Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Северо-Кавказский федеральный университет"

Лабораторная работа №5

по дисциплине: «Безопасность жизнедеятельности»

тема: «Защита от сверхвысокочастотного излучения»

Выполнил: студент группы Асоу-101, Моисеев А.В

Ставрополь 2012г.

Цель и содержание работы: Получение практических навыков по измерению электромагнитного излучения СВЧ диапазона, исследованию его зависимости от расстояния до источника, оценке эффективности защиты от СВЧ излучения с помощью экранов .

Теоретическое обоснование

Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ), к которым относятся УВЧ, СВЧ и КВЧ волны используются в радиолокации, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии, их применяют для термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов.

Электромагнитные излучения представляют собой периодически меняющееся в пространстве электромагнитное поле, в котором переменные электрическое и магнитное поля тесно взаимосвязаны. Скорость распространения электромагнитных волн в пространстве - 300000 км/с. Спектр электромагнитных волн радиочастотного диапазона приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1

	Название ЭМИ	Диапазон частот Гц	Длины волн, м
Радиочастотные волны	Длинные волны (ДВ) Средние волны (СВ) Короткие волны (КВ) Ультравысокочастотные волны (УВЧ) Сверхвысокочастотные волны (СВЧ)	3(104 - 105) 3(105 - 106) 3(106 - 107) 3(107- 108) 3(108- 10й)	104- 103 103- 102 102-101 101 -10° 10°-103

Длина волны ( к ), частота колебаний (f) и скорость распространения электромагнитных волн в воздухе ( С ) связаны соотношением

C = A*f (2.1)

Движущееся электромагнитное поле (ЭМП) характеризуется векторами напряженности электрического (Е, В/м) и магнитного (Н, А/м) полей, которые отражают силовые свойства ЭМП.

Напряженность электрической и магнитной составляющих поля в зависимости от расстояния до источника определяют по формулам

(2.2)

(2.3)

где I - ток в проводнике (антенне). А;

l - длина проводника (антенны), м;

- диэлектрическая проницаемость среды, Ф/м.

Для воздуха s = 8,85 10 ¹² Ф/м

х - расстояние от точки наблюдения до источника излучения, м;

- угловая частота поля.

Для оценки величины электромагнитного поля также используют понятие поверхностной плотности потока энергии (ППЭ). ППЭ - количество энергии, проходящей через плоскость с площадью, равной единице, расположенную перпендикулярно к направлению распространения электромагнитной волны. Поверхностная плотность потока энергии оценивается в Вт/м², мкВт/см².

Для сферических волн при распространении в воздухе она может быть определена по формуле

(2.4)

где Рист - мощность излучения, Вт;

G - коэффициент усиления излучателя (антенны):

Нормирование излучений с частотами 30 кГц - 300 ГГц осуществляется в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 "Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)"

Около источника электромагнитного поля выделяют (рисунок 2.1) ближнюю зону (1), промежуточную зону (II) и дальнюю зону (III).

Рисунок 2.1 - Размещение зон около источника электромагнитного поля

I - ближняя зона; И - промежуточная зона; III - дальняя зона

Границы ближней зоны (зоны индукции) определяют из соотношения

(2.5)

Границы промежуточной зоны (зоны интерференции) находят из выражения

(2.6)

Внутренняя граница дальней зоны (волновой зоны)

(2.7)

В ближней зоне электрическое и магнитное поля можно считать независимыми друг от друга. В ней нормируются напряженности электрического и магнитного полей. В промежуточной зоне регламентируются напряженности электрического и магнитного полей, а также плотность потока энергии. В дальней зоне нормируется плотность потока энергии.

В диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается также по энергетической экспозиции (ЭЭ) электрического и магнитного полей. Её определяют как произведение квадрата напряженности электрического (Е) или магнитного (Н) поля на время воздействия на человека (Т).

ЭН_Е=Е²*Т,(В/м)²*ч (2.8)

ЭН_н=Н²*Т,(В/м)²*ч

Критерием оценки степени воздействия на человека ЭМП РЧ служит количество электромагнитной энергии, поглощаемой им при пребывании в электромагнитном поле. Эта величина зависит от:

• напряженности поля;

• времени пребывания в электрическом поле;

• частоты волн;

• проводимости тканей человека

Так, с повышением частоты влияние электромагнитного поля на человека усиливается, то есть ЭМП ЙЧ и СВЧ вызывают больший биологический эффект, чем ДВ и СВ.

Механизм действия электромагнитных полей на организм человека еще окончательно не выяснен, особенно малоинтенсивных излучений длительного воздействия, однако устансг ;лено, что чувствительность органов и систем определяется :

• функциональным назначением органов;

• биофизическими характеристиками;

• степенью их васкуляризации.

Систематическое воздействие ЭМИ ВЧ, УВЧ, СВЧ диапазонов вызывает изменения в центральной нервной системе, в сердечно-сосудистой системе, сдвиги в морфологическом составе крови, что сопровождается нарушениями функционального состояния эндокринной системы, обменных процессов, дистрофическими изменениями в тканях мозга, печени, селезенки, семенников.

На основе обобщения результатов экспериментальных исследований были разработаны предельно допустимые (в зависимости от длины волны) уровни

электромагнитной энергии на территории жилой застройки (таблица 2.2) Таблица 2.2 ПДУ ЭМИ РЧ в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96

		Диапазон частот
Назначение помещений или территорий	30 -300 кГц	0,3 -3 МГц	3-30 МГц		30 - 300 МГц				300 МГц - 300 ГГц
	Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ
	В/м	В/м		В/м	В/м		мкВт/см'
Территория жилой застройки и мест массового отдыха: помещения жилых, обществен­ных и производственных зданий (внешнее ЭМИ РЧ,	25	15		10	3				10
включая вторичное излучение); рабочие места лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности

При работе с источниками СВЧ излучений на производстве должны соблюдаться нормативы, приведенные в таблице 2.3

Таблица 2.3

1. Время действия ЭМИ СВЧ на работающих	П редельно допустимая интенсивность
Не более 8 ч за рабочий день	10 мкВт/см"
Не более 2 ч за рабочий день	100 мкВт/см"
Не более 15-20 мин за рабочий день	1000 mkBt/cmj
2. Для лиц , не связанных профессионально и для населения	1 мкВт/см"

Способы защиты от действия ЭМИ:

1) уменьшение мощности источника - уменьшение параметров излучения в самом источнике;

2. экранирование источника излучения (рабочего места). Защитные экраны частично отражают и частично поглощают электромагнитную энергию. По основному принципу действия они делятся на отражающие (сплошные, перфорированные, сетчатые, сотовые экраны из стали, меди, алюминия, из металлизированной ткани, токопроводящие краски, которыми окрашивают экранирующие поверхности) и поглощающие (из радиопоглощающих материалов - каучук, пенополистирол, керамикометаллические композиции с добавками из активированного угля, порошка карбонильного железа и пр.

3. выделение зоны излучения (зонирование территории);

4. установление рациональных режимов эксплуатации установок;

5. применение сигнализации;

6. защита расстоянием (особенно эффективна для ЭМИ СВЧ);

7. защита временем ;

8. средства индивидуальной защиты (специальная одежда, выполненная из металлизированной ткани - халаты, фартуки, накидки с капюшоном, перчатки; защитные очки , стекла которых покрыты слоем полупроводниковой окиси олова ).