книги из ГПНТБ / Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека

скрепляемых деталей одежды, в особенности если перед пропиткой провода были зачищены от эмали. Однако даже если гальванического контакта и нет, после пропитки резко возрастает емкость между проводами из-за обволакивания их массой. Нетрудно подсчитать, что при обволакивании только половины проводов (на сантиметре длины это порядка 30 ... 60 см провода диаметром 0,05 ... 0,03 мм) при толщине изоляции около 10 мкм емкость шва составляет сотни пикофарад на сантиметр длины, т. е. приблизительно на два порядка больше емкости обычных соединений.

Форма выпускаемых в настоящее время радиозащитных очков, носимых отдельно или вшитых в шлем костю­ ма, повторяет классическую форму защитных очков (на-

пример, летных). В таких очках используют стекла из специального радиозащитного стекла (стекла, покрыто­ го двуокисью олова), вырезанные приблизительно в виде

эллипсов с размерами полуосей около 25Х 17 мм и встав­ ленные в оправу из поролона с вшитой в него металли­

ческой сеткой. Защитные свойства очков оцениваются, как правило, на основании данных о коэффициенте за­ тухания примененного стекла, равного 25 ... 35 дБ. Эту величину считают вполне достаточной для защиты, одна­ ко, как оказалось, она соответствует истинному затуха­ нию очков только в верхнем участке СВЧ диапазона.

301

Имеется четкая нижняя граница по частоте, где величи­ на затухания падает ниже допустимой величины; суще­ ствование этой границы обусловлено снижением ди­ фракционного затухания с понижением частоты.

Для расчета дифракционного затухания используем

302

TöB не изменит). Таким образом, рекомендуемая конст­ рукция очков позволяет осуществлять более или менее удовлетворительную защиту (до 10 дБ) на частотах выше 3 ГГц. На частотах ниже 1 ... 2 ГГц они фактически бесполезны. Более того, ношение очков в ряде случаев может привести к вредным последствиям из-за необос­ нованной уверенности в их защитных свойствах. Отсут­ ствие в литературе данных о диапазонных свойствах очков можно объяснить, по-видимому, сложностью про­ ведения необходимых измерений.

Существенным недостатком принятой в настоящее время для производства конструкции очков является явное неудобство их носки. Одно из известных предложений заключается в замене су­

на уровне глаз была бы по крайней мере не меньше затухания плен­ ки, которое можно достаточно легко получить равным 20...30 дБ.

Кроме того, форма маски выбирается такой, чтобы обеспечи­ валась удобная носка и возможность встраивания в костюм. На ме­ сте механического контакта маски со лбом, висками и спинкой носа наклеивается мягкий поролон 1, 2 и 3\ выбор этих точек кон­ такта определяется удобством крепления маски к голове с помощью затылочных гибких ремней или резиновых лент 4. Кроме жесткости положения маски при обычных положениях головы и мягкости контакта с носом, конструкция узла 2 должна обеспечивать до­ статочный обзор.

Выбор в качестве материала для штамповки маски обычных термопластических масс упрощает задачу создания необходимой

3 0 3

формы маски и выработки отдельных фигурных деформаций для создания определенных эксплуатационных удобств. Кроме того, это позволяет создать простую конструкцию вентиляционных отверстий для дыхания и теплообмена поверхности тела. Для этого боковые, нижняя и верхняя части маски выполняются перфорированными. Конструкция перфорационных отверстий 5 должна удовлетворять определенным условиям, обеспечивающим необходимый минимум дополнительного ослабления экраниповки. Выбор размера перфо­ раций и расстояний между ними может быть приближенно произве­ ден на основании номограммы (рис. 7.3.10). Для повышения зату-

Вс*і,ВБ

Рис. 7.3.10. Номограмма для расчета ослабления перфо­ рированных металлических листов (а — расстояние между отверстиями).

