Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 30
Большое количество компаний во всех отраслях экономики начинают проводить исследования, связанные с воздействием ЭМВ на человека. В особенности это касается изготовителей комму никационного оборудования, стремящихся отыскать самые эффективные (с экономической точки зрения) решения, позволяющие минимизировать издержки. Для организаций, занимающихся вопросами защиты окружающей среды, на первое место выходят вопросы оценки опасности воздействия излучения опреде ленного уровня /7/.
В европейских нормативах нормируемые параметры разделяются на первичные и вторичные. Первичные - это показатели, характеризующие процессы, протекающие в тканях. Вторичные - это первичные показатели, пересчитанные в неискаженное поле с помощью соответствующих коэффициентов.
На низких частотах (до 10 МГц) в качестве первичного параметра принимают плотность тока J, наведенного в тканях организма (А/м2). В качестве вторичных параметров принимаются напряженность падающего (т.е. неискаженного отраженным полем) электрического (В/м) поля, напряженность магнитного поля (А/м) или магнитная индукция (Тл). Соотношение между зна чениями напряженности МП и индукции 1мТл = 800 А/м. Также в качестве вторичного параметра рассматривается ток I (А), протекающий в тканях организма.
На высоких частотах (0,01-300 ГГц) в качестве первичного параметра принимают удельную поглощенную мощность SAR (Specific Adsorption Rate), делаемую на единицу массы тела. В единицах СИ SAR определяется Вт на 1 кг (Вт/кг). SAR может отражать как среднее значение поглощенной мощности всем телом или его частью, так и за определенный промежуток времени или за 1 импульс. Введение данного параметра осуществляется по критерию нагрева тканей, исходя из того, что нормируемая мощность поглощается 1 кг биологически однородной ткани при ее равномерном облучении. Если в качестве единицы массы живой ткани принять 1 г, то изменяется только размерность (мВт/г), но не его численное значение. Энергетическим показателем для волновой зоны является плотность потока энергии Р (плотность потока мощности), т.е. энергия, про ходящая через 1 см2 (1 м2) поверхности, перпендикулярной к направлению распространения ЭМВ за 1 с (Вт/см2 или Вт/м2).
Источники поля разделяются по продолжительности воздействия:
продолжительное - более 6 мин;
непродолжительное - менее 6 мин;
импульсное (продолжительностью менее 20 мс на протяжении 100 мс наблюдения).
Гигиенические нормативы разработаны не для всех частот, а лишь для 50Гц, 1-12 кГц и 0,06-300 мГц. Для ЭП ряда частот мене 50 Гц отсутствуют средства измерений. Нет средств измерений для ряда режимов импульсных воздействий. Отсутствуют методы и средства измерений МП с частотой более 30 мГц, а также импульсных МП. Известно, что повышение напряжен ности тока частот более 30 мГц наиболее опасно и ог раничивает время пребывания на рабочем месте.
Опасность воздействия ЭМП зависит от частоты, напряженности, плотности тока. По частоте ЭМП делят на четыре диапазона (таблица 3). Европейские нормы делят допустимые значения напряженности ЭМП на три категории (таблица 4). Предельно допустимые уровни (ПДУ) ЭМП телерадиопередающих объектов приведены в таблице 5 /13/.
Таблица 3 - Электромагнитные волны в рамках соответствующих диапазонов
|
ЭМП |
Частота, n |
Длина волны, l |
|
НЧ (низкочастотный) |
3 Гц – 30 кГц |
100000 – 10000 км |
|
ВЧ (высокочастотный) |
30 кГц – 30 МГц |
10000 км – 10 м |
|
УВЧ (ультравысокочастотный) |
30 МГц – 300 МГц |
10 – 1 м |
|
СВЧ (сверхвысокочастотный) |
300 МГц – 30000 МГц |
1 м – 1 мм |
Таблица 4 - Европейские нормы значений напряженности ЭМВ
|
Напряженность (Е, Н), магнитная индукция (В) ЭМВ |
При повышении необходимо |
||
|
Е, кВ/м (Эл. поле) |
Н, А/м МП |
В, мкТл МП |
|
|
6,1 |
159 |
200 |
Информирование персонала |
|
12,3 |
320 |
402 |
Ограничение времени пребывания |
|
19,6 |
480 |
603 |
Предупреждение «опасная работа» |
Таблица 5 - ПДУ ЭМВ телерадиопередающих объектов
|
n, МГц |
£ 0,3 |
0,3- 3 |
3-30 |
30 - 300 |
300 - 300000 |
|
ПДУ, В/м |
25 |
15 |
10 |
3 |
10 мкВт/см2 |
В России предельно допустимые значения напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем устанавливаются ГОСТ 12.1.002-84 и СанПиН 5802-91 /3/.
