Безопасность жизнедеятельности Исследование опасности электромагнитных полей радиочасто.html
Работа добавлена на сайт samzan.net:
PAGE 13
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
_____________________________________________________________________
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»
Исследование опасности электромагнитных полей радиочастот и защитных средств от их действия
Методические указания к лабораторной работе
по курсу «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОГО И ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ СКГМИ (ГТУ)
Владикавказ 2011 г.
УДК 614.8
ББК 65.9(2)248
И 88
Составили: проф., д.т.н. Хулелидзе Казбек Константинович,
доц., к.т.н. Баратов Лев Гургенович.
Рецензент: проф., д.т.н. Гегелашвили Михаил Владимирович.
Методические указания к лабораторным занятиям для студентов специальности 210106.65 – «Промышленная электроника» могут быть использованы для других инженерных специальностей, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».
Лабораторная работа предназначена для ознакомления студентов с основными направлениями обеспечения безопасности при эксплуатации источников электромагнитных полей сверхвысокой частоты. Основное внимание уделяется получению практических навыков у специалиста при оценке опасности ЭМП радиочастотного диапазона.
Подготовлено кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»
Редактор
Компьютерная верстка
Издательство «Терек» СКГМИ(ГТУ), 2011
Подписано в печать Формат
Тираж Объем усл.п.л. Заказ №.
Подразделение оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ) 362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44
Цель работы - получение практических навыков в оценке опасности электромагнитных полей радиочастот и защитных свойств материалов экранов.
Задачи: 1. Установить характер изменения плотности потока энергии с расстоянием от источника излучения электромагнитного поля.
2. Оценить эффективность защитных свойств материалов экранов от СВЧ излучения.
3. Определить допустимую длительность переговоров по мобильному телефону.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Электромагнитное поле в воздухе распространяется со скоростью, близкой к скорости света, чем короче длина волны, тем больше энергии может быть передано биологической ткани человека.
Между длиной волны и частотой колебаний имеется функциональная связь:.
λ = с / f, (1.1)
где λ - длина волны, м;
с – скорость распространения электромагнитных волн в воздушной среде (с=3·108 м/с);
f - частота колебаний, Гц
Пространство вокруг источника излучения ЭМП делят на зоны «ближнюю» и «дальнюю».
В "ближней" зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r ≤ λ/2π электромагнитная волна еще не сформирована, поэтому на человека действуют независимо друг от друга напряженность электрического и магнитного полей.
«Дальняя» зона r >> λ/2π - это зона сформировавшейся электромагнитной волны. В этой зоне на человека воздействует только энергетическая составляющая ЭМП – плотность потока энергии (ППЭ).
ППЭ - количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны.
Если источник ЭМП сверхвысокой частоты (СВЧ), то человек практически всегда находится в «дальней» зоне.
Среди основных источников ЭМИ можно перечислить: электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда), линии электропередач (городского освещения, высоковольтные), электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации), бытовые электроприборы, теле- и радиостанции (транслирующие антенны), спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны), радары, персональные компьютеры.
В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находят ЭМП радиочастот.
ЭМ волны диапазона ультравысоких частот (УВЧ), сверхвысоких частот (СВЧ) и крайневысоких частот (КВЧ) используются в радиолокации, радиоастрономии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии. Иногда ЭМП УВЧ диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов. СВЧ-аппараты используются для микроволновой терапии.
Биологическое действие ЭМП радиочастот характеризуется тепловым действием и нетепловым эффектом.
Под тепловым действием подразумевается интегральное повышение температуры тела или отдельных его частей при общем или локальном облучении. По своим биофизическим свойствам ткани организма неоднородны, по этому может возникнуть неравномерный нагрев на границе раздела с высоким и низким содержанием воды. Это может привести к образованию стоячих волн и локальному перегреву ткани, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик глаза, желчный пузырь, кишечник).
Нетепловой эффект проявляется в виде омертвления, кровоизлияния, изменения структуры клеток, расстройства питания тканей и организма в целом.
