Методички
Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к лабораторным работам / Сост.: В. А. Буканин, О. В. Демидович, А. Е. Зенков, А. А. Ковбасин, В. Н. Павлов, А. О. Трусов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2005. 80 c.
Безопасность жизнедеятельности: Методические указания по выполнению лабораторных работ / Сост.: В. А. Буканин, О. В. Демидович, Е. А. Иванов, А. А. Ковбасин, В. Н. Павлов, С. В. Петухова, Г. М. Товбин, А. О. Трусов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2008. 84 c.
Цель работы:
ознакомиться с санитарно-гигиеническим нормированием излучения радиочастот и изучить методы защиты персонала от облучения при работе с маломощным СВЧ-генератором и с технологической СВЧ-печью.
Общие сведения
В работе исследуются уровни возможного облучения персонала при работе с генератором СВЧ.
Данная установка имитирует встречающиеся на производстве условия работы персонала при работе с устройствами СВЧ.
1-Ваттметр (измеряется мощность излучения)
2:3-направляющие со шкалой для отсчета расстояния между плоскостями раскрыва рупоров генератора СВЧ и измерителя мощности
4-передающая рупорная антенна.
5-поворотное устройство.
6-источник СВЧ излучения –генератор Ганна(10ГГц: длина волны λ=3 см).
Пространство около излучающей антенны делится на ближнюю, переходную и дальнюю зоны. В ближней и переходной зонах формируетя поле излучения (волновое поле). Здесь наблюдается сложный характер зависимости напряженностей электромагнитного и магнитного полей от расстояния до плоскости раскрыва антенны. Граница начала дальней зоны излучающей антенны в направлении главного максимума излучения соответствует расстоянию
lд >L2 / λ
где L-максимальный размер раскрыва антенны.
λ-длина волны СВЧ-излучения в воздухе.
Для используемой антенны
L=9 см
λ = 3 см
lд = 27 см
Наиболее характерным для СВЧ-гигиены являются измерения в дальних (волновых) зонах источников СВЧ-излучения. Для оценки интенсивности облучения в интересующих точках исследуемой части пространства на выбранном месте используются измерители плотности потока мощности. В лабораторной работе в качестве измерителя установлена рупорная приемная антенна.
Экспериментальные значения ППЭ (плотность потока энергии) вычисляется по формуле:
- эффективная площадь антенны
– мощность излучения
Теоретические значения ППЭ вычисляется по формуле:
где - выходная мощность генератора
- коэффициент усиления передающей антенны по мощности
F – коэффициент искажения учитывающий реальные условия облучения, то есть интерференцию прямого луча от антенны и лучей, отраженных от окружающих предметов
В работе требуется изучить зависимости интенсивности СВЧ облучения от расстояния до источника, от положения рабочего места по отношению к направлению максимума излучения антенны, влияние материала и конструкций защитных экранов на уровень облучения
Обработка результатов
Исследование зависимости уровня облучения от расстояния до источника
Снимем зависимость P пр(l) в ближней, переходной и дальней зонах
Вычислим среднеарифметические значения Р пр
Вычислим экспериментальные и теоретические значения ППЭ для дальней зоны (от 30 до 90 см)
l, см |
P пр, мВт |
P пр, мВт |
P пр, мВт |
P пр ср , мВт |
|
|
5 |
∞ |
∞ |
∞ |
∞ |
- |
- |
13 |
0,6 |
0 ,7 |
0,68 |
0,66 |
- |
- |
14 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
- |
- |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
- |
- |
16 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
