29
3071 Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ) Кафедра «Безопасность жизнедеятельности» В.М.Пономарев, А.В. Волков, О.И. Грибков Защита от электромагнитных излучений СВЧ диапазона Методические указания к лабораторной работе № 5 Москва - 2009

3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

3071Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ)

К а ф е д р а

«Безопасность жизнедеятельности»

В.М.Пономарев, А.В. Волков, О.И. Грибков

Защита от электромагнитных излучений СВЧ диапазона

Методические указания к лабораторной работе № 5

Москва - 2009

Page 2: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

К а ф е д р а«Безопасность жизнедеятельности»

В.МИономарев, А.В. Волков, О.И. Грибков

Защита от электромагнитных излучений СВЧ диапазона

Методические указания к лабораторной работе №5

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний

для студентов всех специальностей по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Москва - 2009

Page 3: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

УДК 614.8 П - 6 6

Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И. Защита от электромагнитных излучений СВЧ диапазона.: Мето­дические указания,- М.: МИИТ, 2009. -2S с.

Рассмотрен вредный фактор - электромагнитные излуче­ния СВЧ диапазона. Дана методика оценки безопасности СВЧ излучений.

Предназначены при выполнении лабораторных работ и практических занятий по курсу «Безопасность жизнедеятель­ности для студентов всех специальностей».

©Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2009

Page 4: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

Цель работы - исследование эффективности примене­

ния экранов из различных материалов для защиты человека

от электромагнитных излучений СВЧ диапазона.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ1.1 Источники электромагнитного излучения СВЧ

диапазонаЧеловек в условиях техногенной цивилизации посто­

янно испытывает на себе воздействие электромагнитных по­

лей (ЭМП), ЭМП возникают при работе всех электрических

машин, установок, приборов, устройств, везде, где протекает

переменный ток, например, возле линии электропередачи,

при работе электроннолучевой трубки телевизора или мони­

тора компьютера.

Особенно интенсивное поле может возникнуть при ра­

боте специально сконструированных источников ЭМП двух

классов.

Первый - для передачи информации: радиолокацион­

ные системы, передающие антенны телевидения и радиове­

щания, дефектоскопы, сотовые системы телефонии, бытовые

радиотелефоны.

Второй класс источников ЭМП это технологические

установки: электромагнитная сепарация материалов, печи

3

Page 5: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

индукционного нагрева металлов, сушки древесины, терми­

ческой обработки полимеров, строительных материалов, бы­

товые 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 сани­

тарные нормы.

1.2 Характеристики поляПространство вокруг источника ЭМП можно разде­

лить на три зоны:

- зону индукции, формирование волны, которая находится на

расстоянии R<X./27t;

- зону интерференции, которая характерна наличием макси­

мумов и минимумов потока энергии и находится на расстоя­

нии от источника

Х/2п< R<2tcX.;

- зону излучения на расстоянии R>2nX.

При распространении ЭМП происходит перенос энер­

гии, величина которой определяется вектором Умова - Пойн-

тинга I = ЕхН. Скалярная величина вектора измеряется в

Вт/м и называется интенсивностью (I) или плотностью пото­

4

Page 6: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

ка энергии (ППЭ).

В первой зоне характеристическими критериями ЭМП

являются отдельно напряженности электрической Е и маг­

нитной Н составляющей, в зонах интерференции и излучения

- комплексная величина ППЭ (I).

Процессы происходящие в живых организмов под воз­

действием ЭМП зависят от времени (t), что учитывается

энергетической нагрузкой (ЭН), которая, в зависимости от

характеристического параметра Е, Н или I, определяется как:

ЭНЁ ~ Е2 -t, (В/м)2-ч; ЭНн — Н2 -t, (А/м)2-ч;

ЭНппЭ ~ I ’t, (Вт/м2>ч.

В таблице 1 приведена классификация ЭМП в зависи­

мости от диапазона радиочастот (РЧ).

