Лабы по БЖД 2025 / Лаба 5

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

им. В. И. Ульянова (Ленина)»

кафедра БЖД

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 5

«Исследование защиты человека от воздействия СВЧ-излучения»

Выполнила: Анищенко А.И., Бараева Е.Н., Мордасов Е.Д.

Группа № 2383

Преподаватель: Овдиенко Е.Н.

Вопросы		Задачи ИДЗ					Даты коллоквиума	Итог

Санкт-Петербург, 2025

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Исследование защиты человека от воздействия СВЧ-излучения

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

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

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1) Исследование зависимости интенсивности излучения от расстояния до источника.

Рисунок 1. Зависимость мощности от расстояния до источника

Вывод: по графику видно, что мощность излучения уменьшается с увеличением расстояния до источника. Это связано с тем, что лучи, испускаемые источником, распространяется во все стороны, и при увеличении расстояния они распределяются по все большей площади. В результате на поверхность приемника попадает все меньше лучей.

Также в переходной зоне наблюдаются колебания интенсивности из-за наложения прямой и отраженной волн – интерференции. При удалении приемника амплитуда колебаний уменьшается и мощность стремится к нулю.

2) Исследование и расчет теоретической и экспериментальной плотности потока энергии:

, , , .

Для :

30	0,0018	0,0195
35	0,0014	0,0143
40	0,001	0,0109
45	0,001	0,0086
50	0,0007	0,007
55	0,0006	0,0058
60	0,0005	0,0049
65	0,0005	0,0041
70	0,0004	0,0036
75	0,0004	0,0031
80	0,0004	0,0027
85	0,0004	0,0024
90	0,0004	0,0022

Рисунок 2. Зависимость экспериментальной ППЭ от расстояния до источника

Рисунок 3. Зависимость теоретической ППЭ от расстояния до источника

Вывод: экспериментальные и теоретические значения не совпадают из-за того, что условия эксперимента неидеальные. Источник и приемник могли быть немного смещены друг относительно друга, поэтому сигнал проходил не по центру. Также присутствует погрешность измерения мощности по аналоговому прибору.

3) Исследование диаграммы направленности антенны:

Рисунок 4. Диаграмма направленности

Вывод: максимальная мощность излучения достигается при угле в 0°. Уровень мощности резко падает при отклонении, что указывает на то, что мощность излучения больше в определенном направлении, а в остальных направлениях она меньше. В нашем случае при повороте в 30° градусов мощность излучения снижается до 0.

4) Исследование защитных свойств экранов из различных материалов:

Название экрана	Мощность,	Коэффициент ослабления,	Тип экрана
Без экрана	0,149	—	—
Резина со сложной поверхностью	0,004	37,25	Поглощающий
Кювета из оргстекла с водой	0,001	149	Поглощающий
Резина	0,01	14,9	Поглощающий
Резина простая, металлизированная	0,05	2,98	Отражающий/Поглощающий
Защитная ткань 1	0,019	7,8421	Отражающий/Поглощающий
Защитная ткань 2	0,047	3,1702	Отражающий/Поглощающий
Медная сетка мелкая	0		Отражающий
Медная сетка средняя	0,018	8,2777	Отражающий
Медная сетка крупная	0,174	0,8563	Отражающий
Оргстекло	0,08	1,8625	Поглощающий

Вывод: основным параметром эффективности экранирования является способность материала препятствовать распространению электромагнитных волн путем отражения или поглощения излучения.

Материалы с высокой электропроводностью, такие как металлы, являются эффективными отражателями, так как их свободные электроны начинают перераспределяться под действием электрического поля волны, создавая противофазное поле, и тем самым отражают основную часть излучения. Это свойство демонстрируют медные сетки: мелкая сетка, у которой размер ячейки меньше длины волны СВЧ-диапазона, ведет себя как сплошная металлическая поверхность, обеспечивая полное отражение. По мере увеличения размера ячейки (средняя и крупная сетки) часть волны начинает проникать через отверстия, что снижает эффективность экранирования.

Поглощающие материалы, такие как вода в кювете, оргстекло и различные типы резины, работают по принципу преобразования энергии электромагнитных волн в тепловую. Вода демонстрирует максимальную эффективность благодаря поляризации молекул. Резина со сложной поверхностью превосходит по эффективности обычную резину за счет более сложного строения поверхности, волнам приходится огибать выступающие части, возникает дифракция, в результате которой часть излучения поглощается.

Комбинированные материалы, такие как металлизированная резина и защитные ткани. В них одновременно работают оба механизма защиты: металлический компонент отражает часть излучения, а основа (резина или ткань) поглощает оставшееся. Защитная ткань №1 защищает от излучения лучше, чем защитная ткань №2, скорее всего из-за меньшего размера металлической сетки и увеличенной плотности ткани.

5) Расчет безопасного расстояние до антенны:

Безопасное расстояние до антенны без экрана при используемой мощности генератора в направлении максимума излучения при предельно допустимой ППЭ рассчитывается согласно ГОСТ 12.1.006-84; во всех случаях максимальное значение ППЭ не должно превышать .

Вывод: безопасное расстояние до антенны 0,0418 м.

6) Исследование электромагнитных полей, создаваемых сотовыми (мобильными) системами радиосвязи:

Модель телефона	Honor 300 ultra			iPhone 12
Положение	Лицом	Боком	Задом	Лицом	Боком	Задом
Сила тока,	10	1	7	2	0	1
ППЭ,	3,5	0,35	2,45	0,7	0	0,35

Вывод: согласно рассчитанным значениям, ППЭ удовлетворяют предельно допустимому значению санитарных норм – 100 .

Возможные причины Honor 300 Ultra:

1. У Honor, скорее всего, антенны ближе к передней и задней панели, а не к боковой рамке. Поэтому, лицом или задом фиксируется более сильное поле, чем сбоку.

2. В боковых частях могут проходить металлические рамки, кнопки и экранирующие элементы, которые ослабляют поле.

3. На телефоне не было ни чехла, ни защитного стекла, что не препятствует излучению.

Возможные причины iPhone 12:

1. Металлическая рамка у антенны и внутренние детали экранируют излучение. Это возможная причина нулевого результата.

2. На iPhone сзади имеется беспроводная зарядка, в основе которой лежит свойства электромагнитной индукции, поэтому часть волн может поглощаться этой поверхностью. Также на телефоне был чехол, а задняя поверхность телефона стеклянная, что влияло на поглощение излучения.

3. На экране телефона – защитное стекло, что также могло повлиять на поглощение излучения.