ЗАЩИТА ОТ СВЧ - ИЗЛУЧЕНИЙ

ОМСК 2007

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

–––––––––––––––––

ЗАЩИТА ОТ СВЧ - ИЗЛУЧЕНИЙ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к лабораторной работе по курсу

«Безопасность жизнедеятельности»

Омск 2007

УДК

Защита от СВЧ-излучений: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» / Ю.Н. Хмельницкий, Б.В. Мусаткина, Л.Я. Уфимцева, О.В. Игнатов. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 25 с.

В методических указаниях рассмотрены теоретические сведения об электромагнитном поле, нормативные требования к предельно допустимым уровням электромагнитного излучения, порядок измерения интенсивности СВЧ-излучения на рабочих местах и его пространственного распределения, даны практические рекомендации по выбору индивидуальных и коллективных средств защиты.

Методические указания предназначены для студентов 4-го и 5-го курсов очного и заочного обучения, могут быть использованы при проведении практических занятий по охране труда со слушателями ИПКП.

Библиогр.: 10 назв. Табл. 3. Рис. 1.

Рецензенты: начальник отдела охраны труда и промышленной безопасно-

сти Омского отделения Зап.- Сиб. ж.д. П.В. Валицкий

––––––––––––––––––––––––––

© Омский гос. университет

п утей сообщения, 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ……………………………………………………………………...5

Лабораторная работа "Защита от СВЧ-излучений" ……………………….7

1. Общие сведения и характеристики электромагнитных полей

и излучений…..……………………………………………………………....7

2. Оценка воздействия СВЧ-излучения на организм человека…….…..9

3. Нормирование СВЧ-излучения .…………………………………….…12

4. Способы и методы защиты от электромагнитных полей

и излучений …………………………………………..…………………………...14

4.1. Организационные мероприятия………………………...………….14

4.2. Инженерно-технические мероприятия ………………....……..…..15

4.3. Лечебно-профилактические мероприятия.……………………......16

4.4. Требования к коллективным и индивидуальным средствам

защиты от неблагоприятного влияния ЭМП….………….……………….……..17

4.5. Принципы и методы контроля безопасности и эффективности

средств защиты ……………………………………………………...…………….18

5. Описание лабораторной работы…………….…………………………..18

5.1. Назначение и устройство лабораторного стенда………………….18

5.2. Меры безопасности при работе со стендом…………………….....21

6. Порядок проведения лабораторной работы ……………………………21

7. Содержание отчета……………………………………………………….23

Контрольные вопросы………………………………………………………23

Библиографический список………………………………………………...24

ВВЕДЕНИЕ

За последние десятилетия существенно расширилась сфера применения электромагнитной энергии в самых различных областях жизни человека. Появляются и разрабатываются новые микропроцессорные и радиотехнические устройства, совершенствуются технологии в области производства и применения этих устройств; развиваются цифровые инфокоммуникационные системы. Косвенным результатом этого является то, что на сегодняшний день большинство населения как на производстве, так и в быту подвергаются воздействию электромагнитных полей (ЭМП) самых различных интенсивностей, частот и пространственно-временных характе­ристик, а уровни ЭМП техногенных (антропогенных) источников значительно превосходят интенсивности ЭМП естественных источников (электрического и магнитного полей Земли, космических источников, атмосферного электричества, биологических объек­тов).

На сегодняшний день в области электромагнитной безопасности научная терминология проходит стадию формирования. Защита людей от вредного и опасного действия ЭМП рассматривается в соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 как особый раздел мероприятий и средств электробезопасности. Однако подавляющее число исследователей рассматривают проблему электромагнитной безопасности как самостоя­тельную, и в научной литературе применяется ряд специфических терминов. Наиболее часто встречаются следующие: "электромагнитная экология", "биоэлектромагнитная совместимость", "защита от электромагнитных полей". Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) несколько лет назад был введен термин "электромагнитное загрязнение среды".

Представляется, что подобное разнообразие терми­нов, обозначающих, по сути, одно научное направление, связано со специализацией исследо­вателей: электромагнитобиология и медицина, электро­энергетика и электромагнитная совместимость, про­мышленная гигиена и экология. Тем не менее, можно сказать, что под всеми этими терминами понимается совокупность следующих вариантов взаимодействия:

1) влияние техногенных ЭМП на биосферу;

2) влияние биогенных ЭМП на техносферу;

3) влияние биогенных ЭМП на биосферу.

