_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Безопасности жизнедеятельности

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Тема: Исследование защиты человека от воздействия СВЧ-излучения

Студенты гр. 8091		Гришин И.Д.
		Чиркин А.А.
		Чуркин. В.Е.
Преподаватель		Павлов В.Н.

Санкт-Петербург

2023

Цель работы.

Ознакомиться с санитарно-гигиеническим нормированием излучения радиочастот и изучить методы защиты персонала от облучения при работе с маломощным СВЧ-генератором.

Основные теоретические положения.

В этой работе изучается, какой уровень облучения может быть воздействием на людей, которые работают с генератором СВЧ.

Радиочастотные электромагнитные поля (ЭМП) — это волны, которые используются для передачи информации, например, в связи, радиолокации и неразрушающем контроле. Они также используются в технологических цепях. Человек может быть воздействован высокочастотными ЭМП, создаваемыми устройствами, такими как генераторы, линии связи и технологические устройства. Это может происходить как прямым излучением, так и отражением.

Электромагнитные поля могут приводить к тепловому, механическому и нетепловому (например, информационному или биологическому) воздействию на объекты. Когда они воздействуют на человеческое тело, они могут вызывать поляризацию, вихревые токи и заряды. Электромагнитные поля с частотами до 300 ГГц обычно не считаются ионизирующими, так как их энергия невелика. Они работают с уже существующими свободными зарядами и диполями. Колебания свободных зарядов приводят к потере энергии из-за электрического сопротивления среды, а вращение дипольных молекул приводит к диэлектрическим потерям.

Результатом воздействия могут быть заболевания нервной и сердечно- сосудистой систем, электромагнитная катаракта, выпадение волос и другие нежелательные последствия.

Для ограничения вредного воздействия ЭМП радиочастот по требованиям ГОСТ 12.1.006-84 и СанПиН 2.2.4.1191-03 установлены предельно допустимые уровни по значениям напряженности электрического Е, В/м, и магнитного полей Н, А/м, для частот 10 кГц...300 МГц (длины волн от 30 км до 1 м) и по плотности потока энергии (ППЭ) или плотности потока мощности (ППМ), Вт/м, для частот 300 МГЦ. 300 ГГц (длины волн от 1м до 1мм).

Для радиочастотного диапазона введен такой нормативный параметр, как энергетическая нагрузка (ЭН), или энергетическая экспозиция (ЭЭ), который характеризует дозу поглощенной человеком электромагнитной энергии. За рубежом нормирование ведется по удельной поглощённой электромагнитной мощности, которая характеризуется показателем, названным SAR (Specific Absorption Rate).

Энергетические экспозиции (энергетические нагрузки), создаваемые по­лями - электрическим, магнитным и электромагнитным - равны, соответственно, . Предельно допустимые значения Е, Н или ППЭ на рабочих местах персонала определяются исходя из допустимой энергетической экспозиции и времени воздействия:

,

где - допустимые значения энергетической экспозиции в течение рабочего дня; в нижних индек­сах - предельно допустимые значения напряжённости электрического (Е_ПД), магнитного (Н_ПД) полей и плотности потока энергии (ППЭ_ПД); τ, ч - время воздействия.

Нормативное значение за рабочий день равно 2 Вт*ч/м^2 для всех случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 50, которое составляет 20 Вт*ч/м^2 (2000 мкВт*ч/см^2). Максимальное значение даже кратковременно не должно превышать 10 Вт*ч/м^2 (1000 мкВт*ч/см^2).

Защита человека от сверхвысокочастотного (СВЧ) облучения осущест­вляется за счёт ограничения расстояния до источника или времени нахожде­ния в зоне облучения, экранирования рабочего места или источника излучения, а также использования средств индивидуальной защиты.

Она имитирует встречающиеся на производстве условия работы персо­нала при работе с устройствами СВЧ. В качестве источника СВЧ-излучения используется генератор Ганна, который настроен на частоту 10 ГГц. Выход­ная мощность генератора 4 мВт, сечение волновода 23х10 мм. Мощность из­лучения СВЧ измеряется стационарным прибором (миллиамперметром) с рупорной приёмной антенной. Для отсчёта расстояния между плоскостями раскрыва рупоров генератора СВЧ и измерителя мощности имеется направ­ляющая со шкалой.

Пространство около излучающей антенны условно делится на ближ­нюю, переходную и дальнюю зоны. В ближней и переходной зонах формируется 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 , где L – максимальный размер раскрыва антенны, λ – длина волны СВЧ-излучения в воздухе. Для используемой в работе антенны L = 9 см, λ = 3 см и = 27 см.

Наиболее характерными для СВЧ-гигиены являются измерения в даль­них (волновых) зонах источников СВЧ-излучения. Для оценки интенсивно­сти облучения в интересующих точках исследуемой части пространства (рабочей зоне помещения, территории объекта и т. п.) на выбранном месте используются измерители плотности потока мощности. В лабораторной ра­боте в качестве измерителя установлена рупорная приемная антенна. Чтобы определить , необходимо знать мощность излучения и эффективную площадь приёмной антенны :

Эффективная площадь антенны связана с её коэффициентом усиления соотношением:

Коэффициент усиления антенны показывает, во сколько раз значение сигнала, созданного этой антенной в дальней зоне в направлении мак­симума излучения, превышает значение сигнала, который мог быть создан ненаправленной антенной, находящейся на том же расстоянии от места приёма и излучающей ту же мощность. Иногда коэффициент усиления выражают в децибелах:

где Р - мощность источника излучения, - эквивалентная мощность направленного источника, приведённая к мощности изотропного источника.

Теоретическая плотность потока энергии на расстоянии l от антенны в направлении максимума 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, отражённых от окружающих предметов.

Коэффициент F - сложная колеблющаяся функция расстояния между антеннами. Для данной работы в первом приближении примем F = 1. Расчёт ППЭ следует выполнить для l = 30 ...95 см. В используемом макете коэффи­циент усиления приёмной и передающей антенн .

В связи с тем, что средствами защиты от ЭМП, особенно СВЧ-диапа­зона, на пути их распространения служат мелкая металлическая сетка, метал­лизированные ткани, специальные радиозащитные очки и другие поглощаю­щие или отражающие материалы, которые выбираются исходя из частоты, вида ЭМП и необходимого коэффициента экранирования, в лабораторной работе предлагается исследовать защитные свойства различных экранов (с резиной, имеющей сложную поверхность; с медными сетками с различным размером ячейки; с металлизированными тканями, которые выпускаются промышленностью; с оргстеклом; с кюветой из оргстекла, наполненной дистиллированной водой, и др.). При выполнении лабораторной работы следует оценить, к какому виду относится экран: поглощающему или отражающему.