82646

Разработка методов практической реализации новой концепции комплексных исследований электромагнитной обстановки в зданиях

Дипломная

Энергетика

В дипломном проекте рассмотрены вопросы электромагнитной безопасности в зданиях, природные и антропогенные источники электромагнитных излучений, принципы обеспечения электромагнитной безопасности.

Русский

2015-03-01

5.42 MB

7 чел.

Разработка методов практической реализации  новой концепции комплексных исследований электромагнитной обстановки в зданиях


Реферат

Дипломный проект включает 150 страниц печатного текста, 46 таблиц, 53 рисунка, 33 источника, 3 приложения.

В дипломном проекте рассмотрены вопросы электромагнитной безопасности в зданиях, природные и антропогенные источники электромагнитных излучений, принципы обеспечения электромагнитной безопасности.

Описана новая концепция комплексных исследований электромагнитной обстановки, измерений и контроля уровней электромагнитных полей, создаваемых в помещениях различными источниками электромагнитных излучений, разработанная в Алтайской государственном техническом университете им. И. И. Ползунова (АлтГТУ).

Приведены результаты экспериментальных исследований и компьютерного моделирования помещения.

Содержание

Введение 6

1 Электромагнитная обстановка в зданиях 7

1.1 Природа электромагнитного излучения 7

1.2 Природные источники электромагнитного излучения 10

1.3 Антропогенные источники электромагнитного излучения 14

1.3.1 Антропогенные источники электромагнитного поля диапазона до 3 кГц 15

1.3.2 Антропогенные источники электромагнитного излучения диапазона от 3 кГц до 300 ГГц 25

1.4 Виды и предельно-допустимые нормы излучения 26

1.4.1 Общие сведения о нормировании электромагнитных излучений 26

1.4.2 Нормирование электромагнитных излучений промышленной
частоты 34

1.4.3 Нормирование электромагнитных излучений высоких и сверхвысоких частот 37

1.4 Принципы обеспечения защиты человека от вредного влияния электромагнитных излучений 43

2 Обеспечение электромагнитной безопасности 46

2.1 Приборы для контроля электромагнитных излучений 47

2.1.1 Отечественные приборы 49

2.1.1.1 Комплекты измерителей электрических и магнитных полей «Циклон» 49

2.1.1.2 Измерители марки ПЗ 54

2.1.1.3 Измерители марки ИЭСП 68

2.1.2 Приборы зарубежного производства 69

2.2 Общие сведения о компьютерном моделировании электромагнитных полей 78

2.2.1 Метод конечных элементов 79

2.2.2 Программное обеспечение для моделирования электромагнитных полей 81

2.3 Комплекс мероприятий по обеспечению электромагнитной безопасности 85

3 Методика комплексных исследований электромагнитной обстановки помещения 88

3.1 Сбор исходных данных 89

3.2 Компьютерное моделирование электромагнитной обстановки в обследуемом помещении 90

4 Пример исследования электромагнитной обстановки в издательстве АлтГТУ 102

4.1 Исходные данные 102

4.2 Результаты компьютерного моделирования 103

4.3 Выводы 107

5 Расчёт технико-экономических показателей 108

6 Охрана труда 114

6.1 Опасные и вредные производственные факторы на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ, и их воздействие на человека 114

6.1.1 Персональные ЭВМ и устройства визуального отображения как источник воздействия опасных и вредных факторов на пользователей 114

6.2 Электростатическое поле на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ 115

6.2.1 Воздействие электростатического поля на человека 115

6.3 Компьютерное моделирование электростатического поля от источников излучений в дисплейной аудитории АлтГТУ 116

6.4 Вывод по результатам экспериментальных и вычислительных исследований 126

Заключение 127

Список использованных источников 128

Приложение А. Задание на дипломное проектирование

Приложение Б. Экспериментальные данные измерения напряженности электрического поля в помещении издательства АлтГТУ на расстоянии 10 см от внешней поверхности каждого источника излучения

Приложение В. Экспериментальные данные измерения напряженности магнитного поля в помещении издательства АлтГТУ на расстоянии 10 см от внешней поверхности каждого источника излучения


Введение

Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в современном обществе привело к тому, что в последней трети XX века сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды – электромагнитный. В настоящее время признано, что электромагнитное поле искусственного (техногенного) происхождения является значимым экологическим фактором.

Электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в электромагнитном поле. При продолжительном пребывании (месяцы – годы) людей в электромагнитном поле могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

Проблемы электромагнитной безопасности в зданиях становятся особенно актуальными ввиду опасности электромагнитного излучения компьютеров. В связи с увеличением числа источников электромагнитного поля опасность их воздействия на здоровье человека возрастает. Обеспечение электромагнитной безопасности людей является актуальной гигиенической проблемой в условиях современной обширной информатизации всех сфер жизни общества.

В связи с вышеизложенным представляется важным оценка и нормирование уровней электромагнитных излучений во всех местах нахождения людей. В первую очередь оценке подлежит электромагнитная обстановка в местах массового скопления людей, а также их продолжительного нахождения. К таким местам можно отнести рабочие места, социальные учреждения.

1 Электромагнитная обстановка в зданиях

1.1 Природа электромагнитного излучения

Электромагнитные поля присутствуют повсеместно. Однако человек способен различить только видимый свет, который занимает лишь узкую полосу всего спектра электромагнитных волн (рисунок 1.1). Глаз человека не различает электромагнитных полей, длина волны которых больше или меньше длины световой. Все устройства, использующие электрическую энергию, создают электромагнитные поля, которые вместе с естественными полями Земли и различными космическими излучениями создают сложную и изменчивую электромагнитную обстановку.

Рисунок 1.1 – Электромагнитный спектр

На практике при характеристике электромагнитной обстановки используют термины «электрическое поле», «магнитное поле», «электромагнитное поле».

Электрическое поле – поле, создаваемое заряженными телами.

Магнитное поле  – поле, которое создается  при движении электрических зарядов по проводнику.

Для характеристики величины электрического поля используется понятие напряжённость электрического поля . Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля . При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется величина магнитной индукции .

Электромагнитное поле  это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрическими заряженными частицами.

Физические причины существования электромагнитного поля основаны на том, что изменяющаяся во времени напряжённость электрического поля  порождает магнитное поле, а изменяющаяся во времени напряжённость магнитного поля   вихревое электрическое поле: обе компоненты и , непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга.

Электромагнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, электромагнитное поле «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника.

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны . Источник, генерирующий излучение, т. е. создающий электромагнитные колебания, также характеризуется понятием частоты f. Международная классификация электромагнитных волн по частотам приведена в таблице 1.1 [1].

Важная особенность электромагнитного поля – это деление его на так называемую ближнюю и дальнюю зоны.

В ближней зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r, меньшем длины волны , электромагнитное поле можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием обратно пропорционально квадрату r2 или кубу r3 расстояния. В ближней зоне излучения электромагнитная волна еще не сформирована. Для характеристики электромагнитного поля измерения переменного электрического поля и переменного магнитного поля производят отдельно. Поле в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющих полей (электромагнитной волны), ответственных за излучение.

Дальняя зона – это зона сформировавшейся электромагнитной волны, которая начинается с расстояния, превышающего значение 3. В этой зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника. Граница ближней и дальней зоны представлена на рисунке 1.2.

Таблица 1.1 – Классификация электромагнитных излучений [1]

№ диапазона

Диапазон радиочастот

Частотные границы диапазона

Диапазон радиоволн

Волновые границы диапазона

-

Инфразвуковые частоты, ИЗЧ

до 3 Гц

-

более 105 км

1

Крайне низкие, КНЧ

3-30 Гц

Декамегаметровые

105-104 км

2

Сверхнизкие, СНЧ

30-300 Гц

Мегаметровые

104-103 км

3

Инфранизкие, ИНЧ

0,3-3 кГц

Гектокилометровые

1000-100 км

4

Очень низкие, ОНЧ

3-30 кГц

Мириаметровые

100-10 км

5

Низкие частоты, НЧ

30-300 кГц

Километровые

10-1 км

6

Средние, СЧ

0,3-3 МГц

Гектометровые

1-0,1 км

7

Высокие частоты, ВЧ

3-30 МГц

Декаметровые

100-10 м

8

Очень высокие, ОВЧ

30-300 МГц

Метровые

10-1 м

9

Ультравысокие, УВЧ

0,3-3 ГГц

Дециметровые

1-0,1 м

10

Сверхвысокие, СВЧ

3-30 ГГц

Сантиметровые

10-1 см

11

Крайне высокие, КВЧ

30-300 ГГц

Миллиметровые

10-1 мм

12

Гипервысокие, ГВЧ

300-

-3000 ГГц

Децимиллиметровые

1-0,1 мм

На практике измеряются и нормируются составляющие электрического поля (напряженность электрического поля), магнитного поля  (индукция или напряженность магнитного поля), электромагнитного поля (поток электромагнитной энергии – вектор Пойнтинга).

Рисунок 1.2 – Ближняя и дальняя зоны электромагнитного поля для различных диапазонов частот

Все источники электромагнитных излучений по происхождению делятся на природные и антропогенные (техногенные) источники [1].

1.2 Природные источники электромагнитного излучения

По происхождению природные источники ЭМП делятся на две группы:

1) поле Земли: постоянное электрическое и основное геомагнитное поле;

2) радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, галактики и пр.) при некоторых процессах, происходящих в атмосфере Земли (например разряды молнии), при возбуждении колебаний в ионосфере Земли.

Как показывают измерения, полный заряд Земли составляет около105 Кл. Полная разность потенциала между поверхностью Земли и верхними положительно заряженными слоями атмосферы составляет почти 400000 В. Из-за наличия проводимости атмосферы между Землей и атмосферой непрерывно происходит разряд с полным суммарным током 1800 А, причем этот ток испытывает суточные вариации. Максимум этого тока, примерно на 15 % больше среднего, приходится на 19 часов по лондонскому времени, причем этот максимум достигается одновременно для всех точек Земли. Возобновление электрического заряда Земли, согласно современным представлениям, происходит за счет разрядов молний [1].

Геомагнитное поле Земли состоит из основного (постоянного) поля (его доля составляет 99 %) и переменного – около 1 %. Существование магнитного поля Земли объясняется наличием токов, циркулирующих в жидком металлическом ядре Земли. Поле на высоте, примерно равной 3Rз, где Rз = 6380 км – радиус Земли, носит дипольный характер, однако на больших высотах это поле имеет значительно более сложную структуру.

В разные геологические эпохи магнитное поле Земли имело разную полярность, и переполюсовка направления магнитного поля происходила с периодом от нескольких сотен до десятка миллионов лет. На расстояниях, превышающих три земных радиуса, геомагнитное поле сильно искажается потоком заряженных частиц, исходящих от Солнца и образующих так называемый солнечный ветер. Средняя его скорость вблизи орбиты Земли – 400 км/с, а плотность – 10 частиц/см3. Некоторое количество этих частиц захватывается магнитным полем, и область, занятая магнитным полем, называется магнитосферой Земли. Магнитосфера несферична, она сильно вытянута в сторону, противоположную направлению на Солнце. С дневной стороны поток частиц солнечного ветра сжимает геомагнитное поле, искажая его дипольный характер. На ночной стороне силовые линии магнитного поля вытягиваются в протяженный магнитный хвост. Структура магнитосферы Земли представлена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Магнитосфера с радиационными поясами

Можно отметить в магнитосфере три радиационных пояса. Эти пояса образуются путем захвата элементарных заряженных частиц из солнечного ветра магнитными силовыми линиями, создающими своеобразные магнитные ловушки в месте сгущения магнитных силовых линий. Внутренний пояс простирается от 2400 до 5600 км, второй внешний поясот 12000 до 20000 км; пояса состоят из протонов и электронов. На высоте 50000 – 60000 км расположен третий пояс, представляющий кольцевой электронный ток силой до 107 А.

Радиоволны, генерируемые Солнцем, взаимодействуют с магнитным полем Земли и вызывают различные вариации магнитного поля Земли.

Остановимся несколько подробнее на вариациях магнитного поля Земли, называемых магнитными бурями. Нестационарные процессы на Солнце часто генерируют поток солнечной плазмы и связанную с ним ударную волну. Взаимодействие такого космического возмущения с земной магнитосферой приводит к объединению магнитных полей магнитосферы и потока солнечной плазмы, что порождает флуктуации земного магнитного поля. Во время больших геомагнитных бурь в течение 1 2 дней могут наблюдаться сильные флуктуации магнитного поля, составляющие 200 300 нТл на низких широтах и 1000 нТл и более на высоких широтах.

