Создания малогабаритных устройств излучателей

С нарушением нейроэндокринной регуляции связывают эффект со стороны сердечнососудистой системы, системы крови, иммунитета, обменных процессов, воспроизводительной функции и др. Влияние на иммунную систему выражается в снижении фагоцитарной активности нейтрофилов, изменениях комплиментарной активности сыворотки крови, нарушении белкового обмена, угнетении Т-лимфоцитов. Возможны также изменение частоты пульса, сосудистых реакций. Описаны изменения кроветворения, нарушения со стороны эндокринной системы, метаболических процессов, заболевания органов зрения. Было установлено, что клинические проявления воздействия радиоволн наиболее часто характеризуются астеническими, астеновегетативными и гипоталамическими синдромами:

1. Астенический синдром. Этот синдром, как правило, наблюдается в начальных стадиях заболевания и проявляется жалобами на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, нарушение сна, периодически возникающие боли в области сердца.

2. Астеновегетативный или синдром нейроциркулярной дистонии. Этот синдром характеризуется ваготонической направленностью реакций (гипотония, брадикардия и др.).

3. Гипоталамический синдром. Больные повышенно возбудимы, эмоционально лабильны, в отдельных случаях обнаруживаются признаки раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни.

Поля сверхвысоких частот могут оказывать воздействие на глаза, приводящее к возникновению катаракты (помутнению хрусталика), а умеренных - к изменению сетчатки глаза по типу ангиопатии. В результате длительного пребывания в зоне действия электромагнитных полей наступают преждевременная утомляемость, сонливость или нарушение сна, появляются частые головные боли, наступает расстройство нервной системы и др. Многократные повторные облучения малой интенсивности могут приводить к стойким функциональным расстройствам центральной нервной системы, стойким нервно-психическим заболеваниям, изменению кровяного давления, замедлению пульса, трофическим явлениям (выпадению волос, ломкости ногтей и т. п.). Аналогичное воздействие на организм человека оказывает электромагнитное поле промышленной частоты в электроустановках сверхвысокого напряжения. Интенсивные электромагнитные поля вызывают у работающих нарушение функционального состояния центральной нервной, сердечнососудистой и эндокринной системы, страдает нейрогуморальная реакция, половая функция, ухудшается развитие эмбрионов (увеличивается вероятность развития врожденных уродств). Также наблюдаются повышенная утомляемость, вялость, снижение точности движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце (обычно сопровождается аритмией), головные боли. В условиях длительного профессионального облучения с периодическим превышением предельно допустимых уровней у части людей отмечали функциональные перемены в органах пищеварения, выражающиеся в изменении секреции и кислотности желудочного сока, а также в явлениях дискинезии кишечника. Также выявлены функциональные сдвиги со стороны эндокринной системы: повышение функциональной активности щитовидной железы, изменение характера сахарной кривой и т.д. Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит за счет рефлекторного действия поля, а тормозной эффект - за счет прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию поля. В последние годы появляются сообщения о возможном влиянии электромагнитного излучения на появление злокачественных заболеваний. Еще немногочисленные данные все же говорят, что наибольшее число случаев приходится на опухоли кроветворных тканей и на лейкоз в частности. Это становится общей закономерностью канцерогенного эффекта при воздействии на организм человека и животных физических факторов различной природы и в ряде других случаев.

7.3 Нормирование электромагнитных полей

Исследованиями установлено, что биологическое действие одного и того же по частоте электромагнитного поля зависит от напряженности его составляющих (электрической и магнитной) или плотности потока мощности для диапазона более 300МГц. Это является критерием для определения биологической активности электромагнитных излучений. Для этого электромагнитные излучения с частотой до 300МГц разбиты на диапазоны, для которых установлены предельно допустимые уровни напряженности электрической, В/м, и магнитной, А/м, составляющих поля. Для населения еще учитывают их местонахождение в зоне застройки или жилых помещений. Согласно ГОСТ 12.1.006--84, нормируемыми параметрами в диапазоне частот 60кГц-- 300МГц являются напряженности Е и Н электромагнитного поля. Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле, Вт:

где у - плотность потока мощности излучения электромагнитной энергии, Вт/м²; S_эф - эффективная поглощающая поверхность тела человека, м².

