Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

2. Отчёт по лабораторной работе №1

3. По дисциплине: Безопасность жизнедеятельности

Тема: «Измерение интенсивности СВЧ и оценка способов защиты»

Выполнил: студент гр. Эп-08 ____________ /Валявин А.Ю./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: ____________ /Смирнякова в.В./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2011

Цель работы – приобретение навыков работы с измерительными приборами, изучение зависимости интенсивности электромагнитного излучения от расстояния от источника излучения и методов и эффективности защиты.

Теоретические сведения

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 , где с - скорость света, м/с.

Пространство вокруг источника ЭМП можно разделить на три зоны:

-зону индукции - формирования волны, которая находится на расстоянии ;

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

-зону излучения на расстоянии .

При распространении ЭМП происходит перенос энергии, величина которой опре­деляется вектором Умова-Пойтинга I=Е*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) -*час; ЭН_H=H²*t, (А/м)²*час; ЭН = I*t, (Вт/м⁷)*час.

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 (крови 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.

Нормирование ЭМП.

Нормирование ведется в соответствии с Санитарными правилами и нормами (СанПиН) и документами системы безопасности труда (ССБТ).

Нормирование полей промышленной частоты 50 Гц в условиях производства осуществляется по напряженности электрической составляющей - при нахож­дении работника в контролируемой зоне в течение всего рабочего дня, при напряженности 5-20 кВ/м допустимое время рассчитывается по формуле ,

где -измеренная величина напряженности.

Предельно допустимый уровень напряженности для производства 25 кВ/м.

Нормирование полей радиочастотного (РЧ) диапазона. Для лиц профессионально связанных с источниками ЭМП радиочастотная оценка безопасности ведется по энергетической нагрузке (ЭН_Е: ЭН_Н: ЭН ). Для лиц. находящихся на территории жилой застройки, в местах отдыха, оценка ведется по напряженности и интенсивности поля (Е,Н,I).

Для бытовых источников ЭМП массового использования, таких как сотовые телефоны и микроволновые печи, существуют специальные нормы. Гигиенические нормативы ГН 2.1.8./2.2.4.019-94.

Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемой системой сотовой связи. В работе этих систем используется следующий принцип: территория города и района делится на небольшие зоны (соты) радиусом 0,5-2 км, в центре каждой зоны располагается базовая станция. Системы сотовой радиосвязи работают в интервале 400 МГц - 1,2 ГГц, то есть в СВЧ диапазоне. Максимальная мощность передатчиков базовых станций не превышает 100 Вт, коэффициент усиления антенны 10-16 дБ. Мощность передатчиков автомобильных станций 8-20 Вт, ручных радиотелефонов 0,5-2 Вт. Лица профессионально связанные с источниками ЭМП, подвергаются его воздействию в течение всего рабочего дня, население, проживающее в непосредственной близости от базовых станций. - до 24 часов в сутки.

Способы зашиты от электромагнитных полей.

Для защиты от ЭМП РЧ используются следующие методы:

1. Уменьшение излучения в источнике.

2. Изменение направленности излучения.

3. Уменьшение времени воздействия.

4. Увеличение расстояния до источника облучения.

5. Защитное экранирование.

6. Применение средств индивидуальной защиты.

Экранирование - один из основных и наиболее часто применяемых средств защи­ты от ЭМП.

Более высокая эффективность у экранов из электропроводных материалов, конструкция экрана может иметь сетчатую или ячеистую структуру. Размер ячейки должен быть на порядок меньше длины волны экранируемого ЭМП.

Физическая сущность электромагнитного экранирования с точки зрения теории электромагнитного поля состоит в том, что под воздействием поля в материале наводятся токи, поля которых во внешнем пространстве по величине близки, а по направлению противоположны экранируемому полю. В результате происходит взаимная компенсация полей. При экранировании высокочастотных полей индукционные токи концентрируются вблизи поверхности, обращенной к экранируемому полю (явление поверхностного эффекта). Характеристика поверхностного эффекта - глубина проникновения электромагнитного поля в материал экрана, под которой понимается расстояние вдоль распространения электромагнитной волны, на котором величины ее составляющих Е и Н уменьшаются в 2,73 раза.

Эффективность экранирования, дБ: , где - глубина проникновения, м; d - толщина материала экрана, м; - длина волны ЭМП, м: р -удельное сопротивление материала экрана, Ом м; -магнитная проницаемость материала экрана, Гн/м;f- частота ЭМП, МГц.

Экспериментально эффективность экранирования можно определить из выражения: дБ или , раз, где - интенсивность излучения , Вт/м , без экрана и с экраном.