Практическое занятие 5 Расчет границы санитарно-защитной зоны от

СВЧ-излучений радиотехнических объектов.

Цель занятия: Освоить методы расчета безопасных расстояний от радиотехнических объектов до вспомогательных и административных зданий и сооружений аэропортов гражданской авиации, а также методы защиты от СВЧ-излучений. Приобрести навыки работы с нормативными документами.

Задание: Определить безопасное расстояние от объектов СВЧ-излучения до производственных зданий и сооружений аэропортов.

1. Содержание занятия.

1. Определение интенсивности электромагнитного поля.

2. Определение границ санитарно-защитной зоны и высоты установки антенны РЛС.

3. Разработка мероприятий по улучшению условий труда.

2. Самостоятельная подготовка к занятию

1. Изучить лекционный материал по теме "Защита от электромагнитных излучений ВЧ и СВЧ" [2, с. 60-70], [5, с. 161-162] и литературу [14-16].

2. Ознакомиться с (Санитарными нормами и правилами при работе с источниками электромагнитных полей высоких, ультравысоких, сверхвысоких частот). №848-70 от 30.03.1970г.

3. Ответить на контрольные вопросы.

3. Контрольные вопросы.

1. Изложить принципы нормирования ВЧ и СВЧ излучений и дайте определение понятию "зона индукции" и "зона излучения".

2. В каких единицах оценивается интенсивность электромагнитного поля в зонах индукции и излучения?

3. Чему равны предельно допустимые интенсивности излучения?

4. Какие средства защиты следует применять для уменьшения излучения непосредственно от источника?

5. Каковы особенности экранирования источников ВЧ и СВЧ излучения?

6. На какие три типа могут быть разделены ячейки в экранах с точки зрения проникновения электромагнитной энергии СВЧ-диапазона? Каковы особенности конструирования ячеек?

7. Изложите основные положения методики проектирования экранов для защиты рабочих мест.

8. Как определить границы санитарно-защитной зоны?

9. Приведите основные соображения по определению высоты возвышения антенны РЛС.

10. Назовите основные средства индивидуальной защиты от СВЧ-излучений.

4. Решение типовых задач

Задача 1. Рассчитать плотность потока энергии (ППЭ) от РЛС на расстоянии r = 400м. на уровне рабочего места h_в = 4м. относительно земли.

Исходные данные: импульсная мощность Р_и = 500 кВт; длительность импульса _и = 2 мкс; частота повторения импульсов F = 500 Гц; длина волны  = 6 см; отражатель антенны параболической с максимальным размером по вертикали 2R = 3 м; коэффициент усиления антенны G = 20000; ширина диаграммы направленности по половине мощности в вертикальной плоскости равна _0,5 = 4; центр антенны находится на высоте h_А = 3 м от земли; при наибольшем антенны к земли главный максимум ее излучения находится под углом места  = 0,5; местность, где расположена станция, на Н = 2 м выше местности в районе здания.

4.1. Указания к решению задачи 1

4.1.1 Плотность потока энергии ППЭ в точке рабочего места на высоте h определяется из соотношения

ППЭ = ППЭ_maxу,

где у – коэффициент ослабления, зависящий от линейного (или углового) смещения точки приема энергии от оси диаграммы. Значение коэффициента у находят из табл. 5.1 по соответствующим значениям х, которые в свою очередь определяют из соотношения:

,

где - волновое число ;  - угловое отклонение луча излучения от оси главного луча; где R – половина раскрыва антенны 150см.

.

4.1.2 Определим а из соотношения:

,

,

.

Подставляя исходные данные в соответствующие соотношения определим значения l, h_, , , R, k, x. По известному х найдем по табл. 5.1 у = 0,43.

4.1.3.Максимальную плотность потока энергии ППЭ_max (мкВт/см) определим по формуле:

,

где Р_ср = Р_и_иF – средняя мощность в ваттах, равная 500 · 10 · 2 · 10 · 500 = 500 Вт.

Тогда

;

.

Задача 2. Рассчитать радиус санитарно-защитной зоны от РЛС, на которой интенсивность излучения не превышает предельно допустимого значения в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84, ППЭ_пду = 1000 мкВт/см². Мощность излучения Р_ср = 1500Вт. Коэффициент антенны G = 3000.

4.2. Указания к решению задачи 2

4.2.1 Расстояние, соответствующее предельно допустимому значению излучения:

Таблица 5.1

Таблица некоторых значений функции у(х)

x	y	x	y	x	y	x	y	x	y
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9	1,000 0,996 0,984 0,972 0,960 0,936 0,912 0,885 0,850 0,812	1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9	0,774 0,732 0,689 0,645 0,599 0,553 0,507 0,462 0,418 0,275	2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9	0,332 0,291 0,252 0,218 0,187 0,159 0,132 0,107 0,085 0,068	3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9	0,052 0,038 0,027 0,019 0,009 0,002 0,000 0,002 0,008 0,012	4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9	0,016 0,015 0,011 0,006 0,000 0,001 0,004 0,004 0,001 0,000

Задача 3. Рассчитать толщину сплошного защитного экрана производственной зоны, находящейся в зоне диаграммы направленности антенны РЛС.