В таблице 1 приведены предельно допустимые плотности потока энергии электромагнитных полей (ЭМП) в диапазоне частот 300 МГц--300 ГГц и время пребывания на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного с воздействием ЭМП.

Таблица 1

Плотность потока мощности энергии, Вт/м2	Допустимое время пребывания в зоне воздействия ЭМП	Примечание
До 0,1	Рабочий день	В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2 при условии пользования защитными очками. В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2.
0,1-1	Не более 2 ч.
1-10	Не более 10 мин.

Пространство, в котором напряженность электрического поля равна 5 кВ/м и больше, принято считать опасной зоной или зоной влияния. Приближенно можно считать, что эта зона лежит в пределах круга с центром в точке расположения ближайшей токоведущей части, находящейся под напряжением, и радиусом R=20 м для электроустановок 400-500 кВ и R=30м для электроустановок 750 кВ. На пересечении линий электропередачи сверхвысокого (400-700 кВ) и ультравысокого (1150 кВ) напряжения с железными и автомобильными дорогами устанавливаются специальные знаки безопасности, ограничивающие зовы влияния этих воздушных линий.

7.4 Требования к размещению объектов, излучающих в окружающую среду электромагнитную энергию радиоволн

Чтобы уровень электромагнитной энергии на территории жилой застройки не превышал допустимого, площадки для размещения передающих длинноволновых, средневолновых, и коротковолновых станций, радиорелейных линий связи необходимо выбирать с учетом мощности объекта, конструктивных особенностей антенн.

Передающие радиоцентры, радиостанции, телецентры при мощности одного передатчика или суммарной мощности нескольких передатчиков более 100кВт, а также обзорные радиолокационные станции размещают за пределами населенных мест с выполнением условий, обеспечивающих соблюдение установленных предельно допустимых уровней электромагнитной энергии.

Дня снижения степени облучения населенных территорий антенны радиолокационных станций устанавливают на насыпях (эстакадах) или естественных возвышениях, максимально ограничивая использование отрицательных углов наклона антенн. Технические территории передающих радиостанций, радиолокационных объектов, телецентров и телевизионных ретрансляторов должны быть ограждены в соответствии с требованиями строительных норм и правил для предотвращения случайных попаданий на эти территории населения.

Размещение жилых и общественных зданий на технической территории объектов, являющихся источником излучения электромагнитной энергии радиоволн не допускается. В целях зашиты населения от воздействия электромагнитной энергии, излучаемой передающими радио-, телевизионными станциями, объектами радиолокации, устанавливаются санитарно-защитные зоны между перечисленными объектами и малой застройки.

Размеры санитарно-защитных зон передающих радиостанций, телецентров, телевизионных ретрансляторов и радиолокационных станций (таблица 2) . Они установлены для типовых радиопередающих объектов. Для условий, отличающихся от типовых, определение размеров санитарно-защитных зон определяется с учетом реальных условий. Размеры этих зон в зависимости от мощности объекта, типа и высоты установки антенн над уровнем земли, диаграммы излучения электромагнитной энергии, рельефа местности могут изменяться как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения.

Размеры санитарно-защитных зон для типовых передающих радиостанций представлены в таблице 2.

