11484

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ЗАЩИТЫ БИООБЬЕКТОВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Лабораторная работа

Биология и генетика

Инженерно-технические методы и средства защиты от отрицательного воздействия на биообъекты (в первую очередь человека) электромагнитных полей направлены на прямое снижение интенсивности поля до допустимого уровня. Защита осуществляется либо за счет изменения пространственного распределения электромагнитного поля (например, за счет использования рельефа местности и лесопосадок), либо с использованием различных экранов. В последнем случае, наиболее используемым на практике

Русский

2016-09-07

64.5 KB

0 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ЗАЩИТЫ БИООБЬЕКТОВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Цель работы: Изучение защитного действия металлических экранов.

Инженерно-технические методы и средства защиты от отрицательного воздействия на биообъекты (в первую очередь человека) электромагнитных полей направлены на прямое снижение интенсивности поля до допустимого уровня. Защита осуществляется либо за счет изменения пространственного распределения электромагнитного поля (например, за счет использования рельефа местности и лесопосадок), либо с использованием различных экранов. В последнем случае, наиболее используемым на практике, возможно экранирование, как самого источника излучений, так и индивидуальное экранирование биообъекта. Экранирующее действие зависит от целого ряда факторов, таких как частота электромагнитного поля, материал экрана, геометрические параметры и конструкция экрана, пространственные неоднородности электромагнитного поля и др. В связи с этим применяют экраны различного типа: отражающие или поглощающие, сплошные или сетчатые, замкнутые или плоские.

Защитное действие металлических экранов, которое изучается в данной работе, основано на эффекте сильного затухания электромагнитной волны в металлах, связанном с высокой электропроводностью указанных сред. Если на поверхность металла падает из диэлектрической среды (например воздуха) электромагнитная волна чистотой f, то по мере распространения в металле, амплитуда данной волны А будет изменяться по закону

        (1)

где А0 - амплитуда падающей волны, Ах - амплитуда волны на расстоянии х от поверхности, Кi и - мнимая часть волнового вектора (коэффициент затухания волны) и глубина проникновения волны, определяемые соотношениями:

          (2)

,          (3)

- удельная электропроводность металла, - удельное сопротивление, -относительная магнитная проницаемость металла. Таким образам, зная материальные параметры металла и частоту ЭМП можно рассчитать глубину проникновения волны в металл и оценить экранирующее действие слоя металла толщиной х по отношению амплитуд волны Ах/А (рис. 1).


 

Рисунок 1.

Несмотря на то, что ф. (1-3) получены для падения плоской волны на границу раздела двух сред, их можно применять для оценки проникающего действия ЭМ излучения и определения защитных свойств экрана.

В данной работе источником электромагнитного поля служит катушка электромагнита, возбуждаемая генератором звуковых колебаний, а приемником - аналогичная катушка, соосно расположенная относительно первой. Генерируемые излучающей катушкой электромагнитные колебания вызывают в приемной катушке переменную ЭДС, измеряемую вольтметром. Амплитуда данной ЭДС пропорциональна амплитуде вектора напряженности магнитного поля и следовательно ее изменения соответствуют изменениям амплитуды поля А.

Часть I.  Исследование частотных характеристик металлического экрана

Порядок выполнения работы.

  1.  Подсоедините излучающую катушку к выходу генератора звуковых колебаний, а приемную - к вольтметру.  Включите генератор  и, изменяя его частоту в диапазоне 50 Гц - 10 кГц, снимите зависимость выходного сигнала U0 от частоты (в каждой декаде измерения проводить на 10 значениях частоты). Данные измерений занесите в таблицу 1.
  2.  Поместите излучатель и приемник в экранирующую металлическую трубку и повторите измерения. Данные занесите в табл. 1.
  3.  По данным табл. 1 рассчитайте степень ослабления поля данным экраном  n (дБ)= 20 lg U/U0 и постройте полученные зависимости n(f).
  4.  По формулам (1-3) рассчитайте глубину проникновения волны в металл для различных частот (данные занесите в таблицу 2), а также постройте на экспериментальных графиках теоретические зависимости n(f), приняв за Х удвоенную толщину экрана при одновременном экранировании излучателя и приемника и одинарную толщину d - при экранировании одного приемника. Выполните качественное сравнение результатов и сделайте выводы по работе.

Часть П. Изучение влияния толщины и материала экрана на степень ослабления электромагнитного поля

Порядок выполнения работы

  1.  Возьмите экраны, выполненные из одного материала, но с различной толщиной стенки d.
  2.  Установите частоту генератора f  = 200 Гц и, измеряя напряжение приемного сигнала U, определите зависимость напряжения U и степень ослабления сигнала n от толщины d стенки экрана. Данные занесите в таблицу 3.
  3.  Измените материал экрана и повторите измерения по пунктам 1-2. Данные занесите в таблицу 3.
  4.  Постройте графики зависимости n(d) по результатам эксперимента и сравните данную зависимость с теоретическим результатом (расчеты выполнить аналогично расчетам части I).

Таблица  1

№№ образца,   d материал          мм

f, Гц

U0, В

f, Гц

U, В

Таблица 2

Материал

f, Гц

, мм

Таблица 3

Материал

d, мм

U, В

n, дБ

Контрольные вопросы:

  1.  Объясните физические причины экранирующего действия металлов.
  2.  Оцените толщину экранирующего медного слоя для СВЧ поля (f = 1 ГГц)
  3.  Объясните установленные экспериментально зависимости степени ослабления поля от толщины экрана и его материала.

