Измерители мощности СВЧ

 

     Используемые  радиопоглощающие материалы должны отвечать следующим требованиям: максимальное поглощение электромагнитных волн в  широком частотном диапазоне, минимальное  отражение, отсутствие вредных испарений, пожаробезопасность, небольшие габариты и вес.

     По  максимальному поглощению и минимальному отражению лучшими качествами обладают материалы с ячеистой структурой, пирамидальной или шиловидной поверхностью.

     Принцип поглощения электромагнитной энергии  лежит основе применения поглотителей мощности, используемых в качестве нагрузок на генераторы вместо открытых излучателей. Таким образом, обеспечивается защита пространства от проникновения в него ЭМИ. Поглотители мощности — это отрезки коаксиальных или волноводных линий, частично заполненных поглощающими материалами. Энергия излучения поглощается в заполнителе, преобразуясь в тепловую. Заполнителями могут быть: чистый графит (или в смеси с цементом, песком, резиной, керамикой, порошковым железом), дерево, вода. Для понижения уровня мощности излучения в тракте (или на открытое излучение) можно применять и аттенюаторы. По принципу действия их разделяют на поглощающие и предельные. Поглощающие являются отрезками коаксиальной или волноводной защиты, в которой помещены детали с радиоизлучающим покрытием. Предельные аттенюаторы представляют собой отрезки круглых волноводов, диаметр которых значительно меньше критической длины волны в рабочем диапазоне длин волн данного аттенюатора. В этом случае мощность излучения, проходящего по аттенюатору, затухает по экспоненциальному закону.

     При нахождении источников СВЧ и РЧ внутри помещений защиту целесообразно  проводить в местах проникновения  электромагнитной энергии из экранизирующих кожухов, улучшать методы радиогерметизации стыков и сочленений, применять насадки с радиопоглощающей нагрузкой. При внешних источниках применяются различные защитные изделия из радиоотражающих материалов: металлизированные обои, металлизированные шторы, сетки на окнах и другие. Наибольшей эффективностью эти защитные средства обладают в СВЧ диапазоне, на более низких частотах их применение ограничено дифракцией.

     В некоторых случаях для защиты от излучений внешних источников используют специальные коридоры со стенками из радиоотражающих материалов (листовой алюминий, латунная сетка и т. п.). Оценку эффективности перечисленных коллективных средств защиты производят по степени сквозного и дифракционного затуханий. 

     

4. Экранирующие  ткани

 

     В основе использования средств индивидуальной защиты от ЭМИ лежат принципы сквозного затухания. Экранирующие свойства тканей определяются удельным содержанием металлизированных нитей в основе и утке. Характер взаимного расположения нитей в виде решетки обусловливает способность ткани защищать от ЭМИ различных поляризаций. До настоящего времени у нас в стране было разработано два типа защитной ткани: с открытой и скрытой металлизацией.

     Ткань первого типа изготавливается из хлопчатобумажных нитей, на которые  накручивается металлическая фольга. Сплетенная из таких нитей ткань имеет металлический блеск. Хотя некоторые ткани имеют достаточные экранирующие свойства, они не нашли широкого применения, так как костюмы из них, с одной стороны, производят нежелательное психологическое воздействие на окружающих, с другой стороны — человек в этом костюме ощущает в электрических полях легкое покалывание током, вызывающее неприятные ощущения. Увеличивается опасность электротравм. К этой группе относятся также ткани типа парчи и шоопированная ткань.

     Защитная  ткань второго типа имеет скрытую металлизацию. В этом случае тонкая прочная микропроволока вплетается внутрь хлопчатобумажной нити. Изготовленная из таких нитей ткань не имеет недостатков, присущих ткани с открытой металлизацией, и по внешнему виду не отличается от обычной (арт. 7289; СТУ-36-12-199-63).