хания перфораций желательно применить напыление отверстий из­ нутри, т. е. по всей толщине материала маски. В этом случае за­ тухание, вносимое этими отверстиями, можно определить по фор­ муле затухания решетки запредельных круглых отверстий:

при этом, так как нас интересует случай, когда расчетная точка находится на расстоянии от выходной апертуры отверстия r~^>d, величина затухания слабо зависит от количества отверстий. Для

304

толщины материала маски А=0,3 см и при допущении полного за­ тухания 5цолн = 20 дБ, т. е. 5 = 67 дБ/см, величина й=0,48 см, что оказывается технологически вполне выполнимым.

Другим из возможных способов защиты головы является при­ менение шлема, выштамповаппого из металлической сетки в виде двух масок, скрепляемых вместе после одевания. Сетчатый шлем удобнее и легче маски, однако он менее эстетичен и требует боль­ шего времени для одевания.

К индивидуальным средствам защиты могут быть отнесены ширмы и занавеси из радиозащитной ткани.

Они устанавливаются там, где проводятся в поле СВЧ временные работы (например, регламентные, ремонт­ ные и т. д.). Защитные свойства ширм и занавесей огра­ ничены дифракцией, и потому они оказываются эффек­ тивными только в верхнем участке СВЧ диапазона. Не­ сомненным достоинством ширм и занавесей является то, что они практически не стесняют движений защищае­ мого и просты в изготовлении.

7.3.3. Проверка экранирующих свойств материалов и изделий. На практике, в том числе и при измерении экранных свойств средств защиты, приходится четко разграничивать защитные свойства материалов и изде­ лий из них. Основными причинами этого являются, вопервых, различия радиочастотных свойств стыков и раз­ личного рода конструктивных элементов от свойств »мате­ риалов, а во-вторых, наличие неизбежных в конструкциях складок, неровностей, изгибов, близких или кратных дли­ не волны облучающего поля, способствующих, таким об­ разом, появлению определенных резонансных эффектов. Естественно, если исключить из рассмотрения эти эф­ фекты можно сказать, что сквозное затухание сплош­ ного листа (отрезка) материала всегда больше сквоз­ ного затухания этого материала в конструкции, и в прак­ тических работах это всегда приходится учитывать.

Большинство методов измерения рассчитано на определение экранных свойств материалов и лишь не­ которые из них пригодны для оценки затухания конст­ руктивных элементов изделия в целом.

Одним из методов оценки сквозного затухания пле­ ночных материалов (полупроводящих) является измере­ ние поверхностного сопротивления пленки с помощью моста постоянного тока. Однако из-за скин-эффекта этот метод применим . только для тонкопленочных по­ крытий, и в технике защиты на СВЧ его применение весьма ограничено.

Большое распространение получили устройства из­ мерения экранного затухания материалов и элементов изделий непосредственно на рабочих частотах. Основ­ ными элементами этих устройств являются: генераторы, датчики (антенны) и измерители мощности СВЧ, точ­ нее, измерители отношений мощностей. Во всех случаях материал помещают между передающей и приемной

Рис. 7.3.11. Обычная схема измерения сквозного затуха­ ния материалов:

антеннами и измеряют уменьшение мощности сигнала на выходе приемной антенны по сравнению с мощно­

дов сложна и обходится довольно дорого. Особенность работы с волноводами заключается в том, что при не­ обходимости проведения измерений на частоте f и при наличии генераторов только более низкой частоты/г< /

3 0 6

можно воспользоваться волноводами (рупорами), имею­ щими размеры, соответственные частоте f. Измерения с помощью таких волноводов, подключенных к выходу более низкочастотных генераторов СВЧ, будут возмож­ ны за счет высокого содержания гармоник обычных ге­ нераторов. Естественно, такие измерения можно про­

Рис. 7.3.13. Антенный метод измерения сквозного мате­ риала:

Обычные соотношения: £экр = {2 . , . 5)/?, Измерения как

правило проводятся в заглушенной камере К (в помещении, по­ крытом радиопоглощающим материалом).

