Оценка эффективности защиты от воздействия сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения (90

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО (СВЧ) ИЗЛУЧЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе

Казань

КГТУ

2010

Составители: доц. Ф.Г.Назмутдинова проф. И.В. Чепегин доц. М.А.Чижова

Оценка эффективности защиты от воздействия сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения: методические указания / Ф.Г. Назмутдинова, И.В. Чепегин, М.А.Чижова; Федер. агентство по образованию, Казан. гос. технол. ун-т. – Казань : КГТУ, 2010. – 21 с.

Рассмотрены основные характеристики электро- магнитных излучений, воздействие их на организм человека, способы защиты.

Приведены нормативные документы и справочные данные, даны методические указания к выполнению лабораторной работы.

Предназначены для студентов всех специальностей, изучающих дисциплину « Безопасность жизнедеятельности».

Подготовлены на кафедре промышленной безопасности.

Печатаются по решению методической комиссии по циклу общепрофессиональных дисциплин.

Рецензенты: доц. каф. ТПП КГТУ В.Я. Пономарев доц. каф. физики КГТУ Р.С. Сальманов

2

бы не использовались источники ЭМИ. Это и металлургия, и химическая промышленность, и деревообработка, и легкая, и пищевая промышленность, электротранспорт, все системы производства, передачи и распределения электроэнергии , (линии электропередач, электростанции, кабельные сети).

Широко используются источники ЭМИ в медицине в научных исследованиях, в геодезии, радиоспектроскопии, в бытовой технике.

2.Основные параметры ЭМИ

Косновным параметрам ЭМИ относятся:

-длина волны – λ (Мм, км, м, Ом, мм, мкм,нм);

- частота - f (Гц);

-скорость распространения - с (м/с);

-напряженность электрического поля - Е (В/м);

- напряженность магнитного поля - Н (А/м) - плотность потока энергии - S (Вт/м2).

Длина волны и скорость распространения связаны соотношением:

где Е и М – соответственно относительные электрическая и магнитная проницаемость среды.

Область распространения электромагнитных волн подразделяется на три зоны: ближнюю (зону индукции), промежуточную (зону интерференции) и дальнюю (волновую зону).

Зона индукции простирается на расстояние, равное

сферы, центром которой является источник.

5

В этой зоне электромагнитное поле еще не сформировано, и на человека действуют независимо друг от друга напряженности электрического (Е) и магнитного (Н) полей.

Зона интерференции имеет радиус, определяемый по формуле

В этой зоне на человека одновременно воздействуют напряженность электрического, магнитного полей, а также плотность потока энергии.

Волновая зона, имеющая радиус R ³ 2pλ , характеризуется наличием сформированного электромагнитного поля, распространяющегося в виде бегущей волны. В этой зоне интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии (ППЭ), т.е. количеством энергии, падающей на единицу поверхности. Плотность потока энергии в волновой зоне связана с напряженностью электрического и магнитного полей соотношением Р = Е · Н. Единица измерения ППЭ – Вт/м2 .

3. Классификация ЭМВ

Электромагнитные поля (ЭМП) генерируются токами, изменяющимися во времени. Спектр электромагнитных (ЭМ) колебаний находится в широких пределах по длине волны λ: от 1000 км до 0,001 мкм и менее, а по частоте f от 3·102 до 3·1020 Гц, включая радиоволны, оптические и ионизирующие излучения. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находит ЭМ энергия неионизирующей части спектра. Это касается, прежде всего, ЭМ полей радиочастот с номерами диапазонов 5-11.Международная классификация электромагнитных волн по частотам приведена в табл.1.

6

7

4. Воздействие ЭМИ на организм человека

Наиболее опасными для человека являются ЭМП высокой и сверхвысокой частот. Критерием оценки степени воздействия на человека ЭМП служит количество электромагнитной энергии, поглощаемой им при пребывании в электрическом поле. Величина поглощаемой человеком энергии зависит от квадрата силы тока, протекающего через его тело, времени пребывания в электрическом поле и проводимости тканей человека.

Биологический эффект электромагнитных излучений определяется:

-плотностью потока энергии;

-частотой излучения;

-продолжительностью облучения;

- режимом облучения (постоянный, прерывистый, импульсный);

-размером облучаемой поверхности;

-наличием других вредных и опасных факторов среды обитания;

-индивидуальными особенностями организма. Действие ЭМИ на человека определяется в основном

поглощенной организмом энергией. Поглощенная часть энергии ЭМП превращается в тепловую энергию. Эта часть излучения проходит через кожу и распространяется в организме в зависимости от электрических свойств тканей и характеристик ЭМП. Начиная с величины интенсивности облучения, равной 10 мВт/см2 (тепловой порог), организм не справляется с отводом образующейся теплоты, и температура тела повышается, что приносит вред здоровью. При интенсивности поля значительно меньшей теплового порога электромагнитные поля оказывают специфическое воздействие на ткани человека. Они изменяют ориентацию клеток или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий электрического поля, ослабляют

8

биохимическую активность белковых молекул, нарушают функции сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. Однако эти изменения носят обратимый характер: достаточно прекратить облучение и болезненные явления исчезают.

Основным параметром биологического воздействия электромагнитного поля промышленной частоты является электрическая напряженность. Магнитная составляющая заметного влияния на организм не оказывает, так как в действующих установках напряженность магнитного поля промышленной частоты не превышает 25 А/м, а вредное биологическое воздействие проявляется при напряженностях

150-200 А/м.

Нетепловое воздействие характерно для ЭМП высоких частот, особенно СВЧ. Последствиями воздействия ЭМИ являются изменения крови (лейкоцитоз), развития катаракты (помутнение хрусталика глаза), изменения в сердечно- сосудистой системе , слабость, повышенная утомляемость, головные боли, головокружения, акроцианоз (посинение конечностей) вследствие нарушения кровообращения.

Кроме этого, ЭМИ действуют на иммунную систему, влияют на уровень онкологической заболеваемости.

5. Нормирование ЭМП

Нормативной базой в РФ являются ГОСТы, санитарные правила и нормы, а также допустимые уровни (ДУ) напряженности и энергетической нагрузки для некоторых источников ЭМП. Нормирование ЭМИ проводят в соответствии с основными нормативно-техническими документами и справочными данными [1-7].

Нормирование ЭМП производится с учетом источников их возникновения, при этом различают нормирование:

-геомагнитного поля;

-электростатических полей;

-постоянных магнитных полей;

9

-ЭМП промышленной частоты;

-ЭМП радиочастот;

-ЭМП, создаваемых ВДТ, ПЭВМ и системами сотовой

связи.

Воснову гигиенического нормирования ЭМИ радиочастотного диапазона положен принцип действующей дозы, учытывающей энергетическую нагрузку.

Втабл. 2 приведены значения предельно допустимой напряженности ЭМП по электрической и магнитной составляющим на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием ЭМП. Указанные значения не должны превышаться в течение рабочего дня.

Таблица 2

Значения предельно-допустимой напряженности ЭМП радиочастот

В диапазоне частот свыше 30кГц в практике нормирования используется энергетический подход. Наряду с параметрами Е, Н, ППЭ (плотность потока энергии) нормируется энергетическая экспозиция за рабочий день (табл.3), величина которой определяется по формуле

ЭЭпду= ППЭ·Т(Вт/м)2 ч ,

где Т – время воздействия.

10