44017

Комплекс лабораторних робіт з предмета: «Антенно- фідерні пристрої»

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Вплив на людину джерел електромагнітного випромінювання Оптичне випромінювання. Функції антен у зазначених системах зводяться до випромінювання або прийому електромагнітних хвиль. Основні вимоги до фідера зводяться до його електрогерметічності відсутності випромінювання енергії з фідера і малим тепловим втратам.

Украинкский

2013-11-09

409.47 KB

4 чел.

28

МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ ТА ЗВ´ЯЗКУ УКРАЇНИ 

ДЕРЖАВНИЙ ЗАКЛАД «КИЇВСЬКИЙ КОЛЕДЖ ЗВ´ЯЗКУ»

ДО ЗАХИСТУ ДОПУЩЕНИЙ

Завідувач відділенням КІ та ПЗ

 ____________ ( Г.Б. Кириченко)

 «____» _______________2011р.

ДИПЛОМНА РОБОТА

НА ТЕМУ

Комплекс лабораторних робіт з предмета: « Антенно- фідерні пристрої»

ДИПЛОМНИК   ______________________  ( Березова А.Д. )   

  

(підпис)

КЕРІВНИК   ______________________  ( Гудков В.В. )

(підпис)

НОРМОКОНТРОЛЕР ______________________  ( Павелко П.О. ) 

(підпис)

РЕЦЕНЗЕНТ   ______________________ ( Кузнецов В.П. )

(підпис)

 

КИЇВ – 2011

1

А4

ККЗ.ДР.504.015.11.ПЗ

Пояснювальна записка

64

1

2

А4

Завдання

1/2

1

3

А4

Відгук керівника

1

1

4

А4

Відгук рецензента

1

1

ККЗ.ДР.###.0**.0@@.ОД

Вим

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

Розробив

ПІБ

Найменування теми дипломної роботи

Літ

Аркуш

Аркушів

Керівник

2

2

Реценз.

ПІБ

     Код  групи  

Н. контр

ПІБ

Затверд.

       ПІБ

МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ ТА ЗВ’ЯЗКУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ЗАКЛАД КИЇВСЬКИЙ КОЛЕДЖ ЗВ’ЯЗКУ 

_______________________________________________________________________

Відділення  КІ та ПЗ                   Циклова комісія  КСМ                  Спеціальність 504   

 

ЗАТВЕРДЖУЮ

Зав. відділенням  КІ та ПЗ

___________( О.М. Приступко)

«__» ___________ 2011 р.

ЗАВДАННЯ

на дипломну роботу

студенту __________Березовій Альоні Дмитрівні_____________________________

(прізвище, ім´я та по-батькові)

1. Тема роботи

Комплекс лабораторних робіт з предмета »Антенно-фідерні пристрої»___________

затверджена наказом по коледжу № 17/дв від «16» лютого 2011р.

2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи) 08.06.2011р.____________________

3. Вихідні дані до роботи _________________________________________________________

маршрутизатор Cisco 800 та 2500________________________________________________

консольний кабель з RJ-45 роз'ємом_______________________________________________

два комп'ютери_________________________________________________________________

комутатор_____________________________________________________________________

кабель Serial____________________________________________________________________

4. Склад розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань до розробки)

1. Розглянути призначення маршрутизаторів

2. Описати серії маршрутизаторів Cisco, які використовуються в лабораторії.

3. Створити опис, розробити хід робіт з дослідженням маршрутизаторів Cisco.

5. Перелік обов´язкових демонстраційних креслень:

Презентація на ПК (12 слайдів)___________________________________________________

6. Дата видачі завдання 16 січня 2011 року

Керівник ______________________________П.В.Довженко_______

                   (підпис)             прізвище, ім´я та по-батькові

Завдання прийняв для виконання ________________ К.В. Губанова__________

 (підпис) прізвище, ім´я та по-батькові

ЗМІСТ

ВСТУП …………………………………………………………………………    5

1. Описовий розділ

          1.1. Вплив на людину джерел електромагнітного випромінювання……    6

             1.2. Біологічна дія електромагнітного поля на людину. …………………   8

             1.3. Вплив  мобільного телефону на організм ……………………………   12

             1.4. Вплив радiохвиль на органiзм людини……………………………….

             1.5. ВЧ та УВЧ діапазони…………………………………………………..

             1.6. СВЧ діапазон…………………………………………………………...

             1.7. Оптичне випромінювання…………………………………………….

         2. Розрахунковий розділ

5. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ …………………………………………………...   

ВИСНОВКИ ………………………………………………………………….    

СПИСОК ПОСИЛАНЬ ………………………………. …………………     

ККЗ.ДР.###.0**.0@@.ПЗ

Зм

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

Розробив

ПІБ

Найменування теми     дипломної роботи

Літ

Аркуш

Аркушів

Керівник

ПІБ

4

61

Рецензент

ПІБ

Код  групи  

Н. контр.

ПІБ

Затвердив

ПІБ

ВСТУП

Антенно фідерні пристрої (АФП) - призначаються для передачі сигналів в системах радіозв'язку, радіомовлення, телебачення, а також інших радіотехнічних системах, що використовують для передачі інформації вільне розповсюдження радіохвиль.

Функції антен у зазначених системах зводяться до випромінювання або прийому електромагнітних хвиль. Відповідно розрізняють передавальні і приймальні антени, що підключаються або до передавача, або до приймача. Підключення здійснюється зазвичай не безпосередньо, а за допомогою ліній передачі енергії (фідерів).

