CPC-OE
.pdfРисунок 1.3 – Кривые измерения напряженности поля в
различных режимах работы прибора |
. |
2014 |
|
|
|||||||
1.3 Порядок выполнения работы |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рассмотрим порядок измерения напряженности электрической |
|||||||||||
составляющей ЭМП E, а также плотности потока электромагнитной |
|||||||||||
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
энергии S. В качестве источника излучения ЭМП взят мобильный |
|||||||||||
телефон Nokia 6630. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
По ф-л. (1.1) можно определить средние длины волн, использу- |
|||||||||||
емых в сотовой связи: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
GSM-900 ! |
300 |
|
1 |
; |
GSM-1800 ! |
300 |
|
1 |
; |
||
900 |
3 |
1800 |
6 |
UMTS-2100 ! 2100300 17 метра.
Обследуемый телефон работает в условиях города (Киев) в |
|||||||
стандарте GSM-1800. |
copy |
|
|
|
|
|
|
|
1710 |
. . . 1880 |
|
||||
Диапазон частот стандарта GSM-1800: |
МГц. По- |
||||||
1805 |
. . . 1880 |
||||||
Free |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
лосы частот, указанные в характеристиках стандарта через дробную черту, означают диапазоны передачи: в числителе — от телефона к !
базовой станции, в знаменателе — от базовой станции к ! телефону. Значит для проведения измерений можно считать, что область дальней зоны ЭМП будет начинаться с расстояния r = 3 = 36 м = 50 см.
11
Итак, порядок измерений следующий: |
|
|
||
1) |
Установите штатив и закрепите на нём прибор. Прибор дол- |
|||
|
|
|
|
2 |
жен быть расположен горизонтально поверхности стола с источником |
||||
ЭМП. |
|
|
. |
|
2) |
С помощью рулетки, отрегулируйте высоту расположения |
|||
200 mV/m [мВ/м]. |
2014 |
|
|
|
прибора от поверхности стола с источником ЭМП на уровне 45–50 см. |
||||
3) |
Включите прибор нажав кнопку «POWER» и дождитесь по- |
|||
казаний напряженности электрического поля E. Значения E будут со- |
||||
ответствовать режиму мгновенных измерений. |
|
|
||
4) |
Нажав кнопку «MAX/AVG», переключитесь в режим из- |
мерений средних значений (AVG) и по истечении не менее 30 сек снимите показания фонового значения напряженности электриче-
ского |
поля |
Eфон. Например, |
таким значением может |
быть Eфон |
= |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
выберите режим изме- |
||
|
5) Нажимая кнопку «UNIT/ENTER»,. |
|||||||||||
рений |
ППЭ |
|
W |
= |
|
мкВт |
|
и считайте показания |
фонового зна- |
|||
|
|
m2 |
|
м2 |
|
|||||||
чения ППЭфонh. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Например, таким значением может быть ППЭ |
= |
|||||||||||
|
i |
h |
|
i |
|
|
фон |
|
95W/m2 [мкВт/м2] = 0.0095 мкВт/см2.
6)Удерживая нажатой более 3 сек кнопку «MAX/AVG» переключитесь обратно в режим мгновенных измерений2). Далее кнопкой «UNIT/ENTER» выберите режим измерений напряженности электрического поля E.
7)Нажав кнопку «MAX/AVG», переключитесь в режим измерений максимального среднего значения (MAX AVG).
8)Расположите мобильный телефон на столе (точно под прибором) лицевой поверхностью, направленной вверх и вызовите излучение ЭМП, например, через SMS сообщение о состоянии счёта.
9)Заблокируйте показания кнопкой «Hold/ALARM» и запишите показания максимальной средней напряженности электрического поля, создаваемого телефоном при отправке SMS-сообщений Esmsmax .
2)При этом очистится буфер памяти накопленных мгновенных измерений.copyFree
12
Разблокируйте показания кн. «Hold/ALARM». |
|
|
|||||||||||
|
10) |
Переключившись кнопкой «UNIT/ENTER» в режим измере- |
|||||||||||
ний |
|
W |
= |
мкВт |
|
, считайте показания ППЭsmsmax . |
|
2 |
|||||
|
2 |
2 |
|
. |
|
||||||||
|
cm |
|
|
см |
|
|
|
|
|
|
|||
|
h11) |
|
|
время обычного звонка ( |
ring |
|
|
||||||
|
Во |
|
i |
|
|
|
|
|
|
реключитесь в режим измерения уровней ППЭXmax , ППЭYmax , ППЭZmax , которые соответствуют пространственным координатам X, Y , Z.
