5.1. Вплив електромагнітних випромінювань на людину

магниевый скраб beletage

Широке застосування сьогодні для телебачення, зв'язку, раді-онавігації, телекерування, телесигналізації і радіолокації одержаларадіоапаратура, що працює в діапазоні високих (ВЧ), ультрависо-ких (УВЧ) і надвисоких частот (НВЧ). Першоджерелом електро-магнітних коливань у радіотехнічних пристроях є генератори ВЧ іНВЧ.

Електромагнітна енергія вимірюється в Вт/м2 (мВт/см2, мкВт/см2) і випромінюється в навколишній простір, у першу чергу, ан-тенним пристроєм. Крім цього, джерелами електромагнітних по-лів (ЕМП) у робочих приміщеннях радіолокаційних станцій, ра-діотехнічних майстерень, лабораторій і радіоцентрів можуть бутиокремі вузли НВЧ генераторів (магнетрони, лампи біжучої хвилі,клістрони), з'єднані елементи модуляторів з генераторами, лініїпередач від генератора до антени, катодні виводи магнетронів, вен-тиляційні щілини, щілини у хвилеводних трактах і коаксіальнихлініях та інш.

Під час експлуатації і ремонту установок з генераторами елек-тромагнітної енергії можливий вплив ЕМП на обслуговуючийперсонал, а також на працівників інших об'єктів, що знаходять-ся в зоні випромінювання спрямованих антен радіолокаційнихстанцій.

На робочих місцях інтенсивність ЕМП залежить від потужностіджерела випромінювання і відстані від джерела випромінювання доробочого місця. В табл. 5.1 наведено прийнятий на сьогодні розпо-діл радіохвиль за діапазонами.

На відстані близько 1/6 довжини хвилі у джерела електромаг-нітного випромінювання переважають поля індукції (зона індукції),а за її межами переважають поля випромінювання (зона випромі-нювання). Безумовно, що коли робоче місце розташоване в зоні ін-дукції, працівник буде піддаватися впливу електричних і магнітнихполів, що періодично змінюються.

У табл.5.1 наведено відстані до умовного поділу зони індукції ізони випромінювання. Таким чином, залежно від частоти генерато-ра працівник може перебувати або в зоні індукції в процесі роботиз УВЧ чи ВЧ генераторами, або в зоні випромінювання в процесіроботи з НВЧ генераторами (зона індукції до 16 см).

Таблиця 5.1

Діапазони розподілу радіохвиль і відстані умовного поділу зоніндукції і випромінювання (для максимальних довжин хвиль)

Радіолокація

Радіозв'язок, телебачення

надвисокічастоти

ультрависокічастоти

високічастоти

мілі-метровіхвилі1- 10мм

сантимет-рові хвилі

1- 10 см

децимет-ровіхвилі0,1 - 1 м

ультра-короткіхвилі1- 10 м

короткіхвилі

10 -100м

середніхвилі

0,1- 1 км

довгіхвилі

1- 3 км

від300000до 30000МГц

від 30000до 3000МГц

від 3000до 300МГц

від 300до 30МГц

від 30до 3МГц

від 3до 300МГц

від 300до 100КГц

1,6 мм

1,6 см

16 см

1,6 м

16 м

160 м

480 м

Випромінювання високих частот зумовлює в організмі змінуумовнорефлекторної діяльності (гальмування умовних і безумов-них рефлексів), падіння кров'яного тиску, уповільнений пульс. По-стійний вплив опромінення і особливо надвисоких частот (НВЧ)може призвести до стійких функціональних змін у центральній не-рвовій і серцево-судинній системах.

Коли людина потрапляє в зону випромінювання, енергія ЕМПчастково поглинається тілом людини. Під дією ВЧ полів у ткани-нах виникають ВЧ струми, що супроводжуються тепловим ефек-том. Електромагнітні поля при тривалому впливі можуть викли-кати підвищену стомлюваність, дратівливість, головний біль чисонливість, порушення сну, зниження кров'яного тиску, зміну тем-ператури тіла та інш., пов'язаних з розладом центральної нервовоїі серцево-судинної систем. Поля НВЧ, особливо сантиметровогоі міліметрового діапазонів, викликають також зміни в крові, по-мутніння кришталика (катаракта), погіршення нюху, а в окремихвипадках - трофічні явища: випадіння волосся, ламкість нігтів таінш.

Порушення органів людини, зумовлені впливом ЕМП, є обо-ротними, якщо припинити опромінення; але варто враховувати, щооборотність функціональних зрушень не є безмежною і, зазвичай,визначається інтенсивністю опромінення, тривалістю впливу, а та-кож індивідуальною особливістю організму. Тому профілактикапрофесійних захворювань повинна передбачати, поряд з розробкоютехнічних засобів захисту, організаційні заходи.

