Обработка результатов

1. Определим соответствия полученных значений нормам.

Формула для расчета экспериментального значения плотности потока энергии для измеренной мощности:

(1)

где S_эф – эффективная площадь, определяемая соотношением (2)

ППЭэ – плотность потока энергии экспериментальная, мВт/см².

Эффективную площадь можно найти по формуле:

(2)

где λ = 3 см – длина волны,

G_п = 55 – коэффициент усиления передающей антенны по мощности;

Формула для расчета теоретических значений плотности потока энергии:

(3)

где Р_г = 4 мВт,

F = 1 – коэффициент искажения,

– расстояние до источника.

Приведем пример расчета для :

Таблица 1 – Расчетные значения плотности потока энергии в ближней зоне

	5,5	6,6	7,5	8,8	9,7	10,8	11,5	12,8	13,9	14,9	15,7	16,8	17,9
	0,85	0,289	0,85	0,289	0,85	0,289	0,816	0,289	0,714	0,272	0,51	0,2465	0,34
	215,8	73,4	215,8	73,4	215,8	73,4	207,2	73,4	181,3	69,1	129,5	62,6	86,3
	5787,5	4019,1	3112,4	2260,7	1860,7	1500,9	1323,8	1068,5	906,1	788,6	710,3	620,3	546,4
	18,6	19,6	20,6	21,6	22,7	23,4	24,6	25,6	26,6	27,3	28,6	29,3	30
	0,2125	0,306	0,187	0,2805	0,1445	0,255	0,1275	0,204	0,1105	0,17	0,0935	0,1445	0,0935
	53,9	77,7	47,5	71,2	36,7	64,7	32,4	51,8	28,1	43,2	23,7	36,7	23,7
	506,0	455,7	412,6	375,2	339,8	319,7	289,3	267,1	247,4	234,9	214,0	203,9	194,5

Таблица 2 – Расчетные значения плотности потока энергии в дальней зоне

	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80
	0,0935	0,085	0,051	0,0595	0,0425	0,0425	0,034	0,034	0,034	0,0255	0,0255
	23,736	21,579	12,947	15,105	10,789	10,789	8,631	8,631	8,631	6,474	6,474
	194,523	142,915	109,419	86,455	70,028	57,875	48,631	41,437	35,729	31,124	27,355

Пример расчета для l = 10,8 см:

Экспериментальные и расчётные результаты расходятся, что можно объяснить неточностью при снятии экспериментальных данных на лабораторной установке; рассеянием излучения на том расстоянии, на котором проводились измерения, вследствие чего экспериментально зафиксированная мощность облучения на порядок меньше теоретического значения.

На рисунках 1 и 2 покажем зависимости мощности на приемнике от расстояния до него для ближней и дальней зон, используя данные таблицы 1:

Рисунок 1 – График зависимости мощности на приемнике от расстояния до него для ближней зоны

Рисунок 2 – График зависимости мощности на приемнике от расстояния до него для дальней зоны

2. Используя соотношение (3), рассчитаем безопасное расстояние. Рассчитаем безопасное расстояние до антенны без экрана при использовании мощности генератора 4 мВт в направлении максимума излучения при предельно допустимой ЭЭ (не более 2 Вт·ч/м²):

3. По экспериментальным данным, отраженным в таблице 3, построим диаграмму направленности антенны на рисунке 3:

Таблица 3 – Зависимость мощности излучения от угла поворота антенны

	0	5	10	15	20	25	30
	0,0765	0,068	0,0425	0,017	0,0085	0	0

Рисунок 3 – Диаграмма направленности антенны

4. Используя соотношение (4), по экспериментальным значениям определим коэффициент ослабления или экранирования для каждого из исследованных экранов. Полученные результаты представим в таблице 4. Приведем пример расчета:

(4)

где Р₁ – мощность с экраном, Р₂ – мощность без экрана.

Таблица 4 – Расчетные значения коэффициента ослабления

Тип материала	Без экрана	Защитная ткань №1	Защитная ткань №2	Медная сетка мелкая	Медная сетка средняя	Медная сетка крупная	Оргстекло	Кювета с водой	Резина со сложной поверхностью	Резина простая металлизированная	Резина
	0,09	0,015	0,05	0	0,01	0,11	0,06	0	0,005	0,005	0,01
	1,000	0,167	0,556	0,000	0,111	1,222	0,667	0,000	0,056	0,056	0,111

Пример расчета для оргстекла:

ВЫВОД: в ходе данной лабораторной работы были проведены измерения мощности источника СВЧ-излучения на различном расстоянии от него, при различном угле поворота рупора и антенны и при использовании защитных экранов из различных материалов. Рассчитаны значения плотности потока мощности для ближней и дальней зон, построена диаграмма направленности антенны и рассчитаны коэффициенты ослабления излучения с и без использования защитных экранов.

При исследовании зависимости уровня облучения от расстояния до источника выявлено, что с увеличением расстояния до источника СВЧ-излучения уменьшается мощность облучения, снижается плотность потока облучения, следовательно, увеличивается безопасность использования данного источника. Определено безопасное расстояние до антенны при использовании генератора, мощностью 4 мВт, для предельно допустимой ЭЭ (≤ 2 Вт·ч/м²), которое составило примерно 8,5 см. ППЭ источника, исследуемого в работе, в несколько раз меньше предельно допустимой ППЭ, следовательно, и безопасное расстояние до антенны будет в несколько раз больше.

Анализируя диаграмму направленности антенны, можно сказать, что наиболее безопасным оказывается угол поворота в 20-25º, потому что при этих значениях мощность, улавливаемая прибором, минимальна.

Наиболее простым и доступным методом снижения интенсивности СВЧ-излучения является экранирование источника электромагнитного излучения. В работе было исследовано 10 различных защитных экранов. Для определения полезности экрана введён особый показатель – коэффициент ослабления или экранирования, который в данном случае определяется отношением мощности после экранирования, к мощности до экранирования. Для некоторых материалов значение проходящей мощности приближённо равнялось нулю, что не позволило определить их точный коэффициент экранирования. Точный расчёт эффективности экранирования является достаточно сложной задачей из-за большого числа параметров окружающей среды и электрофизических свойств материалов, из которых изготовлены экраны. При этом экраны из защитной ткани, оргстекла и резины снизили параметры проходящего через них излучения; экраны из медной сетки, кюветы с водой, металлизированной резины и резины со сложной поверхностью практически полностью снизили мощность излучения, отразив её; экран из крупной медной сетки увеличил мощность излучения, возможно, поглотив её с выделением дополнительной энергии.