МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Факультет КТИ

Кафедра БЖД

Отчет по лабораторной работе

По дисциплине "Безопасность жизнедеятельности"

Исследование защиты человека от воздействия СВЧ-излучения

Работу выполнили:

А. К. Абрамова, С. К. Иванов

Группа: 0392

Преподаватель:

Н. В. Смирнова

Санкт-Петербург

2023

Содержание

2

Цель работы

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

генератором

1. Общие сведения

Радиочастотные электромагнитные поля (ЭМП) используются для получения и пе-

редачи информации (техника связи, радиолокация, неразрушающий контроль), а также для технологических целей. На человека могут воздействовать высокочастотные ЭМП,

создаваемые генераторами, линиями передачи и технологическими устройствами. Об-

лучение персонала возможно как прямым излучением, так и отражённым.

Электромагнитные поля могут вызывать механическое воздействие (силы, возника-

ющие при взаимодействии тока и магнитного поля, которые воздействуют на предметы);

тепловое (нагрев тела и отдельных предметов) и нетепловое (информационное и биоло-

гическое) воздействия. Взаимодействуя с телом человека, переменное ЭМП вызывает в нём поляризацию, появление вихревых токов и зарядов (эффект слабой ионизации атомов и молекул). В связи с тем, что энергия электромагнитного поля вплоть до ча-

стоты 300 ГГц невелика, излучение такого диапазона частот не относят к ионизирую-

щим. Считается, что ЭМП воздействуют только на уже имеющиеся свободные заряды и диполи. Колебания свободных зарядов (ионов) приводят к увеличению токов проводи-

мостей и потере энергии, связанной с электрическим сопротивлением среды. Вращение дипольных молекул влияет на токи смещения и диэлектрические потери, обусловленные вязкостью среды.

Результатом воздействия могут быть заболевания нервной и сердечнососудистой си-

стем, электромагнитная катаракта, выпадение волос и другие нежелательные послед-

ствия.

Для ограничения вредного воздействия ЭМП радиочастот по требованиям ГОСТ

12.1.006—84 и СанПинН 2.2.4.1191-03 установлены предельно допустимые уровни по зна-

чениям напряжённости электрического E, В/м, и магнитного полей , А/м, для частот

10 кГц...300 МГц (длины волн от 30 kM 41 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 1 м до 1 мм). Для радиочастотного диапазона введён такой норматив-

3

ный параметр, как энергетическая нагрузка (ЭН), или энергетическая экспозиция (ЭЭ),

который характеризует дозу поглощенной человеком электромагнитной энергии. За ру-

бежом нормирование ведётся по удельной поглощённой электромагнитной мощности,

которая характеризуется показателем, названным SAR (Specific Absorption Rate).

Энергетические экспозиции (энергетические нагрузки), создаваемые полями — элек-

трическим, магнитным и электромагнитным — равны, соответственно, ЭЭE = E2τ;

ЭЭH = H2τ; ЭЭППЭ = ППЭ · τ. Предельно допустимые , или ППЭ на рабочих местах

персонала определяются исходя из допустимой энергетической экспозиции и времени воздействия:

где ЭЭЕПД (В/м)ч; ЭЭНПД (А/м)ч; ЭЭППЭПД Вт · ч/м2 — допустимые значения энергети-

ческой экспозиции в течение рабочего дня; в нижних индексах — предельно допустимые значения напряжённости электрического магнитного полей и плотности потока энергии;

τ — время воздействия.

Нормативное значение ЭЭППЭПД за рабочий день равно 2 Вт · ч/м2 для всех случа-

ев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 50, которое состав-

ляет 20 Вт · ч/м2 (2000 Вт · ч/см2). Максимальное значение ППЭ даже кратковременно не должно превышать 10 Вт · ч/м2 (1000 мкВт · ч/см2).

Защита человека от сверхвысокочастотного (СВЧ) облучения осуществляется за счёт ограничения расстояния до источника или времени нахождения в зоне облучения, экра-

нирования рабочего места или источника излучения, а также использования средств индивидуальной защиты.

В рассматриваемой работе в качестве источника СВЧ-излучения используется гене-

ратор Ганна, который настроен на частоту 10 ГГц. Выходная мощность генератора 4

мВт, сечение волновода 23x10 мм. Мощность излучения СВЧ измеряется стационарным прибором (милливаттметром) 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 (рис. 1). В ближней и переходной зонах

4

формируется поле излучения (волновое поле). Здесь наблюдается сложный характер зависимости напряжённостей электромагнитного и магнитного полей от расстояния до плоскости раскрыва антенны.

Рис. 1.1. Примерный вид измеренной ППМ (ППЭ) от антенны в зависимости от рассто-

яния до источника.

Граница начала дальней зоны излучающей антенны в направлении главного мак-

симума излучения соответствует расстоянию ld = L2/λ, 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 ld = 27 см.

Наиболее характерными для СВЧ-гигиены являются измерения B дальних (волно-

вых) зонах источников СВЧ-излучения. Для оценки интенсивности облучения в интере-

сующих точках исследуемой части пространства (рабочей зоне помещения, территории объекта и т. п.) на выбранном месте используются измерители плотности потока мощ-

ности. В лабораторной работе в качестве измерителя установлена рупорная приёмная антенна. Чтобы определить ППЭ,, необходимо знать мощность излучения Pпр и эффек-

тивную площадь приёмной антенны Sэф:

Эффективная площадь антенны связана с её коэффициентом усиления Gпр соотноше-

5

Коэффициент усиления антенны показывает, во сколько pa3 3Haчение сигнала, со-

зданного этой антенной B дальней зоне B направлении максимума излучения, превыша-

ет значение сигнала, который мог быть создан ненаправленной антенной, находящейся

на том же расстоянии от места приёма и излучающей ту же мощность.

Теоретическая плотность потока энергии ППЭ, на расстоянии / от антенны в направ-

где Pг — выходная мощность генератора; Gп — коэффициент усиления передающей ан-

тенны по мощности; F — коэффициент искажения, учитывающий реальные условия облучения, то есть интерференцию прямого луча от антенны и лучей, отражённых от окружающих предметов.

6