5.2. Нормування електромагнітних випромінюваньрадіочастотного діапазону

Стандартом ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ <^лектромагнитньіе полярадиочастот. Допустимьіе уровни на рабочих местах и требованияк проведению контроля» встановлені допустимі рівні впливу ЕМПрадіочастот. Електромагнітні поля радіочастот варто оцінювати вдіапазоні частот 60 КГц-300 МГц - напруженістю електромаг-нітної складової поля; у діапазоні частот 300 МГц-300 ГГц - по-верхневою густиною потоку енергії випромінювання (далі густинапотоку енергії (ГПЕ) випромінювання) і створюваного цим пото-ком енергетичного навантаження (ЕН).

Енергетичне навантаження являє собою сумарний потік енергії,яка проходить через одиницю поверхні, що опромінюється за час діїТ і виражається добутком ГПЕ Т.

Можуть бути допущені рівні вище зазначених, але не більше,ніж у два рази у випадках, коли час впливу ЕМП на персонал неперевищує 50 % тривалості робочого дня.

Напруженість ЕМП у діапазоні частот 60 кГц-300 МГц на ро-бочих місцях персоналу протягом робочого дня не повинна переви-щувати встановлених гранично допустимих рівнів (ГДР):

за електричною складовою, В/м

для частот від 60 кГц-до 3 МГц      

500

для частот понад 3 - до 30 МГц      

300

для частот понад 30 - до 50 МГц    

80

за магнітною складовою, А/м

для частот від 60 кГц - до 3,0 МГц 

50

Гранично допустимі величини ГПЕ ЕМП у діапазоні частот 300МГц-300 ГГц на робочих місцях персоналу варто визначати, виходя-чи з допустимої ЕН на організм з урахуванням часу впливу за фор-мулою:

ЕНГДУ

ГПЕТw =

Т

де: ГПЕ - гранично допустимі значення ГПЕ, Вт/м2 (мВт/см2,мкВт/см2); ЕНгду- нормативна величина ЕН, яка дорівнює: 2Втгод/м2 (200 мкВт год/см2) для усіх випадків опромінення, крім опромі-нення від обертових і скануючих антен; 20 Вт год/м2 (2000 мкВт год/см2) для випадків опромінення від обертових і скануючих антен з час-тотою обертання чи сканування не більше ніж 1 Гц і шпаруватістю неменше 50; Т - час перебування в зоні опромінення за робочу зміну,год. (без урахування режиму обертання чи сканування антен).

Максимальне значення ГПЕг не повинно перевищувати 10 Вт/м2(1000 мкВт/см2).     гдр

Санітарними правилами передбачена обов'язкова періодичністьперевірки на робочих місцях рівня ГПЕ, створюваного джерелами НВЧопромінення. Перевірки повинні бути не рідше одного разу за рік.

5.3. Захист від впливу електромагнітних полів

Основними шляхами при розробці засобів захисту від впливуВЧ і НВЧ полів є:

Зменшення ГПЕ випромінювання безпосередньо від самогоджерела, є найефективнішим засобом захисту обслуговуючогоперсоналу, що регулює, настроює й проводить випробуванняпередавачів радіолокаційних станцій і генераторів НВЧ. Дляцього замість антени підключають погоджене з вихідним кас-кадом передавача навантаження - еквівалент антени (поглиначпотужності). В еквіваленті антени генеруюча енергія цілком по-глинається, не порушуючи режим роботи генератора НВЧ. По-глинаючі елементи еквівалентів антен виконують клинчастої,східчастої або конусоподібної форми. Випромінювання НВЧенергії в простір при застосуванні еквівалентів антен зменшу-ється більше, ніж на 50дБ, тобто в 100000 разів порівняно з ви-промінюванням за допомогою антени;

Зменшення інтенсивності ЕМП у робочій зоні НВЧ може здій-снюватись шляхом екранування джерел випромінювання мета-левими суцільними і сітчастими екранами. Інтенсивність випро-мінювання може бути знижена також за допомогою поглинаючихпокриттів. Електромагнітне поле в металевому екрані наводитьвихрові струми, що створюють ЕМП, протилежне екрану. Тов-щину суцільного металевого екрана вибирають з конструктив-них міркувань, тому що глибина проникнення електромагнітноїВЧ і НВЧ енергії невелика. Екран товщиною 0,01 мм послабляєенергію поля на 50 дБ (у 100000 разів). Саме тому, як матеріалекрана застосовують фольгу.

Генератори НВЧ енергії можуть екрануватися цілком (замкну-тий екран) чи частково (незамкнутий екран). Якщо біля джерелавипромінювання є ненаправлене паразитне випромінювання неве-ликої інтенсивності, наприклад, витік через нещільності фланцевихсполук хвилеводних трактів, вентиляційні щілини і т. ін., то екрану-ють джерело випромінювання цілком (рис.5.1,а). Якщо ж випромі-нювання гостронаправлене, то застосовуються незамкнені екрани, уяких енергія НВЧ поглинається в покритті (рис.5.1, б), не проника-ючи за бічні і задню стінку екрана;

