Защита от сверхвысокочастотного излучения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Защита от сверхвысокочастотного излучения

1. Краткие сведения о ЭМП

электромагнитный энергия радиоволна

Электромагнитные поля (ЭМП) генерируются токами, изменяющимися по направлению во времени. Спектр электромагнитных (ЭМ) колебаний находится в широких пределах по длине волны л от 1000 км до 0,0001 мкм и менее, а по частоте f от 3Ч10² до 3Ч10²⁰ Гц.

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

В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях промышленности находит ЭМ энергия неионизирующей части спектра. Это касается, прежде всего, ЭМ полей радиочастот. В промышленности источниками ЭМП являются электрические установки, работающие на переменном токе частотой от 10 до 10⁶ Гц. Это установки высокочастотного нагрева (сушка древесины, склеивание древесины, диэлектриков, нагрев пластмасс и др.).

Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого по действию на среду, в том числе и на человека. Чем короче волна и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант. Все излучения подразделяются по длине волны на ряд диапазонов. Классификация радиоволн представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Классификация радиоволн

Вокруг любого источника излучения ЭМП разделяют 3 зоны:

- ближнюю - зону индукции;

- промежуточную - зону интерференции;

- дальнюю - волновую зону.

Работающие с источниками излучения НЧ, СЧ и в известной степени ВЧ И ОВЧ - диапазонов находятся в зоне индукции. При эксплуатации генераторов СВЧ и КВЧ - диапазонов работающие часто находятся в волновой зоне.

В волновой зоне интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии (ППЭ), т.е. количеством энергии, падающим на единицу поверхности. В этом случае ППЭ выражается в ваттах на 1 м² или в производных единицах: в милливаттах и микроваттах на см ² (Вт\м², мВт\см², мкВт\см²). ЭМП по мере удаления от источника излучения быстро затухает. ЭМ волны диапазонов УВЧ, СВЧ и КВЧ используются в радиолокации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии. Иногда ЭМП УВЧ диапазона применяются при вулканизации резины, термической обработке пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов. СВЧ- аппараты используются в микроволновой терапии.

2. Воздействие ЭМП на организм человека

Наиболее опасными являются ЭМП высоко и сверхвысокой частот. Критерием оценки степени воздействия на человека может служить количество электромагнитной энергии, поглощаемой им при пребывании в электрическом поле. Величина поглощаемой энергии зависит от времени пребывания в электрическом поле и от проводимости тканей человека. Электромагнитные волны только частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров ЭМП, радиочастот, длины волны (частоты колебаний), интенсивности и режима излучения (непрерывный, прерывистый), продолжительности и характера облучения организма (постоянное, интермиттирующее), а также от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани.

Степень поглощения энергии тканями зависит и от их способности к ее отражению на границах раздела, определяемой содержанием воды в тканях и другими их способностями. При воздействии ЭМП на биологический объект происходит преобразование электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопровождается повышением температуры тела или локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик, стекловидное тело, семенники и др.). Тепловой эффект зависит от интенсивности облучения.

Максимальное значение ППЭ_ПДУ не должно превышать 10 Вт/м^2. Воздействие ЭМП с уровнями, превышающими допустимые значения, приводят к изменениям функционального состояния сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, нарушению обменных процессов. При воздействии значительных интенсивностей СВЧ может возникать более или менее выраженное помутнение хрусталика глаза (катаракты). Нередко отмечается изменения в составе крови.

3. Средства и методы защиты от воздействия ЭМП

Средства и методы защиты делятся на три группы: организационные, инженерно-технические, лечебно-профилактические.

Организационные мероприятия предусматривают предотвращение попадания людей в зоны с высокой напряженностью ЭМП, создание санитарно-защитных зон вокруг антенных сооружений различного назначения.

Инженерно-технические включают в себя следующие меры: электрогерметизация элементов, схем, блоков установки в целом с целью снижения или устранения электромагнитного излучения; защита рабочего места от облучения или удаление его на безопасное расстояние от источника излучения. Для экранирования рабочего места используют различные типы экранов: отражающие и поглощающие. К первому типу относятся сплошные металлические экраны, экраны из металлической сетки и из металлизированной ткани. В качестве средств индивидуальной защиты рекомендуется специальная одежда, выполненная из металлизированной ткани, перчатки и защитные очки.

Лечебно-профилактические мероприятия должны быть направлены на раннее выявление нарушений в состоянии здоровья работающих. Для этого должны быть предусмотрены предварительные и периодические медицинские осмотры лиц, работающих в условиях воздействия СВЧ - 1 раз в год, УВЧ и ВЧ - диапазонов - 1 раз в 2 года.

4. Описание лабораторной установки

Стенд представляет собой передвижной стол, выполненный в виде металлического сварного каркаса 1, на котором установлена столешница 2. На столешнице размещены СВЧ - печь 4, координатное устройство 3. с датчиком 5. и микроамперметром 6. последний служит для регистрации наличия СВЧ-излучения и связан гибким проводом с датчиком координатного устройства. Координатное устройство обеспечивает четыре степени свободы и выполнено из органического стекла. Датчик состоит из фторопластового корпуса, полуволнового вибратора и выпрямительного СВЧ - диода. В столешнице имеются пазы 7 для установки сменных защитных экранов. Количество сменных экранов - шесть:

1 сетка полутомпаковая, с диаметром ячеек 2,5 мм;

2 лист алюминиевый;

3 плита асбестоцементная;

4 органическое стекло;

5 армированная резина;

6 коврик резиновый.

5. Порядок проведения работы

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

2. Подключить СВЧ - печь к сети переменного тока. В печь поставить тарелку с водой.

3. Установить режим работы печи: продолжительность работы 8 мин., уровень мощности - 100 %.

4. Разместить датчик в непосредственной близости от печи по оси «У». Перемещая датчик по осям «X» «Z» в пределах возможности координатного устройства. Определить зоны наиболее интенсивного излучения и с помощью микроамперметра зафиксировать их численные значения. Данные замеров занести в таблицу А 1 приложения. Построить график зависимости интенсивности излучения от расстояния.

5. Поочередно установить шесть сменных защитных экранов и фиксировать значения микроамперметра. Определить эффективность экранирования по формуле (1):

д = Ч 100%, (1)

где Y - показания микроамперметра без экрана;

Yз - показания микроамперметра с экраном.

6. Форма и содержание отчета

Отчет студента по данной лабораторной работе должен состоять из теоретической и практической частей.

Теоретическая часть включает в себя описание кратких сведений о ЭМП, а также краткой характеристики используемой лабораторной установки.

Практическая часть выполняется под руководством преподавателя. Все измерения и расчеты производятся в той последовательности, которая указана в разделе 5. Полученные данные вписываются в представленные в приложении А таблицы.

Приложение А (обязательное)

Таблица А1 - Интенсивность излучения СВЧ-диапазона

Таблица А2 - Эффективность экранирования

Рисунок 1 - Общий вид лабораторной установки

Размещено на Allbest.ru