Лабораторная работа №5(1)

Министерство общего и профессионального

образования РФ.

Санкт – Петербургский государственный электротехнический

университет им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра “Безопасности Жизнедеятельности”

Отчёт по лабораторной работе № 5

“Исследование защиты человека от воздействия СВЧ-излучения”

Преподаватель: Петухова С.В.

Студенты: Виноградов К.Ю.

Евдокимов. С.Н.

Ковасоров О.С.

Санкт – Петербург

Цель работы: ознакомиться с санитарно-гигиеническим нормированием излучения радиочастот и изучить методы защиты от облучения при работе с маломощным СВЧ-генератором и с технологической СВЧ-печью.

Общие сведения.

Устройства СВЧ используются для получения и передачи информации (техника связи, радиологкация, неразрушающий контроль), а также для технологических целей (СВЧ-печи). В первом случае облучение персонала вожможно прямым или отраженным излучением генератора, так и излучением утечки через неплотности волноводных трактов. Во втором случае поле СВЧ создается в замкнутой камере, и облучение возможно только полем утечки.

Предельно допустимые уровни электромагнитного поля (ЭМП) радиочастот устанавливаются по значениям напряженности электрического и магнитного полей для частот 60 кГц - 300 МГц (длины волн от 5000 до 1 м ) и по плотности потока энергии (ППЭ) или мощности (ППМ) для частот 300 МГц - 300 ГГц (длины волн от 1 м до 1 мм).

Предельно допустимые значения плотности потока энергии электромагнитного поля в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц на рабочих местах устанавливаются, исходя из допустимого значения энергетической нагрузки на организм и времени пребывания в зоне облучения:

;

ППЭ_ПДУ - предельно допустимый уровень плотности потока энергии; ЭН_ПДУ - нормативное значение энергетической нагрузки (дозы) за рабочий день, равное 2 Втч/м² (2000 мкВтч/см² ) для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менне 50; Т - время прибывания в зоне облучения за рабочую смену, ч. Максимальное значение ППЭ_ПДУ не должно превышать 10 Вт /м² (1000 мкВт/см² ).

Лабораторная установка.

В работе исследуются уровни возможного облучения персонала при работе с генератором СВЧ.

Рисунок 1. Схема лабораторной СВЧ-установки.

Установка имитирует встречающиеся на производстве условия работы персонала при работе с устройствами СВЧ. В качестве источника СВЧ-излучения используется генератор Ганна 6, который настроен на частоту 10 ГГц (длина волны 3 см). Выходная мощность генератора 4 мВт, сечение волновода 23x10 мм. Мощность излучения СВЧ измеряется стационарным прибором (Ваттметром) 1 с рупорной приемной антеной 2; 3- направляющие со шкалой отсчета расстояния между плоскостями раскрыва рупоров генератора СВЧ и измерителя мощности, 4 - передающая рупорная антенна, 5 - поворотное устройство. Для исследования защитных свойств различных материалов используется несколько экранов (с резиной, имеющей сложную поверхность, с медными сетками различным размеров ячейки и т.д. ), которые устанавливаются между генератором излучения и приемником.

Исследование зависимости уровня облучения от расстояния.

Результаты измерения записываем в таблице 1

Таблица 1

, ñì	PÏÐ, mW
15	0,360
16	0,800
17	0,340
18	0,240
19	0,340
20	0,360
21	0,320
22	0,240
23	0,120
24	0,140
25	0,100
26	0,200
27	0,160
28	0,100
29	0,200
30	0,160
35	0,140
40	0,150
45	0,120
50	0,100
55	0,070
60	0,045
65	0,035
70	0,030
75	0,025
80	0,025
85	0,025
90	0,025
95	0,025

По данным результатам построим график зависимости.

Из графика видно что чем ближе источник излучения тем больше мощность. Пространстро около излучающей антенны делится на ближную и дальнюю зоны.

В ближней зоне формируется поле излучения. Здесь наблюдается сложный характер зависимости напряженностей электромагнитного и магнитного полей от расстояния до плоскости разрыва антенны.

