Laba5фин

МИНОБР НАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» им. В. И.УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)» (СПбГЭТУ)
ФАКУЛЬТЕТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ИНФОРМАТИКИ
КАФЕДРА СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Отчет
по лабораторной работе №5
«Исследование защиты человека от воздействия СВЧ-излучения»
Выполнили:
Соловьёв С.П.
Тарнопольская Ю.Н.
Ярославцева В.А.
Группа: 9301
Факультет: КТИ
Преподаватель: Петухова С.В.
Санкт-Петербург
2012
Лабораторная работа 5.
Исследование защиты человека от воздействия СВЧ-излучения
Цель работы: ознакомление с санитарно-гигиеническим нормированием излучения
радиочастот и изучение методов защиты персонала от облучения при работе с маломощным
СВЧ-генеретором.
Исследуемые закономерности: в работе надо изучить зависимости интенсивности СВЧ
облучения от расстояния до источника, от положения рабочего места по отношению к
направлению максимума излучения антенны, влияние материала и конструкции защитных
экранов на уровень облучения.
Лабораторная установка:
Пространство около излучающей антенны условно делится на ближнюю, переходную и
дальнюю зоны. В ближней и переходной зонах формируется поле излучения (волновое поле).
Здесь наблюдается сложный характер зависимости напряжённостей электромагнитного и
магнитного полей от расстояния до плоскости раскрыва антенны.
Граница начала дальней зоны излучающей антенны в направлении главного максимума
излучения соответствует расстоянию: Lд.з. L2н/,
где Lн – максимальный размер раскрыва антенны;  - длина волны СВЧ–излучения в воздухе .
Для используемой в работе антенны Lн = 9 см,  = 3 см и Lд.з.27 см.
Для оценки интенсивности облучения в интересующих точках исследуемой части
пространства (рабочей зоне помещения и др.) на выбранном месте используются измерители
плотности потока мощности. В лабораторной работе в качестве измерителя установлена
рупорная приёмная антенна. Чтобы определить ППЭэ, необходимо знать мощности излучения
Рпр и эффективную площадь приёмной антенны Sэф
ППЭэ = Pпр/Sэф, (1)
Эффективная площадь антенны связана с её коэффициентом усиления Gпр соотношением:
Sэф = (/4)* Gпр, (2) где  - длина волны.
Теоретическая плотность потока энергии ППЭт на расстоянии l от антенны в направлении
максимума вычисляется по формуле:
ППЭт = ((PгGп)/ 4 l2)*F2, (3)
где Pг – выходная мощность генератора; Gп – коэффициент усиления передающей антенны по
мощности; F – коэффициент искажения, учитывающий реальные условия облучения, т. е.
интерференцию прямого луча от антенны и лучей, отраженных от окружающих предметов.
Коэффициент F – сложная колеблющаяся функция расстояния между антеннами. Для данной
работы в первом приближении принимаем F = 1. Расчёт ППЭ следует выполнить для l,
равного 30-95 см. В используемом макете коэффициент усиления приёмной и передающей
антенн Gп = Gпр = 55.
Виды воздействия ЭМП
- механическое воздействие (силы, возникающие при взаимодействии тока и магнитного поля,
которые воздействуют на предметы);
-тепловое воздействие (нагрев тела и отдельных предметов);
-нетепловое воздействие: информационное или биологическое.
Защита человека от действия ЭМП
Мероприятия по защите персонала от воздействия ЭМП:
1) Организационные мероприятия
-нормирование параметров облучения;
-выбор рациональных режимов работы установок;
-ограничение времени нахождения персонала в зоне облучения;
-нанесение предупредительных надписей и знаков.
2) Инженерно-технические мероприятия
-использование коаксиальных линий передач высокочастотной энергии;
-размещение рабочих мест в зонах ниже предельно допустимых интенсивностей
излучений (защита расстоянием);
-использованием средств подавления электромагнитных полей в источнике, на пути
распространения (экранирование)
-устранение паразитных наводок на электросетевые провода, сети водопровода и
отопления, могущие быть переизлучателями электромагнитной энергии.
Средствами защиты от ЭМП, особенно СВЧ-диапазона, на пути их распространения служат
мелкая металлическая сетка, металлизированные ткани, специальные радиозащитные очки и
др. поглощающие или отражающие материалы, которые выбираются исходя из частоты, вида
ЭМП и необходимого коэффициента экранирования.
3) Лечебно-профилактические
Медико-профилактические мероприятия включают в себя:
-предварительные и периодические медосмотры;
-гигиенические и терапевтические мероприятия по лечению пострадавших от
электромагнитного воздействия;
-временный или постоянный перевод на другую работу категорий граждан с
выраженными формами профессиональной патологии или усугубляющимся в
результате электромагнитного воздействия общими заболеваниями, а также женщин в
период беременности и кормления;
-не6допущение к самостоятельной работе лиц моложе 18 лет.
Ход лабораторной работы
1. Исследование зависимости интенсивности излучения от расстояния до источника.
L,
см
5
6
8
10
11
13
15
20
22
23
26
28
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Р,
мВт
0,88
0,7
0,7
0,6
0,5
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,13
0,1
0,09
0,07
0,06
0,05
0,045
0,004
0,035
0,035
Р,
мВт
0,97
0,94
0,95
0,98
0,97
0,91
0,87
0,87
0,91
0,86
0,83
0,83
0,92
0,94
0,88
0,88
0,91
0,81
0,83
0,85
0,69
Р,
мВт
0,97
0,94
0,94
0,99
0,98
0,92
0,87
0,87
0,92
0,86
0,83
0,83
0,91
0,94
0,88
0,88
0,91
0,81
0,83
0,84
0,68
Рср,
мВт
0,94
0,86
0,86
0,86
0,82
0,74
0,70
0,68
0,69
0,64
0,60
0,60
0,64
0,66
0,61
0,61
0,62
0,56
0,55
0,58
0,47
2. Снятие диаграммы направленности антенны
угол
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Р, мВт
0,13
0,19
0,19
1
0,06
0,02
0,005
0,001
0
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
0
0,01
0,02
0,06
0,11
0,18
0,2
0,14
3. Исследование защитных свойств экранов из различных материалов
экраны
Без экрана
Резина со слоистой поверхностью
Крупная сетка
Средняя сетка
Мелкая сетка
Спец резина армированная мелкой сеткой
Органическое стекло
Кювета из оргстекла с дистилиров водой
Резина
Защитные
Ткани
Р, мВт
0,2
0,01
0,07
0,001
0
0,001
0,15
0
0,03
0,01
0,08
Lэ=Р1/Р2
1
20
2,85
200
200
1,33
6,66
20
2,5
Расчет безопасного расстояния до антенны без экрана (при допустимой ППЭ = 0,1 мВт/см²)
4.
ППЭэ = Pпр / S эф
, Sэф = (λ² /4π) х G пр , где λ- длина волны= 3 см и G пр – коэффициент усиления антенны
ППЭт – теоретическая плотность потока энергии
Pr – выходная мощность генератора
(Pr используемое = 4 мВт, Pr повышенное = 80 мВт)
F – коэффициент искажения
( F = 1)
Gп – коэффициент усиления
( Gпр = 55)
2
9 *10 4
G пр 
* 55  3.94 *10 3 м 2 =39,4 см2,
4
4
  3см - длина волны СВЧ - излучения в воздухе;
S эф 
ППЭт=
Рг G п 2
F , Рг=4мВт – выходная мощность генератора;
4l 2
Gп=55 – коэффициент усиления передающей антенны;
F=1 – коэффициент искажения;
l – расстояние от антенны,
l
Рг * Gн * F 2

