Национальный Исследовательский Технологический Университет

«Московский Институт Стали и Сплавов»

(НИТУ МИСиС)

Кафедра пдсс Лабораторная работа №7

«ЗАЩИТА ОТ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ»

Выполнил:

студент Макаров А.В.

группа МО-06-1

Допуск:

Выполнение:

Защита:

Москва 2010

Цель работы – ознакомление с характеристиками электромагнитного излучения (ЭМИ) и нормативными требованиями к электромагнитному излучению радиочастотного диапазона; проведение измерений электромагнитного излучения сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, создаваемого микроволновой печью и средствами сотовой связи; оценка эффективности защиты от СВЧ излучения микроволновой печи с помощью экранов.

1. Общие сведения

1. Источники и характеристики эмп

Полный спектр электромагнитных (ЭМ) колебаний занимает бесконечно большой диапазон длин волн – от самых длинных, неопределенно большой длины, до самых коротких гамма-лучей с длиной волны < 5·10⁻³ нм (по частоте ≈ от 0 до 3·10²¹ Гц). Спектр включает низкочастотные волны, радиоволны, оптические и ионизирующие излучения. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находит ЭМ энергия неионизирующей части спектра. Это касается, прежде всего, электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот.

Радиочастотами (РЧ) принято называть частоты, лежащие в интервале от 3 Гц до 3000 ГГц. В приложении 7.1 приведена классификация ЭМ излучений в зависимости от частоты или длины волны по международной классификации. Дециметровые, сантиметровые и миллиметровые диапазоны традиционно объединяют общим названием – сверхвысокие частоты (СВЧ) или микроволны.

В промышленности источниками ЭМП являются электрические установки, работающие на переменном токе частотой от 10 до 10⁶ Гц, приборы автоматики, электрические установки с промышленной частотой 50 – 60 Гц, установки высокочастотного нагрева.

ЭМ волны диапазона СВЧ (микроволны) используются в радиолокации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии, в микроволновых печах и сотовой связи. В промышленности ЭМП радиоволнового диапазона используются для индукционного и диэлектрического нагрева материалов (закалка, плавка, напайка, сварка, напыление металлов, нагрев внутренних металлических частей электровакуумных приборов в процессе откачки, сушка древесины, нагрев пластмасс, склейка пластикатов и др.).

Среди источников СВЧ излучения целесообразно особо отметить повсеместно распространившиеся системы сотовой подвижной радиосвязи. Система сотовой радиосвязи состоит из набора ячеек, имеющих вид шестигранников и напоминающих пчелиные соты, которые покрывают всю необходимую территорию. Радиусы ячеек составляют от полукилометра до нескольких километров. В центре ячейки размещена базовая станция (БС), которая по радиоканалам реализует связь с подвижными станциями (ПС) – абонентскими радиотелефонами, находящимися в пределах ячейки. Рабочие частоты систем сотовой связи лежат в диапазоне 400 – 1800 МГц. Краткие технические характеристики стандартов системы сотовой радиосвязи, действующих в России, приведены в приложении 7.2.

Основными источниками излучения СВЧ энергии являются антенные системы, линии передачи энергии, генераторы и отдельные СВЧ блоки. СВЧ аппараты используются также для микроволновой терапии.

В ряде случаев ЭМП возникают как побочный неиспользуемый фактор, например, вблизи воздушных линий электропередачи, трансформаторных подстанций, электроприборов, в том числе бытового назначения.

Источники излучения ЭМП по диапазонам частот приведены в приложении 7.1.

ЭМ излучение генерируется токами, изменяющимися во времени. ЭМП складывается из электрического поля (ЭП), обусловленного напряжением на токоведущих частях электроустановок, и магнитного (МП), возникающего при прохождении тока по этим частям. Электромагнитные волны (ЭМВ) распространяются на большие расстояния.

ЭМП характеризуется совокупностью переменных электрических и магнитных составляющих. Различные диапазоны ЭМВ объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого по действию на среду, в том числе и на человека.

ЭМП радиочастотного диапазона характеризуются следующими параметрами:

• напряженностью электрического поля (E, В/м);

• напряженностью магнитного поля (H, А/м) или магнитной индукцией (B, Тл);

• плотностью потока энергии (ППЭ): q=E·H, которая показывает, какое количество энергии проходит в единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны. ППЭ выражается в Вт/м² или производных единицах: мВт/см², мкВт/см².

Распространяющееся ЭМП от любого источника условно разделяют на 3 зоны:

1. ближняя (зона индукции) (R– размер зоны, м). В этой зоне бегущая ЭМВ не сформирована, электрическое и магнитное поля считаются не зависимыми друг от друга, и поэтому облучение в этой зоне характеризуется напряженностями обеих составляющих поля: электрической (Е) и магнитной (Н). В этой зоне, как правило, находятся рабочие места по обслуживанию низкочастотных установок (3 – 300 Гц). Например, при работе на промышленных и бытовых установках переменного тока частотой 50 Гц.

2. промежуточная (зона интерференции) . В промежуточной зоне ЭМП имеет сложный характер. Присутствуют все компоненты поля. На человека одновременно воздействуют напряженность электрического поля (Е), напряженность магнитного поля (Н) и плотность потока энергии (ППЭ). Здесь расположены рабочие места высокочастотных (60 кГц – 30 МГЦ) и УВЧ (30 МГц – 300 МГц) установок. В этой зоне находятся рабочие места плавильщика индукционной плавки, плавильщика электродуговой печи, кузнеца-штамповщика и др.

3. дальняя (волновая или зона излучения)начинается с расстоянияили, по некоторым данным,.Эта зона характеризуется сформировавшейся электромагнитной волной. Воздействие ЭМП на человека определяется плотностью потока энергии (ППЭ). Рабочие места по обслуживанию СВЧ (300 МГц – 300 ГГЦ) установок находятся в волновой зоне. Например, при сварке изделий из поливинилхлоридного пластика рабочие находятся в этой зоне. В зоне излучения также находятся и пользователи мобильных телефонов.