книги из ГПНТБ / Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека

Б. А. М И Н И Н

СВЧ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

Под общей редакцией М. М. Л е в и н а

Москва «Советское радио» 1974

6Ф2.19 М 618

УДК 614.898:538.569

в диапазоне СВЧ. Приведены сведения, позволяющие рассчитывать и измерять*поля антенн и внутренних излучений, возможных при работе средств связи, радиовещания, радиолокации, радионавигации.

Приведены некоторые характерные результаты исследований в области биологического действия радиоволн СВЧ. Кратко рассмотре­ ны вопросы теории и практики нормирования радиоизлучений. Даны основные сведения по организации защиты от СВЧ и рентгеновских излучений.

Книга рассчитана на инженеров, техников, гигиенистов, а также научных работников общего профиля, занимающихся обеспечением безопасности и проектированием средств защиты.

144 рис., 37 табл , библ. 204 назв.

Редакция литературы по электронной технике

30404-012 046(01)-74 32-73

© Издательство «Советское радио», 1974 г.

Моим друзьям и лучшим наставникам

посвящаю

В последние годы отмечено рождение научной и технической отрасли, занимающейся изучением и огра­ ничением биологического действия радиоволн — сравни­ тельно нового экологического фактора.

Вопрос об ограничении вредного воздействия эколо­ гических факторов явился за последние годы предметом дискуссий многих видных ученых на многих весьма пред­ ставительных международных семинарах, симпозиумах, конференциях. С 1965 г. этим вопросом занимается из­ вестная «Комиссия 2000 года» (Н- Kahn, А. Wiener, 1967). 2000-й— это не так близко, но уже сейчас считают, что первоочередной задачей наших ближайших потом­ ков будет борьба не с голодом, а именно «с растущим загрязнением окружающей среды и нарушением эколо­ гического равновесия в природе» (Г. Герасимов, 1970J.

Несмотря на то, что отдельные рекомендации по за­ щите и некоторые 'приспособления для обнаружения радиоволнового излучения были известны еще в 40—50-х годах, оформление отдельной проблемы науки и техники как направления начинается только с обоснования и обобщения всех ее отдельных звеньев, поэтому можно считать, что проблема биологического действия радио­ волн и защиты от них появилась буквально у нас на глазах.

3

Несмотря на обилие публикаций, полностью или ча­ стично посвященных рассматриваемой здесь проблеме, в том числе ее биологическим, техническим, социальным и даже философским и психологическим аспектам, эти публикации, как правило, разрабатывают частные воп­ росы, отдельные «деревья» большого «леса». Исключе­

замечательно составленный обзор Б. В. Сертованцева (1961) и особенно книга А. 'С. Пресмана (1968); первые три — преимущественно инженерного плана, последняя— биофизического. Несмотря на выраженную специфику этих работ, каждая из них уделяет определенное внима­ ние всему комплексу интересующих сегодня практику задач.

Первая публикация, посвященная специально нашему вопросу, появилась в 1943 г. (Daily L. Е., 1943). К на­ стоящему времени их насчитывается уже более тысячи,

иони в целом охватывают огромный перечень решенных

ирешаемых задач. Но, к сожалению, эти работы рассе­

яны «в пространстве и во времени»: за последние 10— 15 лет они появились в самых различных журналах и изданиях инженерного, биологического, медицинского и гигиенического профилей, в изданиях АН и АМН СССР, ВЦСПС; издательств «Советское радио», «Мир», «Энер­ гия», в Трудах Института радиоинженеров, Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, в других специальных, военных и даже популярных журналах США, ФРГ, Англии, Чехословакии и других стран. С 1969 г. в США начал издаваться журнал

(«Non-ionizing radiation»), специально посвященный не-

нонизирующим излучениям (радиочастотным, инфра­ красным и лазерным).

В СССР по общей теме «Биологическое действие ра­ диоволн» проведено несколько симпозиумов, последний из которых, состоявшийся в мае 1973 г. в Военно-меди­ цинской академии им. С- М. Кирова (г. Ленинград), был блестяще организован и, видимо, окажется наиболее ре­ зультативным.