5

Актуальность проблемы электромагнитной безопасности не вызывает сомнений (об этом, например, свидетельствует осуществление ряда международных научных программ по биологическому действию ЭМП - Европейский проект COST 244, проекты ВОЗ на 1996-2005 гг., проекты ICNIRP и др.).

В данной работе в рамках изучения курса «Безопасность жизнедеятельности» рассматриваются инженерно-технические способы защиты персонала от техногенных ЭМП СВЧ-диапазона.

6

Лабораторная работа

ЗАЩИТА ОТ СВЧ - ИЗЛУЧЕНИЙ

Цель работы: 1) ознакомить студентов с характеристиками электромагнитного излучения и нормативными требованиями к его уровням;

2) провести измерения интенсивности электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на различных расстояниях от источника;

3) оценить эффективность защиты от СВЧ-излучения с помощью экранов из различных материалов.

1. Общие сведения и характеристики

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ИЗЛУЧЕНИЙ

Электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами. Электрическое поле характеризуется напряженностью Е, В/м; магнитное поле характеризуется напряженностью Н, А/м, или плотностью магнитного потока В, Тл. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле с напряженностью Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся Н - вихревое электрическое поле: обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП "отрывается" от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне).

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны λ, м, или частотой f , Гц. Для вакуума справедливо соотношение λ = с / f , где с - скорость света в вакууме, равная 3 х  10⁸ м/с.

В области классификации частот ЭМП следует отметить строго ограниченный диапазон - от 0 Гц (статические поля) до 300 ГГц. Хотя инфра­красное,

7

световое, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения (и далее) также имеют электромагнитную природу, как правило, под ЭМП понимают электромаг­нитные поля и колебания именно в отмеченном диапазо­не.

На сегодняшний день находят применение три шкалы частот:

- "радиотехническая", изложенная в Регламенте радиосвязи;

- "медицинская", приведенная в документах ВОЗ;

- "электротехническая", предложенная Международ­ным электротехническим комитетом (МЭК), которая является наиболее распространенной.

По третьей шкале классификация ЭМП выглядит следующим образом:

- низкочастотные (НЧ) - от 0 до 60 Гц;

- среднечастотные (СЧ) - от 60 Гц до 10 кГц;

- высокочастотные (ВЧ) - от 10 кГц до 300 МГц;

- сверхвысокочастотные (СВЧ) - от 300 МГц до 300 ГГц.

По энергетическому спектру ЭМП разделяются на следующие группы, первоначально разделенные в теории электромагнитной совместимости [1]: синусои­дальные (монохроматические); модулированные; импульсные; флуктуационные (шумовые).

Характеризуя зоны воздействия ЭМП, во всех исследованиях, как правило, рассматривают монохро­матические поля.

Обозначая длину волны ЭМП λ , на расстоянии от источника r, выделя­ют три зоны воздействия :

1) ближняя (зона индукции): λ / r > > 1;

2) промежуточная (резонансная): λ / r ≈ 1;

3) дальняя (волновая, или квазиоптическая): λ / r < < 1.

Важная особенность ЭМП - это деление его на так называемую "ближнюю" и "дальнюю" зоны. В "ближней" зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r < λ, ЭМП можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату (кубу) расстояния от источника r² (r³). В "ближней" зоне излучения электромагнитная волна еще не сформирована. ЭМП в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющих поля, ответственных за излучение (электромагнитной волны). Для характеристики ЭМП в ближней зоне измерения напряженности электрического поля Е и напряженности магнитного поля Н производятся раздельно.

8

"Дальняя" зона - это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния r > 3 λ. В "дальней" зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r. В "дальней" зоне излучения есть связь между величинами Е и Н: Е = 377Н, где 377 - волновое сопротивление вакуума, Ом.

В России на частотах свыше 300 МГц до 300 ГГц (СВЧ – диапазон) измеряется плотность потока электромагнитной энергии ППЭ, Вт/м², или вектор Пойнтинга. ППЭ характеризует количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Чем больше частота излучения f (соответственно, короче длина волны λ), тем больше энергия кванта излучения. Связь между энергией Y и частотой f электромагнитных колебаний определяется как Y = h f , где h - постоянная Планка, равная = 6,6 х 10 ³⁴ Вт/см ².

Таким образом, ЭМП в дальней (волновой) зоне характеризуется как электромагнитное излучение (ЭМИ), или СВЧ-излучение, а его интенсивность определяется как ППЭ в Вт/м² (мВт/см², мкВт/см² ).