Таблица 1

Диапазонрадиочастот

/,Г ц X, м Нормируемыевеличины

Высокие - ВЧ ЗОкГц- 3 МГц (З-Ю^З-Ю6)

10000-100

Е В/м; Н А/м; ЭНЕ, ЭНн

Ультравысокие - УВЧ

ЗМГц-ЗООМГц (3-10V3 108)

100̂ -1 Е В/м; Н А/м; ЭНЕ, ЭНи

Сверхвысокие - СВЧ

ЗООМГц-ЗООГТц(3108-г3-10и)

1-5-0,001 I Вт/м2; ЭНппэ

5

Page 7: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

1.3 Воздействие СВЧ излучения на человекаНа высоких частотах в диапазоне СВЧ длина волны

становится соизмерима с размерами тела человека и его от­

дельными органами, в тканях начинают преобладать диэлек­

трические потери, в электролитах (крови и лимфе) наводятся

ионные вихревые токи. Энергия ЭМП поглощается организ­

мом, превращаясь в тепловую энергию, что при определен­

ных уровнях приводит к нарушению обменных процессов в

клетках. Исследованиями установлено, что до значения плот-

ности электромагнитного поля I < 10 Вт/м (1 мВт/см ), назы­

ваемого тепловым порогом, механизмы терморегуляции ор­

ганизма справляются с подводным теплом. Именно эта вели­

чина допускается на расстоянии 5 см от бытовой СВЧ - печи.

При большой интенсивности может повысится темпе­

ратура частей тела, подверженных воздействию электромаг­

нитного поля. Особенно сильно страдают органы со слабовы-

раженным механизмом терморегуляции, такие как: головной

мозг, глаза, желчный и мочевой пузырь, нервная система. Об­

лучение глаз может привести к помутнению кристаллика (или

катаракте), возможны ожоги роговицы. Наблюдаются трофи­

ческие явления в организме, старение и шелушение кожи,

выпадение волос, ломкость ногтей.

6

Page 8: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

В зависимости от интенсивности и времени воздейст­

вия изменения в организме могут быть обратимыми (функ­

циональными) и необратимыми (морфологическими). Дока­

зана наибольшая биологическая активность микроволнового

СВЧ поля в сравнении с ВЧ и УВЧ.

При плотностях мощности, в десять и более раз

меньшими, излучение считается полностью безопасным. На­

пример, плотность излучения от телевизионной вышки, фак­

тически производящей такое же воздействие на организм че­

ловека, как СВЧ, в некоторых местах составляет единицы

милливатт на квадратный сантиметр, однако мы его никак не

ощущаем.

Причиной такого расхождения стандартов послужили

исследования, выполненные в Советском Союзе в 80-х годах,

по нетепловому воздействию микроволн на живые организ­

мы, в особенности на нервную систему. Зарегистрированы

повышенная утомляемость и бессонница у людей, обслужи­

вающих высокочастотное оборудование радио- и телевизион­

ных станций. Не тепловое влияние наблюдалось также на эн­

цефалограммах кроликов.

Причины нетеплового воздействия на биологические

объекты до конца не изучены; предполагается, что при этом

7

Page 9: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

происходят изменения в свойствах макромолекул и нервных

мембран. Однако сразу оговоримся: при том уровне излуче­

ния, который допустим принятым стандартом т.е. более чем в

тысячу раз меньшим безопасного уровня с точки зрения теп­

лового воздействия), влияние нетепловых эффектов не обна­

ружено. Попутно заметим, что плотность излучения от сото­

вого телефона, примерно на порядок превышает излучение от

микроволновой печи

Таким образом, если не принять мер защиты, то излу­

чаемая электромагнитная энергия может оказать вредное

влияние на организм человека.

1.4 Нормирование ЭМП

В настоящее время в мире существуют два основных

стандарта на уровень безопасного излучения.

В США Американским Национальным Институтом

Стандартов (ANSI) принят национальный стандарт на пре­

дельно допустимый уровень утечки СВЧ-энергии (уровень

облучения), составляющий 10 мВт/см2 для интервала 6 мин,

для бытового применения - более жесткий стандарт: утечка из

СВЧ-печей не должна превышать 1 мВт/см2 при продаже и 5Л

мВт/см по истечении гарантийного срока эксплуатации обо­

рудования.

8

Page 10: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

Многочисленные исследования, проведенные в Рос­

сии, странах СНГ и Дальнего Зарубежья, позволили опреде­

лить уровень потока мощности СВЧ-поля, безопасный для

человека. Облучение считается безопасным при продолжи­

тельных дозах облучения (в течение всего рабочего дня), если

уровень потока мощности не превышает 0,01Вт/см или

0,1 мВт/см2 при облучении в течение 2 ч при частоте 2450

МГц.

При мощности рассеяния, превышающей допустимый

уровень, СВЧ-установку необходимо снять с эксплуатации до

устранения неисправности, приводящей к повышенным излу­

чениям.