Литература:

Давыдов Б.И. Биологическое действие, нормирование и защита от электромагнитных  излучений. М., 1984 г.

Справочные данные

Электрические параметры биотканей

Удельноесопротивление /Омсм/

Диэлектрическая проницаемость

Частота, Гц

10

102

103

104

105

106

107

108

109

1010

Мышцы

960

107

890

8105

800

105

760

5104

170

2104

160

2103

150

---

100

70

75

50

12

40

Кровь

---

---

166

---

166

---

147

2800

147

2740

140

2040

190

200

82

72

64

58

9,3

50

Жировая ткань

5102   –    5103

1,5105             5104              2104

1250  –   4300       240  –  370

8 – 13           3 – 10         3,5 – 3,9

Удельная теплоемкость мышц – 3500 Дж/кгград

Постоянная Больцмана к = 1,3810-23 Дж/град

Постоянная Планка = 6,6210-34 Джс

Электрическая постоянная = 8,8510-12 Ф/м

Магнитная постоянная = 1,2610-6 Гн/м


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43336. Регіональні проблеми безробіття в Україні 267.5 KB
  Як економічна категорія безробіття відображає економічні відносини щодо вимушеної незайнятості працездатного населення. Актуальність теми полягає в тому що структурні зрушення які відбуваються на сучасному етапі розвитку національної економіки призводять до суттєвих негативних змін на ринку праці зокрема до достатньо значних обсягів і рівня безробіття економічно активного населення і як наслідок до неефективного використання робочої сили. При цьому розвиток підприємництва малого і середнього бізнесу та інші ринкові перетворення не...
43337. Обхід дерев 22.23 MB
  Теоретична частина Обробка даних у вершинах дерева Лівий спадний обхід Лівий висхідний обхід Лівий змішаний обхід Приклад лівого спадного обходу LPreorder 10 Перелік використаної літератури 11 Код програми реалізації обходу дерев мовою С. На сьогоднішній день дерева є найбільш поширеною структурою. Вони популярні серед людей з технічним напрямком занять і не дарма: дерева забезпечують найшвидші і найоптимальніші умови для знаходження елемента серед інших в певній структурі. Звичайно існують...
43339. Проектування фундаментів під 9-поверхову блок секцію на 36 квартир 530.5 KB
  Результати лабораторних визначень фізикомеханічних характеристик цього ґрунту наведені в табл. Результати лабораторних визначень фізикомеханічних характеристик ґрунту № 102 Таблиця 3 № ґрунту Фізикомеханічні характеристики ґрунту ρs г см3 ρ г см3 W WL WP E МПа φ град. Остаточна назва ґрунту: суглинок твердий Визначаємо розрахункові характеристики ґрунту питому вагу {м с2 прискорення вільного падіння} кут внутрішнього тертя питоме зчеплення для розрахунків за Ію і ІІю групами граничних станів. Розрахункове значення...
43340. Розробка веб-сайту електронної бібліотеки 394.5 KB
  Завданням даної курсової роботи є розробка веб-сайту електронної бібліотеки. Веб-сайт повинен надавати можливість користувачам виконувати навігацію по категоріям та завантажувати необхідні їм книги. Також необхідний пошук по імені автора, назві книги та по опису. Для наповнення бібліотеки та редагування її вмісту необхідно реалізувати адміністративну частину сайту
43341. РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ ПО ЗНАХОДЖЕННЮ НАЙКОРОТШИХ МАРШРУТІВ НА ДТМ 871 KB
  Транспортні задачі, у яких вершинами графа є пункти, а ребрами – дороги (автомобільні, залізні й ін.) і/або інші транспортні (наприклад, авіаційні) маршрути. Інший приклад – мережі постачання (енергопостачання, газопостачання, постачання товарами і т.д.), у яких вершинами є пункти виробництва й споживання, а ребрами – можливі маршрути переміщення (лінії електропередач, газопроводи, дороги і т.д.).
43342. ШЛЯХИ УДОСКОНАЛЕННЯ ФОРМ ТА СПОСОБІВ ДІЛОВОГО СПІЛКУВАННЯ НА ПІДПРИЄМСТВІ 185.5 KB
  Але водночас безпосереднє спілкування заміняється опосередкованим що здійснюється засобами масової інформації а це веде до зростання відчуженості між людьми зниження рівня їх комунікабельності контактності а також емоційності. Тому роль слова у міжособистісній та діловій взаємодії людей має особливе значення а у зв'язку з цим зростає актуальність проблеми підготовки майбутніх фахівців до спілкування в нових умовах. Маючи низький рівень культури ділового спілкування співрозмовники нерідко ставляться до інших як до об'єктів яких не...
43343. Розрахунок розгалуженого електричного кола постійного струму 353.5 KB
  Остання цифра номера відповідає номеру схеми кола рис. ЧАСТИНА І Розрахунок розгалуженого електричного кола постійного струму Зміст завдання Для заданого електричного кола рис. 1 виконати наступне: накреслити початкову а також спрощену схеми на спрощеній схемі відсутні індуктивні і ємнісні елементи які не впливають на розподіл струмів у вітках кола постійного струму; скласти систему рівнянь для розрахунку кола за методом рівнянь Кірхгофа; визначити невідомі струми і напруги на елементах кола використовуючи методи контурних струмів і...
43344. Облік статутного капіталу підприємства 1.74 MB
  Вона має постійний характер та відрізняється, по-перше, свободою у виборі напрямів та методів діяльності, самостійністю у прийнятті рішень, по-друге, відповідальністю за прийняття рішень та їх виконання; по-третє цей вид діяльності не виключає ризику, збитків, й банкрутств