Методички

Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к лабораторным работам / Сост.: В. А. Буканин, О. В. Демидович, А. Е. Зенков, А. А. Ковбасин, В. Н. Павлов, А. О. Трусов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2005. 80 c.

Безопасность жизнедеятельности: Методические указания по выполнению лабораторных работ / Сост.: В. А. Буканин, О. В. Демидович, Е. А. Иванов, А. А. Ковбасин, В. Н. Павлов, С. В. Петухова, Г. М. Товбин, А. О. Трусов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2008. 84 c.

Цель работы:

ознакомиться с санитарно-гигиеническим нормированием излучения радиочастот и изучить методы защиты персонала от облучения при работе с маломощным СВЧ-генератором и с технологической СВЧ-печью.

Общие сведения

В работе исследуются уровни возможного облучения персонала при работе с генератором СВЧ.

Данная установка имитирует встречающиеся на производстве условия работы персонала при работе с устройствами СВЧ.

1-Ваттметр (измеряется мощность излучения)

2:3-направляющие со шкалой для отсчета расстояния между плоскостями раскрыва рупоров генератора СВЧ и измерителя мощности

4-передающая рупорная антенна.

5-поворотное устройство.

6-источник СВЧ излучения –генератор Ганна(10ГГц: длина волны λ=3 см).

Пространство около излучающей антенны делится на ближнюю, переходную и дальнюю зоны. В ближней и переходной зонах формируетя поле излучения (волновое поле). Здесь наблюдается сложный характер зависимости напряженностей электромагнитного и магнитного полей от расстояния до плоскости раскрыва антенны. Граница начала дальней зоны излучающей антенны в направлении главного максимума излучения соответствует расстоянию

l_д >L² / λ

где L-максимальный размер раскрыва антенны.

λ-длина волны СВЧ-излучения в воздухе.

Для используемой антенны

L=9 см

λ = 3 см

l_д = 27 см

Наиболее характерным для СВЧ-гигиены являются измерения в дальних (волновых) зонах источников СВЧ-излучения. Для оценки интенсивности облучения в интересующих точках исследуемой части пространства на выбранном месте используются измерители плотности потока мощности. В лабораторной работе в качестве измерителя установлена рупорная приемная антенна.

Экспериментальные значения ППЭ (плотность потока энергии) вычисляется по формуле:

- эффективная площадь антенны

– мощность излучения

Теоретические значения ППЭ вычисляется по формуле:

где - выходная мощность генератора

- коэффициент усиления передающей антенны по мощности

F – коэффициент искажения учитывающий реальные условия облучения, то есть интерференцию прямого луча от антенны и лучей, отраженных от окружающих предметов

В работе требуется изучить зависимости интенсивности СВЧ облучения от расстояния до источника, от положения рабочего места по отношению к направлению максимума излучения антенны, влияние материала и конструкций защитных экранов на уровень облучения

Обработка результатов

Исследование зависимости уровня облучения от расстояния до источника

Снимем зависимость P пр(l) в ближней, переходной и дальней зонах

Вычислим среднеарифметические значения Р пр

Вычислим экспериментальные и теоретические значения ППЭ для дальней зоны (от 30 до 90 см)

l, см	P пр, мВт	P пр, мВт	P пр, мВт	P пр ср , мВт
5	∞	∞	∞	∞	-	-
13	0,6	0 ,7	0,68	0,66	-	-
14	0,9	0,9	0,9	0,9	-	-
15	1	1	1	1	-	-
16	0,5	0,5	0,5	0,5	-	-
17	0,8	0,7	0,75	0,75	-	-
18	0,5	0,45	0,5	0,48	-	-
19	0,65	0,75	0,7	0,7	-	-
20	0,38	0,37	0,38	0,376	-	-
25	0,3	0,31	0,3	0,303	-	-
30	0,2	0,21	0,2	0,203	0,051	0,194621373
35	0,1	0,1	0,1	0,1	0,025	0,142987131
40	0,09	0,085	0,085	0,086	0,021	0,109474522
45	0,06	0,068	0,066	0,065	0,016	0,086498388
50	0,05	0,05	0,051	0,0503	0,013	0,070063694
55	0,048	0,048	0,05	0,0486	0,012	0,05790388
60	0,04	0,041	0,04	0,0403	0,01	0,048655343
65	0,038	0,039	0,04	0,039	0,009	0,041457807
70	0,035	0,031	0,033	0,033	0,008	0,035746783
75	0,03	0,029	0,03	0,0296	0,007	0,03113942
80	0,025	0,023	0,023	0,0236	0,006	0,027368631
85	0,021	0,021	0,022	0,0213	0,005	0,024243493
90	0,02	0,02	0,02	0,02	0,005	0,021624597

Ниже приведен график зависимости уровня облучения от расстояния:

В таблице указаны плотности потока мощности ППЭ как экспериментальные, так и теоретические. Из таблицы видно, что теоретические и экспериментальные расчеты не сходятся.

Рассчитаем безопасное расстояние до антенны без экрана:

Нормативное значение ЭЭ_ппэ за рабочий день равно 2 Вт ч/м². Значит предельно дпустимые значения ППЭ = ЭЭ_ппэ /t

Рабочий день t = 8 часов, следовательно ППЭ_пд = 0,25 Вт/ м²

Из формулы определим безопасное расстояние до антенны без экрана.

= 0,15 м = 15 см

Снятие диаграмм направленности антенны

l = 30 см

угол,˚	0	5	10	15	20	25	30	35	40
Pпр,мВт	0,2	0,18	0,12	0,07	0,03	0,005	0	0	0
Pпр,мВт	0,21	0,17	0,11	0,07	0,03	0,004	0	0	0
Pпр,мВт	0,2	0,18	0,12	0,075	0,025	0,005	0	0	0
Pпр ср, мВт	0,203	0,176	0,116	0,072	0,028	0,0046	0	0	0

Исследование защитных свойств экранов из различных материалов:

	Pпр, мВт	K экр
0. Без экрана	0,18
1.Резина со сложной поверхностью	0,005	36
2.Медная сетка (крупная)	0,14	1,3
3.Медная сетка (средняя)	0,02	9
4.Медная сетка (мелкая)	0	∞
5.Резина простая механизированная	0,05	3,6
6.Оргстекло	0,12	1,5
7.Кювета из оргстекла с водой	0	∞
8.Резина	0,015	12
9.Защитная ткань 1	0,03	6
10.Защитная ткань 2	0,1	1,8

Определим коэффициент осблабления или экранирования излучения экранами (отношение мощности без экрана и с экраном)

Вывод:

В ходе лабораторной работы были ознакомлены с санитарно-гигиеническим нормированием излучения радиочастот. Были изучены методы защиты персонала от облучения при работе с маломощным СВЧ-генератором.

Провели исследование на зависимость уровня облучения от расстояния до источника (в ближней, переходной и дальней зоне). Выяснилось, что мощность уменьшается с увеличением расстояния. Были вычислены экспериментальные и теоретические значения ППЭ для дальней зоны (от 30 до 90 см). Они не совпадают.

При исследовании диаграммы направленности антенны было выяснено, что мощность излучения уменьшается почти линейно с увеличением угла отклонения .

При исследовании защитных свойств экранов из различных материалов установили, что лучше всего справляется с ослаблением мощности излучения

кювета из оргстекла с водой и медная сетка (мелкая), коэффициент ослабления которых велик, т.к. мощность излучения с экраном = 0.