Теоретические основы. Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Лабораторная работа №1

По дисциплине: Безопасность жизнедеятельности

СВЧ излучение

Выполнили

Ст. гр. ПКМ-09

Антипин В. В.

Винокуров Н. В.

Гладков Р. Е.

Катаев С. В.

Лунегов С. Г.

Чуклинов И. А.

Пермь 2012

Цель – ознакомиться с характеристиками электромагнитного излучения, нормативными требованиями к электромагнитному излучению, провести измерения электромагнитного излучения СВЧ диапазона в зависимости от расстояния до источника и оценить эффективность защиты от СВЧ излучения с помощью экранов.

Задачи

1) Ознакомиться с мерами по технике безопасности при проведении лабораторной работы и строго выполнять их.

2) Перемещая датчик по координатной плоскости, добиться максимального значения на мультиметре.

3) С помощью экранов, провести замеры защиты от электромагнитного воздействия, составить таблицу, в которой будут отражены значения эффективности экранов.

4) Построить графики, на которых будет отражаться зависимость интенсивности излучения от координат.

Теоретические основы

Электромагнитные поля генерируются токами, изменяющимися во времени. Спектр ЭМ колебаний находится в широких пределах по длине волны λ от 0,001 мкм и до 1000 км и по частоте f от до Гц, включая радиоволны, оптические и ионизирующие излучения. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находит ЭМ энергия неионизирущей части спектра. Это касается, прежде всего, ЭМ полей радиочастот. Они подразделяются по длине волны на ряд диапазонов.

Таблица 1. Диапазоны частот

ЭМ поле складывается из электрического поля, обусловленного напряжением на тонковедущих частях электроустановок, и магнитного, возникающего при прохождении тока по этим частям. Волны ЭМП распространяются на большие расстояния.

В промышленности источниками ЭМП являются электрические установки, работающие на переменном токе частотой 50-60 Гц, установки высокочастотного нагрева в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 значения предельно-допустимой напряженности ЭМП радиочастот в диапазоне 0,06-300МГц на рабочих местах приведены в табл.2.

Таблица 2.

Предельно-допустимые уровни (ПДУ) по электрической составляющей не должны превышать 20 В/м, а по магнитной – 5 А/м. ЭМП характеризуется совокупностью переменных электрических и магнитных составляющих. Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной вних энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а в следствие этого – по воздействию на среду, в том числе и на человека. Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант ЭМ излучения.

Работающие с источниками излучения НЧ, СЧ и ВЧ с ОВЧ диапазонов находятся в зоне индукции. При эксплуатации генераторов СВЧ и КВЧ диапазонов, рабочие часто находятся в волновой зоне.

В Волновой зоне интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии, т.е. количеством энергии, падающей на единицу площади поверхности. ЭМП по мере удаления от источника излучения быстро затухает. ЭМ волны диапазона УВЧ, СВЧ и КВЧ используются в радиолокации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, 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.

Наиболее опасными для человека являются ЭМП высоких и сверхвысоких частот. Критерии оценки степени воздействия на человека ЭМП может служить количество электромагнитной энергии, поглощенной им при пребывании в электрическом поле. Величина поглощаемой человеком энергии зависит от квадрата силы тока, протекающего через его тело, времени пребывания в электрическом поле и проводимости тканей человека.

По законам физики изменения в веществе может вызвать только та часть энергии излучения, которая поглощается этим веществом, а отраженная или проходящая через него энергия не оказывает влияния. Электромагнитные волны лишь частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров ЭМП радиочастотного диапазона: длины волны, продолжительности и характера облучения организма, а также от площади облучаемой поверхности и анатомического строение органа или ткани.

Степень поглощения энергии тканями зависит от их способности к ее отражению на границе раздела, определяемой содержанием воды в тканях и другими их особенностями. Колебания дипольных молекул воды и ионов, содержащихся в тканях, приводят к преобразованию электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопровождается повышением температуры тела или локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией. Тепловой эффект зависит от интенсивности облучения. Пороговые интенсивности теплового действия ЭМП на организм животного для диапазона средних частот – 8000 В/м, высоких – 2250 В/м, очень высоких – 150 В/м, дециметровых – 40 мВт/см, сантиметровых – 10 мВт/см, миллиметровых – 7 мВт/см.

ЭМП с меньшей интенсивностью не обладает термическим действием на организм, но вызывает слабовыраженные эффекты аналогичной направленности, что согласно ряду теорий считается спецефическим нетепловым действием, то есть, переходом ЭМ энергии в объекте в какую-то форму нетепловой энергии. Нарушение гормонального равновесия при наличии СВЧ-фона на производстве следует рассматривать как противопоказания для профессиональной деятельности, связанной с нервной напряженностью труда и частыми стрессовыми ситуациями.

Постоянные изменения в крови наблюдаются при ППЭ выше 1 мВт/см. Это фазовые изменения лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина. Поражение глаз в виде помутнения хрусталика – последствия воздействия ЭМП в условиях производства. При воздействии миллиметровых волн изменения наступают немедленно, но быстро проходят. В то же время при частотах около 35 ГГц возникают устойчивые изменения, являющиеся результатом повреждения эпителия роговицы.

Клинические исследования людей, подвергшихся производственному воздействию СВЧ – облучению при его интенсивности ниже 10 мВт/см, показали отсутствие как-либо проявлений катаракты.

Воздействие ЭМП с уровнями, превышающими допустимые, приводит к изменениям функционального состояния сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, нарушению обменных процессов. При воздействии значительных интенсивностей СВЧ поля может возникать более или менее выраженное помутнение хрусталика глаза. Нередко отмечают изменение состава крови.

В соответствии с санитарными нормами и правилами при работе с источниками ЭМП СВЧ частот предельно допустимые интенсивности ЭМП на рабочих местах приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Защитные меры от действия ЭМП сводятся, в основном, к применению защитного экранирования, дистанционного управления устройствами, излучающими ЭМ волны, применению средств индивидуальной защиты. Защитные экраны на:

1) Отражающее излучение

2) Поглощающее излучение

К первому типу относятся сплошные металлические экраны, экраны из металлической сетки, из металлизированной ткани. Ко второму типу относятся экраны из радиопоглощающих материалов. К средствам индивидуальной защиты относятся: Спецодежда, выполненная из металлизированной ткани: защитные халаты фартуки, накидки с капюшоном, перчатки, щитки, а также защитные очки, стекла которых покрыты слоем полупроводниковой окиси олова, или сетчатые очки в виде полумасок из медной или латунной сетки.