Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

CPC-OE

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
461 Кб
Скачать
☆

Рисунок 1.3 – Кривые измерения напряженности поля в

различных режимах работы прибора

.

2014

 

 

1.3 Порядок выполнения работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим порядок измерения напряженности электрической

составляющей ЭМП E, а также плотности потока электромагнитной

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

энергии S. В качестве источника излучения ЭМП взят мобильный

телефон Nokia 6630.

 

 

 

 

 

 

 

По ф-л. (1.1) можно определить средние длины волн, использу-

емых в сотовой связи:

 

 

 

 

 

 

 

GSM-900 !

300

 

1

;

GSM-1800 !

300

 

1

;

900

3

1800

6

UMTS-2100 ! 2100300 17 метра.

Обследуемый телефон работает в условиях города (Киев) в

стандарте GSM-1800.

copy

 

 

 

 

 

 

1710

. . . 1880

 

Диапазон частот стандарта GSM-1800:

МГц. По-

1805

. . . 1880

Free

 

 

 

 

 

 

 

 

лосы частот, указанные в характеристиках стандарта через дробную черту, означают диапазоны передачи: в числителе — от телефона к !

базовой станции, в знаменателе — от базовой станции к ! телефону. Значит для проведения измерений можно считать, что область дальней зоны ЭМП будет начинаться с расстояния r = 3 = 36 м = 50 см.

11

Итак, порядок измерений следующий:

 

 

1)

Установите штатив и закрепите на нём прибор. Прибор дол-

 

 

 

 

2

жен быть расположен горизонтально поверхности стола с источником

ЭМП.

 

 

.

 

2)

С помощью рулетки, отрегулируйте высоту расположения

200 mV/m [мВ/м].

2014

 

 

прибора от поверхности стола с источником ЭМП на уровне 45–50 см.

3)

Включите прибор нажав кнопку «POWER» и дождитесь по-

казаний напряженности электрического поля E. Значения E будут со-

ответствовать режиму мгновенных измерений.

 

 

4)

Нажав кнопку «MAX/AVG», переключитесь в режим из-

мерений средних значений (AVG) и по истечении не менее 30 сек снимите показания фонового значения напряженности электриче-

ского

поля

Eфон. Например,

таким значением может

быть Eфон

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

выберите режим изме-

 

5) Нажимая кнопку «UNIT/ENTER»,.

рений

ППЭ

 

W

=

 

мкВт

 

и считайте показания

фонового зна-

 

 

m2

 

м2

 

чения ППЭфонh.

 

 

 

 

 

 

 

Например, таким значением может быть ППЭ

=

 

i

h

 

i

 

 

фон

 

95W/m2 [мкВт/м2] = 0.0095 мкВт/см2.

6)Удерживая нажатой более 3 сек кнопку «MAX/AVG» переключитесь обратно в режим мгновенных измерений2). Далее кнопкой «UNIT/ENTER» выберите режим измерений напряженности электрического поля E.

7)Нажав кнопку «MAX/AVG», переключитесь в режим измерений максимального среднего значения (MAX AVG).

8)Расположите мобильный телефон на столе (точно под прибором) лицевой поверхностью, направленной вверх и вызовите излучение ЭМП, например, через SMS сообщение о состоянии счёта.

9)Заблокируйте показания кнопкой «Hold/ALARM» и запишите показания максимальной средней напряженности электрического поля, создаваемого телефоном при отправке SMS-сообщений Esmsmax .

2)При этом очистится буфер памяти накопленных мгновенных измерений.copyFree

12

Разблокируйте показания кн. «Hold/ALARM».

 

 

 

10)

Переключившись кнопкой «UNIT/ENTER» в режим измере-

ний

 

W

=

мкВт

 

, считайте показания ППЭsmsmax .

 

2

 

2

2

 

.

 

 

cm

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

h11)

 

 

время обычного звонка (

ring

 

 

 

Во

 

i

 

 

 

 

 

 

реключитесь в режим измерения уровней ППЭXmax , ППЭYmax , ППЭZmax , которые соответствуют пространственным координатам X, Y , Z.

