МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра БЖД
отчет
по лабораторной работе №19
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
Тема: Защита от воздействия СВЧ-излучения
Студенты гр. 1391 |
|
Тирик Б.Д. Поникаровский А.В. Тетерин И.О. |
Преподаватель |
|
Овдиенко Е.Н. |
Санкт-Петербург
2024
Цель работы.
Исследование СВЧ-излучения и его воздействия на человека. Изучение способов защиты от СВЧ-излучения при работе с маломощным источником.
Краткое описание лабораторной установки.
Лабораторная
установка для исследования ЭМП
представляет собой стол, на котором
размещены микроволновая печь в качестве
источника СВЧ-излучения и координатное
устройство. Координатное устройство
регистрирует перемещение датчика
СВЧ-поля по осям X, Y. Координата Z
определяется по шкале, нанесенной на
измерительную стойку, по которой датчик
может свободно
перемещаться.
Изображение
лабораторного
стенда представлено на рис. 1.
Рисунок 1 - Лабораторный стенд.
Датчик выполнен в виде полуволнового вибратора, рассчитанного на частоту 2,45 ГГц и состоящего из диэлектрического корпуса, СВЧ-диода и вибраторов.
Координатное устройство представляет собой планшет, на который нанесена координатная сетка.
В качестве нагрузки в СВЧ-печи используются два строительных кирпича и фарфоровая тарелка.
Защитные экраны установки представляют собой листы из различных материалов:
сетка из оцинкованной стали с ячейками 50 мм
сетка из оцинкованной стали с ячейками 10 мм
алюминий
полистирол
резина
Теоретические положения.
СВЧ-излучение - это спектр электромагнитного излучения с длиной волны от 1 мм до 1 м и с частотой от 300 МГц до 300 ГГц. Микроволновая печь пропускает микроволновое излучение с частотой около 2,45 ГГц через пищу, вызывая диэлектрический нагрев в первую очередь за счёт поглощения энергии молекулами воды.
Воздействие СВЧ-излучения на человека проявляется в виде нагрева тела. Наиболее подвержен воздействию микроволнового излучения хрусталик глаза, т.к. в нем отсутствуют кровеносные сосуды, которые могут охлаждать его. Результатом воздействия СВЧ-излучения на хрусталик является катаракта. СВЧ-излучение может повреждать и другие ткани организма при высоких дозах вплоть до серьезных ожогов. Из-за того, что при воздействии микроволн в первую очередь нагреваются более глубокие ткани с большим содержанием воды, повреждения могут быть незаметны сразу.
Для защиты человека от вредного воздействия СВЧ-излучения применяются ряд мер:
уменьшение уровня излучения от источника
экранирование источника
экранирование рабочего места
удаление рабочего места от источника излучения
применение средств индивидуальной защиты
Согласно ГОСТ 12.1.006-84 “Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот” предельно допустимые значения плотности потока энергии ЭМП вычисляются по формуле:
Согласно тому же ГОСТ к контролю уровня ЭМП на рабочем месте предъявляются следующие требования:
Для СВЧ-излучения следует использовать приборы,предназначенные
для определения средних значений плотности потока энергии, с погрешностью ≤40%, в диапазоне от 300 МГц до 2 ГГц, и с погрешностью ≤30%, в диапазоне от 2 ГГц до 300 ГГц.
Измерение следует проводить не реже одного раза в год.
Измерение следует также проводить в случаях:
Ввода в действие новых установок
Внесения изменений в конструкцию, размещение и режим работы действующих установок.
Ремонтных работ
Изменения средств защиты от ЭМП
Организации новых рабочих мест
Измерения следует выполнять при наибольшей мощности источника ЭМП.
Измерения допускается не проводить, если установка не работает в режиме излучения на открытый волновод, антенну или другой элемент и её номинальная мощность не превышает:
2,5 Вт в диапазоне от 60 кГц до 3 МГц
400 мВт в диапазоне от 3 МГц до 30 МГц
100 мВт в диапазоне от 30 МГц до 300 ГГц
Обработка результатов.
Был проведен ряд замеров плотности потока энергии для значений изменяемых координат X, Y.
Рисунок 2 - Зависимость ППЭ от x
Рисунок 3 - Зависимость ППЭ от x
Рисунок 4 - Зависимость ППЭ от y
В промежуточной зоне уровень ППЭ на графиках колеблется, формируя максимумы и минимумы из-за интерференции волн. Например, на первом графике при Y = 0 и Z = 12 см видны пики на расстоянии около 10 см, где наблюдаются заметные максимумы.
На другом графике при Y = -10 см зафиксирован резкий всплеск ППЭ на расстоянии около 10 см от источника, что также указывает на интерференционный максимум. При удалении от источника и изменении положения измерительного прибора уровень ППЭ заметно снижается, что связано с затуханием волн в дальней зоне.
На третьем графике, где X фиксирован на 15 см, а Y изменяется, видны колебания ППЭ, что, вероятно, связано с наложением волн от разных источников, вызывающим чередование максимумов и минимумов.
Отметим, что волновая зона на графиках не проявляется, так как при данной длине волны эта зона начинается с 70 см, что объясняет отсутствие заметных изменений на меньших расстояниях.
Расчет эффективности экранирования для каждого экрана.
Измерения проводились на координатах x = 15, y = 0, z = 12
Значение тока без экрана I = 27мкА
Таблица 1 - Уровень ППЭ при использовании экранов.
Рисунок 5 – Эффективность экранирования от материала экрана.
Исследование ЭМП, создаваемое мобильным телефоном.
Полученные результаты представлены в таблице:
Расположение |
S(Иван), мкВт/см2 |
S(Аким), мкВт/см2 |
S(Богдан), мкВт/см2 |
Телефон повернут к датчику |
0 |
0 |
0 |
Телефон повернут на 900 к датчику |
0 |
1 |
0 |
Телефон отвернут от датчика |
0 |
0 |
0 |
Тестирование трех телефонов показало, что при разговоре происходит воздействие излучения на пользователя, но значения ППЭ остаются в пределах допустимых норм, не превышая 3 мкВт/см². При этом у двух из протестированных устройств уровень ППЭ оказался нулевым, вероятно, благодаря защитной функции крышки и чехла, которые экранируют электромагнитные волны.
Когда телефон был повернут на 900 к датчику, уровень ППЭ составил 1 мкВт/см² у телефона Акима. Это указывает на то, что плотность излучения у его телефона немного выше, возможно, из-за пластмассового корпуса, в отличие от металлического корпуса у других моделей, что подтверждено предыдущими наблюдениями.
Вывод.
В лабораторной работе были изучены особенности электромагнитного излучения от разных источников, таких как мобильные телефоны и микроволновые печи, с измерениями в различных точках пространства вокруг них. Также был проведен анализ экранов и материалов, применяемых для защиты от излучения. Самыми эффективными оказались мелкоячеистая сетка и алюминиевый лист, что подтверждает их использование в качестве защитных экранов.
Кроме того, измерялись уровни излучения, создаваемого мобильными телефонами. Результаты представлены в виде таблиц и графиков, которые наглядно демонстрируют изменения уровня излучения в зависимости от положения устройства.