Цель настоящей книги■— обобщить литературные дан­ ные и попытаться из имеющихся ■'кирпичиков выстроить одно, пусть на первый раз небольшое, но единое здание, имеющее свои «вход» и «выход», свою структуру и мето­ дологическую основу. Несмотря на кажущуюся етерео-

4

типность рассматриваемых здесь и в специальной лите­ ратуре вопросов (например, (посвященных анализу поля антенн, разработке конструкций измерительной аппара­ туры и т. д.), специфика целей и применений определила специфику исследований и, конечно же, стиль изложения результатов этих исследований здесь, в книге, рассчитан­ ной на весьма разнородный по своей подготовке коитингент читателей. Больше того, рассмотрение «тонко­ стей» отдельных вопросов в тех случаях, когда раз­ бирались вопросы или новые, или малоизвестные для широкого круга читателей, потребовало определенного углубления в специальные области и не позволило вы­ держать до конца терминологию, понятную для обеих групп наиболее вероятных читателей книги: инженеров и медиков. Отдельные важные, с точки зрения автора, положения выделены курсивом. Номера основных рас­ четных формул набраны жирным шрифтом.

В написании отдельных глав и параграфов книги приняли участие следующие товарищи: В. С- Блумен­

п. 7.4.2. В обсуждении отдельных положений, изложен­ ных в книге, приняли участие чл.-корр. АН СССР

проф. Л. Д. Бахрах, д-р техн. наук Б. Е. Кинбер, д-р мед. наук А. Г. Суббота, а также проф-, д-р техн. наук Р. А. Валитов, которому принадлежит и идея издания этой монографии.

Несомненное влияние на качество и направленность’ материала, изложенного в книге, оказали плодотворные

С. П. Яненко, с коллегами автора по работе. Автор счи­ тает своим приятным долгом выразить глубокую призна­ тельность всем принявшим участие в написании и об­ суждении отдельных разделов работы и способствовав­ шим своими замечаниями улучшению всей книги в це­ лом, особенно проф., д-ру техн. наук Р. А. Валитову и редактору книги канд. техн. наук М. М. Левину, кото­ рый подробным и внимательным обсуждением многих положений, советами и прямым участием помог в напи­ сании всех ее основных разделов.

Б. Минин

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Лдиф — дифракционное затухание экрана В скв — сквозное затухание экрана

В$’ B y — коэффициенты «дефокусировки», зависящие

6

а — сектор сканирования

а ( х ) — корректирующая функция в расчетах n 0(R)

Ѵзем — угол встречи (угол скольжения) Уо — скважность осевого поля

А— превышение центра антенны над расчетной точкой

Лз — величина А, при которой можно считать объект защищенным

6і — уровень первого бокового лепестка, дБ; ба, ь — конкретно в плоскостях Ѳ или ф

е— диэлектрическая постоянная; угол места антенны

£з— угол места, при котором можно считать объект защищенным

7

\ тк — длина волны в тканях (органических) А,макс — максимум спектральной интенсивности рент­

геновского излучения

V — погрешность расчета; отношение расчетных данных к экспериментальным

Тэфф — /Bff

4r(S) — функция фазового распределения ноля но апертуре излучателя

ф = е- ^ г/ ''— функция сферической волны на расстоянии г от точки интегрирования до точки наблю­

плотностей вертикальной диаграммы излу­ чения (ВДИ)

/

ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Появление и развитие радиосредств передачи инфор­ мации, а в последнее время и энергии [12, 145], на значительные расстояния сопровождается увеличением излучаемых в пространство мощностей. По данным зару­ бежной статистики [85], в послевоенные годы излучаемые мощности радиолокационных станций (РЛС) увеличи­ ваются на 10 ... 15 дБ (в 10 ... 30 раз), за десятилетие, т. е. прирост энергии СВЧ во много раз превышает общий прирост энергии на земном шаре (теперь он составляет около ЗЛО2 Дж/с, или 1010 Дж/год, что со­

порядка долей мегаватт [31] и, как явствует из данных научных исследований, это далеко не предел. Повышение излучаемых мощностей идет параллельно с развитием антенных систем, сочетающих возможность перемещения диаграммы направленности с достаточно высоким коэф­ фициентом направленного действия. Увеличение мощно­ стей и формирование узконаправленных диаграмм, как правило, сопровождается повышением абсолютного и относительного уровней побочных излучений в зоне дей­ ствия антенных полей и около генераторной аппаратуры.

Это привело к возникновению проблемы защиты чело­ века от радиоизлучений.

Радиоволновая гигиена, или радиогигиена, — наука,

решающая задачи ш> учету и предотвращению вредного действия энергии электромагнитных полей (ЭМП) во всем диапазоне радиоволн: от десятков тысяч герц до тысяч гигагерц. Специфические свойства электромагнит­ ных излучений СВЧ, особенно на участках сантиметро­ вых и дециметровых волн*, ставят этот диапазон в отно-

* За рубежом, а иногда и в отечественной литературе, особенно в медицинской, их часто называют общим термином — микроволны.

9