ЗАЩИТА ОТ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЙ

ОМСК 2007

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

–––––––––––––––––

ЗАЩИТА ОТ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЙ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к лабораторной работе по курсу

«Безопасность жизнедеятельности»

Омск 2007

УДК 331.435(075.8)

ББК 65.246я-73

З40

Защита от СВЧ-излучений: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» / Ю. Н. Хмельницкий, Б. В. Мусаткина, Л. Я. Уфимцева, О. В. Игнатов; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 24 с.

В методических указаниях представлены теоретические сведения об электромагнитном поле, индивидуальных и коллективных средствах защиты от СВЧ-излучения, приведены нормативные требования к предельно допустимым уровням электромагнитного излучения, порядок измерения интенсивности СВЧ-излучения на рабочих местах и его пространственного распределения.

Методические указания предназначены для студентов четвертого и пятого курсов всех специальностей очной и заочной форм обучения, могут быть использованы при проведении практических занятий по охране труда со слушателями Института повышения квалификации и переподготовки.

Библиогр.: 10 назв. Табл. 3. Рис. 1.

Рецензенты: канд. физ.-мат. наук, доцент С. Н. Крохин;

начальник отдела охраны труда и промышленной безопас-

ности Омского отделения Западно-Сибирской железной

дороги П. В. Валицкий.

_________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ………………………………………………………………………….. 5

1. Общие сведения и характеристики электромагнитных полей

и излучений…..……………………………………………………………… 6

2. Оценка воздействия СВЧ-излучения на организм человека…….……….. 8

3. Нормирование СВЧ-излучения .…………………………………….……….. 10

4. Способы и методы защиты от электромагнитных полей

и излучений …………………………………..……………………………… 12

4.1. Организационные мероприятия…………………...…………………….. 13

4.2. Инженерно-технические мероприятия ………....……..………………... 14

4.3. Лечебно-профилактические мероприятия.……………………………... 15

4.4. Требования к коллективным и индивидуальным средствам

защиты от неблагоприятного влияния ЭМП.………….……….………. 15

4.5. Принципы и методы контроля безопасности и эффективности

средств защиты ………………………………………...………………… 16

5. Лабораторная работа «Защита от СВЧ-излучений»……….………………… 17

5.1. Назначение и устройство лабораторного стенда………………………. 17

5.2. Меры безопасности при работе со стендом……………………………. 20

5.3. Порядок проведения лабораторной работы …………………………… 20

5.4. Содержание отчета………………………………………………………. 22

5.5. Контрольные вопросы…………………………………………………… 22

Библиографический список……………………………………………………... 23

3

ВВЕДЕНИЕ

За последние десятилетия существенно расширилась сфера применения электромагнитной энергии в различных видах деятельности и жизни человека. Появляются и разрабатываются новые микропроцессорные и радиотехнические устройства, совершенствуются технологии в области производства и применения этих устройств, развиваются цифровые системы информации и связи. Косвенным результатом этого является то, что на сегодняшний день большинство населения на производстве и в быту подвергается воздействию электромагнитных полей (ЭМП) различных интенсивности, частоты и пространственно-временных характе­ристик, а уровни ЭМП техногенных (антропогенных) источников значительно превосходят интенсивность ЭМП естественных источников (электрического и магнитного полей Земли, космических источников, ат-мосферного электричества, биологических объектов).

В настоящее время научная терминология в области электромагнитной безопасности проходит стадию формирования. Защита людей от вредного и опасного действия ЭМП рассматривается в соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 как отдельный раздел мероприятий и средств электробезопасности, однако подавляющее число исследователей изучают проблему электромагнитной безопасности как самостоятельную, используя в научной литературе специфические термины, из них наиболее часто встречаются следующие: «электромагнитная экология», «биоэлектромагнитная совместимость», «защита от электромагнитных полей». Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) несколько лет назад был введен термин «электромагнитное загрязнение среды».

Такое разнообразие терминов, обозначающих по сути одно научное направление, объясняется специализацией исследователей: электромагнитобиология и медицина, электроэнергетика и электромагнитная совместимость, про­мышленная гигиена и экология. Тем не менее можно сказать, что под всеми этими терминами понимается совокупность следующих вариантов электромагнитного влияния: воздействие техногенных ЭМП на биосферу, биогенных ЭМП – на техносферу и биосферу.