В нашей стране разработаны и приняты Санитарные нормы, являющиеся по ряду параметров самыми жест кими в мире. В качестве ПДУ облучения населения принимаются такие значения электромагнит ных полей, которые при ежедневном облучении в свойственных для данного источника излучения режимах не вызывают у населения без ограничения пола и возраста заболеваний или отклонений в состоя нии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследо вания в период облучения или в отдаленные сроки после его прекра щения. Основной критерий безопасности для населения установлен Минздравом РФ и составляет не более 500 В/м при частоте 50 Гц в местах постоянного пребывания людей. Магнитные поля для населения в России не нормируются.
Введенный в качестве рекомендации учеными Швеции и ряда других стран дополнительный критерий безопасности состоит в том, что в местах ночного отдыха и пребывания детей напряжен ность магнитного поля частотой 50 Гц не должна превышать 0,2 мкТл.
По мнению гигиенистов, вредными считаются электромагнитные поля величина магнитной индукции которых выше 0,2 мкТл. В таблице 6 указаны значения магнитной индукции ЭМВ, излучаемых разными источниками.
Таблица 6 - Величина магнитной составляющей ЭМВ, излучаемых
разными источниками
|
Излучающие объекты |
В, мкТл |
Примечание |
|
Пригородные электрички |
20 |
- |
|
Трамваи, троллейбусы |
30 |
- |
|
Метро |
50 - 100 |
на платформе, во время отправ-ления или прибытия поезда |
|
150 - 200 |
в вагоне метрополитена |
|
|
Электроплиты |
1-3 |
на расстоянии 20 - 30 см от передней панели |
|
Бытовой холодильник |
0,2 |
в радиусе 10 см от компрессора, во время его работы |
|
В холодильниках, осна-щенных системой «nо frost» |
0,2 |
на расстоянии 1 метра от дверцы |
|
Электрический чайник |
0,6 |
на расстоянии 20 см |
|
Электрический утюг |
0,2 |
на расстоянии 20 см, причем только в режиме нагрева |
|
Стиральная машина |
1 |
на высоте 1 м, у пульта |
|
0,5 |
сбоку, на расстоянии 50 см |
|
|
Пылесос |
100 |
- |
|
Электробритва |
несколько сотен |
- |
|
Домовая электропроводка |
£ 0,2 |
- |
|
СВЧ – печь |
8 |
на расстоянии 30 см |
Для оценки воздействия ЭМП на человеческий организм с целью выбора способа защиты проводится сравнение фактических уровней излучателей с нормативными. Оценка уровней ЭМП средств телевидения и радиовещания проводится в соответствии с Указани ями Минздрава № 3850- 85.
ПДУ напряженности ЭМП представлены в таблице 7 в соответствии с «Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического по ля, создаваемого воздушными линиями электропередачи перемен ного тока промышленной частоты» № 2971-84.
При величине Е>500 В/м должны быть приняты меры, ис ключающие воздействие на человека электрических разрядов и то ков стекания.
Для зон, находящихся около радиотехнических объектов (РТО), нормирование проводится в соответствии с «Временными санитар ными нормами и правилами защиты населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых радиотехническими объек тами» № 2963-84. Эти нормы распространяются на ЭМП телеви зионных станций УВЧ диапазона.