4 *  * ППЭт
Используемая мощность Рг = 4 мВт:
l = (√PrGп х F²)/4π ППЭт?
Повышенная мощность Рг = 80 мВт:
l=?
ППЭэт = ?
ППЭэт = Pпр / S эф= ?
Заключение:
В ходе выполнения лабораторной работы были исследованы параметры производственного
шума:
- Приведены расчёты проведённых измерений в табличной и графической формах
- Построена диаграмма направленности антенны
- Представлены защитные свойства экранов из различных материалов в табличной форме
Механизм воздействия ЭМП на человека заключается в поляризации молекул и наведении
токов в массе человеческого тела.
Защита человека от СВЧ - излучения заключается в увеличении расстояния от него до
источника излучения, использовании средств индивидуальной защиты, экранирования
источника излучения.
Плотность потока энергии (ППЭ) электромагнитного поля в волновой зоне убывает по
квадратичной зависимости от расстояния до источника излучения. В ближней зоне – убывает
по зависимости в виде колебательного процесса.
Основными эффектами воздействия ЭМП на человека являются: головная боль, возможность
возникновения катаракты хрусталика глаза, гипотония или гипертония, и даже смерть.
Магнитное поле (напряженность магнитного поля) измеряется измерителем индукции и
измерителем напряженности магнитного поля.
Механизм отражения ЭМП экранами состоит в том, что поле наводит в экране токи,
создающие, в свою очередь, противодействующее поле. Механизм поглощения полей
диэлектрическими экранами основан на поляризации молекул в них.
Высокочастотные ЭМП приносят больший вред, в частности, по тепловому эффекту.
Нормирование ЭМП для вычислительных машин существенно отличается от нормирования
ЭМП для промышленных или бытовых приборов.
Выводы по работе
В данной лабораторной работе нами исследовались параметры производственного шума и мы
определяли эффективность того или иного средства защиты против него. Сначала мы
исследовали зависимости интенсивности излучения от расстояния до источника.
Далее cняли диаграмму направленности антенны. Также исследовали защитные свойства
экранов из различных материалов. Экран из оргстекла с дистилированной водой и с мелкой
сеткой оказались самыми эффективными по защите.
В результате мы ознакомились с санитарно-гигиеническим нормированием излучения
радиочастот и изучили методы защиты персонала от облучения при работе с маломощным СВЧгенератором.
В технических средствах защиты от электромагнитных излучений используют явления
отражения и поглощения энергии излучателя, применяя различные виды экранов и
поглотителей мощности. Благодаря высоким коэффициентам поглощения и почти полному
отсутствию волнового сопротивления металлы обладают высокой отражательной и
поглощательной способностью и поэтому широко применяются для экранирования.
2) Вычислим экспериментальные значения плотности потока мощности ППЭ э для дальней зоны
ППЭэ 
Рпр
S эф
, где
Sэф – эффективная площадь антенны
2
G пр , где
4
  3см - длина волны СВЧ - излучения в воздухе;
S эф 
G пр  55 - коэффициент усиления передающей антенны.
2
9 *10 4
S эф 
G пр 
* 55  3.94 *10 3 м 2 =39,4 см2,
4
4
тогда ППЭэ 
Рпр
S эф