Передавальна антена перетворює енергію хвиль, що надходять за фідера від передавача до антени, в енергію вільних коливань, що поширюються в навколишньому просторі. Передавальна антена повинна не просто випромінювати електромагнітні хвилі, а забезпечувати найбільш раціональний розподіл енергії в просторі. У зв'язку з цим одним з основних характеристик передавальних антен є діаграма спрямованості (ДН) - залежність випромінюваного поля від положення точки спостереження (точка спостереження повинна знаходитися в далекій зоні - на незмінно великій відстані від антени). Вимоги до спрямованості коливаються в дуже широких межах від близьких до спрямованим (системи радіомовлення та ефірного телебачення) до різко вираженої спрямованості в певному напрямку (далека космічна радіозв'язок, радіолокація, радіоастрономія і т. д.). Спрямованість дозволяє без збільшення потужності передавача збільшити потужність поля, випромінюваного в даному напрямку, а також дозволяє зменшувати перешкоди сусіднім радіотехнічним системам, тобто сприяє вирішенню проблеми електромагнітної сумісності (ЕМС). Спрямованість можна отримати тільки коли розміри антени істотно перевищують довжину хвилі коливань.

Приймальна антена вловлює енергію вільних коливань і перетворює її в енергію хвиль, що надходить по фідера на вхід приймача. Для прийомних антен діаграма спрямованості (ДН) - це залежність струму в навантаженні антени, тобто в кінцевому рахунку в приймачі, або ЕРС наводиться на вході приймача, від напрямку приходу електромагнітної хвилі, що опромінюють антену. Наявність спрямованих властивостей у прийомних антен дозволяє не тільки збільшувати потужність виділяється струмом в навантаженні, але і істотно послаблювати прийом різного роду перешкод, тобто підвищує якість прийому.

Будь-яку передавальну антену можна використовувати і для прийому електромагнітних хвиль і, взагалі кажучи, навпаки, однак з цього не випливає що вони однакові по конструкції.

Важливу роль у роботі антенних пристроїв грає лінія живлення (фідер), яка передає енергію від генератора до антени (в передавальному режимі) або від антени до приймача (в режимі прийому).

Основні вимоги до фідера зводяться до його електрогерметічності (відсутності випромінювання енергії з фідера) і малим тепловим втратам. У передавальному режимі хвильовий опір фідера повинно бути погоджено з вхідним опором антени (що забезпечує в фідері режим біжучої хвилі) і з виходом передавача (для максимальної віддачі потужності). У приймальному режимі узгодження входу приймача з хвильовим опором фідера забезпечує в останньому режимі біжучої хвилі, узгодження ж хвильового опору фідера з опором навантаження - умова максимальної віддачі потужності в навантаження приймача. Залежно від діапазону радіохвиль застосовують різні типи фідерів:

  1.  двох або багато-провідні повітряні фідери
  2.  хвилеводи прямокутного, круглого або еліптичного перерізів
  3.  лінії з поверхневою хвилею
  4.  та ін.

1.ОПИСОВИЙ РОЗДІЛ

1.1. Вплив на людину джерел електромагнітного випромінювання

Електромагнітну енергію використовують у радіо-, радіорелейному і космічному зв'язках, радіолокації, радіонавігації, на телебаченні, у металургії та металообробній промисловості для індукційного плавлення, зварювання, напилювання металів, у деревообробній, текстильній, легкій та харчовій промисловості, у радіоспектроскопії, сучасній обчислювальній техніці, медицині тощо.

У виробничих приміщеннях джерелами електромагнітного випромінювання є неекрановані робочі елементи високочастотних установок (індуктори, конденсатори, високочастотні трансформатори, фідерні лінії, батареї конденсаторів, котушки коливальних контурів тощо). При експлуатації ВЧ-, ДВЧ-, УВЧ-передавачів на радіо- та телецентрах джерелами електромагнітного випромінювання є високочастотні генератори, антенні комутатори, пристрої складання потужностей електромагнітного поля, комунікації (від генератора до антенного пристрою), антени.

Ступінь опромінення працюючих залежить від кількості розміщуваних у приміщенні передавачів (в окремих зонах, на радіо- та телецентрах їх може бути до 20), їх потужності, ступеня екранування, розміщення окремих блоків всередині приміщення і поза його межами.

Для всіх видів зв'язку джерелом електромагнітного випромінювання є радіолокаційні станції, зокрема генератори, фідерні лінії, антени, окремі блоки енергії електромагнітного поля ЗВЧ- та НВЧ-діапазонів.

Впливу енергії НВЧ-діапазону працівники зазнають при регулюванні, настроюванні та випробовуванні радіолокаційних станцій (РЛС), у цехах заводів і ремонтних майстерень. Основним джерелом випромінювання в цехах заводу є відкриті антенні системи. Під час випробовування РЛС на полігонах або їх експлуатації в цивільній авіації умови праці операторів сприятливіші, оскільки більшу частину робочого часу вони перебувають в екранованих кабінах.

В умовах виробництва електромагнітне випромінювання характеризується різноманітністю режимів генерації та варіантів дій працівників (випромінювання у ближній зоні, зоні індукції, загальне і місцеве, яке часто діє разом з іншими несприятливими факторами навколишнього середовища). Випромінювання може бути ізольоване (від одного джерела ЕМП), поєднане (від кількох джерел ЕМП одного частотного діапазону), змішане (від кількох джерел ЕМП різних частотних діапазонів) та комбіноване (коли одночасно діє інший несприятливий фактор). Дія ЕМП може бути постійною або переривчастою. Остання, у свою чергу, може бути періодичною та аперіодичною. Прикладом переривчастої періодичної дії ЕМП є випромінювання від антен РЛС, які працюють у режимі кругового огляду або сканування. Дії ЕМП може зазнавати як усе тіло працівника (загальне опромінення), так і окремі його частини (локальне або місцеве опромінення).

1.2. Біологічна дія електромагнітного поля на людину

Розрізняють дві форми негативного впливу на організм  людини електромагнітного випромінювання діапазону радіочастот- гостру і хронічну, яка у свою чергу, поділяеться на три ступені: легкий, середній і тяжкий. Хронічна форма

характеризується функціональними порушеннями нервової, серцево-судинної та інших систем організму, що проявляються астенічним синдромом, і вегетативними порушеннями, переважно серцево-судинної системи.

