
- •Антропогенные источники эмп можно разделить на следующие группы:
- •Действие на организм.
- •Нормирование воздействия электромагнитного излучения радиочастот.
- •Средства защиты от воздействия электромагнитных излучений.
- •Санитарно-защитные зоны (сзз)
- •Задание 1.
- •Варианты задания
- •Задание 2. Определение предельно допустимое значение ппэ в зависимости от времени контакта с источником эмп в условиях профессионального воздействия.
- •Контрольные вопросы
Федеральное агентство связи Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)
Кафедра безопасности жизнедеятельности и экологии
Практическая работа № 8
Исследование физических свойств электромагнитного излучения
г. Новосибирск. 2013 г.
ЗАДАНИЕ № 8
Исследование физических свойств электромагнитного излучения
Цель работы: Исследование физических свойств источников электромагнитного излучения (ЭМИ)
Порядок выполнения.
Ознакомиться и законспектировать общие сведения о
Вычислить среднюю мощность излучения.
Определить размер санитарно-защитной зоны.
Определить значение плотности потока энергии (ППЭ) в зоне жилой застройки.
Определить, время безопасного нахождения в зоне.
Построить схему распространения электромагнитных волн и размеры санитарно-защитных зон на основе фрагмента карты «Дубль-ГИС».
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Оборудование и системы, которые генерируют, передают и используют электрическую энергию, создают в окружающей среде электромагнитные поля. Кроме искусственных источников электромагнитного излучения (ЭМИ) существуют и естественные - космос, Земля. Спектр ЭМИ природного и техногенного происхождения, оказывающий влияние на человека как в условиях быта, так и в производственных условиях, достаточно широк. Характер воздействия на человека ЭМИ в разных диапазонах различен.
Электромагнитный спектр от инфранизких до сверхвысоких частот условно разделяется на диапазон по частоте колебаний или длине волны таблица 1.
Таблица 1 - Спектр электромагнитных колебаний от инфранизких до сверхвысоких частот.
Диапазон частот |
Диапазон волн |
Частота колебаний |
Длина волны |
Низкие частоты (НЧ) |
инфранизкие низкие промышленные звуковые |
0,003 - 0,3 Гц 0,03 - 3,0 Гц 3 - 300 Гц 300Гц - 30 кГц |
107 - 10 6 км 106 - 104 км 104 - 102 км 102 - 10 км |
Высокие частоты (ВЧ) |
длинные средние короткие |
30 - 300 кГц 300кГц - 3 МГц 3-30 МГц |
10 - 1 км 1км - 100 м 100 - 10 м |
Ультравысокие частоты (УВЧ) |
ультракороткие |
30 -300Мгц
|
10 - 1 м |
Сверхвысокие частоты (СВЧ) |
дециметровые сантиметровые миллиметровые |
300Мгц - 3ГГц 30 - 300ГГц 30 - 300ГГц |
100 - 10см 10 - 1 см 10 - 1 см |
Электромагнитное поле диапазона радиочастот обладает рядом свойств, которые широко используются в разных отраслях.
Высокочастотное электромагнитное поле образуется в рабочих помещениях во время работы электрических генераторов высокой частоты.
Источниками излучения электромагнитных волн в радиотехнических установках могут быть генераторы электромагнитных колебаний, антенные устройства, отдельные СВЧ-блоки (линии передач от генератора к антенне, отверстия и щели в сочленениях тракта передачи энергии волн).
Работы с источниками ультравысоких частот выполняются в радиосвязи, радиовещании, медицине, телевидении: при конструировании и опытной эксплуатации передатчиков на передающих радио- и телецентрах, в физиотерапевтических кабинетах для диатермии и индуктотермии.
Работы с источниками сверхвысокой частоты осуществляются в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии: в процессе отработки и испытании блоков, узлов макетов радиолокационных станций в условиях конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов; при ремонте радиолокационной аппаратуры в мастерских; при регулировке, настройке, испытании и проверке отдельных элементов узлов и приборов СВЧ - аппаратуры в производственной обстановке: для целей навигации судов различного назначения(пассажирские, транспортные, промысловые, технические, научно-исследовательские); в гидрометеорологической службе для обнаружения, наблюдения и определения места расположения облачных систем, грозовых очагов; для радиорелейной связи и др.
Основными параметрами электромагнитных колебаний являются длина волны , частота колебаний f и скорость распространения колебаний с:
= с / f, (1)
Электромагнитное поле - совокупность как переменного электрического, так и неразрывно с ним связанного магнитного поля.
Интенсивность электромагнитного поля на рабочих местах зависит от мощности генератора, расстояния рабочего место от источника излучения и отражений от различных металлических поверхностей.
Вокруг источника излучения волн схематически можно выделить три зоны: ближнюю - зону индукции, промежуточную - зону интерференции и дальнюю - зону излучения. Соотношения электрической и магнитной составляющих в этих зонах не одинаковы.