Заметим, что во время магнитных бурь часто дают сбои различные технические системы [1]. Кроме того во время магнитных бурь меняются параметры атмосферного электричества, возбуждаются акустические колебания за счет разогрева ионосферы токовыми системами и передачи тепловой энергии в атмосферу. Явление магнитных бурь связано с периодической активизацией процессов на Солнце (в течение 11-летнего цикла). Наиболее наглядное проявление этого явления состоит в увеличении числа пятен на Солнце с повторяемостью в 11 лет. Часто для описания характеристики уровня геомагнитной активности используют параметры вариации интенсивности космических лучей, связанные с межпланетными возмущениями. Здесь рассматривают так называемое форбуш-понижение интенсивности космических лучей, которое можно непосредственно связать с возрастанием геомагнитной активности.

Вторая группа природных электромагнитных полей (генерируемых космическими источниками, а не Землёй) характеризуется наличием широкого диапазона частот. Частотный спектр простирается в диапазоне от сотен герц до десятков мегагерц. Максимум их интенсивности находится в пределах 10 кГц и убывает с частотой.

В силу относительно низкого уровня излучения от космических радиоисточников и случайного, нерегулярного характера воздействия источников в атмосфере Земли воздействие на биообъекты этих природных электромагнитных полей незначительно.

Спектр радиоизлучения Солнца и галактик занимает область от 10 МГц до 10 ГГц (видимое, ультрафиолетовое, инфракрасное излучения). Интенсивность солнечного излучения составляет 10-10 – 10-8 Вт/м. Во время вспышек излучение усиливается в несколько десятков раз. Спектр и интенсивность радиоизлучения галактик близки к спектру и интенсивности Солнца.

В таблице 1.2 приведены основные характеристики природных источников электромагнитных излучений.

Таблица 1.2 – Основные характеристики природных источников электромагнитных излучений

Постоянное поле Земли

Радиоволны

Электрическое поле

Геомагнитное поле

Постоянное

Переменное

Основные параметры:

  1.  Напряженность – от 100 до 250 В/м.
  2.  Полный заряд Земли –  около105 Кл.
  3.  Разность потенциалов между поверхностью Земли и верхними слоями атмосферы  400 кВ.
  4.  Полный суммарный разрядный ток между Землей и атмосферой 1800 А.

Атмосферное электричество (грозы и молнии).

99 % от геомагнитного поля Земли.

  1.  Напряженность – от 100 до
    250
    В/м.
  2.  Полный заряд Земли  –  около105 Кл.
  3.  Магнитная индукция  от 35 до 65 мкТл.
  4.  Напряженность от 33,4 до
    55,6
    А/м.

1 % от геомагнитного поля Земли

  1.  Радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце – видимое, ультрафиолетовое, инфракрасное излучения, галактики и пр.):

– частота от 10 МГц до 10 ГГц;

– интенсивность солнечного излучения составляет
10
-10 – 10-8 Вт/м.

  1.  Магнитные бури:

– магнитная индукция от 200 до 1000 нТл.

  1.  Излучения при возбуждении колебаний в ионосфере Земли.

Природные электромагнитные излучения в своем большинстве являются важной составляющей жизнедеятельности живых организмов на Земле (исключение – магнитные бури).  Однако электромагнитная среда обитания с высоким уровнем электромагнитных излучений антропогенного происхождения представляется как источник электромагнитных помех в отношении жизнедеятельности человека и биоэкосистем.

1.3 Антропогенные источники электромагнитного излучения

Источники электромагнитного излучения можно классифицировать по различным признакам. В данной работе основная рассматриваемая группировка – по частоте.

1-я группа – источники, генерирующие так называемые крайне низкие и сверхнизкие частоты от 3 Гц до 3 кГц.

2-я группа – источники, генерирующие излучение в радиочастотном диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц, включая микроволны (сверхвысокочастотное излучение) в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц.

К первой группе относятся в первую очередь системы распределения электроэнергии (системы электропроводки, различные кабельные системы), а также основная масса бытовой техники.

Во вторую группу входят:

некоторые виды бытового оборудования (СВЧ-печи);

средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках (мониторы персональных компьютеров);

офисная техника и пр. [1].

1.3.1 Антропогенные источники электромагнитного поля диапазона до 3 кГц

Характерные параметры электромагнитных полей источников этой группы представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Характерные параметры электромагнитных полей источников диапазона до 3 кГц

Источник ЭМП

Напряженность электрического поля Е, В/м

Магнитная индукция В, мкТл

Кабели электропитания приёмников электрической энергии  (0,4 кВ)

до 300

до 20

Электроприборы и аппаратура бытового назначения

до 400

до 12

Источники электромагнитных полей промышленной частоты в помещениях образовательных учреждений. Электромагнитная обстановка в диапазоне 50 Гц в таких помещениях представляет особый интерес для каждого. Источники разнообразны: электропроводка, бытовая электротехника – холодильники, установленные в столовых, компьютеры и многое другое. Кроме того, на электромагнитную обстановку в помещении оказывает влияние электротехническое оборудование здания, в том числе трансформаторы, установленные в смежных помещениях, кабельные линии.

В таблице 1.4 представлены данные (основанные на экспериментальных слледованиях) о расстоянии, на котором фиксируется уровень безопасности, принятый в Швеции, т.е. величина 0,2 мкТл, при работе различных бытовых приборов [1].

Таблица 1.4 – Распространение электромагнитных полей от бытовых электрических приборов (выше предельного уровня 0,2 мкТл)

Источник ЭМП

Расстояние, на котором

фиксируется величина

превышающая 0,2 мкТл

Холодильник, оснащенный системой «No frost» (во время работы компрессора)

1,20 м от дверцы;

1,40 м от задней стенки (максимально 27 мкТл)

Холодильник (во время работы компрессора)

0,10 м (только в этом

радиусе от двигателя)

Электрорадиатор

0,3 м

Особое место занимают внешние источники электромагнитных полей, излучение которых распределяется по помещениям – это кабельные линии, проходящие вдоль наружной стены помещения, питающие кабели, распределительные пункты электропитания. На рисунках 1.4 – 1.6 приведены реальные примеры распределения уровня магнитного поля в небольших помещениях. Из приведенных рисунков видно, что от 60 % до 90 % площади имеет уровень поля, превышающий 0,2 мкТл. На рисунке 1.3 источник поля – это кабельная линия, проходящая по внешней стене помещения, на рисунке 1.5 – общий силовой кабель, на рисунке 1.6 – распределительный пункт электропитания, находящийся в смежном помещении [1].

Рисунок 1.4 – Распределение магнитного поля промышленной частоты в учебном помещении, источник – кабельная линия, проходящая вдоль наружной стены помещения

Рисунок 1.5 – Распределение магнитного поля частотой 50 Гц в аудитории, источник – силовой кабель вне помещения

Рисунок 1.6 – Распределение магнитного поля промышленной частоты в учебном помещении, источник – распределительный пункт электропитания в смежном помещении [1]

Очень важной группой оборудования-источников электромагнитных полей являются персональные ЭВМ (ПЭВМ) и сопутствующее оборудование [2]. Электромагнитное излучение, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 3 Гц до 1000 МГц: электрическую и магнитную составляющие, и их оценка производится раздельно.

Основными источниками электромагнитного излучения видео-дисплейного терминала являются электронно-лучевая трубка, узлы разверток, импульсный источник питания, видеоусилитель. При соударении электронов с передней стенкой электронно-лучевой трубки (экрана) в результате торможения электронов возникают различные излучения. Кроме этого, для разгона электронов используется высокое, порядка десятков киловольт, напряжение, и вокруг монитора присутствует электростатическое поле, наиболее активное за его корпусом и по бокам.

В обычных – и все еще достаточно широко используемых на рабочих местах различных учреждений – терминалах с применением электронно-лучевых трубок имеют место три различных процесса, которые дают вклад в увеличение переменных электрических излучений:

излучения, формируемые напряжением сетевого электропитания и теми элементами, которые служат для подключения к сетевому электропитанию. Доминирующая частота таких излучений совпадает с частотой сети и составляет в России 50 Гц. В том случае, если используется блок питания импульсного типа, может также иметь место генерирование излучений с частотами от 20 до 100 кГц;

схемы управления вертикальным перемещением электронного пучка в электронно-лучевой трубке вместе со схемой частотного восстановления экрана могут давать увеличение переменных излучений в диапазоне частот от 50 Гц до 2 кГц. В результате воздействия напряжения, предназначенного для отклонения электронного пучка по горизонтали, и в результате сканирования отдельных строк или символов на экране может иметь место увеличение напряженности переменных излучений в диапазоне частот от 2 до 400 кГц;

импульсный источник питания также вносит существенный вклад в общий уровень генерируемого электромагнитного излучения на частотах от 10 до 500 кГц. Причиной образования высокочастотного электромагнитного излучения в нем являются коммутационные процессы, обусловленные работой ключевых элементов – диодов сетевого и выходного выпрямителей и транзистора импульсного преобразователя. Уровень излучения от сетевого выпрямителя во многом определяется инерционными свойствами используемых диодов [3].

Рассмотрим результаты испытаний нескольких типов персональных компьютеров с дисплеями на электронно-лучевой трубке по эмиссионным параметрам. Измерения эмиссионных параметров всех видов персональных компьютеров проводились с использованием как шведских, так и российских приборов, разработанных предприятием «Циклон-Тест».

В процессе исследований было установлено наличие зоны выхода за пределы норм и сложную форму распределения электромагнитных излучений, которая в ряде случаев может приводить к большей опасности облучения соседей по помещению, нежели пользователей данного персонального компьютера. Как видно из рисунков 1.7 и 1.8, нормы в первом диапазоне (от 5 Гц до 2 кГц) и по электрической, и по магнитной составляющей превышены в десятки раз [4].

Рисунок 1.7 – Электромагнитное поле от дисплея с электронно – лучевой трубкой

Рисунок 1.8 – Электромагнитное излучение дисплея и персонального компьютера [4]

В таблице 1.5 представлены данные Государственного комитета по санитарно-эпидемиологическому надзору по излучательным характеристикам некоторых моделей персональных компьютеров [3].

Таблица 1.5 – Излучательные характеристики некоторых моделей мониторов, наиболее распространенных в учебных учреждениях

Модель

Н1, нТл

(250 нТл)

Н2, нТл

(250 нТл)

Е1, В/м

(25 В/м)

Е2, В/м

(25 В/м)

Электростати-ческий потенциал, кВ (500 В)

FUNAI ECM 1448 GAS

100

10,6

18,0

1,68

1,5

SAMSUNG SENG 700

70

1,2

-

1,70

0,0

SAMSUNG CFG 9637L

176

17,5

1,2

0,54

1,0

CASPER DS 1480

175

21,0

11,2

2,40

5,0

APPLE MULTIPLE M-1198

102

14,4

19,1

0,95

2,8

APPLE MULTIPLE M-3379

90

15,0

18,2

1,59

4,0

Примечания

1. Измерения проводились в реальных условиях, т. е. на реальных рабочих местах учебных аудиторий. В данном случае уровень фонового излучения превышает пределы измерения.

2. Н1, Н2 – переменное магнитное поле в полосах частот от 5 до 2000 Гц и от 2 до 400 кГц соответственно.

3. Е1, Е2 – переменное электрическое поле в полосах частот от 5 до 2000 Гц и от 2 до 400 кГц соответственно.

4. В скобках указаны требования стандарта Швеции MPR 1990:08.

Как видно из таблицы 1.5, ряд представленных в ней мониторов не удовлетворяет требованиям международных стандартов (MPR 1990:08), что еще раз указывает на необходимость контроля за излучательными характеристиками оборудования, которым укомплектованы рабочие места компьютерных классов.

В течение 1994 — 1996 годов сотрудниками Центра электромагнитной безопасности при участии сотрудников Лаборатории измерения параметров электромагнитной совместимости ВНИИФТРИ и Лаборатории электромагнитных волн НИИ медицины труда РАМН проводились измерения электромагнитных излучений непосредственно на рабочих местах пользователей.

Всего были проведены измерения на 474 рабочих местах, оснащенных мониторами 72 типов 1990–1996 годов выпуска. Максимальные значения излучений, зафиксированные на рабочих местах пользователей персональных компьютеров, приведены в таблице 1.6 [3].

Таблица 1.6 – Максимальные значения электромагнитных полей, зафиксированные на рабочем месте

Вид поля, диапазон частот, единица измерения напряженности поля

Значение напряженности поля:

по оси экрана

вокруг монитора

Электрическое поле, 100 кГц – 300 МГц, В/м

17,0

24,0

Электрическое поле, 0,02 – 2 кГц, В/м

150,0

155,0

Электрическое поле, 2 – 400 кГц, В/м

14,0

16,0

Магнитное поле, 100 кГц –  300 МГц, мА/м

нчп

нчп

Магнитное поле, 0,02 – 2 кГц, мА/м

550,0

600,0

Магнитное поле, 2 – 400 кГц, мА/м

35,0

35,0

Примечание: нчп - ниже чувствительности прибора.