Исходные данные: Средняя мощность РЛС Р_ср = 200 Вт, G = 400, r = 5м., экран из алюминия,  = 3,54·10^-3 Ом^-1·м^-1,  = 4·10^-7 Гн/м,  = 3 см, f = 1·10¹⁰ Гц.

4.3.Указания к решению задачи 3

4.3.1 Определим плотность потока энергии на расстоянии r = 5м. от антенны РЛС:

4.3.2 Принимаем ППЭ_пду = 1000 мкВт/см² и рассчитываем необходимую кратность N ослабления ППЭ экраном:

,

тогда N = 0,04

4.3.3 Толщина защитного экрана

Следовательно, толщину экрана необходимо выбирать по соображениям прочности конструкции.

5.Задача для самостоятельного решения

Задача 4. Рассчитать размеры санитарно-защитной зоны, где интенсивность излучения не превышает, для лиц, не работающих профессионально с СВЧ-генераторами, и для всего населения 1000 мкВт/см². Если по условию задачи получится размер санитарно-защитной зоны более 1500 мм, то разработать меры защиты по снижению интенсивности облучения от РЛС.

Исходные данные для расчета 10 вариантов приведены в таблице 5.2.

4.4.1 Указания к решению самостоятельной задачи

4.4.1 Для расчета санитарно-защитной зоны руководствоваться указаниями 4.1.1 – 4.1.3.

4.4.2.Для расчета мер защиты руководствоваться указаниями 4.2.1, а при необходимости 4.3.1 – 4.3.3.

Таблица 5.2

Исходные данные для решения задачи 4.

Параметр РЛС	Номер варианта
	1,11, 21,31,41,51	2,12, 22,32, 42,52	3,13, 23,33,43,53	4,14, 24,34,44,54	5,15, 25,35,45,55	6,16, 26,36,46,56	7,17, 27,37,47,57	8,18, 28,38,48,58	9,19, 29,39,49,59	10,20,30,40,50,60
Импульсная мощность РИ, кВт	15+N	150+N	400+N	500+N	100+N	15+N	230+N	400+N	150+N	150+N
Несущая час­тота f, мГц	9*N	9.2*N	94*N	40*N	10*N	30*N	90*N	63*N	51*N	32*N
Длина волны, , см	3+N	3+N	6+N	5+N	12+N	3+N	23+N	5,5+N	10+N	3+N
Длительность импульса И, мкс	0,5	0,55	2,0	2,5	3,0	0,45	3,5	1,8	2,8	0,5
Частота пов­торения F, Гц	2000	2400	1000	400	350	2000	300	1200	450	200
Вертикаль­ный размер антенны, R, м	1,5+0,1*N	0,6+0,1*N	1,5+0,1*N	1,3+0,1*N	2,2+0,1*N	1,4+0,1*N	3,3+0,1*N	1,4+0,1*N	2,0+0,1*N	0,55+0,1*N
Коэффициент усиления антенны, G	4000*N	3500*N	2500*N	2000*N	2000*N	3700*N	1000*N	2200*N	3000*N	4000*N
Расстояние от РЛС до рабо­чей зоны r, м	150+N	350+N	500+N	400+N	150+N	200+N	400+N	800+N	700+N	400+N
Угол наклона оси антенны, , град	-1,2	-0,5	+1	+0,5	+0,6	-1,5	+1,5	+1	+2	+0,8
Высота цен­тра антенны РЛС, hА, м	3,5+0,15*N	3,6+0,15*N	3,7+0,15*N	3,0+0,15*N	4,0+0,15*N	3,2+0,15*N	3,2+0,15*N	3,2+0,15*N	4,6+0,15*N	3,4+0,15*N
Высота точки облучения в рабочей зоне hВ, м	4,0+0,15*N	4,1+0,15*N	4,2+0,15*N	4,0+0,15*N	4,5+0,15*N	4,0+0,15*N	4,0+0,15*N	4,0+0,15*N	4,1+0,15*N	3,8+0,15*N
Высота мест­ности, где установлена РЛС, Н, м	2+0,1*N	2,1+0,1*N	2,5+0,1*N	4,5+0,1*N	2,9+0,1*N	3,0+0,1*N	3,0+0,1*N	3,0+0,1*N	3,0+0,1*N	3,0+0,1*N