Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Підручник №1.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
3.37 Mб
Скачать

2.8. Захист ВіД електромагНіТних випроМіНювань

РАДіОЧАСТОТНОГО ДіАПАЗОНУ

2.8.1. Основні положення

Життя на нашій планеті виникло в тісній взаємодії з електромаг1

нітними випромінюваннями (ЕМВ) і, насамперед, з електромагніт1

ним полем Землі. Людина пристосувалася до земного поля в процесі

свого розвитку, і воно стало не тільки звичною, але й необхідною умо1

вою нашого життя. Як збільшення, так і зменшення інтенсивності

діючих на людину електромагнітних полів відносно природного зем1

ного поля здатні позначитися на біологічних процесах в її організмі.

228

229

Електромагнітна сфера нашої планети визначається, в основному, елек1

тричним (Е = 120–150 В/м) і магнітним (Н = 24–40 А/м) полями Землі,

атмосферним електричним радіовипромінюванням Сонця і галактик, а також

полями штучних джерел. Діапазон природних і штучних полів дуже широ1

кий: починаючи від постійних магнітних і електростатичних полів і кінчаючи

рентгенівським і гамма1випромінюванням частотою 3 · 1021 Гц і вище. Кож1

ний з діапазонів електромагнітних випромінювань по1різному впливає на

розвиток живого організму. На відміну від світлового, інфрачервоного й ульт1

рафіолетового випромінювань ще не знайдено відповідних рецепторів для

ЕМВ інших діапазонів. Є деякі факти про безпосереднє сприйняття клітина1

ми мозку ЕМВ радіочастотного діапазону, про вплив низькочастотних ЕМВ

на функції головного мозку, які вимагають додаткового підтвердження.

Джерелами електромагнітних випромінювань радіочастот є могутні ра1

діостанції, генератори надвисоких частот, установки індукційного і діелек1

тричного нагрівання, радари, вимірювальні і контролюючі пристрої, дослід1

ницькі установки, високочастотні прилади і пристрої в медицині й у побуті.

Джерелом електростатичного поля й електромагнітних випромінювань у

широкому діапазоні частот (понад – та інфранизькочастотному, радіочастот1

ному, інфрачервоному, видимому, ультрафіолетовому, рентгенівському) є

персональні електронно1обчислювальні машини (ПЕОМ і відеодисплейні

термінали (ВДТ) на електронно1променевих трубках, які використовуються

як у промисловості та наукових дослідженнях, так і в побуті. Небезпеку для

користувачів представляє електромагнітне випромінювання монітора в

діапазоні частот 20 Гц – 300 МГц і статичний електричний заряд на екрані.

Джерелами електромагнітних полів промислової частоти є будь1які елек1

троустановки і струмопроводи промислової частоти. Чим більша напруга,

тим вище інтенсивність полів.

В даний час визнаються джерелами ризику в зв'язку з останніми

даними про вплив електромагнітних полів промислової частоти: елек1

троплити, електрогрилі, праски, холодильники (при працюючому

компресорі). Джерелом підвищеної небезпеки з погляду електромаг1

нітних випромінювань є також мікрохвильові печі, телевізори будь1

яких модифікацій, мобільні телефони.

2.8.2. Основні характеристики електромагнітного поля

Електромагнітне поле (ЕМП) – особлива форма матерії. Будь1яка

електрична заряджена частка оточена електромагнітним полем, що

складає з нею єдине ціле. Але електромагнітне поле може існувати й

у відділеному від заряджених часток вигляді, як випромінювання

фотонів, що рухаються зі швидкістю, близькою до 3 · 108 м/с, або

випромінювання у вигляді електромагнітного поля (електромагніт1

них хвиль).

Електромагнітне поле (електромагнітне випромінювання) харак1

теризується векторами напруженості електричного Е (В/м) і магніт1

ного Н (А/м) полів, що характеризують силові властивості ЕМП. При

поширенні в провідному середовищі вони зв'язані співвідношенням:

230

Таблиця 2.20

Характеристика спектру електромагнітних випромінювань

Назва

діапазону частот

Номер

діапазону

Діапазон

частот

Діапазон

довжин хвиль

Назва діапазону

довжин хвилі

Дуже низькі частоти,

ДНЧ

1

2

34

0,003...0,3 Гц

0,3...3,0 Гц

3...300 Гц

300 Гц...30 кГц

107...106 км

106...104 км

104...102 км

102...10 км

Інфра низькі

Дуже низькі

Промислові

Звукові

Низкі частоти, НЧ 5 30...300 кГц 10...1 км Довгі

Середні частоти, СЧ 6 300 кГц…3 МГц 1 км...100 м Середні

Високі частоти, ВЧ 7 3...30 МГц 100...10 м Короткі

Дуже високі частоти,

ДВЧ

8 30...300 МГц 10...1 м Метрові

Ультрависокі часто1

ти, УВЧ

9 300 МГц...3 ГГц 100...10 см Дециметрові

Надвисокі частоти,

НВЧ

10 3...30 ГГц 10...1 см Сантиметрові

Надзвичайно високі

частоти, НЗВЧ

11 30...300 ГГц 10...1 мм Міліметрові

де – кругова частота електромагнітних коливань, с11;

– магнітна проникність середовища, Г/м;

– електрична провідність середовища, (Ом · м)11;

k – коефіцієнт загасання;

r – відстань до розглянутої точки, м.