Особи, які перебувають під впливом хронічного випромінювання ЕМП, частіше (в 1,9 раза чоловіки та в 1,5 раза жінки), ніж ті, хто не зазнає опромінення, скаржаться на незадовільний стан здоров'я, у тому числі на головний біль (в 1,5 раза чоловіки та в 1,3 раза жінки), біль у серці (в 1,8 раза чоловіки та в 1,5 раза жінки), серцебиття, загальну слабкість, сонливість, шум у вухах, парестезію тощо.

Електромагнітне випромінювання — потужний фізичний подразник. Різні організми мають різну чутливість до природних та антропогенних (штучних) ЕМП: характер і вираженість біологічного ефекту залежать від параметрів ЕМП і рівня організації біосистеми. Міліметрові хвилі ЕМП впливають переважно на рецепторний апарат, хвилі більшої довжини — на центральну нервову систему.

Радіочастотне випромінювання різні органи і системи організму поглинають по-різному: істотне значення мають їх форма та лінійні розміри, орієнтація відносно джерела ЕМП. Первинні зміни функцій центральної нервової системи і пов'язані з ними порушення спричинюють біологічні ефекти на рівні органів і систем. Тривала дія високих рівнів електромагнітного випромінювання призводить до перенапруження адаптаційно-компенсаторних механізмів, істотних відхилень функцій органів і систем, порушення обміну речовин і ферментативної активності, гіпоксії, органічних змін. Оскільки у виробничому середовищі електромагнітне випромінювання діє, як правило, в комплексі з іншими факторами, його вплив на організм людини посилюється.

Захисно-пристосувальні реакції, що з'являються у людини під впливом електромагнітного випромінювання, мають неспецифічний характер. Найчастіше пристосувальними реакціями є збудження центральної нервової системи і підвищення рівня обміну речовин.

Ефекти від впливу на біологічні тканини людини електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону малої потужності поділяються на теплові й нетеплові. Тепловий ефект може виявлятись у людини або підвищенням температури тіла, або вибірковим (селективним) нагріванням окремих його органів, терморегуляція яких утруднена (жовчного і сечового міхурів, шлунка, кишок, яєчок, кришталиків, склистого тіла та ін.). Дія електромагнітного випромінювання на біологічний об'єкт виявляється тоді, коли інтенсивність випромінювання нижча від теплових порогових його значень, тобто спостерігаються нетеплові ефекти або специфічна дія радіохвиль, яка визначається інформаційним аспектом електромагнітного випромінювання, що сприймається організмом і залежить від властивостей джерела ЕМП та каналу зв'язку. Очевидно, що інформаційні процеси відіграють також певну роль при тепловій дії електромагнітного поля на організм. Крім того, дія електромагнітного випромінювання малої Інтенсивності призводить до локального нагрівання — мікро-нагрівання.

Умовно розрізняють такі механізми біологічної дії ЕМП:

• безпосередня дія на тканини та органи, коли змінюється функція центральної нервової системи і пов'язана з нею нейрогуморальна регуляція;

• рефлекторні зміни нейрогуморальної регуляції;

• поєднання основних механізмів патогенезу, дії ЕМП з переважним порушенням обміну речовин, активності ферментів. Питома вага кожного з цих механізмів визначається фізичними та біологічними змінами в організмі людини.

В окремих випадках у людини з'являються біль у серці, задишка, серцебиття, запаморочення, підвищена пітливість, посилюється функція щитовидної залози, порушується менструальний цикл у жінок і спостерігається статева слабкість у чоловіків; змінюється формула крові (зменшується кількість лейкоцитів і тромбоцитів). Одним із специфічних уражень людини є катаракта, яка може виникнути або одразу після опромінення, або через 3-6 днів, або розвиватися поступово впродовж кількох років. Катаракта спричинюється нагріванням кришталика до температури понад допустимі фізіологічні межі. Окрім катаракти можливе пошкодження строми рогівки і кератит.

Отже, вплив електромагнітного випромінювання має системний характер і потребує відповідних системних заходів захисту від нього.

Постійне електричне (електростатичне) поле як фактор впливу на людину

Джерелами постійного електричного (електростатичного) поля (ЕСП) є енергетичні установки для електротехнологічних процесів, які застосовують у народному господарстві (електрогазоочищення, електростатична сепарація руд і матеріалів, електростатичне нанесення лакофарбових матеріалів). Заряди статичної електрики виникають при подрібненні, деформації речовин, переміщенні тіл, сипких матеріалів, при інтенсивному перемішуванні, кристалізації, випаровуванні тощо.

Електростатичне поле утворюється електричним полем нерухомих електричних зарядів, з якими воно взаємодіє, і є найпоширенішим класом стаціонарних фізичних полів в енергетичних установках та електротехнічних процесах. Електростатичне поле може існувати як власне електричне поле (поле нерухомих зарядів) або стаціонарне електричне поле (електричне поле постійного струму).

Мобільний телефонний зв’язок сьогодні — одна з найрозвиненіших галузей радіозв’язку. Однак більшість користувачів не знайомі з принципами функціонування радіозв’язку, а саме — найбільш розповсюдженою технологією GSM. Це викликає питання з приводу можливого негативного впливу на здоров’я високочастотних радіосигналів, що поширюються між мобільними телефонами та базовими станціями. З’являються публікації, які відверто спекулюють на побоюваннях людей. На тлі браку достовірної інформації це викликає цілком зрозуміле занепокоєння в середовищі користувачів.На даний час достовірно підтверджено тільки непряму шкоду випромінювання стільникового зв’язку в населених пунктах. Так, німецькі вчені протестували роботу 231 моделі кардіостимуляторів при впливі на них мікрохвильового випромінювання стільникового зв’язку стандартів NMT—450, GSM 900 і GSM 1800. Відповідно до результатів їхнього дослідження, понад 30% кардіологічних апаратів зазнають впливу від телефонів, що працюють у стандартах NMT—450 і GSM 900. (Впливу телефонів стандарту GSM 1800 на кардіостимулятори не виявлено.)