- |
- |
17 |
0,8 |
0,7 |
0,75 |
0,75 |
- |
- |
18 |
0,5 |
0,45 |
0,5 |
0,48 |
- |
- |
19 |
0,65 |
0,75 |
0,7 |
0,7 |
- |
- |
20 |
0,38 |
0,37 |
0,38 |
0,376 |
- |
- |
25 |
0,3 |
0,31 |
0,3 |
0,303 |
- |
- |
30 |
0,2 |
0,21 |
0,2 |
0,203 |
0,051 |
0,194621373 |
35 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,025 |
0,142987131 |
40 |
0,09 |
0,085 |
0,085 |
0,086 |
0,021 |
0,109474522 |
45 |
0,06 |
0,068 |
0,066 |
0,065 |
0,016 |
0,086498388 |
50 |
0,05 |
0,05 |
0,051 |
0,0503 |
0,013 |
0,070063694 |
55 |
0,048 |
0,048 |
0,05 |
0,0486 |
0,012 |
0,05790388 |
60 |
0,04 |
0,041 |
0,04 |
0,0403 |
0,01 |
0,048655343 |
65 |
0,038 |
0,039 |
0,04 |
0,039 |
0,009 |
0,041457807 |
70 |
0,035 |
0,031 |
0,033 |
0,033 |
0,008 |
0,035746783 |
75 |
0,03 |
0,029 |
0,03 |
0,0296 |
0,007 |
0,03113942 |
80 |
0,025 |
0,023 |
0,023 |
0,0236 |
0,006 |
0,027368631 |
85 |
0,021 |
0,021 |
0,022 |
0,0213 |
0,005 |
0,024243493 |
90 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,005 |
0,021624597 |
Ниже приведен график зависимости уровня облучения от расстояния:
В таблице указаны плотности потока мощности ППЭ как экспериментальные, так и теоретические. Из таблицы видно, что теоретические и экспериментальные расчеты не сходятся.
Рассчитаем безопасное расстояние до антенны без экрана:
Нормативное значение ЭЭппэ за рабочий день равно 2 Вт ч/м2. Значит предельно дпустимые значения ППЭ = ЭЭппэ /t
Рабочий день t = 8 часов, следовательно ППЭпд = 0,25 Вт/ м2
Из формулы определим безопасное расстояние до антенны без экрана.
= 0,15 м = 15 см
Снятие диаграмм направленности антенны
l = 30 см
угол,˚ |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
Pпр,мВт |
0,2 |
0,18 |
0,12 |
0,07 |
0,03 |
0,005 |
0 |
0 |
0 |
Pпр,мВт |
0,21 |
0,17 |
0,11 |
0,07 |
0,03 |
0,004 |
0 |
0 |
0 |
Pпр,мВт |
0,2 |
0,18 |
0,12 |
0,075 |
0,025 |
0,005 |
0 |
0 |
0 |
Pпр ср, мВт |
0,203 |
0,176 |
0,116 |
0,072 |
0,028 |
0,0046 |
0 |
0 |
0 |
Исследование защитных свойств экранов из различных материалов:
|
Pпр, мВт |
K экр |
0. Без экрана |
0,18 |
|
1.Резина со сложной поверхностью |
0,005 |
36 |
2.Медная сетка (крупная) |
0,14 |
1,3 |
3.Медная сетка (средняя) |
0,02 |
9 |
4.Медная сетка (мелкая) |
0 |
∞ |
5.Резина простая механизированная |
0,05 |
3,6 |
6.Оргстекло |
0,12 |
1,5 |
7.Кювета из оргстекла с водой |
0 |
∞ |
8.Резина |
0,015 |
12 |
9.Защитная ткань 1 |
0,03 |
6 |
10.Защитная ткань 2 |
0,1 |
1,8 |
Определим коэффициент осблабления или экранирования излучения экранами (отношение мощности без экрана и с экраном)
Вывод:
В ходе лабораторной работы были ознакомлены с санитарно-гигиеническим нормированием излучения радиочастот. Были изучены методы защиты персонала от облучения при работе с маломощным СВЧ-генератором.
Провели исследование на зависимость уровня облучения от расстояния до источника (в ближней, переходной и дальней зоне). Выяснилось, что мощность уменьшается с увеличением расстояния. Были вычислены экспериментальные и теоретические значения ППЭ для дальней зоны (от 30 до 90 см). Они не совпадают.
При исследовании диаграммы направленности антенны было выяснено, что мощность излучения уменьшается почти линейно с увеличением угла отклонения .
При исследовании защитных свойств экранов из различных материалов установили, что лучше всего справляется с ослаблением мощности излучения
кювета из оргстекла с водой и медная сетка (мелкая), коэффициент ослабления которых велик, т.к. мощность излучения с экраном = 0.