Таблица 7 - ПДУ напряженности электрического поля Е
|
Помещение, территория |
Е, кВ/м |
|
Внутри жилых зданий. |
0,5 |
|
На территории зоны жилой застройки. |
1,0 |
|
В населенной местности, вне зоны жилой застройки (земли в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа и сельских населенных пунктов, в пределах черты этих пунктов); на участках пересечения ВЛ с автомобильными дорогами I-IV катего рии. |
10 |
|
В ненаселенной местности (часто посещаемой людьми, доступной для транспорта, сельскохозяйственые угодья). |
15 |
|
В труднодоступной местности (не доступной для транспорта, сель скохозяйственных машин) и на специально выгороженных участках, где доступ населения исключен). |
20 |
Для зон, прилегающих к телеви зионным станциям СВЧ-диапазона нормирование производится по СН 4262-87. Измерение уровней излучений радиолокационных устройств производится в соответствии с «Методическими указани ями по определению плотности потока энергии электромагнитного поля, размеров санитарно-защитных зон и размещению метеороло гических радиолокаторов» №1910-77 и «Методическими указа ниями по определению уровней электромагнитного поля и гиги еническими требованиями к размещению ВЧ, УВЧ и СВЧ радио технических средств гражданской авиации» №2284-81.
При загрязнении окружающей среды ЭМИ радиочастотного диапазона пользуются СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96.
Измерение уровней излучений производится в порядке текущего санитарного надзора, при сдаче в эксплуатацию новых или реконст руированных источников ЭМП и общественных зданий и сооруже ний, расположенных на прилегающей к электромагнитным излуча телям территории.
Нормирование электромагнитных излучений проводится в соответствии с «Санитарными нормами и правилами при рабо те с источниками электромагнитных полей высоких, ультравы соких и сверхвысоких частот». Так, напряженность ЭМП ра диочастот на рабочих местах не должна превышать по электри ческой составляющей 20 В/м в диапазоне частот 100 кГц-30 МГц и 5 В/м при f = 30-300 МГц; по магнитной составляющей предельная напряженность HПРЕД = 5 А/м при f = 100кГц-1,5 МГц. В диапазоне СВЧ f = 300-300000 МГц допустимая плотность потока мощности (ППМДОП) при време ни облучения (τоблуч) в течение всего рабочего дня составляет 10 мкВт/см2, при τоблуч, равном 2 ч,- 100 мкВт/см2 и при τоблуч, равном 15-20 мин, - 1000 мкВт/см2 (при обязательном использовании защитных очков). В остальное рабочее время интенсивность облучения не должна превышать 10 мкВт/см2. Для лиц, профессионально не связанных с облучением, и для населения в целом ППМ не должен превышать 1 мкВт/см2 /4/.
Нормированию подлежит вся бытовая и компьютерная техника. Электромагнитная безопасность электробытовых приборов и компьюте ров (ПК) подтверждается Гигиеническим сертификатом. Общие рекомендации по безопасности этого класса оборудования и приборов заключаются в следующим:
- использовать модели электроприборов и ПК с меньшим уровнем электропотребления (они создают ЭМП меньшего уровня);
- размещать приборы, работающие длительное время (холодильник, телевизор, СВЧ-печь, электропечь, электрообогреватели, ПК, воздухоочистители, аэроионизаторы), на расстоянии не менее 1,5 м от мест постоянного пребывания или ночного отдыха, особен но детей;
- при наличии большого числа электробытовой техники в жилом помещении одновременно включать минимальное количество приборов;
- использовать монитор ПК, излучающий ЭМП во всех напра влениях, с пониженным уровнем излучения (меньше всего излучение у мониторов ПК, соответствующих шведским стандартам ТСО-91/92 или 95);
- заземлять ПК и приборы на контур заземления здания (нельзя заземлять на батарею отопления, водопроводные трубы, «ноль» розетки);
- использовать при работе с ПК заземленные защитные фильтры для экрана монитора, снижающие уровень ЭМП;
- по возможности использовать приборы с автоматическим управлением, позволяющие не находиться рядом с ними во время работы.
В соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требо вания к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы» время непрерыв ной и суммарное время работы за ПК представлено в таблице 8.
Таблица 8- Нормативы продолжительности работы на ПЭВМ
|
Категория пользователей ПЭВМ |
Продолжительность работы на ПЭВМ в течение дня |
|
|
непрерывная |
общая |
|
|
Дети дошкольного возраста |
- |
7 - 10 мин |
|
Школьники |
10 - 30 мин |
45 - 90 мин |
|
Студенты |
1-2ч |
2 - 3ч |
|
Взрослые |
до 2 ч |
до 6 ч |
1.5 Приборы измерения электромагнитных излучений
Область электро- и радиоизмерений обширна. Метод измерений, или группа приборов выбирается в зависимости от типа поля (электростатичес кое, магнитостатическое, переменное низких, промышленных, радиочастот и т. п.).