В 1998 году Северо-Западным научным центром гигиены и общественного здоровья Министерства здравоохранения выполнена работа по контролю соответствия уровней электромагнитных излучений на рабочем месте пользователя требованиям гигиенических норм РФ. Данные о зафиксированных значениях излучений при обследовании более 120 рабочих мест пользователей персональных компьютеров приведены в таблице 1.7 [3].

Таблица 1.7 – Диапазон значений электромагнитных излучений, измеренных на рабочих местах пользователей персональных компьютеров

Наименование измеряемых параметров

Диапазон частот

5 Гц – 2 кГц

Диапазон частот 2 – 400 кГц

Напряженность переменного электрического поля, В/м

1,0 – 35,0

0,1 – 1,1

Индукция переменного магнитного поля, нТл

6,0 – 770,0

1,0 – 32,0

Шведский институт защиты от излучений, соразработчик спецификаций стандарта безопасности MPR II, в своем отчете приводит результаты измерений электромагнитных излучений 150 моделей мониторов, приведенных в таблице 1.8.

Таблица 1.8 – Максимальные и средние величины электромагнитного излучения видеодисплейного терминала [4]

Параметры

Среднее значение

Максимальное значение

Расстояние

0,5 м

0,3 м

0,5 м

0,3 м

Направление излучения

по оси

вокруг

по оси

вокруг

по оси

по оси

Вид поля,

диапазон частот

Магнитное поле,

5 Гц – 2 кГц, нТл

менее 200

менее 200

менее 200

260

500

730

Магнитное поле,

2 – 400 кГц, нТл

менее 10

13

нд

52

52

нд

Электрическое поле,

5 Гц – 2 кГц, В/м

менее 10

нд

17

74

нд

152

Электрическое поле,

2 – 400 кГц, В/м

1,7

1,9

4,2

12

12

32

Электростатический потенциал, В

500

500

500

19900

19000

19000

Примечание: нд - нет данных.

1.3.2 Антропогенные источники электромагнитного излучения диапазона от 3 кГц до 300 ГГц

Характерные параметры источников электромагнитного поля этой группы приведены в таблице 1.9 [1].

Таблица 1.9 – Характерные параметры источников электромагнитного поля диапазона частот от 3 кГц до 300 ГГц

Источники излучения

Частота излучения

Расстояние до точки излучения

Уровень электромаг-нитного поля

Мощность источника

Мобильные телефоны (сотовая связь)

20 МГц – 2 ГГц

10 см

300 В/м

Системы охраны

0,9 – 10 ГГц

в зоне действия системы

меньше 2 мВт/м2

от 0,2 до 20 кВт

Установки СВЧ - нагрева

2,45 ГГц

5 см 1 м

10 – 50 мВт/м2
до 0,25 мВт/м2

Системы сотовой связи. В последние годы в России получила очень широкое распространение сотовая связь. Мобильный телефон опасен тем, что в нём находится источник электромагнитных волн.

Система сотовой связи состоит из сети базовых станций и ручных персональных радиотелефонов. Базовые станции расположены на расстоянии от 1 до 15 км друг от друга, образуя между собой так называемые «соты» посредством радиорелейной связи. Базовые станции обеспечивают связь с персональными ручными радиотелефонами на частотах от 453 до 1880 МГц. Частота и вид модуляции зависят от типа систем сотовой связи. Основные системы в России: NMT-450, AMPS, D-AMPS, GSM. Мощность передатчиков базовых станций находятся в диапазоне от 0,125 до 100 Вт.

Ручные телефоны сотовой связи имеют мощность от 0,2 до 7 Вт. Выходная мощность коррелируется системой, а точнее с частотой, на которой она работает. Чем выше частота, тем меньше выходная мощность.

Оценка уровня электромагнитных полей в зоне воздействия на человека представляется достаточно сложной задачей.

Антенна сотового телефона располагается на расстоянии от 2 до 5 см от головы человека, находясь, таким образом, в ближней зоне, где не сформировалась электромагнитная волна. В связи с этим, методы прямого измерения излучения сотового телефона находятся в активном развитии. Кроме того, существует ряд расчетных методов оценки, в том числе и поглощенной дозы, а также напряженности поля в голове человека [1].

1.4 Виды и предельно-допустимые нормы излучения

1.4.1 Общие сведения о нормировании электромагнитных излучений

Нормирование является основным элементом электромагнитной безопасности. Основным критерием экологического нормирования электромагнитных полей может служить положение статьи 25 Федерального закона "Об охране окружающей природной среды" от 19 декабря 1991 г. № 2060-1, в соответствии с которым безопасным для экосистемы считается электромагнитное поле такой интенсивности, при которой возможна потеря отдельной особи при обязательном условии сохранения стабильности экосистемы. При экологическом нормировании предельно допустимый уровень (ПДУ) электромагнитных полей имеет смысл верхнего предела устойчивости организма, при превышении которого электромагнитное поле становится лимитирующим фактором окружающей среды (рисунок 1.9) [1].

Рисунок 1.9 – Условная кривая изменений показателей жизнедеятельности организма от интенсивности воздействующего электромагнитного поля

Стандарты, содержащие требования к различным видам продукции, отличаются тем, что конкретизируют нормированные значения и методы испытаний, учитывая особенности испытуемой продукции и условия ее эксплуатации. Например, к таким стандартам, касающимся образовательных учреждений, относятся:

ГОСТ 12.1.002-84 «Система стандартов безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля»;  

ГОСТ 12.1.006-84 «Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля»;

ГОСТ 12.1.045-84 «Система стандартов безопасности труда. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля».

Перечисленные стандарты распространяются на продукцию (оборудование), которая подключается к общей электросети, к которой, в свою очередь, присоединены и образовательные учреждения, и применяют тогда, когда отсутствует стандарт на конкретные виды продукции, такие, например, как:

ГОСТ Р 50923-96 «Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения»;

ГОСТ Р 50948-96 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности»;

ГОСТ Р 50949-96 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений и оценки эргономических параметров и параметров безопасности».

Перечисленные стандарты, в том числе определяют допустимые уровни излучений устройств отображения информации и методы их измерения: рентгеновского излучения, электростатического поля, переменного электрического и магнитного поля в диапазоне от 5 Гц до 2 кГц, переменного электрического и магнитного поля в диапазоне от 2 до 400 кГц.

Межгосударственные санитарные нормы и правила МСанПиН 001-96 «Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях» устанавливают, в том числе, допустимые уровни излучений товаров народного потребления: инфракрасного излучения, ультрафиолетового излучения, напряженности электромагнитного поля в диапазоне от 300 МГц до 30 ГГц; а также плотности потока энергии сотовых телефонов в диапазоне от 400 до 1200 МГц.

Национальные системы стандартов являются основой для реализации принципов электромагнитной безопасности в России. Как правило, системы стандартов включают в себя нормативы, ограничивающие уровни электрически, магнитных и электромагнитных полей различных частотных диапазонов путем введения предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ) для различных условий облучения и различных контингентов.

В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.

Государственные стандарты по нормированию допустимых уровней воздействия электромагнитных полей входят в группу Системы стандартов безопасности труда – комплекс стандартов, содержащих требования, нормы и правила, направленных на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Они являются наиболее общими документами и содержат:

требования по видам соответствующих опасных и вредных факторов;

предельно допустимые значения параметров и характеристик;

общие подходы к методам контроля нормируемых параметров и методы защиты сотрудников и обучающихся в образовательных учреждениях.

Государственные стандарты России в области электромагнитной безопасности по состоянию на 1 июня 1999 г. приведены в таблице 1.10 [2, 5–19].

Санитарные правила и нормы регламентируют гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а также к отдельным видам продукции. По своей структуре включают те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако излагают их более подробно. Как правило, санитарные нормы сопровождаются Методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.

В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности, для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения [2, 5–19]. Уместно было бы напомнить, что под ближней зоной, или зоной индукции, понимается зона несформировавшейся электромагнитной волны на расстоянии от источника, меньшего длины волны. Дальняя зона – это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния, большего утроенного значения длины волны [1]. Для непрофессионального облучения типичным является общее облучение. ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны.

Таблица 1.10 – Государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности

Обозначение

Наименование

ГОСТ 12.1.002-84

Система стандартов безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля

ГОСТ 12.1.006-84

Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля

ГОСТ 12.1.045-84

Система стандартов безопасности труда. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля

ГОСТ Р МЭК 60065-2002

Аудио-, видео- и аналогичная электронная аппаратура. Требования безопасности

ГОСТ Р 52084-2003

Приборы электрические бытовые. Общие технические условия

ГОСТ Р 52161.2.25-2007
(МЭК 60335-2-25:2006)

Национальный стандарт Российской Федерации. Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Частные требования для микроволновых печей, включая комбинированные микроволновые печи

ГОСТ 12.2.007.0-75

Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

Перечень Санитарных правил и Норм РФ для различных категорий облучаемых приведен в таблицах 1.11 и 1.12 [2, 5–19].

Таблица 1.11 – Санитарные нормы и правила для условий профессионального облучения электромагнитными полями

Обозначение

Наименование

Примечание

СанПиН 2.2.4.1191-03

Санитарные правила и нормы. Электромагнитные поля в производственных условиях

Утв.30.01.03.

ГКСЭН

СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03

Гигиенические требования к  персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы

Утв.14.07.96.

ГКСЭН

СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03

Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов

Утв.30.06.03.

ГКСЭН

СанПиН 2.2.4.1329-03

Требования по защите персонала от воздействия импульсных электромагнитных полей

Утв.27.05.03.

ГКСЭН

СП № 5060-89

Ориентировочные безопасные уровни воздействия переменных магнитных полей частотой 50Гц при производстве работ под напряжением на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи напряжением выше 220 кВ

Утв.28.09.89.

МЗ СССР

МУК 4.3.2491-09

Методические указания. Гигиеническая оценка электрических и магнитных полей промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях

Утв.28.02.09.

ГКСЭН

МУК 4.3.1167-02

Методические указания. Определение плотности потока энергии электромагнитного поля в местах размещения радиосредств, работающих в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц

Утв.07.10.02.

ГКСЭН

СанПиН 2.2.4.1329-03

Требования по защите персонала от воздействия импульсных электромагнитных полей

Утв.27.05.03.

ГКСЭН

МУК 4.3.1676-03

Методические указания. Гигиеническая оценка электромагнитных полей, создаваемых радиостанциями сухопутной подвижной связи, включая абонентские терминалы спутниковой связи

Утв.29.06.03.

ГКСЭН

Таблица 1.12 – Санитарные нормы и правила для условий непрофессионального облучения

Обозначение

Наименование

Примечание

СН № 2971-84

Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты

Утв.28.02.84.

МЗ СССР

СанПиН 2.1.2.1002-00  

Санитарно-эпидемиологические требования

к жилым зданиям и помещениям. Проектирование, строительство и эксплуатация жилых зданий, предприятий коммунально-бытового обслуживания, учреждений образования, культуры, отдыха, спорта

Утв.15.12.00.

ГКСЭН

МСанПиН 001-96

Межгосударственные санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях

Утв.19.01.96.

ГКСЭН

Дополнение к разделу 12 пособия к МГСН 4.06-960 «Общеобразовательные учреждения»

Рекомендации по проектированию электрооборудования компьютерных классов

Утв.26.07.00

Москомархитектура

ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07

Предельно допустимые уровни магнитных полей  частотой 50 Гц в помещениях жилых, общественных зданий и на селитебных территориях

Утв.21.08.07.

ГКСЭН

МГСН 2.03-97

Допустимые параметры электромагнитных излучений в помещениях жилых и общественных зданий и на селитебных территориях

Утв.01.04.97.

ЦГСЭН

СН № 2550-82

Предельно допустимые нормы напряженности электромагнитного поля, создаваемого индукционными бытовыми печами, работающими на частоте 20 - 22 кГц

1982 г.

В основе установления предельно допустимого уровня лежит принцип пороговости вредного действия электромагнитного поля. В качестве предельно допустимого уровня электромагнитных полей принимаются такие значения, которые при ежедневном облучении в свойственном для данного источника излучения режиме не вызывают у человека без ограничения пола и возраста заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в период облучения или в отдаленные сроки после его прекращения [2, 5–19].

Основной критерий определения уровня воздействия электромагнитных полей как предельно допустимого – воздействие не должно вызывать у человека даже временного нарушения гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени. Это означает, что в качестве ПДУ принимается дробная величина от минимального уровня электромагнитного поля, способного вызвать какую-либо реакцию.