Европейский стандарт (в том числе и российский)

предполагает, что уровень плотности излучения не должен

превышать 10 мкВт (0,01 мВт/см2) на расстоянии 50 см. от

источника излучения.

В России система стандартов по электромагнитной

безопасности складывается из Государственных стандартов

(ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимо­

связанные документы, являющиеся обязательными для ис­

полнения на всей территории России.

9

Page 11: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

В частности для СВЧ диапазона регламентирующими

являются ГОСТ 12.1.006-84. Система стандартов безопасно­

сти труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые

уровни на рабочих местах и требования к проведению кон­

троля.

Санитарные правила и нормы регламентируют гигие­

нические требования более подробно и в более конкретных

ситуациях облучения. Как правило, санитарные нормы со­

провождаются Методическими указаниями по проведению

контроля электромагнитной обстановки и проведению за­

щитных мероприятий.

В зависимости от отношения подвергающегося воз­

действию ЭМП человека к источнику излучения в условиях

производства в стандартах России различаются два вида воз­

действия: профессиональное и непрофессиональное. Для ус­

ловий профессионального воздействия характерно многооб­

разие режимов генерации и вариантов воздействия.

ПДУ для профессионального и непрофессионального

воздействия различны.

Санитарные нормы и правила для условий профессио­

нального облучения электромагнитными полями

10

Page 12: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

СанПиН 2 2 АН. 1.8.055-96 Санитарные правила и нормы.

Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона

(ЭМИ РЧ)

ГН 2 .1.8./2.2.4.019-94 Гигиенические нормативы.

Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электро­

магнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи.

Санитарные нормы и правила для условий непро­

фессионального облучения (население).ГН 2.1.8./2.2.4.019-94 Г игиенические нормативы.

Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электро­

магнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи

СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 Санитарные правила и

нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диа­

пазона (ЭМИ РЧ)

МСанПиН 001 -96 Межгосударственные санитарные

нормы допустимых уровней физических факторов при при­

менении товаров народного потребления в бытовых условиях

СН № 2666-83 Предельно допустимые уровни

плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми пе­

чами

Система Санитарно-гигиенического нормирования

ПДУ ЭМП для населения в России исходит из принципа вве­

11

Page 13: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

дения ограничений для конкретных случаев облучения и для

СВЧ диапазона приведена в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Предельно допустимые уровни электромагнитного по­ля для потребительской продукции, являющейся источником

ЭМПИсточник Диапазон Значение ПДУ Примечание

СВЧпечи 2,45 ГГц ППЭ=10

мкВт/см2

Условия измерения: расстояние 0,50 ± 0,05 м от любой точки, при нагрузке 1 литр воды

Прочая

продукция

0,3 - 30 ГГц ППЭ = 10 мкВт/см2

Условия измерения: расстояние 0,5 м от кор­

пуса изделия

Таблица 3

Временно допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сото-

вой радиосвязи (непрофессиональное воздействие)Категория об­

лученияВеличина

ВДУ ЭМИПримечание

Облучение населения, проживающего на прилегающей сели­тебной территории, от антенн базовых стан­ций

ППЭпд = 10 мкВт/см2

Облучение пользова­телей радиотелефонов

ППЭпду = 100 мкВт/см2

ИзмеренияППЭ следует произво­дить на расстоянии от источника ЭМИ, соот­ветствующего распо­ложению головы чело­века, подвергающегося облучению

12

Page 14: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия

ЭМП, создаваемых радиотехническими объектами для ос­

новного населения для всех случаев облучения для дипазона-у

300 МГц - 300 ГГц не должны превышать 10 мкВт/см .

Для лиц профессионально связанных с источниками

ЭМП РЧ оценка безопасности ведётся по энергетической на­

грузке ( ЭНппэ)- Предельно допустимые значения пара­

метров СВЧ поля на рабочих местах персонала с учётом вре­

мени воздействия t в часах рассчитывают по следующей

формуле:

т — ы . Э Н ППЭ 41Д Л- 1

где ЭНппэ - максимальные значения энергетической

нагрузки из таблицы 2;

К - коэффициент ослабления биологической эффек­

тивности

(к = 10 для случаев облучения от сканирующих и

вращающихся антенн; к = 12,5 при локальном облуче­

нии кистей рук;, к =1 для источников постоянного об­

лучения всего организма).

