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.
Преподаватель		Овдиенко

Санкт-Петербург

2024

Цель работы: ознакомиться с санитарно-гигиеническим нормированием излучения радиочастот и изучить методы защиты персонала от облучения при работе с маломощным СВЧ‑генератором.

Основные определения:

СВЧ излучение — это сверхвысокочастотное излучение, его также называют микроволновым. Данные волны имеют длину от 1 мм до 1 м и частоту от 300 МГц до 300 ГГц (то есть от 300 миллионов Гц до 300 миллиардов Гц).

Особенностью СВЧ-излучения является то, что оно может передаваться через преграды, которые обычно не пропускают радиоволны, например, стены зданий или кожу. Это связано с тем, что длина волны СВЧ-излучения меньше, чем длина волны радиоволн.

Воздействие СВЧ-излучения принято разделять на тепловое и нетепловое, а объекты обработки — на неживые и живые (биологические).

• Тепловое излучение — это процесс, при котором СВЧ-излучение вызывает нагрев тела или объекта. Такой эффект может быть опасен для здоровья человека, если источник СВЧ-излучения длительное время направлен на тело, что может привести к ожогам, раздражению кожи или другим повреждениям тканей.

• Нетепловое излучение — это другой вид воздействия СВЧ-излучения, который не сопровождается нагревом тела или объекта. Вместо этого СВЧ-излучение может вызвать различные высокочастотные явления внутри тела, такие как вращение молекул, изменение потенциалов на мембранах клеток и т.д., что может приводить к более сложным эффектам на организм человека. Нетепловое СВЧ-излучение также может использоваться в медицине, например, для лечения рака.

Нормирование СВЧ-излучения

Нормирование при кратковременном облучении:

Если время облучения на рабочем месте не превышает 30 минут за смену, то для электромагнитного излучения ме́ньшей частоты, чем СВЧ, нормируются такие понятия как: напряжённость электрического поля (Е), напряжённость магнитного поля (Н) и плотность потока энергии (S).

• Напряжённость электрического поля (Е) – это физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда, В/м.

• Напряжённость магнитного поля (Н) – это векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции и вектора намагниченности, А/м.

• Плотность потока энергии (S) - энергия, переносимая электромагнитной волной в единицу времени через единичную площадь, Вт/м².

Максимальные ПДУ напряжённости и плотности потока энергии ЭМП:

Параметр	ЭЭПДУ в диапазонах частот, МГц
	≥0,03 – 3	≥3 – 30	≥30 – 50	≥50 – 300	≥300 – 300 000 СВЧ-диапазон
Е (В/м)	500	300	80	80	-
Н (А/м)	50	-	3	-	-
S (ППЭ) (мВт/см2)	-	-	-	-	1
S (ППЭ) для условий локального облучения кистей рук (мВ/см2)	-	-	-	-	5

Нормирование за смену

Чем выше период облучения человека, тем тяжелее последствия для его здоровья. Для оценки воздействия на человека ЭМИ за некий период времени в течение смены, используют понятие энергетической экспозиции.

Энергетическая экспозиция характеризует дозу поглощённой человеком электромагнитной энергии и считается по формуле:

,

где ППЭ – это плотность потока энергии, Вт/м²

Т – время воздействия за смену, ч.

Допустимые значения энергетической экспозиции:

Параметр	ЭЭПДУ в диапазонах частот, МГц
	≥0,03 – 3	≥3 – 30	≥30 – 50	≥50 – 300	≥300 – 300 000 СВЧ-диапазон
ЭЭЕ, (В/м2)хч	20 000	7 000	800	800	-
ЭЭН, (А/м2)хч	200	-	0,72	-	-
ЭЭППЭ, (мВт/см2)хч	-	-	-	-	0,2

Обработка результатов

1. Исследование зависимости уровня облучения от расстояния до источника.

По графику видно, что чем больше расстояние от антенны до милливаттметра, тем меньше мощность СВЧ-излучения. Также видна переходная зона на расстоянии 25-30 сантиметров. Далее следует волновая зона, в которой электромагнитная волна уже сформировалась. ***переделать***

2.Снятие диаграммы направленности антенны.