Таблица 2

Мощность одного передатчика	Наименование объекта	Санитарно-защитная зона в метрах
Малой мощности - до 5 кВт	Длинноволновые	10
	Средневолновые	20
	Коротковолновые	175
Средней мощности - от 5 до 25 кВт	Длинноволновые	10-75
	Средневолновые	20-150
	Коротковолновые	175-400
Большой мощности - от 25 до 100 кВт	Длинноволновые	75-480
	Средневолновые	150-960
	Коротковолновые	400-2500
Сверхмощные - свыше 100 кВт	Длинноволновые	Более 480
	Средневолновые	Более 960
	Коротковолновые	Более 2500

Проектная документация на размещение и строительство новых и реконструируемых передающих объектов и радиолокационных станций должна содержать данные, характеризующие распределение энергии электромагнитного поля радиоволн на территориях, прилегающих к радио объектам, а также мероприятия по защите населения от воздействия этого фактора.

В жилой зоне, где уровень электромагнитной энергии превышает предельно допустимые величины, должны быть произведены необходимые мероприятия по его снижению. К таким мероприятиям относятся: ограничение мощности радиопередающих объектов, изменение направления угла излучения и высоты установки антенн, вынос радиопередающего объекта за пределы жилой застройки или вынос радиопередающего объекта за пределы жилой застройки или вынос жилья из зоны влияния радиопередающего объекта и т.д.



7.5 Методы защиты от электромагнитных полей

Основные меры защиты от воздействия электромагнитных излучений:

Ш уменьшение излучения непосредственно у источника (достигается увеличением расстояния между источником направленного действия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора);

Ш рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок (действующие установки мощностью более 10 Вт следует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми радиопоглощающими материалами: кирпичом, шлакобетоном, а также материалами, обладающими отражающей способностью (масляными красками и др.);

Ш дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении (для визуального наблюдения за передатчиками оборудуются смотровые окна, защищенные металлической сеткой);

Ш экранирование источников излучения и рабочих мест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки из металла, обладающего высокой электропроводностью -- алюминия, меди, латуни, стали и т.д.);

Ш организационные меры - проведение дозиметрического контроля интенсивности электромагнитных излучений -не реже одного раза в 6 месяцев;

Ш медосмотр -- не реже одного раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день, допуск лиц не моложе 18 лет и не имеющих заболеваний центральной нервной системы, сердца, глаз);

Ш применение средств индивидуальной защиты (спецодежда, защитные очки и др.)

Генераторы токов высокой частоты устанавливают в отдельных огнестойких помещениях, машинные генераторы -- в звуконепроницаемых кабинах. Для установок мощностью до 30 кВт отводят площадь не менее 40 м², большей мощности не менее 70 м². Расстояние между установками должно быть не менее 2 м, помещения экранируют, в общих помещениях установки размещают в экранированных боксах. Обязательна общая вентиляция помещений, а при наличии вредных выделений и местная. Помещения высокочастотных установок запрещается загромождать металлическими предметами. Наиболее простым и эффективным методом защиты от электромагнитных полей является «защита расстоянием». Зная характеристики металла, можно рассчитать толщину экрана у, мм, обеспечивающую заданное ослабление электромагнитных полей на данном расстоянии:

где щ = 2рf - угловая частота переменного тока, рад/с; м - магнитная проницаемость металла защитного экрана, Гн/м; г -электрическая проводимость металла экрана (Ом^-1 ·м^-1); Эх-- эффективность экранирования на рабочем месте, определяемая из выражения:

где Н_х и Н_хэ -- максимальные значения напряженности магнитной составляющей поля на расстоянии х, м от источника соответственно без экрана и с экраном, А/м. Напряженность Нх может быть определена из выражения:

где щ и а -- число витков и радиус катушки, м; I -- сила тока в катушке, А; х - расстояние от источника (катушки) до рабочего места, м; вт -- коэффициент, определяемый соотношением х/а (при х/а > 10 вт = 1). Если регламентируется допустимая электрическая составляющая поля Е_д, магнитная составляющая может быть определена из выражения:

где f -- частота поля, Гц.