Особым классом в области радиоизмерений является импульс ная техника измерений, имеющая дело с короткими по длитель ности импульсами. Спецификой обладает и СВЧ техника, в которой используются волноводные и коаксиальные линии передачи, коаксиально-волноводные переходы, полые резонаторы и т. п.
В магнитостатике для измерения постоянных магнитных полей используются приборы с датчиками Холла, микровиброметры и др.
Для анализа переменных сигналов наряду с измерителями токов и напряжений переменной частоты широко используются осцилло графы, спектроанализаторы, частотомеры и т. п.
Для измерения электрической и магнитной составляющих ЭМП служат приборы типа ИЭМП. Измерение плотности потока энергии производят с помощью приборов ПЗ-15, ПЗ-16, ПЗ-17, радар-тесте ров ГК4-14, ТК4-ЗА и др.
В технике СВЧ широко применяют панорамные измерители коэффициента стоячей волны напряжений (КСВН) и ослаблений, которые предназначены для оценки качества и поверки коаксиаль ных и волноводных трактов, входных и выходных устройств элект ронных приборов СВЧ, поглотителей СВЧ энергии и других узлов СВЧ аппаратуры.
1.6 Средства защиты от электромагнитных полей и излучений
Как известно, электромагнитное поле в соответствии с законами Максвелла характеризуется векторами напряженности электрического Е (В/м) и магнитного Н (А/м) полей. Векторы Е и Н бегущей электромагнитной волны в зоне распространения всегда вза имно перпендикулярны (рисунок 3). При распространении в проводящей среде они связаны соотношением /4/
,
где ω - частота электромагнитных колебаний; γ - удельная проводимость ве щества экрана; μ - магнитная проницаемость этого вещества; k - коэффициент затухания; R - расстояние от входной плоскости экрана до рассматриваемой точки.
При распространении в вакууме или в воздухе Е/H = 377 Ом, где 377 - волновое сопротивление воздуха.
Согласно теории ЭМП пространство око ло источника переменного электрического или магнитного по лей делится на две зоны: ближнюю или зону индукции, которая находится на расстоянии
, ,
где λ - длина волны, с - скорость распростране ния волны (для вакуума или воздуха - скорость света); f - часто та электромагнитных колебаний, и дальнюю зону или зону излучения (распростра нения), которая находится на расстоянии
.
В зоне индукции еще не сформировалась бегущая волна, вследствие чего Е и Н не зависят друг от друга, поэтому нор мирование в этой зоне ведется как по электрической, так и по магнитной составляющей поля. Это характерно для ВЧ-диапазона.
В случае одновременной работы нескольких источников в данной зоне принимается суммарное значение квадратов напряженности поля:
где Еi - напряженность электрического поля i-го источника в точке измерения.
В зоне излучения ЭМП характеризуется электро магнитной волной, наиболее важным параметром которой яв ляется плотность потока мощности (ППМ).
В зависимости от условий воздействия ЭМП, характера и местонахождения источника излучения используются следующие способы и методы защиты: защита временем; защита расстоянием; снижение интенсивности излучения непосредственно в са мом источнике излучения, в частности за счет применения поглотителей электромагнитной энергии; защита рабочего места от излучения; подъем излучателей и диаграмм направленности излучения; блокирование излучения или снижение его мощности для сканирующих излучателей (вращающихся антенн) в секторе, в кото ром находится защищае мый объект (населенная зона, рабочее место); эк ранирование излучения; применение средств индивидуальной защиты (СИЗ).
Способ защиты расстоянием и временем от воздействия ЭМП является основным. Он вклю чает технические и организационные меропри ятия.
При размещении на служебных территориях радиотехнических сооружений и объектов с целью получения уровней воздействия ЭМП, не превышающих ПДУ, учитывают:
- мощность и диапазон частот источника ЭМП;
- конструктивные особенности, диаграмму направленности и высоту размещения антенны излучателя;
- рельеф местности;
- оптимальный режим работы источника ЭМП;
- этажность и особенность застройки и т.п.
При сооружении РТО в случае необходимости создают санитарно-защитную зону и зону ограничения застройки в соответствии с Санитарными нормами №245-71.