В зоне индукции работающие подвергаются воздействию различных по величине электрических и магнитных полей, поэтому их интенсивность оценивается раздельно, величинами напряженности электрической Е и магнитной Н составляющей в вольтах на метр (В/м) для электрического и в амперах на метр (А/м) для магнитного поля. Эти поля имеют место при работе с источниками низко-, высоко- и ультравысокочастотных излучений.
Работающие с высокочастотной аппаратурой практически находятся в волновой зоне. Интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии - количеством энергии, падающей на единицу поверхности, и выражается в ваттах на квадратный метр (Вт/м2) или в милли- и микроваттах на квадратный сантиметр (мВт/см2, мкВт/см2).
Природные источники электромагнитных полей. Природные источники электромагнитных полей делят на две группы.
Первая - поле Земли - постоянное электрическое и постоянное магнитное поле.
Вторая группа - радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, звезды и т.д.), атмосферные процессы - разряды молний и т.д. Естественное электрическое поле Земли создается избыточным отрицательным зарядом на поверхности; его напряженность обычно от 100 до 500 В/м. Грозовые облака могут увеличивать напряженность поля до десятков, а то и сотен кВ/м. Вторая группа природных электромагнитных полей характеризуется широким диапазоном частот.
Антропогенные источники эмп можно разделить на следующие группы:
– системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока (0-3 кГц): электростанции, линии электропередачи (ВЛ), трансформаторные подстанции, системы электроснабжения, бытовые приборы
– транспорт на электроприводе (0-3 кГц) : железнодорожный транспорт и его инфраструктура, городской транспорт - метрополитен, троллейбусы, трамваи и т. п. – является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. Максимальные значения плотности потока магнитной индукции В в пригородных "электричках" достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл.
– функциональные передатчики: радиовещательные станции низких частот (30 - 300 кГц), средних частот (0,3 - 3 МГц), высоких частот (3 - 30 МГц) и сверхвысоких частот (30 - 300 МГц); телевизионные передатчики; базовые станции систем подвижной (в т. ч. сотовой) радиосвязи; наземные станции космической связи; радиорелейные станции; радиолокационные станции и т. п.
Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение электрических и магнитных полей Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту и длину волны. Длина волны зависит от скорости распространения излучения. Скорость распространения электромагнитного излучения (фазовая) в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Электромагнитные волны — это поперечные волны (волны сдвига), в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приемнику, в том числе и через вакуум.
Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам. Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.
Распространение электромагнитных волн, временны́е зависимости электрического E (t) и магнитного H (t) полей, определяющий тип волн (плоские, сферические и др.), вид поляризации и прочие особенности зависят от источника излучения и свойств среды.
Таблица 2. Диапазоны электромагнитного излучения
Вид излучения |
Длина волны, м |
Частота волны, Гц |
радиоволны |
103 – 104 |
3·105 – 3·1012 |
световые волны: 1) Инфракрасное излучение 2) Видимый свет 3) Ультрафиолетовое излучение |
5·10-4 – 8·10-7
8·10-7– 4·10-7 4·10-7 – 10-9 |
6·1011 – 3,75·1014
3,75·1014 – 7,5·1014 7,5·1014 – 3·1017 |
рентгеновское излучение |
2·10-9 – 6*10-12 |
1,5·1017 – 5·1019 |
гамма-излучение |
<6·10-12 |
>5·1019 |
Электромагнитные излучения различных частот (таблица 2) взаимодействуют с веществом также по-разному. Процессы излучения и поглощения радиоволн можно описать с помощью соотношений электродинамики; а для волн оптического диапазона и жестких лучей необходимо учитывать их квантовую природу.
Электромагнитный смог-это загрязнение среды обитания человека неионизирующими излучениями от устройств использующих, передающих и генерирующих электромагнитную энергию и возникающие из-за несовершенства техники и/или нерационального ее применения.
Электромагнитный смог можно классифицировать на три вида:
– смог открытой местности (уличный),
– смог в помещениях (от осветительной системы),
– смог от устройств мобильной связи.
Электромагнитное загрязнение открытой местности возможно от различных передающих радиотехнических объектов (ПРТО), высоковольтных линий электропередачи, от использования неоновой и иной рекламы, проводов электротранспорта, электрифицированных железных дорог. Чтобы создать достаточно высокие уровни поля на открытой местности, необходимы очень мощные источники. Электромагнитный смог от функциональных передатчиков отличается по источнику и по действию, основным источником являются средства сотовой связи – сотовые телефоны и базовые станции связи.
Причиной внутреннего смога в помещениях являются паразитарные наслоения на синусоиду тока промышленной частоты. Известно, что в нашей стране используется две системы электроснабжения: промышленная, трехфазная (380 В), и осветительная, двухфазная (220 В). Правила эксплуатации, соответствующие стандарты требуют заземления всех элементов силовой промышленной сети. Для осветительной сети требование заземления или зануления распространяется только на распределительные устройства – от подстанций 0,4 кВ до распределительных коробок. Розетки, выключатели, большинство приборов не подлежат этому заземлению, и они становятся излучателями паразитарных токов, а практически, источниками электромагнитного смога.