной волны в свободном пространстве проиллюстрировано на рис. 8.3.
Рис.8.3. Плоская электромагнитная волна, распространяющаяся со скоростью света в направлении «х»
В электромагнитной волне векторы напряженности электрического Е и магнитного Н полей всегда колеблются в одинаковых фазах, перпендикулярны друг другу и направлению распространения.
Значения Е и Н в любой точке связаны соотношением:
Где
и
- соответственно электрическая и
магнитная
Ф/м,
Гн/м
ε и μ
Соответственно электрическая и магнитная проницаемость среды.
В вакууме и воздухе между Е и Н существует соотношение:
Е
=
=
Важной особенностью ЭМИ является деление его на «ближнюю» и «дальнюю» зоны.
В «ближней» зоне, или зоне индукции, ЭМП не сформировано. В этой зоне соотношение между Е и Н может быть самым различным и поэтому принято рассматривать каждую из них отдельно. Магнитная составляющая в зоне индукции убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника, а электрическая - кубу расстояния.
В
«дальней», волновой зоне
,
ЭМП сформировано и
распространяется в виде бегущей волны. В этой зоне составляющие Е и Н изменяются в фазе, и между их средними значениями за период существует определенное соотношение (например, указанное выше).
В дальней зоне наиболее важным параметром является плотность потока энергии S, которая в общем виде определяется векторным произведением Е и H:
На практике, как правило, при частотах ниже 300 МГц оцениваются напряженность электрического поля (E, B/м) и напряженность магнитного поля (H, A/м). И то и другое поле является векторным, то есть характеризуется величиной и направлением в каждой точке. Для низкочастотного спектра магнитное поле часто выражается в терминах магнитной индукции В, единица измерения - тесла (Т). Когда речь идет о полях в нашем повседневном окружении, то удобно использовать более мелкую единицу - микротесла (мкТл). Перевод А/м в теслы (для полей в воздухе) осуществляется по формуле:
1
[А / ж]
1,25 [мкТл]
При частотах выше 300 МГц оценивается плотность потока энергии S (Вт/м2).
Статические электрические поля представляют собой поля неподвижных электрических зарядов, либо стационарные электрические поля постоянного тока. Основными физическими параметрами являются напряженность поля (Е, В/м) и потенциалы (φ, В) его отдельных точек.
Постоянные магнитные поля создаются постоянными магнитами, электромагнитами, системами постоянного тока. Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются: напряженность Н (А/м) и магнитная индукция В (Тл).