Размеры зон ограничений и санитарно-защитной зоны выбира ют по методикам, представленным в приложении правил СН 2963-84.
Вдоль трассы высоковольтных линий (ВЛ), проходящей через населенную местность, границу санитарно-защитной зоны (ССЗ) выбирают в соответствии с раз мерами, представленными в таблице 9.
В пределах ССЗ запрещается раз мещать жилые здания, стоянки и остановки транспорта, устраивать места отдыха, спортивные и игровые площадки.
С целью уменьшения ЭМП промышленной частоты увеличива ют высоту подвеса проводов ВЛ, удаляют жилую застройку от линии передачи, применяют экранирующие устройства.
Таблица 9 - Граница санитарной зоны вдоль трассы ВЛ
|
Напряжение ВЛ, кВ |
Расстояние от проекции на землю крайних фаз прово-дов, м |
Напряжение ВЛ, кВ |
Расстояние от проекции на землю крайних фаз проводов, м |
|
1150 |
300 |
220 |
25 |
|
750 |
250 |
110 |
20 |
|
500 |
150 |
35 |
15 |
|
330 |
75 |
до 20 |
10 |
ССЗ зоны радио- и телевизионных станций представлены в таблице 10.
Таблица 10 - Санитарно-защитные зоны радио и телестанций
|
Тип объекта |
Диапазон частот |
Размер санитарно-защитной зоны, м |
|
Длинноволновые радиостан ции (ДВ) |
30 - 300 кГц |
100 - 1000 |
|
Средневолновые радиостан ции (СВ) |
300 - 3000 кГц |
200 - 1000 |
|
Коротковолновые радиостан ции (КВ) |
3 - 30 МГц |
50 - 700 |
|
Телевизионные и УКВ радио станции |
30 - 1000 МГц |
25 - 800 |
Способ защиты временем состоит в том, что находиться вблизи источников ЭМП следует как можно меньше времени.
Защита временем применяется в тех случаях, когда отсут ствует возможность уменьшить напряженность (интенсивность) ЭМП до предельно допустимого уровня. Допустимое время (τ) облучения находят из выражения
6,42 = ППМth(0,05τ)1,2,
где th(0,05τ)1,2 - гиперболический тангенс.
Защита расстоянием применяется, если нельзя снизить ин тенсивность облучения другими методами и сокращением вре мени облучения. Для диапазона длинных, средних, коротких и ультракоротких волн его можно определить с помощью форму лы
R=/ЕДОП,
где Р - средняя выходная мощность, Вт; G- коэффициент направленности антенны; ЕДОП - допустимая напряженность электрического поля.
В СВЧ-диапазоне R, соответствующее ППМДОП, находят по формуле
Защита расстоянием - наиболее эффективный метод, он может применяться как в производственных условиях, так и в условиях населенных мест.
Уменьшение мощности излучения достигается непосредственной регулировкой передатчика (генератора); его заменой на менее мощный, если позволяет технология работ; применением специальных устройств - аттенюаторов, которые поглощают, отражают или ослабляют передаваемую энергию на пути от генератора к антенне, внутри ее или при изменении угла направленности антенны, в пространстве.
Способ экранирования ЭМП. В этом способе защиты от ЭМИ используют процессы отражения и поглощения ЭМВ.
При испытаниях технологического, радиотехнического и СВЧ оборудования часто используют полностью экранированные поме щения, стены и потолок которых покрыты металлическим листом, облицованным поглощающими материалами. Такая экранировка полностью исключает проникновение ЭМВ в окружающую среду. Обслуживающий персонал при этом пользу ется индивидуальными средствами защиты.
На открытых территориях, расположенных в зонах с повышен ными уровнями ЭМП, применяются экранирующие устройства в виде железобетонных заборов, экранирующих сеток, высоких деревьев и т. п. С этой целью для снижения уровня ЭМП промыш ленных источников используются стандартизированные средства в соответствии с ГОСТ 12.1.006 - 84.
Частичной экранирующей способностью S обладают строи тельные конструкции:
SЭ = 20 lg (WSo/WSn),
где WSo, WSn - соответственно интенсивности падающей и прошед шей электромагнитной волны.
Экстинкция (ослабление) ЭМИ строи тельными конструкциями представлена в таблице 11 для длин волн 3 и 10 см.