Предельно допустимые уровни ППЭ в диапазоне СВЧ частот

300МГц - 300 ГГц составляют /=2Д Вт/м2, где t - время в ча­

13

Page 15: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

сах. Максимально допустимое значение плотности потока

энергии 1тах ^10 Вт/м2.

Согласно СанПиН 2.2.4/2.11.8.055-96 при продолжительности

менее 0,2 часа дальнейшее повышение интенсивности воз­

действия не допускается.

Способы защиты от электромагнитных полей.Для защиты от ЭМП РЧ используются следующие ме­

тоды:

1. Уменьшение излучения в источнике.

2. Изменение направленности излучения.

3. Уменьшение времени воздействия.

4. Увеличение расстояния до источника излучения.

5. Защитное экранирование.

6. Применение средств индивидуальной защиты.

Специальные средства защиты от действия ЭМИ

Наименованиесредства

Электромагнитные излученияЭлектромагнитные излучения ПЧРЧ СВЧ

Одежда Не применяет­ся

Радиозащитные костюмы, ком­бинезоны, хала­ты, фартуки, куртки из ткани х/б с микропро­водом,арт. 7289,

Костюмы, комбинезо­ны из тканевого во­локна в сочетании с экранирующим про­водящим слоем с удельным поверхно­стным сопротивлени­ем не более 10 кОм,

14

Page 16: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

СТУ-36-12-199- 63; арт. 4381

ГОСТ 12.4.172-87

Обувь Не применя­ются

Бахилы из ткани х/б с микропро­водом, арт. 7289 СТУ-36-12-169- 63; арт. 4381

Ботинки, полуботинки токопроводящие,ТУ 17-06-71-82; ботинки ТУ 17-06-82- 83; сапоги, полусапо- ги, галоши резиновые повышенной электро­проводимости,ТУ 38.106419-82

Средства защи­ты рук

Не применя­ются

Рукавицы из тка­ни х/б с микро­проводом, арт. 7289 СТУ-36-12-169- 63;арт. 4381

Рукавицы, перчатки из электропроводящей ткани

Средства защи­ты головы, лица, глаз

Не применяет­ся

Очки защитные закрытые с пря­мой вентиляци­ей, ОРЗ-5, ТУ 64-1-2717-81; шлемы, капю­шоны, маски из радиоотражаю­щих материалов

Металлические либо пластмассовые метал­лизированные каски; шапкиушанки с про­кладкой из токопро­водящей ткани

Инструменты,приспособления,устройства

Дистанционноеуправление

Дистанционноеуправление

Индивидуальные съемные экраны

Индивидуальноезаземление

Применяется Применяется Применяется

15

Page 17: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

Экранирование - один из основных и наиболее часто

применяемых средств защиты от ЭМП. Более высокая эффек­

тивность у экранов из электропроводных материалов. Конст­

рукция экрана может иметь сетчатую или ячеистую структу­

ру. Размер ячейки должен быть на порядок меньше длины

волны экранируемого ЭМП. Смотри, например, покрытие на

стекле дверцы микроволновой печи.

Физическая сущность электромагнитного экранирова­

ния с точки зрения теории электромагнитного поля состоит в

том, что под воздействием поля в материале экрана 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, обращённой к

экранируемому полю (явление поверхностного эффекта). Ха­

рактеристика поверхностного эффекта - глубина проникно­

вения электромагнитного поля в материал экрана, под кото­

рой поднимается расстояние вдоль распространения электро­

магнитной волны, на котором величины её составляющих Е и

Н уменьшаются в 2,73 раза (е = 2,73 - основание натурально­

го логарифма).

16

Page 18: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

Эффективность экранирования можно определить по

формуле:

Э = 36+20 —+8,7 —, дБ, (1),с с

где Д -0,52 M- f 0,03 - глубина проникновения, м;

d - толщина материала экрана, м;

X - длина волны ЭМП, м;

р - удельное сопротивление материала экрана, Ом-м;

д - магнитная проницаемость материала экрана, Гн/м;

f - частота ЭМП, МГц.

В таблице 5 представлены данные по удельному со­

противлению и магнитной проницаемости различных мате­

риалов, служащих экранами.