12) Следуя пунктам п.п. 6–10, выполните измерения

(E, ППЭ)ringmax,connectmax , создаваемого телефоном во время обычного звонка абоненту — дозвона (вызова, ring) и разговора (установившегося соединения, connect).

 

 

.

 

1.4 Результаты измерений электромагнитного излучения от

 

v

 

2014

мобильного телефона и их обсуждение

 

Результаты измерений для телефона сведены в табл. 1.2. Они

copy

 

 

 

показывают превышение существующих санитарных норм (табл. 1.1)

даже на расстоянии полметра от источника ЭМП. Наиболее значительные превышения E в 3.4 3.6 раза наблюдаются в случае дозвона (ring). При установлении соединения (connect) мощность излучения ППЭ уменьшается примерно в 35 раз.

Кроме этого, обращает на себя внимание структура ЭМП по пространственным координатам X,Y , Z. Из табл. 1.2 видно, что основная энергия поля сосредоточена в плоскости телефона X Z и не

Free

 

 

 

 

 

 

направлена в сторону головы пользователя.

 

По ф-л. (1.4) найдём напряженность магнитного поля, напри-

мер, во время дозвона (ring, табл. 1.2):

 

 

Hring =

Ering

6.979

мА

 

120

=

377

= 18.5

м

Из зависимости напряженности электрического поля E от мощ-

13

ности источника излучения ЭМП P3):

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E =

k P

,

где k = 7 (дальняя зона), r = 0.45 м

 

(1.5)

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

можно оценить последнюю величину, например, во время дозвона:

 

 

E

 

2

0.45

6.979

 

2

2014

2

 

Pring =

r ring

 

=

 

 

 

 

0.2 Вт = 200.

мВт

k

 

7

 

Таблица 1.2 – Результаты измерений напряженности электрического поля и ППЭ на расстоянии 45 см от смартфона Nokia 6630

№

 

 

Emax, В/м

 

 

ППЭmax, мкВт/см2

 

опыта

sms

ring,

connect,

v

.sms

ring,

connect,

 

 

 

звонок

соединение

звонок

соединение

 

1

4.2

6.8

2.0

 

3.83

8.998

0.265

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4.1

copy

 

 

2.27

8.442

0.249

 

7.04

1.8

 

 

3

3.8

7.098

1.9

 

3.47

9.0

0.238

 

среднее

4.033

6.979

1.9

 

3.19

8.813

0.251

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xring

Yring

Zring

 

1

–

–

 

–

 

2.38

0.221

2.189

 

 

Выводы: В момент соединения телефона с базовой станцией (да-

 

Free

 

 

 

 

 

 

 

 

 

же, когда он ещё не подаёт признаков звонка) идёт сильное превышение санитарных норм (более EПДУ = 3 В/м, ППЭПДУ = 2.5 мкВт/см2), далее через несколько секунд (после соединения) излучение практически приходит в норму.

3) Упрощённая формула Шулейкина–Ван дер Поля.

14

300 rd = 32450

1.5 Результаты измерений электромагнитного излучения от Wi-

Fi роутера и их обсуждение

 

 

2

 

 

.

Результаты измерений напряженности электрического поля и

ППЭ на различных расстояниях от Wi-Fi роутера D-Link DIR-615 при-

ведены в таблицах 1.3 и 1.4.

2014

 

 

 

 

 

Интересным является проверка мощности излучения данного роутера и поиск аналитических зависимостей изменения E и ППЭ с

расстоянием от источника ЭМП.

Учитывая паспортные данные роутера по частоте = 2.45 ГГц,

сначала по ф-л. (1.1) находим границу дальней зоны:

Затем по ф-л. (1.5), используя ближайшее расстояние к границе даль-

0.367. м

ней зоны r = 0.35 м находим мощность источника:

В паспортных данных к роутеру указана максимальная мощность работы в единицах децибел-милливатт: Wmax = 19 dBm, переве-

дем её в милливатты. Учитывая, что:

 

E

 

2

 

0.35

5.559

 

2

v

 

 

 

 

 

 

P =

r max

 

 

=

 

 

 

 

 

0.0773 Вт = 77.3 мВт (1.6)

k

 

 

7

 

 

 

 

 

 

copy

 

 

 

W = 10 lg

P0

,

 

 

 

 

 

P

 

 

P0 = 1 мВт

 

 

 

 

 

 

 

получим формулу для перевода и искомую величину:

 

Wmax

 

10

19

(1.7)

Pmax = P010

10 = 1

10 79.5 мВт

КакFreeвидим, результаты (1.6) и (1.7) согласуются друг с другом и измеренная величина лежит в области паспортных данных.