Выбор типа и конструкции экрана (отражающего или погло щающего) необходимо проводить с учетом характера и мощ ности источника излучения, рабочей частоты, особенностей технологического процесса. Для отражающих экранов, в качестве которых могут быть использованы металлические - сплошные и сетчатые, мягкие металлические (эластичные) с хлопчатобумажной или другой ниткой, степень ослабления ЭМП (Э), называемая эффективностью экранирования в зоне распространения (ВЧ-диапазон), характери зуется отношением напряженности Е, Н и ППМ в какой-либо точке пространства без экрана и с экраном (ЕЭ, НЭ и ППМЭ)
Э1= Е/ЕЭ>1, или Э2= Н/НЭ>1.
Для СВЧ-диапазона ЭСВЧ = ППМ/ППМЭ.
Таблица 11- Ослабление ЭМИ строительными конструкциями
|
Материалы и элементы конструкции |
Экстинкция, дБ |
|
|
λ = 3 см |
λ=10 см |
|
|
Кирпичная стена толщиной 70 см |
21 |
16 |
|
Междуэтажное перекрытие |
22 |
2 |
|
Оштукатуренная стена здания |
12 |
8 |
|
Окна с двойными рамами |
18 |
7 |
Такие экраны должны тща тельно заземляться, поскольку отражение ЭМВ от экрана свя зано с несоответствием волновых сопротивлений металла, из которого изготовлен экран, и окружающего воздушного про странства. Чем больше это различие по электрической и маг нитной составляющим, тем сильнее эффект экранирования.
Эффективность экранов ΔL (дБ) принято оценивать по формулам
ΔL = 20lg(E0/E), ΔL = 20lg (H0/H), ΔL = 10lg(ППЭ0/ППЭ),
где E0, H0, ППЭ0 - соответственно напряженность элект рического, магнитного поля и плот ность потока энергии перед экраном; Е, Н, ППЭ - те же параметры после экрана /3/; ΔL – экстинкция.
Если сплошные экраны практически полностью отражают ЭМВ (L > 120 дБ), то сетчатые, которые в основном применя ют для защиты контрольных отверстий, освещения, вентиля ции, энергоснабжения и т. д., целесообразно использовать для ослабления мощности на 20-30 дБ (в 100-1000 раз). При этом эффективность таких экранов будет зависеть от номера сетки, т. е. от диаметра использованной проволоки и числа ячеек на 1 см2 площади.
Металли ческие сетки легки, прозрачны, поэтому обеспечивают возможность наблюдения за технологическим про цессом и излучателем, пропускают воз дух, обеспечивая возможность охлаж дения оборудования за счет естествен ной или искусственной вентиляции /3/.
Применение поглощающих экранов обеспечивает создание условий, эквивалентных безграничному свободному пространству, и уменьшение отраженной ЭМВ. В качестве таких экранов используются электропроводящие резины, эма ли, пластмассы, древесину или поролон, пропитанные графи том и т. д., принцип работы которых заключается в трансфор мировании энергии падающей ЭМВ в другие виды энергии, чаще всего в тепловую.
Поглощающие экраны должны обладать следующими свойствами:
-минимальной величиной отражения ЭМП в широком диапа зоне частот;
-большой величиной затухания проникающих внутрь мате риала экрана излучений, с тем чтобы падающая энергия по глощалась в достаточной степени;
-сохранением поляризации отраженных колебаний;
-незначительным изменением величин отраженной энергии в зависимости от угла падения волны.
Выполнить эти условия можно лишь при постепенном переходе от слабо поглощающей среды к сильно поглощающей пу тем соответствующего подбора комплексных диэлектрической ε* и магнитной μ* проницаемости сред:
,
где и - диэлектрическая и магнитная проницаемость материала экрана; и - коэффициенты диэлектрических и магнитных потерь в материале.
Для электропроводящих полимерных материалов (здесь γ - проводимость материала, Ом -1 м-1; ω - циклическая частота элек тромагнитных колебаний, Гц), а магнитная поляризация очень мала (за исключением ферромагнетиков), поэтому величина μ* может быть заменена магнитной проницаемостью вакуума, равной 4 10-7 Гн/м.
По принципу действия радиопоглощающие материалы (РПМ) делятся на две большие группы: объемные и резонансные (интерференционные) погло тители.