12) Следуя пунктам п.п. 6–10, выполните измерения
(E, ППЭ)ringmax,connectmax , создаваемого телефоном во время обычного звонка абоненту — дозвона (вызова, ring) и разговора (установившегося соединения, connect).
|
|
. |
|
1.4 Результаты измерений электромагнитного излучения от |
|||
|
v |
|
2014 |
мобильного телефона и их обсуждение |
|
||
Результаты измерений для телефона сведены в табл. 1.2. Они |
|||
copy |
|
|
|
показывают превышение существующих санитарных норм (табл. 1.1)
даже на расстоянии полметра от источника ЭМП. Наиболее значительные превышения E в 3.4 3.6 раза наблюдаются в случае дозвона (ring). При установлении соединения (connect) мощность излучения ППЭ уменьшается примерно в 35 раз.
Кроме этого, обращает на себя внимание структура ЭМП по пространственным координатам X,Y , Z. Из табл. 1.2 видно, что основная энергия поля сосредоточена в плоскости телефона X Z и не
Free |
|
|
|
|
|
|
направлена в сторону головы пользователя. |
|
|||||
По ф-л. (1.4) найдём напряженность магнитного поля, напри- |
||||||
мер, во время дозвона (ring, табл. 1.2): |
|
|||||
|
Hring = |
Ering |
6.979 |
мА |
||
|
120 |
= |
377 |
= 18.5 |
м |
Из зависимости напряженности электрического поля E от мощ-
13
ности источника излучения ЭМП P3): |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E = |
k P |
, |
где k = 7 (дальняя зона), r = 0.45 м |
|
(1.5) |
||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
можно оценить последнюю величину, например, во время дозвона: |
|||||||||||||
|
|
E |
|
2 |
0.45 |
6.979 |
|
2 |
2014 |
2 |
|
||
Pring = |
r ring |
|
= |
|
|
|
|
0.2 Вт = 200. |
мВт |
||||
k |
|
7 |
|
Таблица 1.2 – Результаты измерений напряженности электрического поля и ППЭ на расстоянии 45 см от смартфона Nokia 6630
№ |
|
|
Emax, В/м |
|
|
ППЭmax, мкВт/см2 |
|
||||
опыта |
sms |
ring, |
connect, |
v |
.sms |
ring, |
connect, |
|
|||
|
|
||||||||||
звонок |
соединение |
звонок |
соединение |
|
|||||||
1 |
4.2 |
6.8 |
2.0 |
|
3.83 |
8.998 |
0.265 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
4.1 |
copy |
|
|
2.27 |
8.442 |
0.249 |
|
|||
7.04 |
1.8 |
|
|
||||||||
3 |
3.8 |
7.098 |
1.9 |
|
3.47 |
9.0 |
0.238 |
|
|||
среднее |
4.033 |
6.979 |
1.9 |
|
3.19 |
8.813 |
0.251 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Xring |
Yring |
Zring |
|
1 |
– |
– |
|
– |
|
2.38 |
0.221 |
2.189 |
|
||
|
Выводы: В момент соединения телефона с базовой станцией (да- |
||||||||||
|
Free |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
же, когда он ещё не подаёт признаков звонка) идёт сильное превышение санитарных норм (более EПДУ = 3 В/м, ППЭПДУ = 2.5 мкВт/см2), далее через несколько секунд (после соединения) излучение практически приходит в норму.
3) Упрощённая формула Шулейкина–Ван дер Поля.
14
1.5 Результаты измерений электромагнитного излучения от Wi-
Fi роутера и их обсуждение |
|
|
2 |
|
|
. |
|
Результаты измерений напряженности электрического поля и |
|||
ППЭ на различных расстояниях от Wi-Fi роутера D-Link DIR-615 при- |
|||
ведены в таблицах 1.3 и 1.4. |
2014 |
|
|
|
|
|
Интересным является проверка мощности излучения данного роутера и поиск аналитических зависимостей изменения E и ППЭ с
расстоянием от источника ЭМП.
Учитывая паспортные данные роутера по частоте = 2.45 ГГц,
сначала по ф-л. (1.1) находим границу дальней зоны:
Затем по ф-л. (1.5), используя ближайшее расстояние к границе даль-
0.367. м
ней зоны r = 0.35 м находим мощность источника:
В паспортных данных к роутеру указана максимальная мощность работы в единицах децибел-милливатт: Wmax = 19 dBm, переве-
дем её в милливатты. Учитывая, что:
|
E |
|
2 |
|
0.35 |
5.559 |
|
2 |
v |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
P = |
r max |
|
|
= |
|
|
|
|
|
0.0773 Вт = 77.3 мВт (1.6) |
k |
|
|
7 |
|
||||||
|
|
|
|
|
copy |
|
|
|
W = 10 lg |
P0 |
, |
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
P0 = 1 мВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
получим формулу для перевода и искомую величину: |
|
|||||
Wmax |
|
10 |
19 |
(1.7) |
||
Pmax = P010 |
10 = 1 |
10 79.5 мВт |
КакFreeвидим, результаты (1.6) и (1.7) согласуются друг с другом и измеренная величина лежит в области паспортных данных.