Мікрохвильовий діапазон електромагнітного поля, в якому працює сучасний стільниковий зв’язок, перебуває в межах 450 МГц—2 ГГц. Такі поля, на відміну від іонізуючого випромінювання (гамма-, рентгенівські промені, короткохвильовий ультрафіолет), незалежно від їхньої потужності, не можуть викликати іонізацію або вторинну радіоактивність в організмі.

Доведено, що хвилі діапазону із частотою вище ніж 1 МГц призводять до нагрівання тканин (унаслідок поглинання ними енергії електромагнітного поля). Поля високої інтенсивності здатні локально підвищувати температуру тканин на 10° і більше. Навіть менш істотна зміна температури живих тканин може призводити до таких наслідків, як порушення розвитку плоду, зниження чоловічої здатності до запліднення, зміна гормонального фону.

Експерименти на тваринах (кішках і кроликах) показали, що електромагнітне поле низької інтенсивності, не викликаючи перегріву тканин, здатне модулювати активність нервових клітин (за рахунок зміни проникності клітинних мембран для іонів кальцію), що може негативно позначатися на роботі центральної нервової системи. Є також дані про здатність мікрохвиль підвищувати швидкість проліферації, змінювати ферментативну активність і впливати на ДНК клітин.

З кожним днем з’являється дедалі більше свідчень того, що мобільні телефони все-таки несуть загрозу здоров’ю людини. Так, нові дані, опубліковані ірландськими медиками, свідчать: кожен двадцятий житель цієї країни став жертвою випромінювання мобільних телефонів. Симптомами переопромінення, за даними ірландських фахівців, є: утома, запаморочення, безсоння або порушення сну, нудота, подразнення шкіри. На думку ірландських медиків, таку симптоматику зареєстровано в більшості країн, де мобільний зв’язок є надзвичайно поширеним.

Результати інших аналогічних досліджень також уселяють тривогу. Так, повідомлялося про те, що мобільні телефони можуть провокувати астму й екзему, руйнують клітини крові та завдають шкоди чоловічому здоров’ю. Небезпеку, яку становить мобільний телефон для фізичного та розумового розвитку дитини, нині мало хто заперечує — дійшло до того, що у Великобританії було припинено продаж мобільних телефонів, призначених спеціально для дітей.

Масштабні дослідження на предмет шкоди здоров’ю користувачів мобільних телефонів проводилися і в Голландії. Було виявлено, що вплив випромінювання стільникових телефонів залежить від загального стану здоров’я, однак усі користувачі стільникових телефонів тією чи іншою мірою відчувають вплив даних частот.

Можна виділити чотири системи організму, що найбільше піддаються шкідливому впливу електромагнітного випромінювання:

1. Центральна нервова система. Вона найчутливіша до електромагнітних полів. Спостерігається погіршення пам’яті, уваги, порушення сну, можливе виникнення нейроциркуляторної дистонії.

2. Імунітет. Відбувається пригнічення імуногенезу, що призводить до погіршення стійкості організму до різних інфекцій.

3. Ендокринна система. Збільшується вміст адреналіну в крові (немає потреби розповідати про шкоду підвищеного тиску та хронічного перебування організму в стані стресу).

4. Статева система. Саме молоді люди репродуктивного віку особливо часто користуються джерелами електромагнітних хвиль. Спостерігається пригнічення сперматогенезу, підвищення числа вроджених вад розвитку й каліцтв. Яєчники більш чутливі до впливу електромагнітного випромінювання.

Цікаво, а як впливає мобільний телефон на людину при розмові. Перші 15 секунд ніяких змін не відзначається, але потім спостерігається пригнічення альфа-хвиль мозкової діяльності, що проявляється ослабленням вольових функцій, пам’яті, уваги, концентрації. При більш тривалому та регулярному використанні телефона протягом кількох років можуть спостерігатися й інші зміни — порушення сну, пригнічення імунітету, анемія.

Німецький Nova-інститут провів тест електромагнітного випромінювання на мобільних телефонах з фотокамерою і без неї. Телефони, які підключено до фотокамери або мають убудовану фотокамеру, випромінюють значно більше, ніж традиційні мобільні телефони.

Президент німецького федерального відомства з питань захисту від випромінювання Вольфрам Кеніг попереджає про шкоду користування мобільними телефонами для здоров’я дітей та автолюбителів. Кеніг закликав усіх батьків «ховати мобільники подалі від дітей». Крім того, він наголосив, що автомобілісти, чиї машини не обладнані зовнішньою телефонною антеною, мають повністю припинити користуватися мобільними телефонами всередині салону.

Виникає так званий обмежений кругозір, коли інформація ззовні не сприймається. Водії набагато частіше потрапляють в аварійні ситуації і неспроможні їх прогнозувати. Дослідження показують, що іноді сітківка ока не реагує навіть на зміну кольорів світлофора та на дорожні знаки.

Професор Оксфордського університету Колiн Блейкмур, який вивчає вплив телефонного випромінювання на людину, рекомендує звести до мінімуму використання дітьми мобільних телефонів. Мозок дитини, на відміну від мозку дорослого, продовжує рости. Крім того, дитячий череп тонший і менш здатний захистити мозок дитини від радіохвиль.

Виникає запитання — що ж робити? Повністю відмовитися від використання мобільних телефонів ми не можемо. Тому доведеться йти на компроміс, бути обережними при експлуатації мобільників. Ось деякі рекомендації:

— Уникайте користуватися стільниковим телефоном без потреби. Розмову по мобільному доцільно зробити короткою не з міркувань тарифного плану, а для свого здоров’я.