Влияние ЭМП на организм зависит от таких физических параметров как длина волны, интенсивность излучения, режим облучения – непрерывный или прерывистый, а также от продолжительности воздействия, наличия усугубляющих факторов - повышенная температура воздуха, наличие рентгеновского излучения, шума и др., которые способны изменять сопротивляемость организма к действию ЭМП.
Наиболее опасными для человека являются ЭМП высокой и сверхвысокой частот. Критерием оценки степени воздействия на человека ЭМП служит количество поглощенной тканями организма электромагнитной энергии, при пребывании в электрическом поле. Величина поглощенной человеком энергии зависит от квадрата силы тока, протекающего через его тело, времени пребывания в электрическом поле и проводимости тканей человека.
2. НОРМИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭМП РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА
В соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 напряженность ЭМП радиочастот в диапазоне 0,06 - 300 МГц на рабочих местах нормируется по напряженности электрической и магнитной составляющим. Предельно допустимые уровни (ПДУ) в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 по электрической и магнитной составляющим приведены в приложении 1.
В области сверхвысоких частот f > 300 МГц нормируемой величиной является плотность потока энергии (ППЭ) - количество энергии падающей на единицу площади поверхности, Вт/м2 или в производных единицах: мВт/см2, мкВт/см2. Предельно допустимые значения плотности потока энергии ЭМП СВЧ диапазона на рабочих местах приведены в приложении 2.
Предельно допустимые значения ППЭ ЭМП в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц определяют исходя из допустимой энергетической нагрузки и времени воздействия по формуле:
ППЭпд = К ∙ ЭН/Т (2.1)
где ППЭпд - предельно допустимое значение плотности потока энергии, Вт/м2;
ЭН - предельно допустимая величина энергетической нагрузки;
ЭН = 2Вт·ч/м2;
К - коэффициент ослабления биологической эффективности;
К = 1 - для всех случаев воздействия, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн;
К = 10 - для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 50;
Т - время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.
Во всех случаях максимальное значение ППЭпд не должно превышать величины 10 Вт/м2 (1000 мкВт/см2).
3. ОСНОВНЫЕ МЕРЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ СВЧ ИЗЛУЧЕНИЙ
3.1. Организационные меры.
- к работе на установках СВЧ не допускаются лица моложе 18 лет;
- длительность рабочей смены 6 часов;
- дополнительный отпуск 12 дней.
3.2. Технические меры и средства.
Защитные меры от действия ЭМП сводятся, в основном, к применению защитного экранирования, дистанционного управления устройствами, излучающими ЭМ волны, применению средств индивидуальной защиты.
Защитные экраны делят на:
- отражающие излучение;
- поглощающие излучение.
К первому типу относят сплошные электропроводные экраны, экраны из металлической сетки, из металлизированной ткани. Ко второму типу экраны из радиопоглощающих материалов – вода, карбонильное железо.
К средствам индивидуальной защиты (CИ3) относят спецодежду, выполненную из металлизированной ткани - защитные халаты, фартуки, накидки с капюшоном, перчатки, а также защитные очки (при интенсивности выше 1мВт/см2), стекла которых покрыты слоем полупроводниковой окиси олова, или сетчатые очки в виде полумасок из медной или латунной сетки.
4. ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА
4.1. Описание стенда
Внешний вид стенда представлен на рис.1.
На столешнице 1 размещены: СВЧ излучатель 3 (источник излучения) и координатное устройство 4. Координатное устройство 4 регистрирует положение датчика 5 в СВЧ поле по осям "X", "Y" Координата "Z" определяется по шкале, нанесенной на измерительную стойку 6, по которой датчик 5 может свободно перемещаться. Датчик 5 выполнен в виде полуволнового вибратора, рассчитанного на частоту 2,45 ГГц и состоящего из диэлектрического корпуса, вибраторов и СВЧ диода. Координатное устройство 4 выполнено в виде планшета, на который нанесена координатная сетка. Планшет приклеен непосредственно к столешнице 1. Стойка 6 изготовлена из диэлектрического материала (органического стекла), чтобы исключить искажение распределения СВЧ поля. Сигнал с датчика 5 поступает на мультиметр 7, размещенный на свободной части столешницы. На столешнице 1 имеются гнезда для установки сменных защитных экранов 2. Экраны выполнены из следующих материалов: - сетка из оцинкованной стали с ячейками 50 мм, - сетка из оцинкованной стали с ячейками 10 мм, - лист железный; - полистирол; - резина, размещены под столешницей.