Исходя из полученного графика можно сделать вывод, что СВЧ-излучение является направленным. ***переделать***

3.Исследование защитных свойств экранов из различных материалов

Название экрана	Мощность, мВт	Kэкр
Без экрана	0,13	1
Медная сетка мелкая	0	-
Медная сетка средняя	0,01	13
Медная сетка крупная	0,08	1,625
Оргстекло	0,07	1,857
Резина простая, металлизированная	0,005	26
Резина со сложной поверхностью	0,005	26
Защитная ткань 2	0,08	1,625
Защитная ткань 1	0,02	6,5
Кювета из оргстекла с водой	0	-
Резина	0,02	6,5

Таблица 3 – Зависимость мощности от материала экрана

Расчет безопасного расстояния до антенны без экрана (при допустимой ППЭ= =0,1 мВт/см²)

,

где – длина волны 3 см и – коэффициент усиления антенны;

ППЭ_т – экспериментальная плотность потока мощности, P_r = 4 мВт – выходная мощность генератора, F=1 – коэффициент искажения, G_п = 55 – коэффициент усиления, .

ППЭэ, мВт/м2	ППЭт, мВт/м2	Расстояние, см
0,0023	0,0192	30.2
0,0025	0,0143	35
0,0018	0,0109	40
0,0018	0,0086	45
0,0013	0,0070	50
0,0010	0,0058	55
0,0008	0,0049	60
0,0010	0,0041	65
0,0008	0,0036	70
0,0008	0,0031	75
0,0008	0,0027	80
0,0006	0,0024	85
0,0005	0,0022	90

Таблица 4 – Расчёт плотности потока

По формуле мы можем определить дозу поглощённой человеком электромагнитной энергии за смену (8 часов).

При норме 0.2 мВт/см² мы получаем, что при смене в 8 часов максимальный допустимая плотность потока энергии будет равняться 0,0025 мВт/см², что соответствует теоретическому значению на расстоянии 80-85 сантиметров.

4. Исследование уровня излучения мобильных телефонов

S, мкВт/см2	2,45	0,35	2,8	0
I, мкА	7	1	8	0
α°	0	90	180	270

S, мкВт/см2	0	0	0,35	0,7
I, мкА	0	0	1	2
α°	0	90	180	270

Уровни излучения обоих устройств не превышают норму в 100 мкВт/см². Первое устройство облучает как пользователя (0°), так и окружающих (180°). Второе устройство облучает гораздо меньше как пользователя, так и окружающих.

***вывод переделать (спизжен)***

Вывод: в ходе лабораторной работы были исследованы зависимости мощности СВЧ‑излучения (и прямо пропорциональной ей плотности потока энергии) от расстояния до источника излучения, а также зависимости мощности СВЧ-излучения (плотности потока энергии) от угла поворота антенны. Механизм воздействия ЭМП на человека заключается в поляризации молекул и наведении токов в массе человеческого тела. Защита человека от СВЧ‑излучения заключается в увеличении расстояния от него до источника излучения, использовании средств индивидуальной защиты, экранирования источника излучения. Плотность потока энергии (ППЭ) электромагнитного поля в волновой зоне убывает по квадратичной зависимости от расстояния до источника излучения. В ближней зоне − убывает по зависимости в виде колебательного процесса. Основными эффектами воздействия ЭМП на человека являются: головная боль, возможность возникновения катаракты хрусталика глаза, гипотония или гипертония, и даже смерть. Магнитное поле (напряженность магнитного поля) измеряется измерителем индукции и измерителем напряженности магнитного поля. Механизм отражения ЭМП экранами состоит в том, что поле наводит в экране токи, создающие, в свою очередь, противодействующее поле. Механизм поглощения полей диэлектрическими экранами основан на поляризации молекул в них. Высокочастотные ЭМП приносят больший вред, в частности, по тепловому эффекту. Нормирование ЭМП для вычислительных машин существенно отличается от нормирования ЭМП для промышленных или бытовых приборов. В технических средствах защиты от электромагнитных излучений используют явления отражения и поглощения энергии излучателя, применяя различные виды экранов и поглотителей мощности. Благодаря высоким коэффициентам поглощения и почти полному отсутствию волнового сопротивления металлы обладают высокой отражательной и поглощательной способностью и поэтому широко применяются для экранирования. В результате мы ознакомились с санитарно-гигиеническим нормированием излучения радиочастот и изучили методы защиты персонала от облучения при работе с маломощным СВЧ-генератором. Также исследовали защитные свойства экранов из различных материалов.