В объемных поглотителях используется объемное поглоще ние электромагнитной энергии за счет внесения электрических или магнитных потерь. Поглощающие материалы этого типа состоят из основы и наполнителя. В качестве основы используются различные каучуки, пенопласты и другие органические связующие. В качестве наполнителей используются порошки графита, угольной и ацетиле новой сажи, порошки карбонильного железа, ферриты, тонкие ме таллические волокна и т. п. Количество наполнителя достигает 40% (массовых). При дальнейшем увеличении концентрации металличес ких частиц мощность поглощенной энергии уменьшается из-за уве личения отражения от металлических образований. Для уменьше ния эффекта отражения внешние слои поглотителя имеют незначи тельные концентрации наполнителя по сравнению с более глубо кими слоями. Внешняя поверхность объемных поглотителей часто выполняют в виде шипов, имеющих форму конуса или пирамиды. Для защиты от внешних источников ЭМП стены зданий можно покрывать по ристым бетоном с примесью графита, волосяными матами, пропи танными неопреном и угольной сажей, многослойными строитель ными материалами и др. /5/.
Разновидностей объемных поглотителей большое разнообразие. К их достоинству относится высокое поглощение энергии ЭМП с малым коэффициентом отражения в широком диапазоне частот. К недостатку относятся относительно большие массогабаритные параметры.
Резонансные (интерференционные) поглотители пред ставляют собой композицию из чередующихся слоев диэлектрика и проводящих пленок металла. Толщина диэлектрика составляет четверть длины волны падающего излучения или кратна нечетному числу λ/4. Принцип действия таких систем основан на интерференции падающей волны и образовании в них стоячих волн. Такие поглотители обладают низким коэффициентом отражения, малой массой, компактностью, но недостаточной широкополосностью.
В ряде случаев применяются комбинированные РПМ, представ ляющие собой сочетание резонансных и объемных поглотителей.
Экранируют либо ис точники излучения, либо зоны, где может нахо диться человек. Экраны могут быть замкнутыми (полностью изолирую щими излучающее устройство или защищаемый объект) или незамкнутыми, различной формы и размеров, выполнен ными из сплошных, перфорирован ных, сотовых или сетчатых материа лов. На рисунке 4 показан пример эк ранирования излучателей экранами из сплошных материалов. На рисунках 5-6 показаны примеры экранирова ния излучения промышленной часто ты с помощью козырька из метал лической сетки и навеса из металли ческих прутков. Сотовые решетки, изображенные на рисунке 7, применя ют для экранирования мощных высокочастотных излучений. Для исклю чения электромагнитного загрязнения окружающей среды окна помещений, в которых проводятся работы с электромагнитными излучателями, экранируют с помощью сетчатых или сотовых экранов (рисунок 8, а, б) /3/.
Экраны частично отражают и частично поглощают электромагнит ную энергию. По степени отражения и поглощения их условно разде ляют на отражающие и поглощающие. Отражающие экраны выполняют из хорошо проводящих материалов, например, стали, меди, алюминия толщиной не менее 0,5 мм. Толщина назна чается из конструктивных и прочностных соображений. Кроме сплошных, перфорированных, сетчатых и со товых экранов, могут при меняться: фольга, наклеи ваемая на несущее основа ние; токопроводящие крас ки (для повышения прово димости красок в них до бавляют порошки кол лоидного серебра, графита, сажи, оксидов металлов, меди, алюминия), которы ми окрашивают экраниру ющие поверхности; экраны с металлизированной по верхностью со стороны па дающей электромагнитной волны /3/.
а - с наружной стороны; б - с внутренней стороны; 1-сотовая решетка; 2- оконное стекло; 3 - пол
Рисунок 8 - Установка сотовых решеток на окна /3/
Поглощающие экраны выполняют из радиопоглощающих матери алов. Естественных материалов с хорошей радиопоглощающей способ ностью нет, поэтому их выполняют с помощью различных конструктивных приемов и введением различных поглощающих доба вок в основу. В качестве основы используют каучук, поролон, пенополистирол, пенопласт, металлокерамические композиции и т. д. В качестве добавок применяют сажу, активированный уголь, порошок корбонильного железа и т. д. Все экраны обязательно должны заземляться для обеспечения стекания образующихся на них зарядов в землю. Как поглощающий экран мож но рассматривать лес и лесозащитные полосы.