Рис.4.1. Схема лабораторного стенда
4.2. Требования безопасности при выполнении лабораторной работы
4.2.1. К работе допускаются студенты, ознакомленные с устройством лабораторного стенда, принципом действия и мерами безопасности при проведении лабораторной работы.
4.2.2. Запрещается находиться напротив работающего излучателя, тем более смотреть в него.
4.2.3. Запрещается самостоятельно регулировать или ремонтировать СВЧ излучатель. Ремонт должен производиться только специалистами
4.2.4. СВЧ излучатель должен быть заземлен.
4.2.5. Рекомендуется отключать СВЧ излучатель на время перемещения датчика по координатной сетке.
5. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
5.1. Ознакомиться с мерами по технике безопасности при проведении лабораторной работы и строго выполнять их.
5.2. Подключить СВЧ излучатель к сети переменного тока.
5.3. Установить датчик на отметке 0 по оси Х и 0 по оси У координатной системы. Подключить датчик к мультиметру, установить диапазон измерения 2000μ. Перемещая датчик по оси Z (по стойке), определить зону наиболее интенсивного излучения чему соответствует наибольшее зафиксированное численное значение мультиметра . В зоне с наиболее интенсивным излучением перемещая стойку с датчиком по координате Х (удаляя его от излучателя до предела) дискретно с шагом 50 мм, снять показания мультиметра. Данные занести в табл.2.
5.3. Построить график распределения ППЭ в пространстве перед излучателем. Соотношение показаний мультиметра и измерителя плотности потока П3-19: 1мкА = 0,35мкВт/cм2.
5.4. Поместить датчик на отметке 20см по оси X. Зафиксировать показания мультиметра.
5.5. Поочередно устанавливать защитные экраны и фиксировать показания мультиметра. Данные занести в табл.3.
5.6. Определить эффективность экранирования для каждого экрана по формуле:
δ = [(I - Iэ)] * 100% (5.1),
где I - показание мультиметра без экрана;
Iэ - показание мультиметра с экраном.
Данные внести в табл.3.
5.7. Отключить излучатель СВЧ от сети.
5.8. Поднести свой мобильный телефон к датчику и зафиксировать показания мультиметра, используя формулу (2.1) или приложение 2 определить допустимое время воздействия ЭМП.
5.8. Составить отчет о работе.
6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
6.1. Общие сведения.
6.2. Нормируемые параметры воздействия ЭМП радиочастотного диапазона.
6.3. Основные меры защиты от СВЧ излучений.
6.4. Методика проведения опытов.
6.5. Данные измерений (табл. 2 и 3).
Таблица 2.
Исследование характера изменения ППЭ с расстоянием от источника излучения
|
Номер измерения |
Значение X, см |
Показания мультиметра, мкА |
Плотность потока энергии, Вт/м2 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
|||
|
2 |
|||
|
… |
|||
|
10 |
Таблица 3.
Определение эффективности защитных свойств материала экрана
|
Материал защитных экранов |
Показания мультиметра, мкА |
Эффективность экранирования, δ, % |
|
Сетка металлическая с ячейками 50 мм |
||
|
Сетка металлическая с ячейками 10 мм |
||
|
Лист алюминиевый |
||
|
Полистирол |
||
|
Резина. |
6.6. График распределения ППЭ в пространстве перед излучателем.
6.7. Вывод. Характер изменения ППЭ в пространстве перед излучателем, наиболее эффективный защитный экран, допустимое время переговоров по мобильному телефону.
Дата Подпись студента
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем проявляется вредное действие ЭМП сверхвысокой частоты?
2. От чего зависит биологический эффект действия ЭМП?
3. Какие параметры ЭМП нормируются?
4. Нормируемый параметр для ЭМП сверхвысокой частоты, как определяется предельно допустимая величина плотности потока энергии.
5. Какие материалы защищают от действия ЭМП?
6. Основные меры и средства защиты от СВЧ излучений.
8. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 12.1.006-84 Электромагнитные поля радиочастот. Общие требования.