Экранирование -- наиболее эффективный способ защиты. Электромагнитное поле ослабляется экраном вследствие создания в толще его поля противоположного направления. Степень ослабления электромагнитного поля зависит от глубины проникновения высокочастотного тока в толщу экрана. Чем больше магнитная проницаемость экрана и выше частота экранируемого поля, тем меньше глубина проникновения и необходимая толщина экрана. Экранируют либо источник излучений, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие.

Инженерные защитные мероприятия строятся на использовании явления экранирования электромагнитных полей, либо на ограничении эмиссионных параметров источника поля (снижении интенсивности излучения). При этом второй метод применяется в основном на этапе проектирования излучающего объекта. Электромагнитные излучения могут проникать в помещения через оконные и дверные проемы (явление дисперсии электромагнитных волн). Для экранирования оконных проемов применяются либо мелкоячеистая металлическая сетка (этот метод защиты не распространён по причине не эстетичности самой сетки и значительного ухудшения вентиляционного газообмена в помещении), либо металлизированное (напылением или горячим прессованием) стекло, обладающее экранирующими свойствами. Металлизированное стекло горячего прессования имеет кроме экранирующих свойств повышенную механическую прочность и используется в особых случаях (например, для наблюдательных окон на атомных регенерационных установках). Для защиты от электромагнитного воздействия населения чаще всего применяется стекло, металлизированное напылением. Напылённая плёнка металлов (олово, медь, никель, серебро) и их оксидов обладает достаточной оптической прозрачностью и химической стойкостью. Нанесенная на одну сторону поверхности стекла, она ослабляет интенсивность излучения в диапазоне (0,8-150) см в 1000 раз. При нанесении плёнки на обе стороны стекла достигается 10-тысячекратное снижение интенсивности. Экранирование дверных проемов в основном достигается за счет использования дверей из проводящих материалов (стальные двери).

Для защиты населения от воздействия электромагнитных излучений могут применяться специальные строительные конструкции: металлическая сетка, металлический лист или любое другое проводящее покрытие, а также специально разработанные строительные материалы. В ряде случаев (защита помещений, расположенных относительно далеко от источников поля) достаточно использования заземленной металлической сетки, помещаемой под облицовку стен помещения или заделываемой в штукатурку. В сложных случаях (защита конструкций, имеющих модульную или не коробчатую структуру) могут применяться также различные пленки и ткани с электропроводящим покрытием. Из специальных экранирующих материалов в настоящее время получили широкое распространение металлизированные ткани на основе синтетических волокон. Экранирующие текстильные материалы обладают малой толщиной, легкостью, гибкостью, хорошо закрепляются смолами и синтетическими клеящими составами.

Учитывая выше сказанное защитой от воздействия излучения может служить экранирование.



8. Экономическая часть

Целью данного раздела является оценка стоимости разработки устройства и его производства, амортизационных и прочих затрат.

Важным фактором при проведении научно-исследовательских работ (НИР) является правильное распределение работ по сложности среди сотрудников. Необходимо определить перечень основных работ, выполняемых на стадии НИР. Примерный список таких работ приведен в таблице 1.

Таблица 1

Этапы и виды работ	Трудоемкость, чел/дн	Исполнит.	Численность, человек	Длительность работ, дней
1	2	3	4	5
1. Техническое задание (ТЗ)
1.1 Составление ТЗ	10	инженер	1	10
1.2 Обзор аналогов, проверка на патентную чистоту	10	инженер	1	10
2.Техническое предложение
2.1 Анализ структурной функциональной и электрической схем прибора	5	инженер	1	5
2.2 Выбор и обоснование элементной базы	15	инженер	1	15
3. Эскизное проектирование
3.1 Анализ эксплуатационных требований к изделию	5	инженер	1	5
3.2 Внешнее конструирование	5	инженер	1	5
3.3 Выбор типа электрического монтажа	5	инженер	1	5
3.4 Описание выбранного варианта компоновки изделия	5	инженер	1	5
4. Технический проект
4.1 Выбор элементов крепления и фиксации	5	инженер	1	5
4.2 Анализ типов электрических соединений	5	инженер	1	5
4.3 Утверждение результатов технического проекта	5	Старший научный сотрудник	1	5
Итого:	75	-	5	15 (при участии 5 человек)

Исходя из таблицы 1 следует, что на работу уйдёт 15 дней при участии 5 человек.