Вычисляем экспериментальные значения плотности потока можности ППЭ_Ý.

ÏÏÝ_Ý=P_ÏÐ / S_Ý , ãäå S_Ý - эффективная площадь приемной антенны.

S_ÝÔ=_ÏÐ

l - длина волны, в нашем случае l=3 см.

G_ÏÐ - коэффициент усиления антенны, G_ÏÐ =55

S_ÝÔ=_ÏÐ=ì.

Результаты ППЭ_Ý сведем в таблице 2.

Вычисляем теоретические значения ППЭ_Ò для дальней зоны.

ÏÏÝ_Ò=, ãäå P_Ã - выходная мощность генератора, G_Ï - коэффициент усиления передающей антенны по мощности. F - коэффициент искажения.

F=1

P_à =4 ìÂò

G_Ï =55

Результаты ППЭ_Ò сведем в таблице 2.

Таблица 2

, ñì	PÏÐ, mW	ÏÏÝÝ,	ÏÏÝÒ,
15	0,360	90
16	0,800	200
17	0,340	85
18	0,240	60
19	0,340	85
20	0,360	90
21	0,320	80
22	0,240	60
23	0,120	30
24	0,140	35
25	0,100	25
26	0,200	50
27	0,160	40
28	0,100	25
29	0,200	50
30	0,160	40	194
35	0,140	35	143
40	0,150	38	109
45	0,120	30	86
50	0,100	25	70
55	0,070	17	57
60	0,045	11	49
65	0,035	8	41
70	0,030	7	36
75	0,025	6	31
95	0,025	6	19

Сравнивая значения практические и теоретические видим значительное расхождение плотности потока. В теоретическом расчете плотности потока используются параметры идеальные, а на практике идеальных условий добиться не возможно и поэтому происходит такое различие между значениями.

Определяем коэффициент ослабления излучения экранами.

_Ý=P₁ / P₂

В нашей работе используем экраны:

0. без экрана

1. Резина со сложной поверхностью

2. крупная сетка

3. средняя сетка

4. мелкая сетка

5. специальная резина, армированная мелкой сеткой

6. орг.стекло

7. Кювета из орг. стекла, наполненная дистиллированной водой

8. Резина

9. Защитные ткани

10. Защитные ткани

Результаты измерения сведем в таблице 3.

Таблица 3

Экран	PÏÐ, ìÂò
0	0,08
1	0,
2	0,05
3	0,03
4	0
5	0
6	0,02
7	0
8	0,02
9	0,01
10	0,03

Из этого можно сделать вывод о том какие защитные материалы можно и нужно применять пытаясь защититься от СВЧ-излчения. Как видно, что наилучшим защитным материалом оказались резина со сложной поверхностью, мелкая сетка, резина, армированная мелкой сеткой и кювета из орг. стекла, наполненная дистиллированной водой.

Расчитываем безопасное расстояние антенны без экрана при мощности генератора P_Ã=4 ìÂò, P_Ã=80 мВт в направлении максимума излучения при предельно допустимой ППЭ=0,1 .

ÏÏÝ_Ò=

Äëÿ P_Ã=4 ìÂò =13,2 ñì, Äëÿ P_Ã=80 ìÂò =59 ñì

Влияние направленности излучаемой антенны.

Взависимости от направленности излучаемой антенны получаем различную мощность излучения на приемнике, результаты исследования сведем в таблице 4.

Излучаемая антенна расположена на расстоянии 32 см от приемника.

Таблица 4

Угол отклонения	PÏÐ, ìÂò
0	0,05
5	0,035
10	0,020
15	0,005
20	0
25	0
30	0
35	0

По данным таблице построим график.

Выводы. Данная работа нам позволяет нам ознакомится с санитарно-гигиенистическими нормированием излучения радиочастот, необходимость защиты персонала от облучения при работе с маломощными СВЧ-генераторами.

Наглядно показывает какие материалы целесообразно использовать в производстве экранов.