— Зменшіть тривалість дзвінка, частіше замінюйте розмову SMS-повідомленнями.

— Діти можуть користуватися стільниковим телефоном тільки в разі гострої потреби.

— Купуючи телефон, вибирайте модель із найменшою потужністю випромінювання.

— Носити мобільник краще в сумці або в руці, але не в кишенях штанів або підвішеним на грудях.

— Використовуйте тільки дротові гарнітури.

— Не користуйтеся стільниковим телефоном в автомобілі, ліфті та інших закритих металевих просторах.

— Украй не рекомендується користуватися телефоном, коли індикатор його заряду становить одну поділку.

— Користуйтеся тільки науково схваленими перевіреними засобами захисту від шкідливого випромінювання.

1.3. Вплив радiохвиль на органiзм людини

З того часу, коли почалося практичне використання радіо, люди почали спостерігати шкідливий вплив радіохвиль на організми живих істот, у тому числі й людей.

Наприклад, у моряків, що несуть службу на кораблях, досить часто спостерігається пригнічений настрій та головні болі. Першим дослідником цього явища був лікар Павло Іванович Іжевський, який, до речі, був досить близьким знайомим винахідника радіо Олександра Степановича Попова.

Усі ЕМП і випромінювання поділяють на природні й антропогенні.

Оточуюче нас середовище завжди перебувало під впливом електромагнітних полів. Ці поля називаються фоновим випромінюванням та спричинені природою. З розвитком науки й техніки фонове випромінювання значно підсилилося. Тому електромагнітні поля, які можна віднести до антропогенних, значно перевищують природний фон і останнім часом перетворилися на небезпечний екологічний чинник.

Типи електромагнітних випромінювань

Розглянемо з початку поля природного походження. Навколо Землі існує електричне поле середньої напруженості 130 В/м. Воно зменшується від середніх широт до полюсів та до екватора, а також з віддаленням від земної поверхні. Спостерігають річні, добові та інші варіації цього поля. Також це поле постійно змінюється під впливом грозових розрядів, опадів та інших природних катаклізмів.

Також існує магнітне поле напруженістю 47.8 А/м та 39.8 А/м на північному та південному полюсах відповідно. Це поле коливається з 80- та 11-річними циклами змін, а також більш короткочасними змінами з різних причин, пов'язаних із сонячною активністю. Також існує магнітне поле 19.9 А/м на магнітному екваторі. Це поле інколи змінюється під впливом магнітних бур. Також земля постійно знаходиться під впливом електромагнітного поля, що випромінюється сонцем. Діапазон частот цього випромінювання приблизно дорівнює 10МГц-10ГГц. Слід взагалі зазначити, що електромагнітне поле Землі постійно змінюється через низку факторів, як то сонячна активність, процеси у земних надрах та інше. Щодо спектра сонячного випромінювання, то він знаходиться біля короткохвильової області та поєднує у собі інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання. Інтенсивність цього випромінювання має постійну властивість періодично змінюватися та досить сильно збільшуватися під час атмосферних спалахів.

Ці поля впливають на біологічні об'єкти протягом всього часу їх життя. Тому у процесі еволюції людина пристосувалася до їх впливу і виробила здатність захищатися від можливих ушкоджень за рахунок природних чинників. Проте науковцями спостерігається зв'язок між спалахами сонячної активності і змінами електромагнітного поля, що спричиняється цим процесом та деякими групами захворювань людей. Також, вивчаючи це явище, вченні помітили зміну умовно-рефлекторної діяльності тварин у рамках цього процесу. Систематичні дослідження щодо впливу електромагнітних полів на організм людини почалися десь з 50-х років. Електромагнітні поля НЧ часто використовують у термічній обробці. ВЧ – у радіозв'язку, медицині, телебаченні, радіомовленні. Простір коло джерела поля поділяють на зони: ближню (зона індукції) та дальню (зона випромінювання). Границя між зонами дорівнює R=l/2pi. В залежності від розташування зони характеристиками поля є: у ближній зоні – складова вектора напруженості електромагнітного поля; у дальній – енергетична характеристика, інтенсивність щільності енергетичного потока.

І.4. ВЧ та УВЧ діапазони

Розглянемо випромінювання ВЧ та УВЧ діапазонів. Медичні обстеження засвідчили суб'єктивні розлади, що спостерігаються під час роботи: слабкість, підвищена втомлюваність, пітливість, сонливість, а також розлад сну, головний біль, болі в області серця. Пригнічуються також харчові та статеві рефлекси. Також вченими було зафіксовано зміни показників білкового та вуглеводного обміну, збільшення концентрації азоту в організмі, а також зменшення концентрації альбуміну та підвищення глобуліну. Крім  того, фіксують деякі зміни у крові, а саме: збільшення кількості лейкоцитів, тромбоцитів, та інше.

При дослідженні впливу електромагнітних полів на організм людини, взяли під нагляд тестову групу людей, що мешкали поблизу радіостанцій. Це дослідження дало дуже цікавий та тривожний результат: у цій контрольній групі кількість скарг на здоров'я майже у два рази перевищувала середню. При дослідженні дітей було виявлено порушення розумової працездатності, зниження уваги через розвиток послідовного гальмування та пригнічення нервової системи. Було також виявлено, що внаслідок дії електромагнітних полів страждає також і імунно-біологічна система. Можливе також виникнення гострих та хронічних хвороб та функціональні порушення у роботі майже усіх систем організму. Зміни діяльності нервової та серцево-судинної систем мають кумулятивний характер, та не зважаючи на це при припиненні впливу, а також поліпшенні умов праці, як правило, спостерігається покращення їх функціонування. Тривалий вплив електромагнітних полів все одно призводить до стійких порушень та захворювань.