3) Поглинаючі екрани (покриття ) застосовуються у випадках, коливідбита електромагнітна енергія від внутрішніх поверхонь суціль-них металевих екранів може істотно порушити режим роботи НВЧгенератора. Тому поглинаючі покриття повинні по можливості ціл-ком поглинати енергію. Це досягається відповідним підбором ді-електричної і магнітної проникності поглинаючого матеріалу. Якпоглинаючі покриття застосовують гумові килимки з конічнимишипами В2Ф-2, В2Ф-1, що поглинають електромагнітну енергію вдіапазоні 0,8-4 см; магнітоелектричні пластини ХВ-0,8, ХВ-2,0, ХВ-3,2, ХВ-10,6 - поглинаються хвилі 0,8-10,6 см; поглинаючі покрит-тя на основі поролону ВРПМ, поглинають хвилі в діапазоні 0,8-3см. Для послаблення щільності потоку потужності НВЧ випромі-нювання на 20-30 дБ (102-103 разів) застосовують сітчасті метале-ві екрани. Стики між металевими листами повинні з'єднуватисяелектрично надійно пайкою чи зварюванням по всьому периметру,а знімні чи рушійні частини екранів (двері, оглядові вікна) повиннімати електричний контакт із нерухомою частиною екрана;.

Екранування робочого місця передбачають у тих випадках, коли

зниження інтенсивності випромінювання безпосередньо біляджерела чи його екранування зумовлює технічні ускладнення.Екранування робочого місця виконують у вигляді незамкнено-го екрана чи спеціальної кабіни, звідки керують роботою чи на-строюванням установки.

Індивідуальні засоби захисту від ЕМП НВЧ використовують

спеціальний одяг - комбінезони, халати, каптури. Матеріаломдля цього одягу служить бавовняна тканина з тонкими мета-левими нитками, що утворюють сітку. Тканина арт.4381 здатнапослабляти потужність випромінювання в діапазоні 0,8-10 см на20-38 дБ. Для захисту очей застосовують захисні окуляри ОРЗ-5. Скло окулярів покрите тонкою прозорою плівкою двоокисуолова Sn02. Оправа - пориста гума із запресованою металевоюсіткою.

Скло послаблює потужність у діапазоні 3...150 см не менше, ніжна 25 дБ, оправа - на 20 дБ. Світлопрозорість скла не менше 74 %.

5.4. Розрахунок екрана

Розрахунок товщини суцільного металевого екрана в зоні ви-промінювання, тобто при випромінюванні НВЧ енергії, виконуєть-ся в такий спосіб:

Розраховують ГПЕ передавального пристрою в зоні діаграми спря-мованості на відстані R від випромінювача до робочого місця.

Визначають відповідно до санітарних норм ступінь ослабленняN ЕМП:

1 ГПЕК

N ГПЕгіт

ГДР

де: ГПЕК - ГПЕ на відстані R у метрах, мкВт/см2; ГПЕГДР - гра-ничнодопустима ГПЕ, мкВт/см2.

Визначають мінімальну товщину захисного екрана

#

де: (О - кутова частота С0=2п f; f - частота НВЧ генератора, Гц;

у - питома електрична провідність матеріалу, Ом-1м-1; ц - маг-нітна проникність матеріалу екрана, Гн/м.

Приклад 5.1. Визначити товщину суцільного захисного екранаробочого місця, що знаходиться в зоні діаграми спрямованості анте-ни РЛС, якщо відомо: потужність передавача

Р = 200 Вт; коефіцієнт підсилення антени G = 400;

пер      7          ^          ант      7

R = 5 м; екран з алюмінію у = 3,54 х10-3 Ом-1м-1,ц = 4тах10-7 Гн/м; І = 3 см ; f = 1х1010 Гц.

Знаходимо ПЕ на відстані R = 5 м від антени РЛС:

_^_ 200-10'.400 _250(Ю        ,

4тzR2 4-3,14(5-100)2

Приймаємо ГПЕГДР = 1000 мкВт/см2 і потім розраховуємо необ-хідну кратність ослаблення:

\/N =    = 25000 /1000 = 25, тоді N = 0,04.

Визначаємо товщину захисного екрана із співвідношення (5.1):

f = -ln#/2.

са у ц   In 0,04 „, _

1

' -         '           -0,13 мм.

/2-ЗД4-М010-3,54-10"3-102-4-ЗД4-10"710"2

Таким чином, товщину суцільного металевого екрана необхідновибирати з міркувань міцності конструкції.

Література: [1], [13], [14].

Питання для самоконтролю

В яких галузях господарства використовуються електромагнітнівипромінювання?

Які фізіологічні й функціональні порушення відбуваються в тілілюдини під впливом електромагнітного випромінювання?

У яких одиницях вимірюють інтенсивність опромінення?

Який гранично допустимий рівень густини потоку енергії?

З якої метою використовують еквівалент антени. Коли він за-стосовується?

Як захищають поглинаючі покриття від електромагнітних ви-промінювань? Які види захисних покриттів застосовуються?

Що являють собою окуляри ОРЗ-5? Для чого їх використову-ють?

Які заходи захисту від електромагнітних випромінювань нале-жать до інженерно-технічних?

Як захищає металевий екран від електромагнітних випроміню-вань?

Розділ 6. Лазерні випромінювання