     До  последнего времени широко применялась  ткань В-1. По основе она содержит на 10 см длины 320 нитей. Из них каждые 2 нити из 3-х имеют внутри микропровод. По утку на 10 см содержится 210 нитей, каждая из которых имеет внутри микропровод. По основе данная ткань ослабляет сантиметровые волны на 23,5 дБ (в 225 раз), по утку — на 23,83 дБ (в 241 раз). Защитные свойства этой ткани представлены в табл. 5. При этом ослабление в диапазоне частот излучения 0,6—10 ГГц составляет 20—50 дБ. На более высокой частоте облучения степень защиты уменьшается, поэтому верхняя граница применения средств индивидуальной защиты (СИЗ) из такого материала составляет несколько десятков ГГц, нижняя — 0,3-0,6 ГГц. Эти ограничения в ГГц-диапазоне связаны с тем, что не обеспечивается достаточный контакт между проводниками ткани, а в МГц-диапазоне — с появлением резонансных изменений величины затухания при соизмеримости длины волны излучения с размерами одежды. В некоторых случаях с целью повышения эффективности защиты, места швов отдельных элементов одежды пропитывают электропроводящей массой или клеем. В последнее время разработана новая радиоэкранирующая ткань типа «Восход» (ТУ РТ 17-001-91) на основе полимерных волокон с покрытием из меди, никеля и других металлов. Результаты измерения значений коэффициентов ослабления этих тканей приведены в табл. 5.4. 

     Табл. 5.4. Защитные свойства различных типов  экранирующих тканей

Частота излучения, ГГц Ослабление, дБ   В-1 « Восход- 1Н» «Восход-ЮН» «Восход 12НМ» 37,5 20 — — — 9,3 28 — 70 70 3,0 40 — 70 70 1,2 43 40 81 99 0,6 46 44 75 98 0,3 54 47 70 99

 

 

     

VI. Нормирование ЭМИ 

     

1. Нормирование  РЧ и СВЧ излучений

 

     Нормирование  является основным элементом электромагнитной производственной и экологической  безопасности человека.

     За  последние годы в городах количество разнообразных источников ЭМИ во всем частотном диапазоне (вплоть до десятков гигагерц) резко увеличивается. Это системы сотовой связи, неисчислимое количество систем мобильной радиосвязи, радары ГАИ, несколько новых телеканалов и десятки радиовещательных станций.

     Нормирование  РЧ и СВЧ подразумевает дифференцированный подход для лиц, непосредственно  работающих с радиоизлучающими источниками, и населения.

     Основным  руководящим документом, определяющим параметры воздействия ЭМИ РЧ и СВЧ, являются «Санитарные правила и нормы...» (СанПиН 2.2.42.1.8.055-96).

     Согласно  им, для лиц, работа или обучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах воздействия  ЭМИ РЧ и СВЧ, нормирование осуществляют как по интенсивности воздействия, так и по энергетической экспозиции.

     Для персонала, работающего с источниками  ЭМИ РЧ и СВЧ, в течение рабочего дня ПДУ энергетической экспозиции не должны превышать значений, указанных  в табл. 6.1. 

     Табл. 6.1. Предельно допустимые значения энергетической экспозиции для персонала

Диапазоны частот	Предельно допустимая энергетическая экспозиция
	по электрической  составляющей,	по магнитной  составляющей,	по плотности  потока энергии,
30 кГц -3 МГц	20 000	200	—
3-30 МГц	7 000	Не разработаны	—
30- 50 МГц	800	0,72
50 – 300 МГц	800	Не разработаны	—
300 МГц -300 ГГц	—	Не разработаны	200

 

     Предельно допустимые уровни интенсивности ЭМИ  РЧ и СВЧ и допустимое время  воздействия, определяемое по плотности  потока энергии (ППЭ_ПДУ), вычисляются следующей формулой: 

      , . 

     Предельно допустимые уровни напряженности ЭМИ  РЧ и СВЧ в зависимости от продолжительности  воздействия представлены в табл. 6.2. 