В зависимости от места нахождения человека относительно источника электромагнитного поля он может подвергаться воздействию электрической или магнитной составляющей поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне – воздействию сформированной электромагнитной волны. По этому признаку определяется необходимый критерий контроля безопасности [1].

В части требований ГОСТов и СанПиНов по проведению контроля указано: контроль уровней электрического поля осуществляется по значению напряженности электрического поля Е, В/м; контроль уровней магнитного поля осуществляется по значению напряженности магнитного поля Н, А/м, или значению магнитной индукции В, Тл; в зоне сформировавшейся волны (дальней зоне) контроль осуществляется по плотности потока энергии ППЭ, Вт/м2 [4].

В России установлены самые жесткие в мире предельно допустимые уровни облучения людей электромагнитными полями. Система Санитарно-гигиенического нормирования предельно допустимых уровней электромагнитных полей в России исходит из принципа введения ограничений для конкретных случаев облучения.

Можно выделить следующие виды условий облучения, на которые для людей, находящихся в образовательных учреждениях, установлены специально разработанные СанПиНы:

элементы систем сотовой связи;

видеодисплейные терминалы и мониторы персональных компьютеров;

сверхвысокочастотные печи.

На иные условия облучения, где в качестве источников выступает бытовая потребительская техника, в настоящее время используются межгосударственные российско-белорусские СанПиНы, устанавливающие требования только к электрической составляющей диапазона 50 Гц и к уровню электростатического поля.

При определении конкретного значения предельно допустимого уровня разработчики руководствуются либо результатами специально выполненных работ (например, сверхвысокочастотные печи), либо результатами общих медико-биологических исследований (системы сотовой связи, персональные электронно-вычислительные машины).

В случае отсутствия на конкретный вид продукции отдельного норматива санитарно-гигиенические требования к этой продукции предъявляются на основе предельно допустимого уровня, установленного в общих стандартах [1].

1.4.2 Нормирование электромагнитных излучений промышленной частоты

Основные источники электромагнитных излучений промышленной частоты рассмотрены в подпункте 1.3.1. Нормирование таких электромагнитных излучений выполняется по электрическому и магнитному полям [1].

Электрическое поле. Нормы по напряженности полей промышленной частоты на рабочих местах подразделяются на три категории:

Первая категория – 6,1 кВ/м, 159 А/м – обязательна информация о параметрах электромагнитного поля.

Вторая категория – 12,3 кВ/м, 320 А/м – обязательны мероприятия по ограничению пребывания в электромагнитном поле.

Третья категория – 19,6 кВ/м, 480 А/м – обязательны ограничения пребывания в электромагнитном поле и наличие предупреждения «Опасная работа».

Магнитное поле. Нормативные документы, регламентирующие уровни магнитного поля, например, СанПиН 2.2.4.1191-03, приводят следующие данные:

– предельно допустимая величина магнитной индукции на территории образовательных учреждений не должна превышать 50 мкТл;

– предельно допустимая величина магнитной индукции в учебных помещениях не должна превышать 10 мкТл [10].

Для магнитного поля промышленной частоты предельно допустимые уровни являются дифференцированными (ПДУ № 3206-85) в зависимости от характера генерации и времени контакта (таблица 1.13).

В диапазоне частот от 4 до 1000 Гц за базисное значение напряженности магнитного поля принято 4 кА/м, а для постоянного магнитного поля – 1,6 МА/м.

Таблица 1.13 – Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц [1]

Время воздействия, ч

Напряжённость магнитного поля Н, А/м

Постоянные и импульсные магнитные поля с шириной импульса

tW ≥ 0,02 с и интервалом tp ≥ 2 с

Импульсное

магнитное поле с шириной импульса

60 с > tW  ≥ 1 с и интервалом

tp  > 2 с

Импульсное

магнитное поле с шириной импульса

tW  ≥ 0,02 с и интервалом

tp > 2 с

1

3

3

4

1,0

6000

8000

10000

1,5

5500

7500

9500

2,0

4900

6900

8900

Продолжение таблицы 1.13

1

2

3

4

2,5

4500

6500

8500

3,0

4000

6000

8000

3,5

3600

5600

7600

4,0

3200

5200

7200

4,5

2900

4900

6900

5,0

2500

4500

6500

5,5

2300

4300

6300

6,0

2000

4000

6000

6,5

1800

3800

5800

7,0

1600

3600

5600

7,5

1500

3500

5500

8,0

1400

3400

5400

Примечания:

1. tW – длительность импульса.

2. tp – длительность интервала между импульсами.

В таблицах 1.13 и 1.14 приведены предельно допустимые уровни излучений магнитного поля для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия, согласно СанПиН 2.2.4.1191-03 [10].

Таблица 1.13 – Предельно допустимый уровень постоянного магнитного поля в учебных помещениях

Время воздействия за учебный день, мин

Условия воздействия

Общее

Локальное

ПДУ напряженности магнитного поля, кА/м

ПДУ магнитной индукции, мТл

ПДУ напряженности магнитного поля, кА/м

ПДУ магнитной индукции, мТл

0 – 10

24

30

40

50

11 – 60

16

20

24

30

61 – 480

8

10

12

15

Таблица 1.14 – Предельно допустимый уровень периодического воздействия магнитного поля частотой 50 Гц [10]

Время пребывания, ч

Условия воздействия

Общее

Локальное

ПДУ напряженности магнитного поля, А/м

ПДУ магнитной индукции, мкТл

ПДУ напряженности магнитного поля, А/м

ПДУ магнитной индукции, мкТл

менее 1

1600

2000

6400

8000

2

800

1000

3200

4000

4

400

500

1600

2000

8

80

100

800

1000

1.4.3 Нормирование электромагнитных излучений высоких и сверхвысоких частот

Источники электромагнитных излучений радиочастотного диапазона весьма разнообразны; более подробно такие источники представлены в разделе 1.3.2.

СанПиН 2.2.4.1191-03 [10] устанавливает предельно допустимый уровень воздействия электромагнитных излучений в диапазоне от 30 кГц до 300 ГГц и основные санитарно-гигиенические требования к приобретению и использованию источников излучения. Оценка воздействий этих излучений на людей осуществляется по следующим параметрам:

по энергетической экспозиции, которая определяется интенсивностью излучения и временем его воздействия (эта оценка применяется для лиц, деятельность или обучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников радиоизлучений);

по значениям интенсивности излучения (эта оценка используется применительно ко всем остальным категориям людей, не связанных с работой источников радиоизлучений, но вынужденных находиться в зоне их действия).

В диапазонах частот от 30 кГц до 300 МГц интенсивность излучений оценивается по значениям напряженности электрического поля и напряженности магнитного поля, а в диапазонах частот от 300 МГц до 300 ГГц – по значениям плотности потока энергии [1].

Некоторые данные предельно допустимого уровня электромагнитных излучений различных источников в помещениях образовательных заведений приведены в таблице 1.15.

Таблица 1.15 – Предельно допустимые уровни (ПДУ) электромагнитных излучений [10]

Источник

Диапазон частот

Значение ПДУ

Примечание

Сверхвысоко-частотные печи

2,45 ГГц

ППЭ =

=10 мкВт/см2

Условия измерения: расстояние 0,5 м от любой точки, при нагрузке 1 л воды

Видеодисплейные

терминалы

5 Гц – 2 кГц

EПДУ = 25 В/м

ВПДУ = 250 нТл

Условия измерения: расстояние 0,5 м вокруг терминала

2 – 400 кГц

EПДУ  = 2,5 В/м

ВПДУ =25 нТл

Видеодисплейные

терминалы

Поверхностный электростатичес-кий потенциал

U = 500 B

Условия измерения: расстояние 0,1 м от экрана

Прочая бытовая техника

50 Гц

EПДУ = 500 В/м

Условия измерения: расстояние 0,5 м от корпуса изделия

0,3 – 300 кГц

EПДУ = 25 В/м

0,3 – 3 МГц

EПДУ = 15 В/м

3 – 30 МГц

EПДУ = 10 В/м

30 – 300 МГц

EПДУ = 3 В/м

0,3 – 30 ГГц

ППЭ =

=10 мкВт/см2

Максимально допустимые значения интенсивности излучения для различного диапазона частот приведены в таблице 1.16.

Таблица 1.16 – Максимально допустимые значения интенсивности
электромагнитных полей [10]

Величина

Диапазон частот

30 кГц – 3 МГц

3 – 30 МГц

30 – 300 МГц

300 МГц – 300 ГГц

Епду, В/м

500

396

80

Нпду, А/м

50

3

3 (30 –50 МГц)

ППЭпду, мкВт/см2

1000

Поскольку воздействие электромагнитного излучения на человека зависит от времени, существуют предельно допустимые значения энергетической экспозиции по каждому из вышеназванных параметров.

Предельно допустимые уровни электромагнитного излучения радиочастотного диапазона приведены в таблицах 1.17 и 1.18.

Таблица 1.17 – Предельно допустимые  значения энергетической экспозиции [1]

Диапазоны частот

Предельно допустимая энергетическая экспозиция

по электрической составляющей, (В/м)2 ·ч

по магнитной составляющей,

(А/м)2 ·ч

по плотности потока

энергии,

(мкВт/см2)·ч

30 кГц – 3 МГц

20000

200,0

3 – 30 МГц

7000

не разработаны

30 – 50 МГц

800

0,72

50 – 300 МГц

800

не разработаны

300 МГц – 300 ГГц

200

Примечание – во всех случаях при указании диапазонов частот каждый диапазон включает нижний и верхний диапазоны.

Предельно допустимые уровни воздействия электромагнитных излучений, создаваемых источниками излучения высоких  и сверхвысоких частот, для людей, находящихся в различных помещениях, приведены в таблицах 1.18 – 1.19.

Таблица 1.18 – Предельно допустимые уровни напряжённости электрической и магнитной составляющих в диапазоне частот от 30 кГц до 300 МГц в зависимости от продолжительности воздействия [1]

Продолжительность воздей-

ствия, ч

EПДУ , В/м

HПДУ , А/м

0,03 –

 3 МГц

3 –

 30 МГц

30 –

– 300 МГц

0,03 

 3 МГц

30 –

 50 МГц

8,0 и более

50

30

10

5,0

0,3

7,0

53

32

11

5,3

0,32

5,0

63

37

13

6,3

0,38

3,0

82

48

16

8,2

0,49

1,0

141

84

28

14,2

0,85

0,5

200

118

40

20,0

1,20

0,25

283

168

57

28,3

1,70

0,125

400

236

80

40,0

2,40

0,08 и менее

500

296

80

50,0

3,00

Примечание – при продолжительности воздействия менее 0,08 часа дальнейшее повышение интенсивности воздействия не допускается.

Таблица 1.19 – Предельно допустимые уровни плотности потока энергии в диапазоне частот 300 МГц – 300 ГГц в зависимости от продолжительности воздействия [1]

Продолжительность воздействия, ч

ППЭПДУ , мкВт/см2

8,0 и более

25

7,0

29

5,0

40

3,0

67

1,0

200

0,5

400

0,25

800

0,20

1000

Примечание – при продолжительности воздействия менее 0,2 часа дальнейшее повышение интенсивности воздействия не допускается.

Сотовая радиосвязь. Уровень безопасности сотовых телефонов в настоящее время оценивается в SAR (Specifie Asorption Rates) – по уровню излучения (эмиссии излучаемой энергии) в ваттах на 1 кг мозгового вещества (Вт/кг). Чем меньше значение SAR, тем безопаснее устройство. Значения SAR для некоторых сотовых телефонов приведены в таблице 1.20.

Таблица 1.20 – Значение SAR для некоторых моделей сотовых телефонов

Производитель

Модель

Тип

антенны

Значение SAR, Вт/кг при 0,25 Вт выходной мощности на 10 кг веса

Hagenuk

Global Handy

B

0,28

Motorola

StarTac

D

0,33

Sony

CM-DX 1000

D

0,41

Nokia

8110 i

H

0,73

Motorola

d 160

D

0,81

Sony

CMD-Z1

D

0,88

Ericsson

GF 788

H

0,91

Ericsson

GHF 688

H

0,95

Panasonic

EB G 500

D

0,98

Sharp

TQ G 700

D

1,01

Philips

Genie

D

1,05

Nokia

6111

H

1,06

Philips

Diga

H

1,06

Bosch

M-COM 906

D

1,32

Примечания

1) B – встроенная антенна;

2) D – дипольная антенна;

3) H – спиральная антенна.

Временно допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых сотовой радиосвязью, приведены в таблице 1.21.

