6.3 Разработка технических мероприятий по охране труда при эксплуатации свч аппаратуры.

При эксплуатации АФАР часто возникает необходимость поворота апертуры приблизительно в направлении на спутник, что нередко делают вручную при работающей решетке. При этих работах излучатели создают поток СВЧ мощности сравнительно большой интенсивности. Для ослабления этого потока необходимо применить защитный экран. Для защиты людей, находящихся сзади АФАР в процессе её эксплуатации применяют металлические отражающие экраны, сплошные или сетку. При измерении диаграмм направленности излучателей и решетки применяют поглощающий экран, так как отражающий может исказить результаты измерений.

Поглощающий экран представляет собой металлический кожух, отделанный изнутри материалом типа “Болото” и ВПРМ (поглощающий материал на основе поролона). Внутри кожуха помещается настраиваемый макет. Толщина покрытия примерно l/3. (В данном случае @ 1.2 см.)

Для защиты окружающей среды и населения от вредного воздействия передающей АФАР в процессе её эксплуатации, решетку рекомендуется устанавливать на высоких зданиях (на крыше) и обеспечить отсутствие доступа к ней посторонних. Кроме того следует использовать предупреждающие надписи и плакаты. Рабочие места обслуживающего персонала должны располагаться на достаточном расстоянии от излучающей апертуры, желательно сзади за отражающим экраном или в отдельном помещении. Персонал, находящийся в непосредственной близости от работающей передающей АФАР должен использовать защитные комбинезоны (халаты) и очки.

6.3.1 Расчеты.

Рабочее место обслуживающего персонала должно находиться за границей дальней зоны антенной решетки. Граница дальней зоны решетки рассчитывается по формуле:

R = 2pr²/l,

где r — радиус излучающей апертуры,

l — рабочая длина волны,

R — граница дальней зоны.

Для данной АФАР R@2*3.14*22.4² см/3.7 см @ 8.52 м.

Интенсивность электромагнитного поля оценивается плотностью потока мощности Y = PG/(4pR²), где PG — энергетический потенциал передающей АФАР. Рассчитаем плотность потока мощности для людей, находящихся на расстоянии 8.52 м от апертуры разрабатываемой решетки. Минимальный потенциал решетки по ТЗ: PG = 45 дБВт @ 31622.8 Вт. Максимальный потенциал приблизительно равен:

31622.8/(0.6*0.94)@56068.8 Вт

Тогда интенсивность излучения на расстоянии 8.52 метра равна:

Y @ 61 Вт/м² @ 610 мкВт/см².

При такой интенсивности поля на расстоянии 8.52 метра можно находиться (по требованиям ТБ) в течение часа с обязательным использованием индивидуальных средств защиты.

Рассчитаем минимальное расстояние, на котором можно находиться без ограничения времени:

R = PG/4pY_доп @ 56068.8/4p10^-6 @ 66*10³ см=660 м

Эти числа получены в направлении главного лепестка решетки без учета использования средств защиты.

Рассчитаем, какое ослабление даст сетчатый экран с радиусом проволоки r₀=0.1 мм и шагом сетки 10 мм для излучения с длиной волны l=3.7 см (8.12 ГГц).

Воспользуемся формулой: 4(d/l ln [d/2pr₀]²

^{L = 10 lg} _{1 + 4(d/l ln[d/2pr0])}2

Откуда L @ -2.1 дБ, т.е. почти в два раза.

При использовании сплошного металлического экрана следует иметь в виду, что размеры экрана должны быть больше размеров апертуры на ³ l/2. В противном случае происходит “затекание” наведенного тока на заднюю поверхность экрана, что приводит к увеличению “заднего” излучения и уменьшению ослабляющей способности экрана. Толщина экрана должна быть не менее 2..3 толщин скин-слоя. При этом излучение падает в 3*2.718 @ 8 раз (на 9 дБ). Для достижения большего ослабления следует увеличить толщину экрана (один скин-слой дает ослабление в 2.178 раз). Толщина скин-слоя определяется по формуле:

d = 1/ pfm_as, где m_а — абсолютная магнитная проницаемость, для неферритов она равна константе m₀ = 1.256*10^-6 Гн/м, s — проводимость материала.

Для экрана из алюминия на частоте 10 ГГц толщина скин-слоя равна 26 мкм, таким образом алюминиевый экран толщиной 1 мм дает ослабление 38.5*2.178 @ 84 раза (192 дБ). При таком ослаблении можно находиться в непосредственной близости от работающей АФАР без ограничения времени.

Следует также отметить, что излучения МПЛ фидерной части (до 5% мощности) ослабляются до безопасного уровня герметизацией блоков в металлические корпуса с толщиной стенок более 1 мм.

Таким образом приведённые расчеты показывают, что при соблюдении техники безопасности в процессе эксплуатации аппаратуры и при должной организации мероприятий по защите от СВЧ излучения, влияние излучения будет надёжно ослаблено как для персонала, так и для окружающей среды.

Список литературы.

1. В. Крылов, Т. Юрченкова “Защита от электромагнитных излучений”, Москва, “Советское радио”, 1972 г.;

2. Б. Минин “СВЧ и безопасность человека”, Москва, ”Советское радио”, 1972 г.;

3. Н.М. Ларионов, Константинова Л. А., Писеев В. М. “Методические указания по выполнению раздела “Охрана труда” в дипломных проектах”, Москва, МИЭТ, 1983 г;

4. Л.А. Константинова, В.М. Писеев “Методические указания по выполнению раздела “Охрана окружающей среды” в дипломных проектах” Москва, МИЭТ, 1988 г.;

5. Конспект лекций по курсу “Электродинамика”.