Определение затрат.

Для расчета затрат на проектирование изделия необходимо составить смету затрат, которая включает в себя следующие статьи:

Ш Материалы и комплектующие;

Ш Электроэнергия;

Ш Заработная плата;

Ш Отчисления от заработной платы;

Ш Амортизация основных средств;

Ш Накладные расходы.

Материалы и комплектующие

Затраты на материалы и принадлежности, необходимые для проведения научно-исследовательских работ: магнитные носители, бумагу, красящие ленты и другие. Затраты определяются по действующим отпускным ценам, путем перемножения количества материалов и цены за единицу.

(1)

Где: K_i - количество i-ого материала, ед.;

Ц_i - стоимость единицы i-ого материала;

n - количество разновидностей материалов.

Для определения затрат по материалам и комплектующим принимаем сумму равную 30 тыс. рублей.

Электроэнергия

Затраты на электроэнергию, которые находятся исходя из продолжительности периода разработки изделия, количества кВт/ч, затраченных на его проектирование и тарифа за 1 кВт/ч по следующей формуле:

(2)

Где: К_э- стоимость 1 кВт/ч, руб. ;

Т_э - количество затраченных на проектирование кВт/ч .

Заработная плата.

Заработная плата делиться на основную и дополнительную (премии).

Оклад инженера 35 тыс.рублей

Оклад старшего научного сотрудника 50 тыс.рублей.

При успешном выполнении плана выплачивает премия в размере 10% от оклада.

Отчисления от заработной платы:

22% - отчисления в ПФР, страховая и накопительная части

0,2% - отчисления в ФСС по травматизму

2,9% - отчисления в ФСС по временной нетрудоспособности и в связи с материнством

5,1% - отчисления в ФФОМС

Итого: отчисления составляют 30,2% от заработной платы работника.

Амортизация основных средств.

Амортизация основных средств: учитывает возмещение износа использованных в процессе проектирования средств труда. К основным средствам на данном этапе относится используемые электронные вычислительные машины, прибор X1-42 и многофункциональные устройства.

Для расчета амортизационных отчислений будем использовать линейный способ (в зависимости от полезного срока использования, т.е. пропорционально), который заключается в равномерной начислении амортизации. При этом способе амортизация начисляется исходя из годовой нормы амортизации.

Основные средства:

Наименование основных средств	Количество, ед.	Первоначальная стоимость, руб.
Компьютер	5	150000
МФУ	1	10000
Прибор Х1-42	1	55000
Всего	7	215000

Количество - количество основных средств используемых на стадии разработки изделия;

Первоначальная стоимость - стоимость покупки оборудования;

Годовая норма амортизации - это установленный размер амортизационных отчислений на полное восстановление, выраженное в %. Рассчитывается данный показатель как:

(3)

Н_а - норма амортизации;

Т_н - нормативный срок службы, в годах (3 года).

H_a?33%

Годовые амортизационные отчисления на единицу - сумма амортизационных отчислений в год находится как:

(4)

ПС - первоначальная стоимость основных средств.

АО_пк = 150000•33/100=49500

АО_мфу= 10000•33/100=3300

АО_Х1=55000•33/100=18150

АО_г= АО_пк+ АО_мфу+ АО_Х1=70950

Амортизационные отчисления на период проведения - сумма амортизации, начисленная за период проектирования изделия, находится как:

(5)

- эффективный фонд рабочего времени (находится как календарный фонд времени за вычетом выходных и праздничных дней, а также простоев)

Д - количество дней, затраченных на разработку изделия.