Таблица 1.21 – Временно допустимые уровни воздействия электромагнитных излучений, создаваемых сотовой радиосвязью [1]

Категория

облучения

Величина ВДУ

Примечание

Облучение пользователей радиотелефонов

ППЭ =

=100 мкВт/см2

Условия измерения: измерения ППЭ следует производить на расстоянии от источника излучений, соответствующего расположению головы человека, подвергающегося облучению

Сравнение приведенных в таблице 1.22 данных национальных стандартов ряда стран и рекомендаций международных организаций показывает, что требования норматива РФ более жесткие.

Таблица 1.22 – Данные  национальных  стандартов ряда стран и рекомендаций международных организаций [1]

Страна,

организация

Область распространения нормативного документа

Частотный диапазон, МГц

ПДУ воздействия, мкВт/см2

Время усреднения, мин

РФ,

норматив ГН 2.1.8/2.2.4.019 -94

Пользователи радиотелефонов

400 – 1200

100

США, стандарт ANSI С.95.-91

Неконтролируемые условия

300-300000

200-2000

30

Германия

Пользователи радиотелефонов

30 – 3000

2500

6

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), рекомендации IPRA/INIRC*

Пользователи радиотелефонов

400 -2000

200-1000

6

CENELEK**

(проект стандарта)

Неконтролируемые условия

400 – 2000

200 – 2000

6

Примечания:

1) INIRC – Международный комитет по защите от ионизирующих излучений;

2) CENELEK – Европейский комитет по электромагнитной стандартизации.

1.4 Принципы обеспечения защиты человека от вредного влияния электромагнитных излучений

Защита организма человека от действия электромагнитных излучений предполагает снижение их интенсивности до уровней, не превышающих предельно допустимые. Защита обеспечивается выбором конкретных методов и средств, учетом их экономических показателей, простотой и надежностью эксплуатации. Организация этой защиты подразумевает:

оценку уровней интенсивности излучений на рабочих местах и их сопоставление с действующими нормативными документами;

выбор необходимых мер и средств защиты, обеспечивающих степень защищенности в заданных условиях;

организацию системы контроля над функционирующей защитой.

По своему назначению защита может быть коллективной, предусматривающей мероприятия для групп людей, и индивидуальной – для каждого человека в отдельности. В основе каждой из них лежат организационные и инженерно-технические мероприятия.

Организационные меры защиты направлены на обеспечение оптимальных вариантов расположения объектов, являющихся источниками излучения, и объектов, оказывающихся в зоне воздействия, организацию труда и отдыха человека с целью снизить до минимума время пребывания в условиях воздействия, предупредить возможность попадания в зоны с интенсивностями, превышающими предельно допустимый уровень, т. е. осуществить защиту «временем». Внедрение в практику этих защитных мер начинается в период предупредительного и уточняется в период текущего санитарного надзора.

К организационным мерам защиты следует отнести и проведение ряда лечебно-профилактических мероприятий. Это, прежде всего, обязательное медицинское освидетельствование, последующие периодические медицинские обследования, что позволяет выявить ранние нарушения в состоянии здоровья человека, отстранить от выполнения какой-либо работы при выраженных изменениях состояния здоровья [20]. Лечебно-профилактические меры защиты используются для повышения сопротивляемости организма к воздействию электромагнитных полей, а также лечению в аварийных ситуациях. Этот метод осуществляется путем применения поверхностно активных антистатических веществ; уменьшения статической электризации синтетических материалов, изделий, оборудования и отделки помещений путём их антистатической обработки [1].

В каждом конкретном случае оценка риска здоровью людей должна базироваться на качественной и количественной характеристике факторов. Существенным с позиции влияния на организм является характер профессиональной деятельности и стаж работы. Важную роль играют индивидуальные особенности организма, его функциональное состояние.

К организационным мерам следует отнести также применение средств наглядного предупреждения о наличии того или иного излучения, проведение инструктажей, лекций по безопасности труда при работе с источниками излучений и профилактике их неблагоприятного и вредного воздействия. Большую роль в организации защиты играют объективная информация об уровнях интенсивностей на рабочих местах и четкое представление об их возможном влиянии на состояние здоровья людей.

Защита «временем» предусматривает нахождение в контакте с излучением только по необходимости с четкой регламентацией по времени и пространству совершаемых действий; автоматизацию работ и т. д. В зависимости от воздействующих уровней (инструментальный и расчетный методы оценки) время контакта с ними определяется в соответствии с действующими нормативными документами.

Защита оптимальным размещением подразумевает определение санитарно-защитных зон, зон недопустимого пребывания на этапах проектирования. В этих случаях для определения степени снижения воздействия в каком-то пространственном объеме используют специальные расчетные, графоаналитические, инструментальные (стадия экспериментальной эксплуатации) методы.

Организационные меры коллективной и индивидуальной защиты основаны на одних и тех же принципах и в некоторых случаях относятся к обеим группам. Разница лишь в том, что первые направлены на нормализацию электромагнитной обстановки для целых коллективов, на больших площадях, а вторые уменьшают излучения при индивидуальной регламентации труда.

Инженерно-технические меры защиты применяются в тех случаях, когда исчерпана эффективность организационных мер.

Коллективная защита по сравнению с индивидуальной предпочтительней вследствие простоты обслуживания и проведения контроля над эффективностью защиты. Однако ее внедрение часто осложняется высокой стоимостью, сложностью защиты больших пространств. Тактика применения методов коллективной защиты от электромагнитных излучений зависит от нахождения источника облучения по отношению к учебному помещению: внутри или снаружи.

2 Обеспечение электромагнитной безопасности

В России ситуация с обеспечением электромагнитной безопасности на рабочих местах, в частности, при использовании компьютерной техники, находится на грани критической в силу того, что:

процесс информатизации в стране происходит стихийно;

компьютерная техника начала полномасштабно проверяться по параметрам электромагнитной безопасности лишь с 1-го октября 1998 года и в организациях в настоящее время еще используется техника, не удовлетворяющая действующим гигиеническим нормам;

эксплуатация компьютерного оборудования производится непрофессионально,  из-за чего до 20% современных компьютеров на рабочих местах мало чем отличается по уровням создаваемых ими электромагнитных полей от компьютеров устаревших моделей [21].

Гигиеническая оценка электромагнитного поля производится по фактическим уровням измеренных электромагнитных полей и соответствию их гигиеническим нормативам, гарантирующим безопасность человека и обеспечивающим благоприятные условия его жизнедеятельности. В таблице 2.1 представлены контролируемые параметры электрического и  магнитного полей.

Таблица 2.1 – Параметры ЭМП, измеряемые при санитарно-гигиеническом контроле [14]

Частота

Контролируемый параметр

Обозначение

Единица измерения

1

2

3

4

0 Гц

Напряженность ЭП

Потенциал ЭП

Е

В/м

В

0 Гц

Напряженность МП

Индукция МП

H

B

А/м

Тл

0,1 –

300 Гц

Напряженность ЭП

Напряженность МП

Индукция МП

Е

H

B

В/м

А/м

Тл

0,3 кГц –

300 МГц

Напряженность ЭП

Напряженность МП

Индукция МП

Плотность потока энергии

Е

H

B

ППЭ

В/м

А/м

Тл

мкВт/см2

Продолжение таблицы 2.1

1

2

3

4

30 кГц –

300 МГц

Энергетическая экспозиция по ЭП

Энергетическая экспозиция по МП

ЭЭЕ

ЭЭH

(В/м)2  ч

(А/м)2  ч

300 МГц – 300 ГГц

Энергетическая экспозиция плотности потока энергии

ЭЭППЭ

(мкВт/см2) • ч

2.1 Приборы для контроля электромагнитных излучений

Вопрос о приборах для контроля параметров электромагнитных полей является одним из принципиальных в решении проблем, связанных с обеспечением безопасности и электромагнитной совместимости, требует внимательного изучения. Неверный выбор средств контроля может привести к ошибочным результатам измерений, необъективной оценке качества контролируемой техники и безопасности рабочих мест по условиям труда.

Обобщенная классификация приборов, используемых для контроля уровня электромагнитных излучений, для оценки помехоэмиссии и помехоустойчивости технических средств, а также для контроля качества электрической энергии представлена на рисунке 2.1. В данном подразделе рассматриваются приборы, позволяющие оценить различные параметры электромагнитных излучений в окружающем пространстве.

Рисунок 2.1 – Схема обобщённой классификации приборов для измерения электромагнитных излучений [1]

Рассмотрим технические характеристики некоторых отечественных и импортных приборов.

2.1.1 Отечественные приборы

2.1.1.1 Комплекты измерителей электрических и магнитных полей «Циклон» [1]

Комплект измерителей электрических и магнитных полей «Циклон – 04» предназначен для сертификационных испытаний компьютерной и офисной техники, пространственного обследования интенсивности низкочастотных полей вблизи технических средств и контроля биологически опасных уровней полей на рабочих местах с техническими средствами. В состав комплекта входят: измеритель напряженности переменного электрического поля (ИЭП-04) и измеритель индукции переменного магнитного поля (ИМП-04). Измеритель ИЭП-04 (рисунок 2.2) снабжён дисковой антенной (дисковым пробником) и дипольной антенной для контроля электрических излучений от различных технических средств в окружающее пространство. Измеритель ИМП-04 (рисунок 3.3) комплектуется двумя сменными антеннами на два диапазона частот. Технические и эксплуатационные характеристики комплекта измерителей электрических и магнитных полей «Циклон – 04» приведены в таблице 2.2.

Рисунок 2.2 – Измеритель напряженности переменного электрического поля ИЭП–04

Рисунок 2.3 – Измеритель индукции переменного магнитного поля ИМП–04

Таблица 2.2 – Технические и эксплуатационные характеристики комплекта «Циклон – 04»

Диапазон измеряемых уровней полей

Напряженность электрического поля для ИЭП-04, В/м

0,7 – 1000

Магнитная индукция (плотность магнитного потока) для ИМП-04, нТл

7 – 5000

Диапазон частот измерения

Полоса I, ГГц

5 – 2000

Полоса II, кГц

2 – 400

Основная погрешность измерения, не более, %

± 10

Комплектность прибора

Индикаторный блок

Сменные антенны

Эксплуатационные характеристики

Потребляемая мощность (каждого из приборов), не более, Вт

2

Габаритные размеры индикаторного блока, мм

170x170x90

Комплект приборов для измерения электромагнитных излучений «Циклон – 05» (рисунок 2.4) предназначен для измерения среднеквадратических значений магнитной индукции и напряженности низкочастотных электромагнитных полей вблизи различных технических средств при контроле норм в области охраны природы, безопасности труда и населения в соответствии с государственными стандартами и санитарными нормами. Состав: измеритель переменных электрических полей ИЭП-05 (рисунок 2.5), измеритель переменных магнитных полей ИМП-05 (рисунок 2.6), измеритель напряжённости электростатического поля ИЭСП-01. ИЭП-5 комплектуется дипольной антенной для измерения напряженности электрического поля в свободном пространстве и дисковым пробником для измерения напряженности электрического поля от мониторов компьютеров по СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Приборы ИМП-05/1 и ИМП-05/2 имеют изотропные антенны, что позволяет получить модуль вектора индукции за одно измерение без дополнительных расчетов.

Прибор «Циклон» комплектуется дипольной антенной для измерения напряженности поля в свободном пространстве и дисковой антенной (диаметр – 300 мм).

Технические и эксплуатационные характеристики комплекта измерителей электрических и магнитных полей «Циклон – 05» приведены в таблице 2.3.

Рисунок 2.4 – Комплект приборов для измерения электромагнитных излучений «Циклон 05»

Рисунок 2.5 – Измеритель переменных электрических полей ИЭП-05

Рисунок 2.6 – Измерители переменных магнитных полей ИМП-05/1 и ИМП-05/2

Таблица 2.3 – Технические и эксплуатационные характеристики комплекта «Циклон – 05»

Диапазон измеряемых уровней полей

Напряженность электрического поля, В/м

0,7 – 20

Магнитная индукция (плотность магнитного потока), нТл

7 – 200

Диапазон частот измерения

Полоса I, ГГц

5 – 2000

Полоса II, кГц

2 – 400

Основная погрешность измерения, не более, %

± 20

Эксплуатационные характеристики

Потребляемая мощность каждого из приборов, не более, Вт

0,3

Масса каждого из приборов, кг

0,75 – 0,9

Комплект приборов "Циклон – 05М" предназначен для выполнения тех же видов измерений, что и комплект Циклон – 05 (рисунок 2.7) и дополнен прибором ИЭСП-01 для измерения напряженности электростатического поля в свободном пространстве и потенциала поверхности экрана монитора.

Рисунок 2.7 – Комплект приборов Циклон-05М

Рисунок 2.8 – Измеритель напряженности электростатического поля ИЭСП-01

Состав комплекта:

измеритель электрического поля ИЭП-05;

измеритель магнитного поля ИМП-05/1;

измеритель магнитного поля ИМП-05/2;

измеритель напряженности электростатического поля ИЭСП-01 (рисунок 2.8).