І.5. СВЧ діапазон

Активність впливу полів різних діапазонів частот зростає з ростом частоти і дуже серйозно впливає у СВЧ діапазоні. У цьому діапазоні працюють багато теле- та радіостанцій, а також майже усі радіорелейні станції, радіолокатори, та інше. На заході хвилі цього діапазону прийнято називати "мікрохвилями”. СВЧ випромінювання поширюється у межах прямої видимості. На деяких ділянках діапазону СВЧ хвилі розсіюються молекулами кисню, атмосферними опадами, та інше, що обмежує дальність їх поширення. У наведеній вище апаратурі, що використовує СВЧ діапазон, його використовування пов'язане із зменшенням перешкод та більш високої якості передачі інформації ніж у УВЧ діапазоні.

Але, слід зазначити, що сучасна побутова та корпоративна апаратура зв'язку досить широко використовує саме УВЧ діапазон. У ньому працює більшість телефонів мобільного зв'язку, безпроводні комп'ютерні мережі, транкингові радіостанції та інше. Це насамперед пов'язане з небезпекою використання апаратури, яка працює у діапазонах високих частот в безпосередній близькості від людини.

Через те, що випромінювання СВЧ при поглинанні середовищем, яким є поганий провідник, спричиняє його нагрівання, цей діапазон дуже широко використовують у промислових установках. Подібні установки використовуються й у побуті. Слід до цього навести приклад СВЧ (микрохвильової) пічі. Тому розповіді про небезпеку використання СВЧ-пічей мають досить вагому підставу. Це явище також посприяло створенню вченими терапевтичної апаратури, що базується на властивостях СВЧ випромінювання. Також слід зазначити, що саме через ці властивості СВЧ випромінювання використовують для передачі енергії променем на великі відстані. Коли розглядали проекти будівництва сонячних електростанцій на околоземній орбіті, саме ця технологія розгадалася як базова для передавання отриманої енергії з космоса на Землю. Але до цього стоїть ще багато не розв'язаниз технологічних проблем, пов'язаних із практичним використанням цієї технології.

При використанні СВЧ діапазону здебільшого встановлюють не напрямлені антени, а можливість сфокусувати випромінювання у вузький промінь антеною невеликих габаритів. У межах цього променя інтенсивність електромагнитного поля значно збільшується, а за його межами стає ледь помітною. Це дозволяє досить чітко визначати зони, що є небезпечними для здоров'я.

Досить багато вчених зараз зосереджують свою увагу у наукових працях саме на СВЧ діапазоні та його впливі на біологічні об'єкти. В одній з таких робот наведен приклад про прояви дії СВЧ залежно від інтенсивності опромінення.

При інтенсивності поля близько 20 мкВт/см2 спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску. Ця дія більш сильна у людей, що вже підпадали під подібне опромінення. З ростом інтенсивності проявляються електрокардіографічні зміни. Потім відмічається прискорення пульсу, коливання об'єму крові. При досяганні відмітки інтенсивності у 6мВт/см2 відмічають зміни у статевих залозах, у крові та помутніння кришталика. Далі можуть почати відчуватися навіть такі страшні симптоми, як розриви капілярів і крововиливи у легені та печінку.

Подальше опромінення помітно впливає на тканини, викликає больові почуття. Якщо інтенсивність перевищує 1 Вт/см2, це спричиняє швидку втрату зору.

Пошкодження органів зору, до речі, являє собою один з найсерйозніших ефектів спричинених електромагнитними полями СВЧ діапазону. На низьких частотах такі ефекти не спостерігаються, тому вони є специфічними саме для СВЧ діапазону. Ступень ушкодження внаслідок пораження електромагнитними полем СВЧ діапазону може бути різною і частіше залежить від інтенсивності опромінення та часу його дії. Ушкодження зору спричиняє напруженість поля, яка зменшується з ростом частоти.

І.6.  Оптичне випромінювання

Тепер звернемо свою увагу на так званому "оптичному випромінюванні”. Під цим терміном ми розуміємо хвилі видимого для людського ока діапазону хвиль. Цей діапазон розташован у межах 0.4-0.77 мкм. Також до оптичного випромінювання відносять інфрачервоне (ІЧ), яке знаходиться у діапазоні 0.11-0.1 мкм та ультрафіолетове, яке відповідно знаходиться у межах 0.4-0.5 мкм. Тому ми можемо зрозуміти, що з боку довгих хвиль між оптичним та СВЧ діапазоном знаходиться маловивчений діапазон субміліметрових хвиль, які займають ділянку діапазону 1.0-0.1 мм. Цей діапазон є досить незручним для практичного використання. З боку коротких хвиль знаходиться рентгенівське випромінювання.

Джерела випромінювання ІЧ діапазону можна побачити скрізь у побуті та у виробництві. Це велика кількість елементів та вузлів радіоапаратури, напівпровідникові та квантові прилади, трансформатори, та багато інших.

Лазерне випромінювання

Слід також окремо розглянути лазерне випромінювання. Воно є досить цікавим для вивчення. Науковці звернули увагу, що вплив лазерного випромінювання на біологічні тканини може призвести до теплової, ударної дії та світлового тиску. Залежно від різних обставин прояви кожного ефекту окремо чи їхня сумарна дія можуть набувати досить різних значень.

При великій інтенсивності та малих тривалостях імпульсу спостерігають ударну дію лазерного випромінювання, яка поширюється досить швидко та призводить до пошкодження внутрішних тканин. При цьому зовсім непомітними залишаються зовнішні прояви. Майже головним елементом дії лазерного випромінювання на організм є тепловий ефект, через який можуть з'явитися опіки. Також можуть спостерігатися більш серйозні наслідки, такі як руйнування, деформація і навіть часткове випаровування клітинних структур. При дії лазерного випромінювання менших інтенсивностей можна спостерігати видимі зміни у організму, а саме порушення пігментації, почервоніння з досить чіткими кордонами зони, що зазнала пораження. Шкірні оболонки значною мірою захищають внутрішні системи організму від серйозних уражень внаслідок дії лазеру. Але деякі дослідження показали цікавий результат – інколи опромінення ділянок шкіри може призвести до порушення низки систем організму, зокрема нервової та сердцево-судинної.