Накладные расходы не учитываем.

Расчет плановой себестоимости проектировки изделия указан в таблице 2.

Таблица 2

Статья затрат	Затраты, руб.
1. Материалы и комплектующие	30000
2. Электроэнергия	1560
3. Основную заработную плату	225000
4.Дополнительную заработную плату(премии)	22500
5. Отчисления из заработной платы	74745
6. Амортизация основных средств на период проведения работ	4207
7. Накладные расходы	-
Итого: полная себестоимость	358012



Заключение

В представленной работе был проведён теоретический и практический анализ характеристик связанных замедляющих систем (на примере связанных цилиндрических спиралей).

Теоретический анализ показал, что разработка электрода для УВЧ- физиотерапии на связанных цилиндрических спиралях с рабочей частотой 40 МГц (наружный диаметр электрода 23мм) наиболее эффективно должна производиться при противофазном подключении спиралей и противоположном направлении намотки спиралей.

Экспериментальный анализ подтвердил теоретический и мы получили следующие геометрические параметры:

диаметр наружной спирали -- 23мм

диаметр внутренней спирали - 15,5мм

шаг спирали -- 16мм

Осталось добавить, что погрешность между теоретическими и экспериментальными результатами в равных случаях составили от 4% до 6%, что находится в пределах нормы.

В соответствии с технических заданием выбрана конструкция электрода для УВЧ-физиотерапии на связанных цилиндрических спиралях, с рабочей частотой 40МГц.

Оценены возможные опасные и вредные производственные факторы, учтена охрана труда при реализации проекта.

В экологической части определено влияние СВЧ электрода на население.

В экономической части рассчитана примерная стоимость проекта.



Список литературы

1. Лебедева И.А., Техника и приборы СВЧ. Т.1. М.: Изд-во «высшая школа», 1970.

2. Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков A.C., Радиоволновые измерения параметров технологических процессов.

М.: Изд-во «Энергоатомиздат», 1989.

3. Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков A.C., Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин.

М.: Изд-во «Наука», 1978

4. Вайнштейн Л.А., Электромагнитные волны. М.: Изд-во «Радио и связь», 1988

5. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Изд-во «Наука», 1978

6. Силин P.A., Сазонов В.П. Замедляющие системы. М.: Изд-во «Советское радио», 1966

7. Пчельников Ю.Н., Уваров И.А., Рябцев С.И. Прибор для измерения сплошности потока жидкости. //

Измерительная техника. - 1979. - №5 С.40-41

8. Пчельников Ю.Н., Анненков В.В., Елизаров A.A., Фадеев A.B.

Применение замедляющих систем для экологического контроля промышленных стоков. // Измерительная

техника - 1994. - №6. - С.57- 60.

9. Двинских В.А. Измерение параметров усилителей с применением режима самовозбуждения.

М.: Изд-во «Советское радио», 1965

10. Двинских В.А. Основы теории автогенераторов измерительных схем. Изд-во Саратовского университета, 1975

11. Двинских В.А. Автогенераторный принцип построения аппаратуры. Изд-во Саратовского университета, 1978

12. Мигулин В.В., Медведев В.И., Мустель Е.Р., Парыгин В.П. Основы теории колебаний.

М.: Изд-во «Наука», 1978

13. Крылов А., Юрченкова Т.В. Защита от электромагнитного излучения.

14. Полтев М.К., Охрана труда в машиностроении. М.: Изд-во «Высшая школа», 1980

15. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. М.: «Высшая школа», 1986.

16. СанПиН 2.2.4.1191-03., М., 2003

17. ГОСТ 12.1.003-83

18. Сибаров Ю.Г., Сколотнев H.H., Васин В.К., Нагинаев В.К. Охрана труда в вычислительных центрах. М.: Машиностроение, 1990.

19. Дидюлина О.С., Методические указания, Новополоцк 2011 г.

Размещено на Allbest.ru

...