ИЭСП-01 выпускается в трех вариантах:

ИЭСП-01 "А" для измерения электростатического потенциала поверхности экрана монитора, комплектуется диском (измерительной пластиной);

ИЭСП-01 "Б" для измерения напряженности электростатического поля в свободном пространстве, комплектуется съемной антенной;

ИЭСП-01 "В" совмещает функции вариантов "А" и "Б", комплектуется диском (измерительной пластиной) и съемной антенной.

Измеритель напряженности электростатического поля ИЭСП-01 предназначен для измерения напряженности электростатического поля, создаваемого видеодисплейным терминалом, при контроле норм по электромагнитной безопасности (таблица 2.4).

Таблица 2.4 – Технические характеристики измерителя напряженности электростатического поля ИЭСП-01

Характеристики

Значение

Диапазон измеряемых значений напряженности электростатического поля, кВ/м

1 – 180

Основная погрешность измерения, %

Не более 10

Габариты прибора, не более, мм

2708560

2.1.1.2 Измерители марки ПЗ [1]

Измеритель электромагнитных излучений ПЗ-31 (рисунок 2.9) предназначен для измерения среднеквадратических значений напряженности электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля (ЭМП) в режимах непрерывной генерации, амплитудной, частотной и импульсной модуляций, а также для измерения плотности потока энергии (ППЭ) при проведении контроля уровней электромагнитного поля на соответствие требованиям норм по электромагнитной безопасности в соответствии с ГОСТ 27859, ГОСТ 12.1.006, ГН 2.1.8./2.2.4.019 и СанПиН 2.2.4/2.1.8.055.

Рисунок 2.9 – Измеритель  электромагнитных излучений ПЗ-31

Измеритель ПЗ-31 обеспечивает:

усреднение результатов измерения текущих значений ППЭ и напряженности электромагнитного поля за истекшие 6 мин;

выбор максимальных значений результатов измерения текущих значений ППЭ и напряженности электромагнитного поля за истекшие 6 мин;

хранение в памяти процессора с возможностью вывода на ПЭВМ типа РС средних и максимальных значений напряженности электромагнитного поля с дискретностью усреднения 6 мин, зарегистрированных в течение 3,46 сут работы (всего 832 средних и 832 максимальных значений);

измерение экспозиции облучения;

ввод допустимых значений напряженности электромагнитного поля, ППЭ и экспозиции;

визуальное оповещение пользователя при достижении допустимых значений;

установку времени работы по таймеру.

Технические характеристики измерителя ПЗ-31 приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Технические характеристики измерителя ПЗ-31

Рабочий диапазон частот:

– для электрической составляющей поля, МГц

0,01 – 300

– для магнитной составляющей поля, МГц

0,01– 30

Пределы измерения текущих значений ППЭ и напряженности электромагнитного поля:

– для электрической составляющей поля, В/м

1 – 615

– для магнитной составляющей поля, А/м

0,5 – 40

– для ППЭ, мкВт/см2

0,265 – 100000

Пределы допускаемой основной погрешности измерений ППЭ и напряженности при измерении линейно поляризованного поля, дБ

±1,6

Пределы допускаемой основной погрешности измерений ППЭ и напряженности поля при измерении произвольно поляризованного поля, дБ

±3,2

Изменение значений ППЭ и напряженности электромагнитного поля, обусловленное отклонением температуры окружающего воздуха от нормальной на каждые 10 °С в пределах рабочих температур, не более, дБ 

0,5

Продолжение таблицы 2.5

Мощность, потребляемая измерителем от источника питания, не более, В.А

0,8

Время непрерывной работы измерителя, не менее, ч

8

Средняя наработка на отказ измерителя, не менее, ч

10000

Масса, не более, кг:

– антенны-преобразователя А1

0,15

– антенны-преобразователя А4

0,4

– антенны-преобразователя А5

0,35

– измерительного устройства

1,0

– измерителя в футляре ИУШЯ. 323365.026

3,0

Габариты, не более, мм:

– антенны-преобразователя А1

270х65

– антенны-преобразователя А4

320х95

– антенны-преобразователя А5

400х95

В состав комплекта входят: зарядное устройство, кабель RS-232S.

Измеритель ближнего электромагнитного поля «Элон» предназначен для измерения сильных электрических и магнитных полей на рабочих местах промышленных высокочастотных установок и радиопередающих средств связи.

Специально разработан для контроля предельно допустимых величин напряженности поля, предусмотренных международными стандартами.

Особенности устройства перечислены ниже.

1. Полностью заменяет аналогичный импортный прибор NFM-1.

2. Обеспечивает цифровой отсчет показаний.

3. Отличается малым потреблением тока от батарей (0,1 мА).

4. Удобен для переноски и работы в полевых условиях.

Характеристики устройства приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Характеристики измерителя ближнего электромагнитного поля «Элон»

Измерение электрического поля Е:

– диапазон частот

0,06 – 350 МГц; 50 Гц

– диапазон измеряемых величин

2 – 1500 В/м (0,06 – 350 МГц);

2 – 40 кВт/м (50 Гц)

Измерение магнитного поля Н:

– диапазон частот

100 кГц – 10 МГц

– диапазон измеряемых величин

1 – 10 А/м

– погрешность измерения

± 20%;

Электропитание

6 элементов А316

Потребляемый ток

менее 100 мкА

Масса прибора (без чехла)

не более 2 кг.

Измеритель электромагнитного излучения ПЗ-30, внешний вид которого приведён на рисунке 2.10, предназначен для измерения биологически опасных уровней напряженности, плотности потока энергии и экспозиции (таблица 2.7).

Рисунок 2.10 – Измеритель плотности потока энергии ПЗ-30

На индикатор выводятся следующие показатели:

текущие значения плотности потока, энергии и напряженности поля;

максимальные и средние значения плотности потока энергии и напряженности поля за 6 мин;

результаты экспозиции за время с момента включения прибора, фиксируемое процессором;

разряд аккумуляторной батареи.

Сигнал тревоги: оптический, допустимые значения экспозиции, плотности потока, напряженности поля могут быть введены через RS-232; калибровка: автоматическая.

Таблица 2.7 – Параметры измерителя электромагнитного излучения ПЗ-30

Параметры

Значение

Частотный диапазон

0,03 – 40 ГГц

Диаграмма направленности

Изотропная, 3-ортогональная

Диапазон измерения

– По напряженности электрического поля

1 – 1000 В/м

– По плотности потока мощности

0,265 – 265000 мкВт/см2

Разрешение измеренных значений

2 %

Неравномерность частотной характеристики

– Относительно частоты 100 МГц*

От -4 до +1 дБ

(0,03 – 0,08 ГГц)

(3 типа преобразователей)

Меньше либо равна + 2,0 дБ 

(0,8 – 1,0 ГГц)

(3 типа преобразователей)

От -4 до +3 дБ

(0,1 – 40 ГГц)

С учетом вводимых калибровочных коэффициентов

Менее + 1 дБ

Стандартное отклонение от изотропности для неполяризованного электромагнитного поля

2 дБ

Погрешность калибровки на

частоте 100 МГц относительно

напряженности поля 27,5 В/м

Менее +1 дБ

Интерфейс

RS-232

Дополнительные функции

Фиксация в памяти микропроцессора 80 средних и 80 максимальных значений и вывод на PC

Питание

4 аккумуляторные батареи

НЛЦ -0,9 АА

Диапазон рабочих температур

От -10 до +50°С

Время непрерывной работы

Больше 8 часов

Габариты

Измерительный блок: 200x110x35

Пробник: диаметр 62 мм, длина 290 мм

Масса

1 кг

Примечание: * – для дальней зоны излучения при условии параллельности ручки зонда вектору магнитного поля.

Измеритель напряженности электромагнитного поля ПЗ-21 предназначен для измерения среднеквадратических значений напряженности электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в режимах непрерывной генерации, амплитудной, частотной и импульсной модуляции (таблица 2.8).

Прибор ПЗ-21 применяется для пространственного обследования интенсивности ВЧ-излучений в ближней зоне мощных ВЧ-установок в широкой полосе частот, для контроля опасных уровней ВЧ-излучений на рабочих местах персонала, обслуживающего электрорадиотехнические установки и системы, излучающие ЭМП.

Таблица 2.8 – Технические характеристики ПЗ-21

Диапазон частот:

– по электрической составляющей произвольно поляризованного ЭМП, Гц

1x10 – 3x10

– по электрической составляющей линейно-поляризованного ЭМП, Гц

1x10 – 3x10

По магнитной составляющей ЭМП, Гц

1x10 – 3x10

Пределы измерения среднеквадратических значений:

электрической составляющей ЭМП, В/м

1 – 1000

магнитной составляющей ЭМП, А/м

0,5 – 16

Погрешность, обусловленная неравномерностью АЧХ антенны-преобразователя (АП) при частоте свыше 1x10 Гц, дБ

Не более 1,3

Погрешность обусловленная отклонением от изотропной диаграммы направленности АП при частоте свыше 1x10 Гц, дБ

Не более 1,5

Дополнительная погрешность измерителя, обусловленная отклонением температуры окружающего воздуха от нормальной

(в пределах рабочих температур) на каждые 10 0С, дБ

Не более 1

Дополнительная информация: в комплект измерителя входят три антенны-преобразователя (АП) для измерения электрической составляющей ЭМП (АП-Е-1, АП-Е-2, АП-Е-3) и одна – для измерения магнитной составляющей ЭМ поля (АП-Н-1). Прибор-индикатор ИНП ПЗ-21 и блок питания аккумуляторный крепятся на специальном ремне. Органы управления, индикации отсчета расположены на лицевых панелях блоков и устройств, входящих в состав ПЗ-21.

Измеритель напряженности поля промышленной частоты ПЗ-50 (таблица 2.9, рисунок 2.11) предназначен для измерения напряженности электрического и магнитного поля промышленной частоты (50 Гц) и применяется для контроля предельно допустимых уровней электрического и магнитного поля.

Таблица 2.9 – Технические характеристики прибора ПЗ-50

Диапазон измерения напряженности электрического поля, кВ/м

От 0,01 до 180

Пределы измерения, кВ/м

0,2, 2, 20 и 200

Диапазон измерения напряженности магнитного поля, А/м

От 0,01 до 1800

Пределы измерения, А/м

0,2, 20, 200 и 2000

Пределы допускаемой относительной основной погрешности измерения напряженности электрического поля, %, где Еп – установленный предел измерения; Ех – измеренное значение напряженности магнитного поля, В/м

(15 + 0,2 (Еп / Ех))

Пределы допускаемой относительной основной погрешности электрического поля, %, где Нп – установленный предел измерения, Нх – измеренное значение напряженности магнитного поля, А/м

(15+0,2 (Нп/Нх))

Время непрерывной работы в автономном режиме

Не менее 16

Источник питания

Встроенная батарея из 4 сменных химических элементов по 1,5 В

Габариты и масса составных частей, не более

АП ЕЗ-50: 0,8 кг,

450x110x40 мм

НЗ-50:

450x110x40 мм

Устройство отсчетное УОЗ-50

175x75x45 мм;

0,5 кг

Рисунок 2.11 – Измеритель напряженности поля промышленной частоты ПЗ-50

Измеритель П3-50 выполнен в виде малогабаритного носимого прибора автономным питанием. Основными элементами измерителя являются: устройство отсчетное УОЗ-50 и антенны-преобразователи (АП) направленного приема. Работа измерителя основана на возбуждении в АП под воздействием измеряемого поля переменного напряжения, пропорционального напряженности поля. Переменное напряжение предварительно усиливается в АП и поступает на вход УОЗ-50, где происходит его фильтрация, дальнейшее усиление, преобразование в постоянное напряжение и индикация. Для измерения напряженности электрического поля предназначена антенна АП ЕЗ-50. Для измерения магнитного поля – АП НЗ-50.

Измеритель выпускается в комплектах ПЗ-50А, ПЗ-50Б и ПЗ-50В.

Базовый комплект:

устройство отсчетное УО3-50 с элементами питания;

антенны АП Е3-50 и/или Н3-50 (по выбору);

инструкция по эксплуатации и паспорт;

свидетельство о поверке;

футляр для переноски.

Широкополосные измерители плотности потока энергии электромагнитного поля П3-18А, П3-24 предназначены для измерения средних значений плотности потока энергии электромагнитного поля в широком диапазоне частот (таблица 2.10). Используются для оценки степени биологической опасности СВЧ-излучения режима непрерывной генерации и импульсной модуляции в свободном пространстве и ограниченных объемах вблизи мощных источников излучения. Приборы просты в обращении и не требуют настройки в процессе измерения. Отсчет измеряемой величины производится на цифровом табло индикатора, входящего в состав измерителя. Питание измерителя осуществляется от встроенной аккумуляторной батареи.