Наслідком навіть не дуже високих доз лазерного випромінювання можуть стати майже такі симптоми, як і при СВЧ-опроміненні. Це і нестійкий стан артеріального тиску, і порушення серцевого ритму, а також втома, роздратування та інше. Ці порушення є зворотніми та мають властивість зникати з часом після деякого відпочинку.

Як і СВЧ, найбільшої шкоди лазерне випромінювання завдає очам. Найбільша небезпека спостерігається в ультрафіолетовому діапазоні. За таких умов може статися коагуляція білка, рогівки та опік слизової оболонки, що може спричинити сліпоту. Промені з видимого діапазону мають властивість впливати на клітини сітківки. Через це може спостерігатися як тимчасова сліпота так і втрата зору внаслідок опіку. Випромінювання інфрачервоного діапазону є більш небезпечним, проте також може призвести до сліпоти.

Тобто можна зробити висновок, що лазерне опромінення може пошкодити усі структури ока. Внаслідок того, що око є оптичною системою, можна спостерігати також непрямий вплив, а другорядні ефекти, яки є реакцією організму на опромінення.

При лазерному опроміненні у біологічних тканинах виникають вільні радікали. Вони беруть активну участь у взаємодії з молекулами та порушують нормальний процес обміну речовинами у организмі на рівні клітин. Це призводить до загального погіршення стану здоров'я.

Захист організму від негативного впливу електромагнитних полей

Для захисту людини від щкідливого впливу електромагнитних полей приймаються нормативи та стандарти. Треба зазначити, що будь-які норми та стандарти, пов'язані із захистом людини від небезпечного впливу, завжди являють собою компромісс між перевагами використання нових технологій та нової техніки і можливим ризиком, спричиненим цим використанням.

ДСТУ "Електромагнитні поля радіочастот” охоплює діапазон частот 60 кГц-300МГц. Він встановлює, що оцінка ЕМП в діапазоні 60 кГц-300МГц проводиться окремо з електричних і магнітних складових поля. Допустимі рівні протягом робочого дня по електричній складовій не повинні перевищувати 50 В/м знижуючись ступенями 5 В/м на міру підвищення частоти. По магнитній складовій встановлені рівні тільки для окремих ділянок діапазону: 5 А/м для частот 60 кГц-1.5 Мгц та 0.3 А для частот 30-50 МГц. Допускається перевищення цих стандартів, але не більше ніж двократне, при скороченні робочого дня не менш як на 50%.

Для частот 300 МГц-30 ГГц гранично допустимі значення щільності визначаються як результат ділення нормованої величини енергетичного навантаження за робочий день на час впливу. Енергетичне навантаження протягом робочого дня не повинно перевищувати 200 мкВтЧгод.   

Висновок:

З аналізів цієї глави варто зауважити, що електромагнітне випромінювання будь- яких діапазонів хвиль надають вплив на організм людини, особливо мало досліджуваними залишається вплив радіохвиль на організм людини, НВЧ діапазонів малих рівнів потужностей (типу вимірювання мобільного телефону). З економічної точки зору при організації навчального процесу необхідно скоротити до мінімуму або виключити зовсім впливу на учнів (студентів) СВЧ випромінювання від лабораторних макетів, генераторів та іншого обладнання, яке використовується в навчальному процесі. З цієї точки зору краще перейти до розробки застосування в навчальному процесі віртуальних програм. Такі програми засновані для застосування комп’ютерів, це дозволить здійснити нові напрямки в навчальному процесі: розробку, застосування навчальних демонстраційних і віртуальних лабораторних програм.

1.7. Дисципліна розповсюдження радіохвиль та антенно- фідерні пристроїв, аналіз навчальної програми та навчального обладнання

Учбова програма ККЗ для спеціальностей 5.092409- МОРО, РЗ, РМ та ТБ нараховує 135 годин, із них аудиторні заняття 68 годин, практичні лабораторні заняття 16 годин, самостійна робота 51 година. В цілому лобораторні роботи складають(5%) від загального числа годин занять, які проводяться в аудиторіях і лабораторіях. Таким чином лабораторні роботи складать важливу роль від загального числа годин дисципліни.

Перелік лабораторних робіт містить наступні заняття:

  1.  Дослідження симетричного вібратора
  2.  Дослідження директорної антени
  3.  Дослідження рупорної антени
  4.  Дослідження антени з параболічним рефлектором
  5.  Дослідження синфазної багато вібраторної антени
  6.  Дослідження спрямування властивостей приймальної робочої антени
  7.  Розрахунок діаграми спрямованості симетричного вібратора
  8.  Дослідження вспилу землі на формування діаграм направленості

Для виконання лабораторних робіт використовуються лабораторні макети, як промислового виробництва (Рис.1.), так і виготовлені студентами ККЗ (Рис.2.).

На (Рис.1.) зображений макет генератора на відбивному клістроні потужністю не менше 12мВт, робоча довжина хвилі 3- 3,5см. Вартістю 86 рублів по ціні 1982 року.

Рис.1.

Рис.1.

На (Рис.2.) зображений НВЧ генератор сантиметрового діапазону на діоді Ганна з довжиною хвилі 8мм. Потужністю 10мВт. Ці макети представляють собою зразок застарілого обладнання для якого немає запасних годин і ремонтної бази, тому при виході з ладу вони підлягають списанню. Нові зразки лабораторних макетів розроблених в Росії коштують близько тисячі доларів за комплект. Промислові зразки генераторів НВЧ діапазону коштують так само досить дорого.  