     Табл. 6.2. Предельно допустимые уровни ЭМИ  РЧ и СВЧ в зависимости от продолжительности  воздействия

Продолжительность воздействия Т, ч	Епду , В/м			Нпду, А/м		ППЭпду, Вт/м2
	0,03-3 МГц	3-30 МГц	30-300 МГц	0,03-3 МГц	30-50 МГц	300 МГц -300 ГГц
8,0 и более	50	30	10	5,0	0,30	0,25
7,5	52	31	10	5,0	0,31	0,27
7,0	53	32	11	5,3	0,32	0,29
6,5	55	33	11	5,5	0,33	0,31
6,0	58	34	12	5,8	0,34	0,33
5,5	60	36	12	6,0	0,36	0,36
5,0	63	37	13	6,3	0,38	0,40
Продолжительность воздействия Т, ч	Епду , В/м			Нпду, А/м		ППЭпду, Вт/м2
	0,03-3 МГц	3-30 МГц	30-300 МГц	0,03-3 МГц	30-50 МГц	300 МГц -300 ГГц
4,5	67	39	13	6,7	0,40	0,44
4,0	71	42	14	7,1	0,42	0,50
3,5	76	45	15	7,6	0,45	0,57
3,0	82	48	16	8,2	0,49	0,67
2,5	89	52	18	8,9	0,54	0,70
2,0	100	59	20	10,0	0,60	1,00
1.5	115	68	23	11,5	0,69	1,33
1,0	141	84	28	14,2	0,85	2,00
0,5	200	118	40	20,0	1,20	4,00 1
0,25	283	168	57	28,3	1,70	8,00
0,20	—	—	—	—	—	10,00
0,125	400	236	80	40,0	2,40	—
0,08 и менее	500	296	80	50,0	3,00	—

 

     Дальнейшее  повышение интенсивности при  уменьшении времени воздействия  до менее 0,08 ч для РЧ и 0,2 ч для  СВЧ не допускается.

     В случае, если осуществляется облучение  СВЧ от источника, работающего в режиме кругового обзора или сканирования с частотой не более 1 Гц и скважностью не менее 20, ПДУ допускается увеличивать на 10, но эта величина не должна превышать 10 Вт/м².

     Если  осуществляется локальное воздействие  на область кистей рук от микрополосковых СВЧ-устройств, ПДУ увеличивается в 12,5 раз, при этом ППЭ_пду не должна превышать 50 Вт/м².

     При превышении ПДУ ЭМИ РЧ и СВЧ  на рабочих местах пребывание разрешается  только в индивидуальных средствах  защиты.

     Предельно допустимые уровни воздействия ЭМИ РЧ и СВЧ в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц — 0,10 Вт/м² или 1 Вт/м² (от источников, работающих в режиме кругового обзора или сканирования с частотой не более 1 Гц и скважностью не менее 20).

     При одновременном облучении от нескольких источников ЭМИ СВЧ, для которых установлены одни и те же предельно допустимые уровни, должны соблюдаться следующие условия: 

 

      , , 

     где ППЭ_i – плотность потока энергии, создаваемая источником ЭМИ под i-м номером;

     Т_i – время воздействия i-го источника;

     n – количество источников ЭМИ.

     При одновременном облучении от нескольких источников ЭМИ СВЧ, для которых  установлены разные предельно допустимые уровни (ПДУ), должны соблюдаться следующие  условия: 

      , 

     где ЭЭ_i — энергетическая экспозиция i-го нормируемого диапазона;

     ЭЭ_{ПДУ i}. — предельно допустимое значение энергетической экспозиции i-го нормируемого диапазона; n— количество нормируемых диапазонов. 

     

2. Микроволновые печи

 

     Для обеспечения безопасности при использовании  печей в быту в России действуют  санитарные нормы, ограничивающие предельную величину утечки СВЧ-излучения микроволновой печи. Называются они «Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами» и имеют обозначение СН № 2666-83. Согласно этим санитарным нормам, величина плотности потока энергии электромагнитного излучения не должна превышать 10 мкВт/см² на расстоянии 50 см от любой точки корпуса печи при нагреве 1 литра воды. На практике почти все новые современные микроволновые печи выдерживают это требование с большим запасом. Тем не менее, при покупке новой печи надо убедиться, что в сертификате соответствия зафиксировано соответствие вашей печи требованиям этих санитарных норм.