Таблица 2.10 – Технические характеристики приборов  ПЗ-18А и ПЗ-23

Тип прибора

ПЗ-18А

ПЗ-23

Тип источника питания

Ш-19

ИП-1

ИП-2

Модель зонда

АП-ППЭ-1А

АП-ППЭ-2А

Пределы измерения, мкВт/см

(0,9–10) –

(3,2–10)103

(6,0–66,6) –

(20–00)103

От 0,5 до 500

От 2

до 2000

Основная погрешность измерения, дБ

+2

+3,0

Габариты, мм:

– индикатора

– антенны-преобразователя

– устройства зарядного

208x110x134

135x540

208x110x134

208x110x134

93x390

208x110x134

Масса, кг:

– индикатора

– антенны-преобразователя

– устройства зарядного

1,3

0,8

1,8

1,8

0,9

1,8

Селективный измеритель напряженности поля СИНЭП-1. Измерение паразитных электромагнитных излучений оборудования производится в различных целях: исследование вопросов электромагнитной совместимости, проверка оборудования на соответствие гигиеническим нормам и др. Этот прибор предназначен для измерения интенсивности и исследований структуры электромагнитного поля (таблица 2.11), и может быть использован, в частности, в ближней зоне источников излучений при исследовании вопросов электромагнитной совместимости оборудования и проверке его на соответствие гигиеническим нормам.

Отличительные особенности измерителя напряженности:

высокая чувствительность;

возможность использования в ближней зоне источников излучений;

применение световодов для связи зонда с другими блоками устройства существенно повышает достоверность результатов измерения.

дистанционная настройка измерительного зонда на частоту измеряемого сигнала по световоду;

дистанционное управление по световоду включением источника питания измерительного зонда;

использование нерезонансных антенн.

Таблица 2.11 – Технические данные измерителя СИНЭП-1

Рабочий диапазон частот

0,3 – 4,0 МГц

Диапазон измеряемых напряженностей электрического поля

30 мкВ/м – 5 В/м

Порог чувствительности по напряжению на входе измерительного преобразователя

0,1 мкВ

Селективность при расстройке 1 кГц

65 дБ

Максимальная длина используемых световодов

10 м

Максимальный размер используемых антенн

120 мм

Измеритель напряженности СИНЭП-1 включает в себя зонд, состоящий из измерительного преобразователя и антенны. Зонд связан световодами с блоком управления и регистратором. Измерительный преобразователь представляет собой гетеродинный приемник. Работает устройство следующим образом. Высокочастотное напряжение с антенны поступает на вход измерительного преобразователя, преобразуется в сигнал промежуточной частоты, усиливается и передается по световоду на регистратор, в качестве которого используется селективный усилитель с фотоприемником на входе. Амплитуда сигнала промежуточной частоты пропорциональна амплитуде высокочастотного напряжения на входе измерительного преобразователя. Настройка гетеродина измерительного преобразователя осуществляется дистанционно по световоду. Точность настройки частоты гетеродина – 1 Гц.

В измерителе использованы нерезонансные антенны. Частота собственного резонанса антенн, используемых в измерителе напряженности, значительно превышает 4 МГц, что дополнительно снижает искажения, вносимые в исследуемое поле.

Питание зонда осуществляется от автономного источника. Для уменьшения его объема и повышения экономичности предусмотрено дистанционное включение и выключение по световоду. Габариты измерительного преобразователя 88x72x19 мм.

Измеритель параметров электрического и магнитного полей «В&Е-метр» типа А002м предназначен для проведения экспрессных измерений среднеквадратичного значения осцилляции электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в жилых и рабочих помещениях. Измеритель может применяться при проведении санитарно-гигиенического обследования помещений с электрооборудованием (персональные компьютеры, факсимильные аппараты, игровые автоматы и пр.). Типичные применения: общий анализ электромагнитного фона в помещении, поиск источников интенсивного электромагнитного излучения, аттестация рабочих мест и пр. В целях аппаратурного обеспечения санитарно-гигиенического надзора и контроля за выполнением СанПиН 2.2.2.542-96 (от 14.07.1996) амплитудные и частотные диапазоны измерений выбраны в соответствии с приведенными в указанном документе допустимыми значениями параметров неионизирующих электромагнитных излучений.

Измеритель выполнен по многоканальной схеме, позволяющей одновременно проводить измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в двух полосах частот: от 5 Гц до 2 кГц и от 2 до 400 кГц. Обработка результатов измерения осуществляется встроенным в прибор микропроцессором. Это позволяет автоматизировать процесс измерения в двух выбираемых пользователем режимах: либо непрерывных измерений одного из компонент (режим поиска), либо одноточечных измерений абсолютной величины вектора поля (режим аттестации), и выводить на четырехстрочный матричный индикатор абсолютные значения измеряемых параметров.

По желанию пользователя измеритель может быть доукомплектован внешней антенной, что дает возможность проводить сертификацию персональных компьютеров по международным стандартам.

Простота обращения с прибором позволяет пользователю без какой-либо предварительной подготовки быстро и эффективно проводить надежные измерения уровня электромагнитного шума.

Основные технические характеристики прибора:

1. Пределы измерения электрического поля:

– в диапазоне частот 5 Гц – 2 кГц: 2 – 500 В/м;

– в диапазоне частот 2 кГц – 400 кГц: 0,2 – 50 В/м.

2. Пределы измерения магнитного поля:

– в диапазоне частот 5 Гц – 2 кГц: 0,04 – 5 мкТл;

– в диапазоне частот 2 кГц – 400 кГц: 5 – 500 нТл.

3. Неравномерность АЧХ в указанных диапазонах, не более: 3 дБ. Основная погрешность измерения: 10 %.

4. Рабочие условия эксплуатации:

– температура: +15 – +40 ºС;

– относительная влажность при температуре +25 ºС: до 90 %.

5. Длительность непрерывной работы прибора без подзарядки аккумуляторной батареи: не менее 15 часов.

6. Наработка на отказ: 1000 ч.

7. Габариты датчика – измерителя: 210х100х60 мм, вес: 400 г.

8. Питание: от встроенной аккумуляторной батареи.

9. Индикация результата: на четырехстрочном матричном жидкокристаллическом индикаторе.

10. Подзарядка: от сетевого блока питания – 6 В.

Универсальный измеритель уровней электростатических полей СТ-01 – простой в эксплуатации микропроцессорный прибор с аккумуляторным питанием, используемый для экспрессных измерений электростатического потенциала и напряженности поля (рисунок 2.12).

Рисунок 2.12 – Универсальный измеритель уровней электростатических полей СТ-01

Измеритель СТ-01 рекомендован Госкомсанэпиднадзором РФ для использования в целях санитарного надзора по контролю напряженности электростатического поля на рабочих местах операторов ПЭВМ, электростатического потенциала по СанПиН 2.2.2.542-96, а также в других сферах производства, регламентированных ГОСТ 12.1.045-84 и СанПиН 001-96.

Прибор предназначен для экспрессных измерений в жилых и рабочих помещениях уровней электростатических полей, источниками которых являются электроустановки, средства отображения информации (дисплеи компьютеров, телевизоры, игровые автоматы), а также отделочные строительные материалы.

Измеритель выполнен на современной элементной базе с матричным дисплеем и микропроцессорным управлением, позволяющим автоматизировать процесс обработки полученных данных. Для измерения поверхностного электростатического потенциала экрана видеодисплея применяется измерительная пластина, которая устанавливается на фиксированном расстоянии от экрана

Измеритель позволяет оценить эффект электризуемости или антистатической обработки текстильных и обувных полимерных материалов и изделий из них как в лабораторных условиях, так и в условиях реального использования одежды и обуви согласно нормативным документам.

Предусмотрено использование двух типов измерительных пластин.

1. Измерительная пластина в форме диска диаметром 200 мм для измерения электростатического потенциала по СанПиН 2.2.2.542-96.

2. измерительная пластина 500×500 мм для измерений по ГОСТ Р 50949-96 (поставляется по отдельному заказу).

Базовый комплект:

преобразователь напряженности электростатического поля;

аккумуляторная батарея, зарядное устройство;

измерительная пластина для измерения поверхностного электростатического потенциала экрана видеодисплея по СанПиН 2.2.2.542-96;

руководство по эксплуатации и паспорт;

свидетельство о поверке;

укладочный кейс.

По дополнительному заказу – измерительная пластина 500×500 мм для измерения по ГОСТ Р 50949-96.

Характеристики измерителя СТ-01 приведены в таблице 2.12.

Таблица 2.12 – Технические характеристики измерителя СТ-01

Рабочий диапазон измерений напряженности электростатического поля, кВ/м

0,1-180

Предел допустимой основной относительной погрешности

± 10%

Масса прибора, кг 

1,1

Габариты укладочного кейса, мм 

350х250х120

Температура окружающей среды

+5o +40 ºС

Относительная влажность при температуре окружающего воздуха +25 ºC 

до 90%

2.1.1.3 Измерители марки ИЭСП [1]

Измеритель электростатического потенциала ИЭСП-6 (рисунок 2.13) предназначен для измерения электростатического потенциала на заряженных поверхностях.

Измеритель ИЭСП-6 позволяет контролировать величину электростатического потенциала на оконечных устройствах средств отображения информации вычислительной техники (дисплеях, видеомониторах, видеодисплейных терминалах) в соответствии с ГОСТ Р50948-96, ГОСТ Р 50949-96 и СанПиН 2.2.2.542-96. Прибор позволяет определять знак электростатического потенциала.

Рисунок 2.13 – Измеритель электростатического потенциала ИЭСП-6

Основные технические характеристики ИЭСП-6 приведены в таблице 2.13.

Таблица 2.13 – Технические характеристики измерителя ИЭСП-6

Характеристика

Значение

Пределы измерения

± (0,1~10) кВ

Напряжение питания

9 В ± 10%

Предел основной погрешности прибора, не более

±10%

Потребляемый ток, не более

1,5 мА

Габариты

230x90x30 мм

Масса, не более

400 г

Средний срок службы, не менее

10 лет

Измеритель напряженности электростатического поля ИЭСП-7 (рисунок 2.14) позволяет измерять напряженность электростатического поля в пространстве в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84. ССБТ "Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля".

Рисунок 2.14 – Измеритель электростатического потенциала ИЭСП-7

Основные технические характеристики ИЭСП-7 приведены в таблице 2.14.

Таблица 2.14 – Технические характеристики измерителя ИЭСП-7

Характеристика

Значение

Пределы измерения

± (2-199,9) кВ/м

Напряжение питания

9 В ± 10%

Предел основной погрешности прибора, не более

±10%

Потребляемый ток, не более

2 мА

Габариты

230x90x30 мм

Масса, не более

400 г

Средний срок службы, не менее

10 лет

2.1.2 Приборы зарубежного производства

Далее следуют несколько приборов, сделанных за рубежом, которые отвечают требованиям к средствам инструментального контроля ЭМП-стандартов России, ЕЭС и Международного комитета по защите от неионизирующих излучений.

Широкий спектр приборов для измерения и анализа электромагнитных излучений выпускается зарубежной фирмой «Wandel & Goltermann» [20].

Анализатор поля EFA-3 (разработчик – фирма «Wandel & Goltermann»), внешний вид которого приведён на рисунке 2.15, позволяет проводить измерения магнитной и электрической составляющих низкочастотных электромагнитных полей, создаваемых различными источниками: линиями электропередач переменного тока, трансформаторными подстанциями, промышленными и бытовыми электроприборами, средствами визуального отображения информации (дисплеями компьютеров и телевизорами) и т. п.

Рисунок 2.15 – Анализатор поля EFA-3

К заявленным возможностям прибора относятся:

подключение к компьютеру через интерфейс RS 232 для передачи результатов измерений;

автоматическое проведение измерений длительностью до 24 часов;

возможность автоматического проведения долговременных параллельных измерений электрического и магнитного полей благодаря функции автономной записи результатов, осуществляемой датчиком электрического поля;

хранение 4095 значений результатов измерений;

обработка полученных данных с помощью программ анализа данных (например, Microsoft Excel);

развитые функции фильтрации сигнала – полосовые фильтры для всех промышленных частот и их гармоник, полосовой фильтр для частоты, выбранной пользователем;

встроенный частотомер;

меню пользователя;

возможность поставки программных средств расчета переменных электрического и магнитного полей с учетом множественных источников.

Диапазон частот: от 5 Гц до 30 кГц.