2. С.Г. Захаров, Т.Т. Каверзнева Влияние электромагнитного излучения на жизнедеятельность человека и способы защиты от него. Учебное пособие СПГТУ. 1992, 74 с.
3. Охрана труда в радио и электронной промышленности. Под редакцией С.П.Павлова М.: Энергия, 1986.
Приложение 1
Предельно допустимые уровни напряженности электрического и магнитного полей.
|
Продолжительность воздей- ствия, ч |
Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля (Епду), В/м |
Предельно допустимый уровень напряженности магнитного поля (Нпду), А/м |
|||
|
0,03…3МГц |
3…30 МГц |
30…300МГц |
0,03…3МГц |
30…50МГц |
|
|
8 и более |
50 |
30 |
10 |
5,0 |
0,30 |
|
7,5 |
52 |
31 |
10 |
5,0 |
0,31 |
|
7,0 |
53 |
32 |
11 |
5,3 |
0,32 |
|
6,5 |
55 |
33 |
11 |
5,5 |
0,33 |
|
6,0 |
58 |
34 |
12 |
5,8 |
0,34 |
|
5,5 |
60 |
36 |
12 |
6,0 |
0,36 |
|
5,0 |
63 |
37 |
13 |
6,3 |
0,38 |
|
4,5 |
67 |
39 |
13 |
6,7 |
0,40 |
|
4,0 |
71 |
42 |
14 |
7,1 |
0,42 |
|
3,5 |
76 |
45 |
15 |
7,6 |
0,45 |
|
3,0 |
82 |
48 |
16 |
8,2 |
0,49 |
|
2,5 |
89 |
52 |
18 |
8,9 |
0,54 |
|
2,0 |
100 |
59 |
20 |
10,0 |
0,60 |
|
1,5 |
115 |
68 |
23 |
11,5 |
0,69 |
|
1,0 |
141 |
84 |
28 |
14,2 |
0,85 |
|
0,5 |
200 |
118 |
40 |
20,0 |
1,20 |
|
0,25 |
283 |
168 |
57 |
28,3 |
1,70 |
|
0,125 |
400 |
236 |
80 |
40,0 |
2,40 |
|
0,08 и менее |
500 |
296 |
80 |
50,0 |
3,00 |
Примечание - При продолжительности воздействия менее 0,08 ч дальнейшее повышение интенсивности воздействия не допускается.
Приложение 2
Предельно допустимые уровни плотности потока энергии в диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц.
|
Прдолжительность воздействия,час |
≥8,0 |
7,5 |
7,0 |
6,5 |
6,0 |
5,5 |
5,0 |
4,5 |
4,0 |
3,5 |
3,0 |
2,5 |
2,0 |
1,5 |
|
ПДУппэ, мкВт/см2 |
25 |
27 |
29 |
31 |
33 |
36 |
40 |
44 |
50 |
57 |
67 |
80 |
100 |
133 |
2. Пермская земля реальность и мифы
3. Структура простого распространённого повествовательного предложения ПРПП
4. Порядок проходження служби в митних органах
5. О заповедях Божьих
6. Электронное декларирование догоняем Европу
7. Формы обеспечения возвратности кредита
8. Двойные звезды
9. Качественные методы оценки эффективности рекламы
10. Выпадение кислотных дождей связано с- а изменением солнечной радиации; б повышением содержания углеки
11. аминь про себя после прочтения в намазе суры Фатиха Некоторые мусульмане утверждают что у Ханафитск
12. Введение В условиях современного экономического развития перед капитальным строительством стоят
13. Царь Эдип. Софокл
14. Видение о Петрепахаре
15. Тема 6- Эмиссионная деятельность компании Выход на международные и фондовые рынки Выпуск акции
16. Совершенствования инновационной политики в Уральском Федеральном округе
17. по теме- Оценка качества окружающей среды.html
18. Теоретическая и прикладная механика ВЫПОЛНЕНИЕ РАСЧЕТОВ ПО ДЕТАЛЯМ МАШИН И ИХ ОФОР
19. Неоднократно после очередных неудач социалистические ценности провозглашались нежизненными устаревшими
20. Согласно этой концепции человечество время от времени взаимодействует с космическими полями обл