Далее по данным табл. 1.3 и 1.4 построим графики изменения

E и ППЭ в зависимости от удалённости источника ЭМП. Ход этих кривых представлен на рис. 1.4–1.6.

15

Таблица 1.3 – Результаты измерений напряженности электри-

ческого поля на различных расстояниях от Wi-Fi роутера D-Link DIR615

 

 

Расстоя-

Максимальная средняя Emax AVG, В/м

 

 

 

 

ние, см

среднее

 

1

 

2

3

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

15.5

11.569

 

11.48

11.585

11.642

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

9.834

 

9.714

9.646

9.722

10.255

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

8.020

 

8.03

 

8.01

8.02

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

6.053

 

5.918

5.935

6.11

6.25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

5.559

 

5.56

5.516

5.6

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

4.980

 

4.889

 

5.09

4.96

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

3.520

 

3.5

3.542

3.518

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

67.5

2.573

 

2.607

2.587

2.526

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2014

 

 

 

 

 

 

75

1.418

 

1.4208

1.4151

1.4185

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

91.5

1.158

 

1.1579

1.1578

1.1578

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

Eb

 

e

copyEфон

 

 

R

 

 

 

(1.8)

 

Полученные аналитические зависимости уменьшения E

с уве-

личением расстояния r от источника ЭМП имеют достаточно высокий и достоверный коэффициент корреляции R:

=23.52

4.436 r +

( ближняя зона ), 2 0.99

Free

( дальняя зона ), R2 0.967

Ed =14.64

e 2.833 r + Eфон

где Eфон — фоновое значение напряжённости электрического поля (см. пункт 4 на с.12).

В дальнейшем эти зависимости используем для оценки удельной поглощаемой мощности электромагнитной энергии — SAR.

16

Таблица 1.4 – Плотность потока электромагнитной энергии

ППЭ на различных расстояниях от Wi-Fi роутера D-Link DIR-615

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальная средняя S

 

 

2

 

 

Расстоя-

 

 

 

 

 

max AVG

 

 

 

 

ние, см

среднее

 

1

 

2

 

3

 

4

 

 

15.5

21.723

 

21.78

21.68

 

2014

–

 

 

 

 

21.71

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

20

17.799

 

18.505

17.545

 

17.325

17.822

 

 

25

12.250

 

12.4

11.966

12.385

–

 

 

30

6.731

 

6.962

6.773

 

6.457

–

 

 

35

6.198

 

6.352

6.182

 

6.06

6.198

 

 

40

4.279

 

4.517

4.267

 

4.053

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

2.477

 

2.473

2.56

 

2.415

2.461

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

67.5

1.355

 

1.465

 

.

 

1.3

 

–

 

 

 

1.299

 

 

 

 

75

0.315

 

0.3188

v

 

 

0.3199

–

 

 

 

0.307

 

 

 

91.5

0.207

 

0.22

0.19797

0.2023

–

 

Free

в ближней зоне

Рисунок 1.4 – Изменение напряженности E

ЭМП с удалённостью от источника

 

1.6 Оценка удельной поглощаемой мощности ЭМП (SAR)

По определению, удельная поглощаемая мощность (SAR —

Specific Absorption Rate) электромагнитной энергии в неоднородной 17

 

 

 

 

 

 

 

2014

дальней зоне

Рисунок 1.5 – Изменение напряженности

E в

ЭМП с удалённостью от источника

 

 

 

 

Рисунок 1.6 – Изменение ППЭ ЭМП с удалённостью от

источника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Free

 

 

 

 

 

 

 

 

 

среде может быть найденаcopy[1]:

3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SARi =

ijE

j

 