узкополосным, но материалы не приходится подгонять точно по определенному размеру, поэтому может иоследоваться больший класс материалов, чем в волноводах (например, стеклоблоки, кирпичные стены и т. п.). Кроме необходимости соблюдать неравенство

следует иметь в виду возможность искажения резуль­ татов из-за влияния энергии поля, дифрагировавшего на кромках экрана. На этом следует остановиться подроб­ нее. Сначала заметим, что поле дифракции тем более заметно влияет на общий результат, чем большим сквозным затуханием обладает экран и чем более жест­ кие требования мы предъявляем к точности измерений, т. е.

ное затухание, требуемое для уменьшения ошибок до необходимого минимума; 5 ИНтерф — дополнительное диф­ ракционное затухание, необходимое для компенсации эффекта суммирования волн за экраном при дифрак­

ну экрана через Ьэкр, и имея в виду случай, когда вол­ на падает на экран нормально, принимая R%— >-оо (т. е. рассматривая картину поля с одной стороны экрана), получаем, считая Ri = R:

условие, обязательное для выполнения при измерениях сквозного затухания экранов:

2La< X -R< (7.3.12)

2

При использовании неодинаковых антенн оно должно выполняться по крайней мере для меньшей из них (при этом предполагается, что переотражение энергии стена­ ми отсутствует).

Значения В' выбираются так: при равномерном об­ лучении экрана с большого расстояния ВИнтерф=12 и В'= + 1 дБ. Этот случай в экспериментальной практике

308

Рис, 7.3.14. Графическое представление антенно-дифракцион­ ного критерия для оценки условий измерения сквозного зату­ хания экранов:

-------- дальнее облучение,--------- ближнее облучение.

довольно редкий. Обычно при облучении с ближнего расстояния концы экрана освещаются намного меньше, чем центр. Кроме того, создается дополнительное зату­ хание из-за косого падения луча на кромку со стороны облучателя. Поэтому для обычных условий можно при­ нять 5интерф= 0, тогда 5 '= 13 дБ.

Условие (7.3.12) может быть легко представлено графически (рис. 7.3.14). График позволяет по любым трем из пяти параметров X, L, В, R и Ьэщ>найти два неизвестных.

Если исключить влияние дифрагировавшего поля, внешних предметов и операторов, точность измерения сквозного затухания по этому методу оказывается до­

статочной для всех практических целей. Между тем, это

309

не всегда удается. Далеко не всегда также оказывает­ ся возможным ограничиться измерениями на двух-трех дискретных частотах, іпоэтому за последнее время раз­ работаны новые методы измерения сквозного затухания с применением широкополосных биспиральных антенн (типа описанных в п. 6.1.5), помещенных в открытые с одной -стороны металлические -полости, заполненные радио-поглощающим материалом. В отличие от таких

в непосредственной близости от испытуемого образца.

ничен здесь только паразитными связями антенн и шу­ мами приемника и при тщательном выполнении экрани­ ровки трактов достигает 70.. . 100 дБ.

Все приведенные выше методы пригодны для изме­ рения защитных свойств фактически только материа­ лов и уж, конечно, непригодны для измерения таких изделий, как ко-стюм или халат. Для этих целей можно использовать совместно антенну-зонд, помещаемую внутрь исследуемого объема, и логопериодическую ан­ тенну, работающую на прием — рис. 7.3.15 (применение высокоэффективной антенны снижает до минимума влияние антенного эффекта соединительных кабелей). Этот способ позволяет оценить радиозащитные свойства конструкций самых различных конфигураций. Графики, приведенные на рис. 7.3.4, были сняты именно так.

Таковы вкратце методы измерения экранного зату­ хания. Измерители мощности, которые применяются в измерениях, не имеют -принципиального значения, и поэтому мы их здесь описывать не -будем. Отметим лишь, что простейшие из них — измерители детекторно­

с усилителем низкой частоты типа У2-1А, дополненным для удобства работы и повышения чувствительности осциллографом (рис. 7.3.15). Динамический диапазон таких устройств достигает 40... 60 дБ; во -многих слу­ чаях это оказывается вполне достаточным.

Измерительные приемники и. тем более устройства калибровки аттенюаторов позволяют измерять затуха­ ние -в динамическом диапазоне до 90... 110 дБ, во мно-

310