Далее по данным табл. 1.3 и 1.4 построим графики изменения
E и ППЭ в зависимости от удалённости источника ЭМП. Ход этих кривых представлен на рис. 1.4–1.6.
15
Таблица 1.3 – Результаты измерений напряженности электри-
ческого поля на различных расстояниях от Wi-Fi роутера D-Link DIR615
|
|
Расстоя- |
Максимальная средняя Emax AVG, В/м |
|
|
|||||||
|
|
ние, см |
среднее |
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
15.5 |
11.569 |
|
11.48 |
11.585 |
11.642 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
20 |
9.834 |
|
9.714 |
9.646 |
9.722 |
10.255 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
8.020 |
|
8.03 |
|
8.01 |
8.02 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
30 |
6.053 |
|
5.918 |
5.935 |
6.11 |
6.25 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
5.559 |
|
5.56 |
5.516 |
5.6 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
4.980 |
|
4.889 |
|
5.09 |
4.96 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
48 |
3.520 |
|
3.5 |
3.542 |
3.518 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
67.5 |
2.573 |
|
2.607 |
2.587 |
2.526 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2014 |
|
|
|
|
|
|
75 |
1.418 |
|
1.4208 |
1.4151 |
1.4185 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
91.5 |
1.158 |
|
1.1579 |
1.1578 |
1.1578 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
Eb |
|
e |
copyEфон |
|
|
R |
|
|
|
(1.8) |
||
|
Полученные аналитические зависимости уменьшения E |
с уве- |
личением расстояния r от источника ЭМП имеют достаточно высокий и достоверный коэффициент корреляции R:
=23.52 |
4.436 r + |
( ближняя зона ), 2 0.99 |
Free |
( дальняя зона ), R2 0.967 |
|
Ed =14.64 |
e 2.833 r + Eфон |
где Eфон — фоновое значение напряжённости электрического поля (см. пункт 4 на с.12).
В дальнейшем эти зависимости используем для оценки удельной поглощаемой мощности электромагнитной энергии — SAR.
16
Таблица 1.4 – Плотность потока электромагнитной энергии
ППЭ на различных расстояниях от Wi-Fi роутера D-Link DIR-615 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная средняя S |
|
|
2 |
|
|||||
|
Расстоя- |
|
|
|
|
|
max AVG |
|
|
|
|
|
ние, см |
среднее |
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
15.5 |
21.723 |
|
21.78 |
21.68 |
|
2014 |
– |
|
||
|
|
|
21.71 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||
|
20 |
17.799 |
|
18.505 |
17.545 |
|
17.325 |
17.822 |
|
||
|
25 |
12.250 |
|
12.4 |
11.966 |
12.385 |
– |
|
|||
|
30 |
6.731 |
|
6.962 |
6.773 |
|
6.457 |
– |
|
||
|
35 |
6.198 |
|
6.352 |
6.182 |
|
6.06 |
6.198 |
|
||
|
40 |
4.279 |
|
4.517 |
4.267 |
|
4.053 |
– |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
48 |
2.477 |
|
2.473 |
2.56 |
|
2.415 |
2.461 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
67.5 |
1.355 |
|
1.465 |
|
. |
|
1.3 |
|
– |
|
|
|
1.299 |
|
|
|
||||||
|
75 |
0.315 |
|
0.3188 |
v |
|
|
0.3199 |
– |
|
|
|
|
0.307 |
|
|
|||||||
|
91.5 |
0.207 |
|
0.22 |
0.19797 |
0.2023 |
– |
|
Free |
в ближней зоне |
Рисунок 1.4 – Изменение напряженности E |
|
ЭМП с удалённостью от источника |
|
1.6 Оценка удельной поглощаемой мощности ЭМП (SAR)
По определению, удельная поглощаемая мощность (SAR —
Specific Absorption Rate) электромагнитной энергии в неоднородной 17
|
|
|
|
|
|
|
2014 |
дальней зоне |
||
Рисунок 1.5 – Изменение напряженности |
E в |
|||||||||
ЭМП с удалённостью от источника |
|
|
|
|
||||||
Рисунок 1.6 – Изменение ППЭ ЭМП с удалённостью от |
||||||||||
источника |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Free |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
среде может быть найденаcopy[1]: |
3 |
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
SARi = |
ijE |
j |
|
|
i |
, SAR = Xi |
SARi |
(1.9) |
||
i |
|
|
100 |
где i — электрическая проводимость i-й ткани поглощающей среды, См/м;
Е — напряжённость электрического поля, В/м;
i — плотность i-й ткани, кг/м3; 18
|
|
i — доля i-й ткани, %. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Для расчета SAR можно воспользоваться данными табл. 1.5. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Таблица 1.5 – Структура и параметры поглощающей среды (го- |