На практике при выборе типов экранов и оценки их эффективности используют справочные данные, номограммы. На рисунке 9 представ лена номограмма для расчета эффективности наиболее распространен ных сетчатых экранов. Отложив на крайней левой оси отношение шага сетки а (расстояние между центрами проволок сетки) к длине волны λ экранируемого излучения, а на крайней правой оси - отношение а к радиусу r проволоки сетки, через эти точки проводят прямую. На пересечении этой прямой со средней осью находят эффективность экранирования (дБ). Эффективность экранирования может достигать десятков дБ. Эффективность экранирования лесом может достигать 3-10дБ /3/.
Защита блокированием является вторичным способом - его применение не обеспечивает защиты организма от воздействия ЭМП. Обеспечивается лишь защита от последствий такого воздействия (применяются соответствующие медикаментозные средства). Одно из основных назначений веществ-протекторов - блокирование результатов действия вновь образовавшихся веществ (свободные радикалы, вызывающие окислительные реакции).
К средствам индивидуальной защиты от электромагнитных излучений, относят радиозащитные костюмы, комбинезоны, фарту ки, очки, маски и т. д. Радиозащитные костюмы, комбинезоны, фартуки в общем случае шьются из хлопчатобумажного материала, вытканного вместе с микропроводом, выполняющим роль сетчатого экрана. Шлем и бахилы костюма сделаны из такой же ткани, но в шлем спереди вшиты очки и специальная проволочная сетка для облегчения дыхания. Эффективность костюма может достигать 25-30 дБ. Для защиты глаз применяют очки специальных марок с металлизированными диоксидом олова стеклами. Эффективность очков оценивается в 25-35 дБ /3/.
Ра ботающие, подвергающиеся воздействию ЭМИ, должны периодически проходить медос мотр. Медосмотр вследствие специфики работы с излучениями высокой и сверхвысокой частоты (ВЧ и СВЧ) должен быть комплексным - тера певт, невропатолог, окулист. Допуск к работе с аппаратурой СВЧ ограничивается рядом медицинских противопоказаний.
Использование СИЗ возможно при кратковременных работах и является мерой аварийного характера. Ежедневная защита об служивающего персонала должна обеспечиваться другими средствами.
Таким образом, в процессе защиты от ЭМИ предпринимают следующие действия:
- убрать все ЭМП техногенного происхождения по типу оптико-волоконной связи (или ее аналогии);
- снизить воздействие ЭМП до интенсивности ниже пороговых;
- ЭМИ техногенного происхождения вывести из полосы биологического рецептирования;
- экранировать биологические объекты (человека) с помощью металлических конструкций, защитных костюмов, активных экранов;
- снизить уровень чувствительности человека к ЭМИ техногенного происхождения;
- адаптировать полевые и биоэнергетические системы организма человека путем активации систем резистентности (защиты), способной парировать электромагнитные атаки или нивелировать эти возмущения модификацией собственного биополевого статуса организма.
В последнем случае (наиболее реальный) используются различные устройства, способные некоторым образом и с определенной эффективностью модифицировать собственный «информационно-волновой» статус организма к внешним возмущениям.
В настоящее время на рынке представлены различные типы таких устройств. Все их можно классифицировать следующим образом:
- поглощающие материалы (синтетические пленки, воск, войлок, бумага);
- отражающие материалы (металлическая фольга, на изолирующих подложках из синтетических материалов);
- защитная одежда (ткани с включением в них металлических нитей);
- проводники различных форм со свойствами антенн (браслеты, пояса, колье, брелки и др.);
- дифракционные решетки разных типов;
- отклоняющие устройства (металлические изделия без покрытий и в изоляторах);
- различные резонаторы (спирали, конусы, пирамиды);
- генераторы электромагнитных импульсов.
Большая часть таких устройств - это просто пассивные переизлучатели или модуляторы существующего воздействия, использующие те или иные принципы, а именно:
форму: дифракционные решетки и спирали, аппликаторы Айрес, Гамма-7Н, пирамиды;
наборы микроэлементов: "супертаблетки", Гамма-7А;
кристаллы: кристаллические гармонизаторы (похожи на супертаблетки).