В електромагнітній хвилі вектори Е і Н завжди взаємно перпенди1

кулярні. У вакуумі і повітрі Е = 377 Н. Довжина хвилі , частота коли1

вань f і швидкість поширення електромагнітних хвиль у повітрі с зв'я1

зані співвідношенням c = f. Наприклад, для промислової частоти

f = 50 Гц довжина хвилі = 3 · 108/50 = 6000 км, а для ультракоротких

частот f = 3 · 108 Гц довжина хвилі дорівнює 1 м.

Е = Н √e1k r, В/м, (2.46)



231

Спектр електромагнітних випромінювань відповідно до прийнятої

на практиці назви хвиль, діапазону частот і довжин хвиль представле1

ний у таблиці 2.20.

Біля джерела ЕМВ виділяють ближню зону чи зону індукції, що знахо1

диться на відстані r ≤/2≈/6, і далеку зону чи зону випромінювання, для

якої r > /6. У діапазоні від низьких частот до короткохвильових випроміню1

вань частотою < 100 МГц (табл. 2.20) біля генератора варто розглядати поле

індукції, а робоче місце, – що знаходиться в зоні індукції. У зоні індукції елек1

тричне і магнітне поле можна вважати незалежними одне від одного. Тому

нормування в цій зоні ведеться як по електричній, так і по магнітній складо1

вій. У зоні випромінювання (хвильовій зоні), де вже сформувалася електро1

магнітна хвиля, що біжить, більш важливим параметром є інтенсивність, що

у загальному вигляді визначається векторним добутком Е і Н, і для сферич1

них хвиль при поширенні в повітрі може бути виражена як Вт/м2,

,

4 r 2

Ðäæ I

= (2.47)

де I – інтенсивність електромагнітного випромінювання, Вт/м2;

Рдж – потужність випромінювання, Вт;

r – відстань від джерела, м.

Енергетичним показником параметрів для хвильової зони електромагніт1

ного поля є густина потоку енергії (ГПЕ), Вт/м2.

Вплив електромагнітного поля на людину оцінюється кількістю електро1

магнітної енергії, яка поглинається його тілом W, Вт.

W = ГПЕ · Sеф, (2.48)

де ГПЕ – густина потоку енергії випромінювання електромагнітної енергії,

Вт/м2;

Sеф – ефективна поглинаюча поверхня тіла людини, м2.

Крім вищезгаданих зон (ближньої та дальньої), існують так звані

«мертві зони», в яких поле відсутнє, але її межі визначають тільки експе1

риментально.

Методика розрахунку інтенсивності опромінювання залежить від типу

випромінювача і зони (ближня, дальня), в якій знаходиться робоче місце.

Спочатку визначають межі зон. Далі визначають, в якій зоні знаходиться

робоче місце, і для даної зони розраховується напруженість електричного

(Е, В/м) і магнітного (Н, А/м) полів за формулами:

для ближньої зони:

Ебл = І/(2r3); (2.49)

Вт/м2,

Hбл = ІL/(4r2); (2.50)

де І – сила струму в провіднику (антені), А;

L – довжина провідника (антени), м;

– кругова частота поля, = 2f, f – частота поля, Гц;

– діелектрична проникність середовища, Ф/м;

r – відстань від джерела випромінювання до робочого місця, м;

для дальньої зони:

Ед = 30P/r; (2.51)

Нд = P/30/4r; (2.52)

де Р – потужність випромінювання, Вт;

– коефіцієнт підсилення антени.

Для напрямленого випромінювання густина електромагнітного поля у

ближній зоні по осі діаграми напрямленості випромінювання:

ГПЕбл = 3Рсер/S; (2.53)

у дальній зоні:

ГПЕд = Рсер/(4r2); (2.54)

де Рсер – середня потужність випромінювання, Вт;

Рсер = Рімп/Т;

Рімп – потужність випромінювання у імпульсі, Вт;

t – тривалість імпульсу, с;

Т – період проходження імпульсів, с;

S – площа випромінювання антени, м2.

Ці формули (2.49–2.54) дійсні для розрахунку параметрів ЕМВ за умови

розповсюдження радіохвиль у вільному просторі, тобто неспотвореного елек1

тромагнітного поля.

В реальних умовах і, особливо, у виробничому приміщенні елек1

тромагнітне поле від джерела спотворюється, так званим, полем вто1

ринного випромінювання, тобто електромагнітним полем, відбитим

від поверхонь металевих предметів (обладнання) і недосконалих ді1

електриків (у т. ч. і людей). Це поле вторинного випромінювання

накладається на основне поле і змінює (збільшує чи зменшує) параме1

три основного поля. Розрахувати параметри поля вторинного випро1

232

233

мінювання і, тим більше, результативного поля неможливо. Наявність

у приміщенні кількох джерел електромагнітного випромінювання

(наприклад, комп’ютерів) також ускладнює розподіл електромагніт1

ного поля, яки може бути визначений за допомогою тільки прямих

вимірювань.