Р пр
0,00394
0,000126
=0,032 Вт/м2
0,00394
0,000085
ППЭэ2=
=0,0216 Вт/м2
0,00394
0,000068
ППЭэ3=
=0,0172 Вт/м2
0,00394
0,000064
ППЭэ4=
=0,0162 Вт/м2
0,00394
ППЭэ1=
3) Вычислим теоретические значения ППЭт для дальней зоны
ППЭт=
Рг G п 2
F , где
4l 2
Рг=4мВт – выходная мощность генератора;
Gп=55 – коэффициент усиления передающей антенны;
F=1 – коэффициент искажения;
l – расстояние от антенны,
тогда ППЭт1=
Рг G п 2 4 *10 3 * 55
F 
 0,194 Вт/м2
4l 2
4 *  * (0,3) 2
ППЭт2=
Рг G п 2
4 *10 3 * 55
F

 0,143 Вт/м2
4l 2
4 *  * (0,35) 2
ППЭт3=
Рг G п 2
4 *10 3 * 55
F

 0,109 Вт/м2
4l 2
4 *  * (0,40) 2
ППЭт4=
Рг G п 2
4 *10 3 * 55
F

 0,086 Вт/м2
4l 2
4 *  * (0,45) 2
4) Безопасное расстояние до антенны без экрана в направлении максимума излучения при предельно
допустимой ППЭ
l
Рг * Gн * F 2

4 *  * ППЭт
5) Расчет коэффициентов экранирования излучения экранами
К экр 
P1
P2
Исследование защитных свойств экранов из различных материалов
40 см
Без экрана 0,0075 мВт