|||||||||||
лова человека) для частот 1800–1900 МГц |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Среда поглощения ЭМП |
|
|
|
2014 |
. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина |
|
|
|
|
|
|
|
толщина, мм |
i, |
|
|
проник- |
, |
|
, |
|
||
|
i |
название |
пределы |
средняя |
% |
|
|
ЭМП, мм |
|
|
|
|
|
|
1 |
Мозг |
48a |
12 |
63.2 |
|
12 |
1.7 |
|
1030 |
|
||
|
2 |
Кость |
2–8 |
4 |
21 |
|
|
7 |
0.1 |
|
1800 |
|
|
|
3 |
Кожа |
1.5–3 |
2.8 |
15.8 |
|
10 |
1.9 |
|
1100 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
aРазмер границы сферы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
= 14.copy64 2.833 0.45 + 0.2 |
4.29 В/м |
|
|
|
||||||
|
|
Поскольку измерения для телефона проводились в дальней зоне |
ЭМП, необходимо оценить E по мере приближения к телефону, т.е. в
непосредственной близости от головы пользователя и для этого воспользуемся полученными зависимостями ф-л. (1.8).
Найдём — коэффициент пересчета напряженности E от роутера к телефону. Используя ф-л. (1.8) вначале рассчитаем Ed роутера на расстоянии r = 0.45 м (дальняя зона), где выполнялись измерения
для телефона:
Free |
e |
|
Ed |
и вблизи головы r = 1.5 см (ближняя зона):
Eb = 23.52 e 4.436 0.015 + 0.2 22.2 В/м
Далее возьмем среднюю максимальную напряженность Ering (из табл. 1.2) и рассчитаем коэффициент пересчёта:
= |
Ering |
= |
|
6.979 |
1.627 |
Ed |
4.29 |
||||
|
|
|
19 |
|
Тогда максимальная напряженность Emax |
вблизи головы будет равна: |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
E |
= |
Eb |
|
|
|
|
|
|
= |
Ering |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
Emax |
|
|
|
|
|
Eb |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Ering |
|
Ed |
|
|
Ed |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Emax = |
Eb = 1.627 22.2 36.12 В/м |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
Теперь значение Emax |
и табл. 1.5 используем для расчёта2 |
SAR |
||||||||||||||||||||||||
по ф-л. (1.9): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Мозгом поглощается |
SAR1 |
= |
|
1.7 36.122 |
|
0.632 |
|
|
1.361 Вт/кг |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1030 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Костью черепа поглощается |
SAR2 |
= |
0.1 36.122 |
|
0.21 |
|
|
0.015 Вт/кг |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1800 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Кожей поглощается |
SAR3 |
= |
|
1.9 36.122 |
|
0.158 |
|
|
0.356 Вт/кг |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
= 1.361 + 0.015 + 0.356 =20141.732 Вт/кг |
|
|
||||||||||||||||||||||
SAR |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общепринята следующая градация величин SAR для мобиль- |
||||||||||||||||||||||||||
ных телефонов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Облучающая способность |
|
|
|
|
, Вт/кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
SAR |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
Очень низкая |
|
|
|
|
|
|
|
< 0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Низкая |
|
|
|
|
|
от 0.2 до 0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Средняя |
|
|
|
от 0.5 до 1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Высокая |
|
|
|
от 1.0 до 2.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Не допустимая |
|
|
|
|
|
|
|
> 2.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
В Европе допустимое значение |
излучения составляет 2 Вт/кг. В США огра- |
ничения более жесткие. Федеральнаяcopyкомиссия по связи (FCC) сертифицирует только те сотовые аппараты, SAR которых не превышает 1.6 Вт/кг.
Выводы: полученное на основе результатов измерений значение
SAR свидетельствует о достаточно высокой облучающей способности данного мобильного телефона во время дозвона (ring-соединения с базовой станцией). Чтобы уменьшить влияние ЭМП, необходимо в этом режиме работы телефон держать на максимально возможном расстоя-
нии от головы абонента. |
|
Free |
20 |
|