Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Характеристика, дія на організм людини, нормування та захист від електромагнітних полів.

Характеристика і класифікація електромагнітних полів

Не можна однозначно говорити, що електромагнітні поля (ЕМП) – це зло. Нові технологічні процеси, які використовують електромагнітні (ЕМ) хвилі радіочастот, широко застосовуються в різних галузях народного господарства. Кожний з вас щодня з ними стикається, включаючи телевізор або комп’ютер.

Розрізняють три діапазони радіочастот:

1 ВЧ - високочастотні 100 кГц - 30 мГц.

2 УВЧ - ультрависокочастотні 30 мГц - 300 мГц.

3 НВЧ - надвисокочастотні 300 мГц - 300000 мГц.

ВЧ - застосовуються при індукційній термообробці металів (паяння, гартування, плавлення), в радіозв'язку.

УВЧ - застосовуються в радіозв'язку, телебаченні, медицині, промисловості для високочастотного нагріву діелектриків, сушінні деревини.

НВЧ - у фізіотерапії, радіолокації, астрономії.

Джерелами ЕМП всіх перелічених вище частот можуть бути:

1) неекрановані високочастотні елементи;

2) індуктори, трансформатори, конденсатори;

3) антенні системи;

4) генератори і блоки НВЧ-приладів;

5) високовольтні лінії електропередач;

6) атмосферна електрика.

ЕМ поля характеризуються:

1) векторами напруженості електричного поля Е, В/м;

2) векторами напруженості магнітного поля Н, А/м.

Вектори біжучої хвилі завжди взаємно перпендикулярні і пов'язані співвідношенням Е = 377·Н (при поширенні в повітрі) (рис.8.1).

Рисунок 8.1 - Поширення ЕМ хвилі в повітрі

Поширення ЕМ хвилі пов'язано з перенесенням енергії в просторі. Енергія ЕМ поля визначається щільністю потоку енергії або інтенсивністю I:

I = E·H (Вт/м2). (8.1)

Дія змінних електромагнітних полів на людину

В електричному полі атоми і молекули людського тіла поляризуються, а полярні молекули (води), крім того, орієнтуються за напрямом силових ліній ЕМ поля. В електролітах (кров, міжклітинна рідина та ін.) після прикладення зовнішнього поля з'являються іонні струми. При цих явищах відбувається нагрівання біологічних тканин людини. Надмірне тепло організмом відводиться до певної межі. При інтенсивності ЕМ поля I = 10 Вт/м², тобто при так званій тепловій межі підвищується температура тіла немовби зсередини, а рецептори, що враховують механізм терморегуляції, розміщені зовні тіла.

Таке нагрівання особливо небезпечне для тканин із слаборозвиненою судинною системою або з недостатнім кровообігом і недостатньо розвиненою системою терморегуляції (очі, мозок, нирки, сечовий міхур). Так, наприклад, опромінювання очей викликає помутніння кришталика (катаракту). Причому вона виникає не відразу, а через декілька днів або тижнів.

Крім того, відбувається також дія на нервову систему, склад крові, біохімічну активність білкових молекул.

Дія ЕМ полів на людину залежить від:

1 Напруженості складових полів.

2 Інтенсивності потоку енергії.

3 Частоти коливань.

4 Локалізації на поверхні тіла.

5 Часу.

6 Відстані.

7 Індивідуальних особливостей організму.

Нормування електромагнітних полів

Нормування здійснюється за ГОСТом 12.1.006-84 “Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля” з теплової дії.

Згідно з теорією ЕМ поля простір навколо джерела змінного електричного або магнітного полів ділиться на дві зони:

1) ближню зону (зону індукції) на відстані ;

2) дальню зону (зону випромінювання) на відстані ,

де λ – довжина хвилі.

У зоні індукції ще не сформувалася електромагнітна біжуча хвиля, тому електричне і магнітне поля можна вважати незалежними одне від одного. Тому напруженість поля в цій зоні нормується за обома складовими ЕМ поля.

У зоні випромінювання поле характеризується вже сформованою хвилею, важливим параметром якої є щільність потоку енергії (ЩПЕ).

Нормування в цій зоні проводяться за інтенсивністю, Вт/м², яка обернено пропорційна квадрату відстані до точкового джерела:

(8.2)

де Р_д – потужність джерела випромінювання, Вт;

R – відстань до джерела, м.

У діапазоні частот 60 кГц - 300 мГц гранично допустима напруженість ЕМ поля на робочих місцях не повинна перевищувати протягом робочого дня значень, даних в таблиці 8.1.