Таблица 5

Удельное сопротивление и магнитная проницаемость мате­

риалов

Материалэкрана

Удельноесопротивление р, Ом м

Магнитнаяпроницаемость ц,Гн/м

Алюминий 2,8-10'8 1Медь 1,7-Ю'8 1

Латунь 7,5-10'8 1Сталь 1,0-10'7 180

Экспериментально эффективность экранирования

17

Page 19: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

можно определить из выражения:

Э=10 lg 1,Л2, дБ 3 = I i /12) раз (2),

где Ii - интенсивность излучения без экрана, h - интенсив-л

ность излучения с экраном, Вт/м .

18

Page 20: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

2 УЧЕБНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД

2.1 Требования безопасности.1. Включить установку только с разрешения препода­

вателя.

2. Приборы лабораторной установки держать под на­

пряжением только при проведении эксперимента.

19

Page 21: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

3. При проведении работы пользоваться только обо­

рудованием, относящимся к данной лабораторной

установке.

2.2 Описание лабораторной установкиЛабораторная установка БЖ 5м состоит из микровол­

новой печи, дипольной антенны и гальванометра. На лабора­

торном столе перед печью расположена координатная сетка,

антенна смонтирована на стойке, что позволяет фиксировать

в пространстве измерительную точку. Источником электро­

магнитного поля в печи является магнетрон, излучающий

электромагнитные колебания частотой 2400 МГц и длиной

волны X - 12,5см = 0,125м.

Внешний вид стенда представлен на рис.1. Стенд пред­

ставляет собой стол, выполненный в виде сварного карка­

са со столешницей 1, под которой размещаются сменные эк­

раны 2, используемые для изучения экранирующих свойств раз­

личных материалов. На столешнице 1 размещены СВЧ печь 3 (ис­

точник излучения) и координатное устройство 4.

Координатное устройство 4 регистрирует перемещение дат­

чика 5 СВЧ поля по осям «X», «У». Координата «Z» определяет­

ся по шкале, нанесенной на измерительную стойку 6, по кото­

20

Page 22: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

рой датчик 5 может свободно перемещаться. Это дает возмож­

ность исследовать распределение СВЧ излучения в пространстве

со стороны передней панели СВЧ печи (элементы наиболее ин­

тенсивного излучения).

Датчик 5 выполнен в виде полуволнового вибратора, рассчи­

танного на частоту 2,45 ГГц и состоит из диэлектрического корпу­

са, вибраторов и СВЧ диода..

Координатное устройство 4 выполнено в виде планше­

та, на который -нанесена координатная сетка. Планшет при­

клеен непосредственно к столешнице 1. Стойка 6 изготовлена

из диэлектрического материала (органического стекла), чтобы

исключить искажение распределения СВЧ печи.

В качестве нагрузки в СВЧ печи используется огнеупор­

ный кирпич, устанавливаемый на неподвижную: подставку, в

качестве которой используется неглубокая фаянсовая, тарелка

обеспечивающая стабильность измеряемого сигнала. Сигнал с дат­

чика 5 поступает на мультиметр 7, размещенный на свободной

части столешницы 1 (за пределами координатной сетки).

На столешнице 1 имеются гнезда для установки сменных

защитных экранов 2, выполненных- из следующих материа­

лов:

сетка из оцинкованной стали с ячейками 50 мм;

21

Page 23: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

сетка из оцинкованной стали с ячейками 10 мм;

лист алюминиевый; полистирол; резина.

22

Page 24: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ3.1 Оценка безопасности микроволновой печи.

1. Подключить микроволновую печь к электрической се­

ти.

2. Открыть дверь пета и поставить в нее литровую банку

с водой или кусок мрамора или кирпич, т.к. без на­

грузки включать печь недопустимо. Дверь закрыть.

3. Дипольную антенну закрепить на штативе на высоте

18 см и ориентировать всегда параллельно плоскости

передней панели печи.

4. Включить микроволновую печь на 10 минут в режиме

разогрева. Для этого нажать кнопки «10 мин» и

«Старт».

5. Передвигая дипольную антенну по координатной сет­

ке на лабораторном столе перед передней панелью пе­

чи определить контуры зоны, в пределах которой

плотность потока энергии превышает предельно до-л

пустимую величину 0,1 Вт/м (50 мкА). На бланке от­

чета построить эту зону.

6. Оценить максимальный размер опасной зоны в пер­

пендикулярном направлении перед передней панелью

печи. В соответствии с нормами размер этой зоны не

23

Page 25: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

должен превышать 50 ± 5 см. Дать заключение об

уровне безопасности данной микроволновой печи,

подсчитав коэффициент безопасности

КБ= 1пд / 150,

где 1пд ~ 0,1 Вт/м2 - предельно допустимая по нормам

величина ППЭ,

Iso - измеренная интенсивность излучения или плот­

ность потока энергии на расстоянии 50 см от передней

панели печи в точке максимального излучения.