Рис.2.

Рис.2.

Висновок:

В цілому аналіз показує, що застосування фізичних зразків генераторів НВЧ (з урахуванням обладнання 6- 8навчвльних місць) дуже дорого. В той час вартість одного персонального комп’ютера близько чотирьох тисяч грн. за конрлект.

НТП призвів до появи нової техніки та апаратури, яка значно спрощує навчальний та досліджувальний  процеси. Наразі основною  одиницею техніки, використовуваною людиною є комп’ютер. За допомогою нього та відповідного програмного забезпечення (ПЗ) можна мінімізувати витрати на апаратуру для досліджень та експериментів.

Наведемо приклад на комп’ютері торгової марки Acer. Він наділений основними характеристиками, яких достатньо для проведення дослідницької діяльності. Та зображений на рисунку 3:

Рис.3.

Рис.3.

 

Крім того, робоче місце буде розраховано на рішення не конкретних а універсальних учбових лабораторних задач.

Таким чином із преведеного економічного та екологічного аналізу  розробці і застосуванню в учбовому процесі віртуальних учбових і лабораторних програм.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85329. Традиционные и инновационные формы народной художественной культуры 39.23 KB
  В народной художественной культуре любого народа постоянно появляется и бытует огромное количество образований представляюших собой традиционный фольклор традиции и новых образований связанных с традиционными художественными структурами новации. В культурологии сочетанием традиции и новации обозначают две взаимозависимые стороны развития культуры в которых зафиксирована мысль о том что она содержит в себе как устойчивые так и изменчивые моменты. Глобальная характеристика культуры заключается в единстве традиции и новаторства...
85330. Поняття «норма» і «аномалія» в психології 31.92 KB
  Норма лат. В практичній психології і педагогіці сьогодні працюючими є поняття учбова норма; соціальновікова норма індивідуальна норма. Питання про аномалії в розвитку може розглядатися тільки в контексті знання про нормальні параметри цих процесів і поведінки.
85331. Полісенсорна система навчання слабочуючих дітей і комунікаційна система навчання глухих 38.93 KB
  Отже потрібно для нього створити відповідні його природі умови. У сучасній дидактичній системі навчання мови глухих дітей за принципом формування мовного спілкування С.Зиков розрізняють три форми словесної мови: дактильная усна і письмова. В якості вихідної форми мови найбільш повно відповідає природі глухого дитини використовується пальцева сприймається зором форма словесної мови дактильная форма.
85332. Психолого-педагогічні основи розвитку і освіти дітей зі складним дефектом 37.31 KB
  Залежно від структури порушення діти з поєднаними порушеннями поділяються на три основні групи. У першу входять діти з двома вираженими психофізичними порушеннями кожне з яких може викликати аномалію розвитку: сліпоглухих діти розумово відсталі глухі слабочуючі із затримкою психічного розвитку первинної. У другу групу мають одне істотне психофізичний порушення провідне і супутнє йому інше порушення виражене в слабкому ступені але помітно обтяжлива хід розвитку: розумово відсталі діти з невеликим зниженням слуху. У третю групу...
85333. Причини порушень слуху 41.95 KB
  Стійкі порушення слуху у дітей можуть бути вродженими і набутими. Висновок про природжений або набутий характер порушення слуху робиться зазвичай на підставі відомостей отриманих зі слів батьків а ці відомості часто виявляються досить неточними. З іншого боку нерідко дійсно вроджене порушення слуху залишається протягом декількох місяців а іноді років нерозпізнаним а коли воно виявляється то приписується якомусь випадковому захворювання або травмі що мали місце незадовго до виявлення дефекту слуху.
85334. Поняття про складне порушення розвитку 38.45 KB
  У літературі та практиці на даний час не встановилася єдина термінологія одні й ті ж порушення можуть бути названі і складними і комплексними і множинними. Порушення розвитку може бути ізольованим одиничним або складним множинним. Одиничне порушення це порушення якоїсь однієї системи організму.
85335. Прояви порушення вищих психічних функцій при ДЦП 44.98 KB
  У цих дітей рухові розлади поєднуються з психічними та мовними порушеннями і вони потребують психологопедагогічної та логопедичної корекції. Інші вищеназвані категорії дітей з порушеннями опорнорухового апарату як правило не мають порушень пізнавальної діяльності і не вимагають спеціального навчання і виховання. Порушення опорнорухового апарату можуть бути наслідком поліомієліту різних вроджених і набутих деформацій рухового апарату ряду спадкових і вроджених захворювань.
85336. Вплив порушення зору на формування особистості людини-інваліда. 49.76 KB
  Тіфлопсіхологіі як розділ спеціальної психології що вивчає психічний розвиток осіб з порушенням зору отримала свою назву від грецького tiphlos сліпий і спочатку займалася лише психологією сліпих. 81] В даний час об’єктом вивчення тіфлопсіхологіі є не тільки сліпі але й особи що мають глибокі порушення зору. Тіфлопсіхологіі вивчає закономірності та особливості розвитку осіб з порушенням зору формування компенсаторних процесів що забезпечують відшкодування недоліків інформації пов’язаних з порушенням діяльності зорового аналізатора...
85337. Визначення поняття «дитячий церебральний параліч» 39.89 KB
  Вони виникають з самого народження дитини і існують протягом усього життя. Головною причиною ДЦП вважається гіпоксія нестача кисню або ядуха дитини в утробі матері або відразу після народження. Хоча в більшості випадків тяжкість родів визначається вже наявними порушеннями внутрішньоутробного розвитку дитини. Після пологів спровокувати недуга може і гемолітична хвороба новонароджених так звана ядерна жовтяниця при якій відбувається інтоксикація головного мозку дитини.