 

i

, SAR = Xi

SARi

(1.9)

i

 

 

100

где i — электрическая проводимость i-й ткани поглощающей среды, См/м;

Е — напряжённость электрического поля, В/м;

i — плотность i-й ткани, кг/м3; 18

 

 

i — доля i-й ткани, %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для расчета SAR можно воспользоваться данными табл. 1.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Таблица 1.5 – Структура и параметры поглощающей среды (го-

лова человека) для частот 1800–1900 МГц

 

 

 

 

 

 

 

Среда поглощения ЭМП

 

 

 

2014

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глубина

 

 

 

 

 

 

толщина, мм

i,

 

 

проник-

,

 

,

 

 

i

название

пределы

средняя

%

 

 

ЭМП, мм

 

 

 

 

 

1

Мозг

48a

12

63.2

 

12

1.7

 

1030

 

 

2

Кость

2–8

4

21

 

 

7

0.1

 

1800

 

 

3

Кожа

1.5–3

2.8

15.8

 

10

1.9

 

1100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

.

 

 

 

 

 

 

 

 

aРазмер границы сферы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 14.copy64 2.833 0.45 + 0.2

4.29 В/м

 

 

 

 

 

Поскольку измерения для телефона проводились в дальней зоне

ЭМП, необходимо оценить E по мере приближения к телефону, т.е. в

непосредственной близости от головы пользователя и для этого воспользуемся полученными зависимостями ф-л. (1.8).

Найдём — коэффициент пересчета напряженности E от роутера к телефону. Используя ф-л. (1.8) вначале рассчитаем Ed роутера на расстоянии r = 0.45 м (дальняя зона), где выполнялись измерения

для телефона:

Free

e

 

Ed

и вблизи головы r = 1.5 см (ближняя зона):

Eb = 23.52 e 4.436 0.015 + 0.2 22.2 В/м

Далее возьмем среднюю максимальную напряженность Ering (из табл. 1.2) и рассчитаем коэффициент пересчёта:

=

Ering

=

 

6.979

1.627

Ed

4.29

 

 

 

19

 

Тогда максимальная напряженность Emax

вблизи головы будет равна:

 

 

 

 

E

=

Eb

 

 

 

 

 

 

=

Ering

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

Emax

 

 

 

 

 

Eb

 

 

 

 

 

 

 

Ering

 

Ed

 

 

Ed

 

 

 

 

 

 

 

 

Emax =

Eb = 1.627 22.2 36.12 В/м

 

 

 

 

Теперь значение Emax

и табл. 1.5 используем для расчёта2

SAR

по ф-л. (1.9):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мозгом поглощается

SAR1

=

 

1.7 36.122

 

0.632

 

 

1.361 Вт/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1030

 

 

 

 

 

 

 

 

Костью черепа поглощается

SAR2

=

0.1 36.122

 

0.21

 

 

0.015 Вт/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1800

 

 

 

 

 

 

Кожей поглощается

SAR3

=

 

1.9 36.122

 

0.158

 

 

0.356 Вт/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1.361 + 0.015 + 0.356 =20141.732 Вт/кг

 

 

SAR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общепринята следующая градация величин SAR для мобиль-

ных телефонов:

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Облучающая способность

 

 

 

 

, Вт/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SAR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очень низкая

 

 

 

 

 

 

 

< 0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Низкая

 

 

 

 

 

от 0.2 до 0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средняя

 

 

 

от 0.5 до 1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высокая

 

 

 

от 1.0 до 2.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Не допустимая

 

 

 

 

 

 

 

> 2.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В Европе допустимое значение

излучения составляет 2 Вт/кг. В США огра-

ничения более жесткие. Федеральнаяcopyкомиссия по связи (FCC) сертифицирует только те сотовые аппараты, SAR которых не превышает 1.6 Вт/кг.

Выводы: полученное на основе результатов измерений значение

SAR свидетельствует о достаточно высокой облучающей способности данного мобильного телефона во время дозвона (ring-соединения с базовой станцией). Чтобы уменьшить влияние ЭМП, необходимо в этом режиме работы телефон держать на максимально возможном расстоя-

нии от головы абонента.

 

Free

20

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]