Таблиця 8.1

У діапазоні 300 мГц - 300 гГц нормується щільність потоку енергії ЩПЕ (Вт/м²), оскільки зона індукції біля самого джерела (відстань R дуже мала). Гранично допустима щільність потоку енергії в діапазоні частот 300 мГц - 300 гГц у будь-якому випадку не повинна перевищувати 10 Вт/м². Враховується також тривалість роботи з джерелом.

У діапазоні СВЧ 300 мГц - 300 гГц для осіб, не пов'язаних професійно з опромінюванням, і для населення щільність потоку енергії не повинна перевищувати 1 мВт/см².

Методи захисту

Ослаблення потужності ЕМ поля на робочому місці можна досягти:

1) шляхом збільшення відстані від джерела;

2) зменшенням потужності випромінювання генератора;

3) установкою оточуючого або поглинаючого екранів між антеною і робочим місцем;

4) вживанням ЗІЗ.

1 Захист "відстанню" - найпростіший і ефективний метод. Приміщення, де проходять роботи з СВЧ елементами, повинні бути достатніх розмірів, і може бути застосовано дистанційне керування.

2 Зменшення потужності випромінювання може бути досягнуто за рахунок застосування поглинаючих навантажень – еквівалентів антен або ослаблювачів потужності (атенюаторів). Поглинаючі навантаження можуть бути коаксіальними і хвиле провідними.

3 Поглинати енергію може графітна суміш, спеціальна вуглецева суміш, а також різні діелектрики з втратами.

Екранувати можна або саме джерело випромінювання, або робоче місце.

Типи екранів - відбиваючі і поглинаючі (суцільні, сітчасті), замкнуті, незамкнуті, плоскі, граничний хвилевід, коаксіальні.

Ті екрани, що відбивають, виготовлять з алюмінію, сталі, міді, латуні. Захисна дія обумовлена тим, що поле, яке екранується, створює в екрані так звані струми Фуко, що наводять в ньому вторинне поле, за амплітудою майже таке саме, а за фазою протилежне полю, що екранується. Результуюче поле, що утворюється при складанні цих двох полів, дуже швидко затухає в екрані, проникаючи в нього на незначну глибину.

Для захисту працівників від ЕМ випромінювання слід також застосовувати заземлені екрани у вигляді камер або шаф, в яких цілком розміщується передавальна апаратура.

Для оцінки якості екрана користуються поняттям ефективності:

Е=Е_о/Е_е (8.3)

де Е_о - напруженість поля до екранування;

Е_е - напруженість поля після екранування.

Для попередження небезпечної дії ЕМ в промислових установках застосовують автоматичне блокування, аварійне відключення або захисні автомати для здійснення заборони роботи при знятому огородженні.

4 До ЗІЗ відносять халати, комбінезони, окуляри. Халати і комбінезони виробляють з трьох шарів тканини - зовнішній і внутрішній з бавовняної діагоналі або ситцю, а середній - з радіотехнічної тканини РТ арт.155I/2I58, що в своєму складі має металеву струмопровідну сітку.

Для більшої упевненості в неможливості ураження ЕМ-полями можна заземляти такий одяг.

Очі захищають окулярами марки ОРЗ-5, вмонтованими в капюшони або ж такими, що використовуються окремо. Скельця окулярів покриті напівпровідниковим оловом (SnO₂).

Вимірювання електромагнітних випромінювань

Для вимірювання напруженості складових поля застосовують різні модифікації приладу ИЕМП-1, ИЕМП-2.

Прилад складається з підсилювального блока та набору антен для вимірювання складових поля.

Для вимірювання електричної складової застосовують дипольну антену, а для вимірювання магнітної складової - рамкову антену.

Антена вноситься в поле там, де потрібно виміряти його напруженість, змінюючи положення антени відносно силових ліній поля, досягають максимального значення стрілки на шкалі приладу.

Діапазон вимірюваних частот 50 Гц - 30 мГц за електричним полем, 100 кГц - 1,5 мГц за магнітним полем.

Для вимірювання щільності потоку потужності випромінювання в діапазоні СВЧ використовують вимірювач щільності потужності ПО-1, вимірювач малих потужностей ВІМ-1, ІММ-6.

Вимірювання інтенсивності НВЧ проводиться на робочому місці обслуговуючого персоналу і в місцях можливого його перебування, на рівні колін (0,5 м), рівні грудей (1,0 м), рівні голови (1,7 м) - три рази.

У протокол заносять середньоарифметичне значення для кожного рівня.