Проблема электромагнитной безопасности трудящихся и населения является актуальной (об этом, например, свидетельствует осуществление международных научных программ по биологическому действию ЭМП – Европейский проект COST 244, проекты ВОЗ на 1996 – 2005 гг., проекты ICNIRP и др.).

В данных методических указаниях при изучении курса «Безопасность жизнедеятельности» рассматриваются инженерно-технические способы защиты персонала от техногенных ЭМП сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона.

5

1. Общие сведения и характеристики

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ИЗЛУЧЕНИЙ

Электромагнитное поле – это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрическими заряженными частицами. Электрическое поле характеризуется напряженностью Е, В/м, магнит-ное – напряженностью Н, А/м, или плотностью магнитного потока В, Тл. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле напряженностью Е порождает магнитное поле Н, которое, изменяясь, вызывает вихревое электрическое поле: оба компонента (Е и Н), непрерывно изменяясь, индуцируют друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц ЭМП «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне).

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны λ, м, или частотой f, Гц. Для вакуума справедливо соотношение: λ = с / f , где с – скорость света в вакууме, с = 3 · 10⁸ м/с.

Классифицируют частоту ЭМП в строго ограниченном диапазоне – от 0 Гц (статические поля) до 300 ГГц. Инфракрасное, световое, ультрафиолетовое, рентгеновское и другие виды излучения тоже имеют электромагнитную природу, однако под ЭМП понимают электромагнитные поля и колебания именно в диапазоне, указанном выше.

В настоящее время используются три шкалы частоты ЭМП:

– радиотехническая, изложенная в Регламенте радиосвязи (международной конвенции, регулирующей порядок использования устройств, излучающих электромагнитные волны и распределение участков радиодиапазона для радиовещания телевидения и т. д.);

– медицинская, приведенная в документах ВОЗ;

– электротехническая, предложенная Международным электротехни-ческим комитетом (МЭК) и являющаяся наиболее распространенной.

По третьей (электротехнической) шкале ЭМП классифицируются следующим образом:

6

– низкочастотные (НЧ) – от 0 до 60 Гц;

– среднечастотные (СЧ) – от 60 Гц до 10 кГц;

– высокочастотные (ВЧ) – от 10 кГц до 300 МГц;

– сверхвысокочастотные (СВЧ) – от 300 МГц до 300 ГГц.

По энергетическому спектру ЭМП классифицируют на группы, первоначально разделенные в теории электромагнитной совместимости [1]: синусоидальные (монохроматические), модулированные, импульсные, флуктуационные (шумовые).

Характеризуя зоны воздействия ЭМП, во всех исследованиях, как правило, рассматривают монохроматические поля.

Обозначая длину волны ЭМП λ, на расстоянии r от источника выделяют три зоны воздействия:

– ближнюю (зону индукции): λ / r >> 1;

– промежуточную (резонансную): λ / r ≈ 1;

– дальнюю (волновую, или квазиоптическую): λ / r << 1.

Важная особенность ЭМП – это деление его на так называемые ближнюю и дальнюю зоны. В ближней зоне на расстоянии от источника r < λ ЭМП можно считать квазистатическим, ЭМП быстро убывает с увеличением расстояния обратно пропорционально квадрату (кубу) расстояния от источника r² (r³) и электромагнитная волна еще не сформирована. ЭМП в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющих поля, ответственных за излучение (электромагнитной волны). Для характеристики ЭМП в ближней зоне напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля Н измеряют раздельно.

Дальняя зона – это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается она с расстояния r > 3λ. В дальней зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r и между величинами Е и Н существует взаимосвязь: Е = 377Н, где 377 – волновое сопротивление вакуума, Ом.

В России на частоте свыше 300 МГц до 300 ГГц (СВЧ-диапазон) измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), Вт/м², или вектор Пойнтинга. ППЭ характеризует количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикуляр-

7

ной направлению распространения волны. Чем больше частота излучения f (соответственно, короче длина волны λ), тем больше энергия кванта излучения.

Связь между энергией W и частотой f электромагнитных колебаний определяется формулой: W = hf , где h – постоянная Планка, h = 6,626 · 10 ^-34 Дж·с.

Таким образом, ЭМП в дальней (волновой) зоне характеризуется как электромагнитное излучение (ЭМИ), или СВЧ-излучение, а его интенсивность определяется как ППЭ, Вт/м² (мВт/см², мкВт/см²).