Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

CPC-OE

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
461.04 Кб
Скачать

Рисунок 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

300 rd = 32450

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

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]