Министерство образования и науки Российской Федерации

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

ИМ. Г.В. ПЛЕХАНОВА

(технический университет)

Кафедра безопасности производств

СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

И ЕГО ПАРАМЕТРЫ

Санкт-Петербург

2010 год

СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ПАРАМЕТРЫ

Цель работы: знакомство с принципом установления норм безопасной работы человека с источниками электромагнитных полей и исследование эффективности экранов из различных материалов.

Требования безопасности.

1. Включать установку только с разрешения преподавателя.

2. Приборы лабораторной установки держать под напряжением только при проведении эксперимента.

3. При проведении работы пользоваться только оборудованием, относящимся к данной лабораторной установке.

Источники излучения.

Человек в условиях современной техногенной цивилизации постоянно испытывает на себе воздействие электромагнитных полей (ЭМП). ЭМП возникают при работе всех электрических машин, установок, приборов, устройств, везде, где протекает переменный ток.

Особенно интенсивное поле может возникнуть при работе специально сконструированных источников ЭМП двух классов.

Первый – для передачи информации: радиолокационные системы, передающие антенны телевидения и радиовещания, дефектоскопы, сотовые системы телефонии, бытовые радиотелефоны.

Второй класс источников ЭМП – это технологические установки: электромагнитная сепарация материалов, печи индукционного нагрева металлов, сушки древесины, термической обработки полимеров, строительных материалов, бытовые микроволновые печи и т.п.

В окружающей среде и помещениях при работе этих источников могут создаваться опасные зоны со значениями энергии, превышающими установленные для человека санитарные нормы.

Характеристики поля.

ЭМП – это совокупность двух неразрывно связанных между собой переменных полей, характеризующихся напряженностью электрической (Е, В/м) и магнитной (Н, А/м) составляющих. Изменение этого поля в пространстве происходит с той же частотой (f, гц), с которой пульсирует ток в проводнике.

Расстояние, на которое распространяется электромагнитная волна за один период, называется длиной волны =с/f , где с – скорость света, м/с.

Пространство вокруг источника ЭМП можно разделить на три зоны:

• зону индукции – формирования волны, которая находится на расстоянии R</2;

• зону интерференции, которая характеризуется наличием максимумов и минимумов потока энергии и находится на расстоянии R от источника:

/2 < R < 2;

• зону излучения на расстоянии R> 2.

При распространении ЭМП происходит перенос энергии, величина которой определяется вектором Умова-Пойтинга I=EН. Скалярная величина этого вектора измеряется Вт/м² и называется интенсивностью I или плотностью потока энергии (ППЭ).

В первой зоне характеристическими критериями ЭМП являются отдельно напряженности электрической и магнитной составляющих, в зонах интерференции и излучения – комплексная величина ППЭ I.

Процессы происходящие в живых организмах под воздействием ЭМП, зависят от времени t , что учитывается энергетической нагрузкой ЭН, которая в зависимости от характеристических параметров определяется как:

ЭН_Е= Е²t, (В/м)²час; ЭН_Н= Н²t, (А/м)²час; ЭН_ППЭ= It, (Вт/м²)час.

В таблице 1 приведена классификация ЭМП в зависимости от диапазона радиочастот (РЧ).

Таблица 1.

Диапазон радиочастот	f, Гц	, м	Нормируемые величины
Высокие – ВЧ	30 кГц-3МГц	10000 – 100	Е, Н
Ультравысокие – УВЧ	3 МГц –300 МГц	100 – 1	ЭНЕ, ЭНН
Сверхвысокие _ СВЧ	300 МГц – 300 ГГц	1 –0,001	I, ЭНППЭ

Воздействие на человека.

В ВЧ диапазоне электромагнитного поля длина волны намного больше размеров тела человека. Диэлектрические процессы, происходящие под воздействием ЭМП этого диапазона, выражены слабо. Тело человека можно считать однородным проводящим эллипсоидом. Максимальные токи возникают в теле, когда его большая ось расположена параллельно силовым линиям ЭМП. В результате может происходить сокращение мышц, разогрев организма. Под воздействием ВЧ-диапазона ЭМП страдает, прежде всего, нервная и сердечно-сосудистая системы, повышается утомляемость.

На более высоких частотах УВЧ и СВЧ диапазонов длина волны становится соизмерима с размерами тела человека и его отдельными органами, в тканях начинают преобладать диэлектрические потери, в электролитах (крове и лимфе) наводятся ионные вихревые токи. Энергия ЭМП поглощается организмом, превращаясь в тепловую энергию, нарушаются обменные процессы в клетках. До значения плотности потока поля I 10 Вт/м², называемого тепловым порогом, механизмы терморегуляции справляются с подводимым теплом. При большей интенсивности может повысится температура. Особенно сильно страдают органы со слабо выраженным механизмом терморегуляции: мозг, глаза, желчный и мочевой пузырь, нервная система. Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте), возможны ожоги роговицы. Наблюдаются трофические явления в организме, старение и шелушение кожи, выпадение волос, ломкость ногтей.

В зависимости от интенсивности и времени воздействия изменения в организме могут быть обратимыми (функциональными) или необратимыми (морфологическими). Доказана наибольшая биологическая активность микроволнового СВЧ-поля в сравнении с ВЧ и УВЧ.

Таким образом, если не принять мер защиты, то излучаемая электромагнитная энергия может оказать вредное влияние на организм человека.