Если КБ > 1 - печь безопасна, КБ < 1 - работающая печь

создает ЭМП опасное для здоровья пользователя.

3 2 Исследование эффективности экранирования1. По формуле (1) определить ожидаемую эффективность

экранирования для одного из экранов (алюминия или

латунной сетки) по заданию преподавателя. Данные

для расчета взять из табл. 5. Толщина экрана из алю­

миния - 0,0005м, латунной сетки - 0,0003м.

2. Установить дипольную антенну на расстояние 5 см от

микроволновой печи в точке наибольшего излучения.

Измерить плотность потока энергии излучения при

включенной печи без экрана I].

24

Page 26: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

3. Определить экспериментально эффективность четырех

экранов из алюминия, латунной сетки, обычной и

электропроводной резины. Для этого, последовательно

устанавливая экраны между микроволновой печью и

антенной, измерить плотность потока энергии с экра­

ном 1г и по формуле (2) рассчитать эффективность в

дБ и в разах.

4. Результаты расчетов и экспериментов занести в табли­

цу отчета, сделать выводы об эффективности экрани­

рования.

Измеренная плотность потока энергии без экрана I i= Вт/м2 _____

Экран Алюминий Латуннаясетка

Обычнаярезина

Электропроводнаярезина

Плотность потока энергии с экраном 12, Вт/м2Экспериментальная эффективность экрана, дБ

Литература1. Правила устройств электроустановок, Седьмое издание.

- Утверждены приказом Минэнерго России от 08.07.02 № 204

2. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроус­

тановках: Учебное пособие для вузов.-2-е изд., перераб. и доп.

М.: Энергоатомиздат, 1984. с 182-221.

25

Page 27: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

3. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-9 Санитарные правила и нор­

мы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазо­

на (ЭМИ РЧ)

4. ГН 2.1.8./2.2.4.019-94 Гигиенические нормативы.

Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электро­

магнитных излучений, создаваемых системами сотовой свя­

зи.

5. ГН 2.1.8./2.2.4.019-94 Гигиенические нормативы.

Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электро­

магнитных излучений, создаваемых системами сотовой свя­

зи.

6. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 Санитарные правила и

нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диа­

пазона (ЭМИ РЧ).

7. МСанПиН 001-96 Межгосударственные санитарные

нормы допустимых уровней физических факторов при при­

менении товаров народного потребления в бытовых услови­

ях.

8. С Н № 2666-83 Предельно допустимые уровни

плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми

печами

26

Page 28: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

2. Какими характеристиками оценивается величина элек-

5. Какие существуют способы защиты человека от высо­

ких уровней ЭМП?

6. Каков принцип действия и как оценивается эффектив-

Вопросы для самопроверки1. Что в техносфере является источником ЭМП?

2. Какими характеристиками оценивается величина элек­

тромагнитного поля?

3. Как ЭМП воздействуют на организм человека?

4. ПО какому принципу нормируются ЭМП?

5. Какие существуют способы защиты человека от высо­

ких уровней ЭМП?

6. Каков принцип действия и как оценивается эффектив­

ность экранирования ЭМП?

Содержание1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ...................................................................31.1 Источники электромагнитного излучения СВЧ диапазона........ 31.2 Характеристики поля...........................................................................41.3 Воздействие СВЧ излучения на человека.........................................61.4 Нормирование ЭМ П........... .................................................................82 УЧЕБНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД............................................192.1 Требования безопасности................................................................... 192.2 Описание лабораторной установки................................................ 203 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ................................................... 233.1 Оценка безопасности микроволновой печи....................................233 2 Исследование эффективности экранирования............................. 24Литература..................................................................................................25Вопросы для самопроверки............................................................ 27Содержание.................................................................................................27

27

Page 29: 3071 - РУТ (МИИТ)library.miit.ru/methodics/22_08_2012/03-19065.pdf · 2016. 7. 31. · УДК 614.8 П-66 Пономарев В.М., Волков А.В., Грибков О.И

Учебно-методическое издание

Пономарев Валентин Михайлович Волков Андрей Владимирович

Грибков Олег Игоревич

Защита от электромагнитных излучений СВЧ диапазона

Методические указания