Предел измерений на частоте 50/60 Гц:

со встроенным датчиком магнитного поля: от 50 нТл до 10 мТл или от 5 нТл до 10 мТл с полосовым фильтром;

с дополнительным датчиком магнитного поля: от 10 нТл до 10 мТл или от 1 нТл до 10 мТл с полосовым фильтром;

с внешним датчиком электрического поля: от 0,5 В/м до 100 кВ/м или от 0,1 В/м до 100 кВ/м с полосовым фильтром.

Точность измерений: от ± 3% ….  ± 8% в зависимости от полосы частот и режима фильтрации.

Функции фильтрации:

широкополосные измерения с функцией частотомера: 5 Гц – 2 кГц/5 Гц – 30 кГц/30 Гц –2 кГц/30 Гц – 30 кГц;

полосовая фильтрация: 16,67 Гц/50 Гц/60 Гц/400 Гц/2-е и 3-и гармоники.

Комплектность:

измеритель EFA-3, внешний датчик Е-поля, сумка-чехол, оптоволоконный кабель, штатив, NiCd аккумуляторы, 2 зарядных устройства;

дополнительно: прецизионный датчик Н-поля (А=100 см2), миниатюрный датчик Н-поля D=3 см с кабелем 1,2 м, кабель для датчика Н-поля, комплект связи с ПК (конвертер, кабель, дискета), другие принадлежности по заказу.

На рисунке 2.16 приведён внешний вид измерителей электромагнитного излучения EMR-20, EMR-30, также выпускаемых фирмой «Wandel & Goltermann», технические характеристики которых приведены в таблице 2.15.

Рисунок 2.16 – Измерители электромагнитного излучения EMR-20, EMR-30

Измерители электромагнитного излучения EMR-20, EMR-30 позволяют осуществлять изотропные (ненаправленные) измерения напряженности высокочастотных электрических полей, создаваемых различными источниками: радиовещательными и телевизионными передатчиками, медицинским оборудованием, радарами, передатчиками систем радио- и сотовой связи, микроволновыми печами и т. п., измерения в безэховых и ТЕМ-камерах.

Характеристики:

показания прибора в процентах от устанавливаемого граничного значения;

непосредственное подключение к персональному компьютеру через волоконно-оптический двунаправленный последовательный интерфейс V.24 (RS 232) для передачи результатов измерений, дистанционного управления и калибровки;

хранение 1500 значений результатов измерений (только для EMR-30);

обработка полученных данных с помощью программ анализа данных (например, Microsoft Excel);

Таблица 2.15 – Технические характеристики EMR-20, EMR-30

Диапазон частот

от 100 кГц до 3 ГГц

Диапазоны измеряемых величин

1,0 - 800 В/м, 0, 27 мкВт/см2 - 170 мВт/см2

Приведенная погрешность измерений

± 1 дБ

Величины

В/м, А/м, мВт/см2, Вт/м2, % от заданной величины

Выводимые результаты

Текущее значение или максимальное значение с момента включения

Продолжение таблицы 2.15

Усреднение

Текущее значение или результат усреднения за 6 минут

Дисплей

ЖКИ многофункциональный

Самотестирование

При включении

Особенности EMR-30

Хранение результатов

1500 значений

Часы реального времени

 

Пространственное усреднение

По заданному интервалу времени или по точкам измерений

Основные характеристики

Габаритные размеры (с датчиком)

96х64х465 мм

Масса (с элементами питания)

450 г

Источник питания

Аккумуляторы

2хMignon (AA) 1,2 В

Батареи

2хMignon (AA) 1,5 В

Время непрерывной работы

С аккумуляторами

8 ч.

С батареями

>15 ч

Условия эксплуатации

Температура окружающей среды

от 0 до +50°С

Относительная влажность воздуха

от 25 до 75 %

На рисунке 2.17 приведён внешний вид анализатора поля Protek 3201, также выпускаемого фирмой «Wandel & Goltermann».

Рисунок 2.17 – Анализатор поля Protek 3201

Анализатор «Protek-3201» применяется при установке, наладке и текущем обслуживании оборудования систем сотовой, транкинговой и пейджинговой радиосвязи, кабельного и спутникового телевидения. Его характеристики приведены в таблице 2.16.

Таблица 2.16 – Технические характеристики Protek 3201 

Диапазон частот

100 кГц - 2060 МГц

Типы детектирования

N-FM, W-FM, AM, SSB

Шаг частоты

5 - 9995 кГц

Память каналов

10 банков х 160 каналов (1600 каналов)

Память данных

10 банков х 160 (1600)

Память установок пользователя

10 банков х 3 режима сканирования

Чувствительность

6 дБмкВ

Скорость сканирования

12,5 каналов/сек

Входное сопротивление

50 Ом

Максимальное входное напряжение

5 В

Диапазон измерений

N-FM: от -10дБмкВ до 40 дБмкВ

W-FM/AM/SSB: от 0 дБмкВ до 50 дБмкВ

Разрешение

± 3 дБмкВ

Погрешность

± 0,5 дБмкВ

Частотомер

Диапазон частот

9 - 2060 МГц

Разрешение

1 кГц

Чувствительность

9 - 2000 МГц: 150 мВ

20 - 1000 МГц: 100 мВ

Входное сопротивление

50 Ом

Максимальное входное напряжение

5 В

Память данных

10 каналов

Основные характеристики

Динамик

Встроенный, внешний

Источник питания

6 батарей типа АА
Сетевой блок питания
Автомобильный адаптер 12В

Диапазон рабочих температур

от 0 до 40° С

Влажность воздуха

от 35 до 85%

Размеры (без антенны)

105х220х45 мм

Масса

700 г

На рисунке 2.18 приведён тесламетр ETM-1, также выпускаемый фирмой «Wandel & Goltermann».

Рисунок 2.18 – Тесламетр ETM -1

Прибор разработан для измерений уровней постоянного магнитного поля, источниками которого являются, например, медицинское оборудование, металлоплавильные печи и транспорт на электрической тяге.

ETM-1 обеспечивает измерения постоянных магнитных полей. Прибор имеет как автоматический, так и ручной выбор диапазона измерений. Результаты представляются на ЖК дисплее (31/2 символа). Возможны измерения по одной или трем осям. Датчик соединяется с прибором экранированным кабелем длиной 1,5 м. Технические характеристики анализатора ЕТМ-1 представлены в табл. 9.

В измерительной головке установлены три датчика, сигналы с которых обрабатываются в измерителе раздельно. Результатом является геометрическая сумма измеренных значений.

Для дистанционного управления ETM-1 используется интерфейс RS-232.

В таблице 2.17 приведены технические характеристики прибора.

Таблица 2.17 – Технические характеристики ETM-1

Характеристика направленности

Изотропная, трехкоординатная

Диапазон измерений

0,1 мТл - 1999 мТл

Тип датчиков

Датчик Холла

Диапазон частот

0 Гц

Точность измерений

± 2%

Основные характеристики

Источник питания

Литиевая батарея 9 В или сетевой блок питания

Время непрерывной работы от батареи

15 ч

Размеры измерителя

160х80х30 мм

Размеры измерительной головки

12х12х100 мм

Вес

250 г

Диапазон рабочих температур

от 0 до +40° С

На рисунке 2.19 приведён внешний вид анализаторов поля EFA-1 и EFA-2, также выпускаемых фирмой «Wandel & Goltermann».

Рисунок 2.19 – Анализаторы поля EFA-1 и EFA-2

Предназначены для измерения магнитной составляющей низкочастотных электромагнитных полей, создаваемых различными источниками: линиями электропередач переменного тока, трансформаторными подстанциями, промышленными и бытовыми электроприборами, средствами визуального отображения информации (дисплеями компьютеров и телевизорами) и т. п.

EFA-1 и EFA-2 компактны, имеют питание от малогабаритных батарей. Подключение к компьютеру через волоконно-оптический интерфейс RS 232 для передачи результатов измерений. Автоматическое проведение измерений длительностью до 24 часов. Хранение 4095 значений результатов измерений (EFA-2). Обработка полученных данных с помощью программ анализа данных (например, Microsoft Excel). Развитые функции фильтрации сигнала - полосовые фильтры для всех промышленных частот и их гармоник, полосовой фильтр для частоты, выбранной пользователем (EFA-2). Встроенный частотомер. Меню пользователя (EFA-2). Возможность поставки программных средств расчета переменного магнитного поля с учетом множественных источников.

На рисунке 2.20 приведён внешний вид прибора B&Emetr.

Рисунок 2.20 – Измеритель напряженности электромагнитного поля B&E metr, компактный прибор для контроля параметров электромагнитного излучения

Измеритель может применяться при проведении санитарно-гигиенического обследования помещений с электрооборудованием (персональные компьютеры, факсимильные аппараты, игровые автоматы и пр.). Типичные применения: общий анализ электромагнитного фона в помещении, поиск источников интенсивного электромагнитного излучения, аттестация рабочих мест и пр. в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.2.542-96. Сертификация персональных компьютеров по международным стандартам MPR II и TCO 92/95 (ГОСТ Р 50923-96, ГОСТ Р 50948-96, ГОСТ Р 50949-96) (при использовании антенны для сертификации ВДТ).

Может применяться аккредитованными испытательными лабораториями ЦГСЭН, производственными лабораториями в энергетике. Организациями, осуществляющие аттестацию рабочих мест.

Технические характеристики B&Emetr представлены в таблице 2.18.

Таблица 2.18 – Технические характеристики B&Emetr

Характеристика

Значение

Диапазоны частот, кГц

0,005 - 400

Пределы измерения электрического поля, В/м

В диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц
В диапазоне частот 2 кГц - 0,4 МГц

 

5 - 500
0,2 - 50

Пределы измерения магнитного поля, мкТл.

В диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц
В диапазоне частот 2 кГц - 0,4 МГц

 

0,04 - 5
5000 - 500000

Неравномерность АЧХ в указанных диапазонах, дБ

3

Питание

Аккумуляторная батарея

Время непрерывной работы, ч.

15

Рабочий диапазон температур, °С

+15 ... +40

Габариты датчика измерителя, мм.

210х100х60

Масса прибора, кг

0,45

2.2 Общие сведения о компьютерном моделировании электромагнитных полей

Компьютерное моделирование используется для получения информации об электромагнитном поле в помещении в любой точке пространства, а также для определения превышений предельно-допустимых уровней (ПДУ) во всем моделируемом пространстве. Кроме того, открывается возможность моделировать совокупность взаимосвязанных физических полей различной природы.

Современные математические модели электромагнитных полей, в том числе реализуемые с помощью компьютера, основаны на широком применении различных методик вычислительной математики. Одним из наиболее распространённых является так называемый метод конечных элементов.

2.2.1 Метод конечных элементов [22]

Метод конечных элементов – один из наиболее эффективных численных методов решения математических задач, описывающих состояние физических систем сложной структуры.

В науке и технике постоянно приходится сталкиваться с проблемой расчета систем, имеющих сложную геометрическую конфигурацию и нерегулярную физическую структуру. Компьютеры позволяют выполнять такие расчеты при помощи приближенных численных методов. Метод конечных элементов является одним из них. В последние десятилетия он занял ведущее положение и получил широкое применение.

Сущность метода состоит в разбиении рассматриваемой области пространства на небольшие области (конечные элементы). Предполагается, что измеряемый параметр (например, напряжённость электрического поля) в пределах каждого элемента распределён по какому-либо простому закону (в простейшем случае – равномерно).

Метод позволяет определить приблизительное распределение параметра во всей рассматриваемой области пространства и даёт достаточно точные результаты для величин, уравнения которых хорошо изучены (в том числе для параметров электромагнитного поля).

С уменьшением максимального размера элементов увеличивается число узлов и неизвестных узловых параметров. Вместе с этим повышается возможность более точно удовлетворить уравнениям задачи и тем самым приблизиться к искомому решению. В настоящее время уже изучены многие вопросы, касающиеся сходимости приближенного решения методом конечных элементов к точному. Для линейных задач, когда неизвестные функции и операции над ними входят во все соотношения задачи только в первой степени, метод конечных элементов получил достаточно полное математическое обоснование.

Отметим несколько важных достоинств метода конечных элементов.

1. Метод конечных элементов позволяет построить удобную схему формирования системы алгебраических уравнений относительно узловых значений искомой функции. Приближенная аппроксимация решения при помощи простых полиномиальных функций и все необходимые операции выполняются на отдельном типовом элементе. Затем производится объединение элементов, что приводит к требуемой системе алгебраических уравнений. Такой алгоритм перехода от отдельного элемента к их полному набору особенно удобен для геометрически и физически сложных систем.

2. Каждое отдельное алгебраическое уравнение, полученное на основе метода конечных элементов, содержит незначительную часть узловых неизвестных от общего их числа. Другими словами, многие коэффициенты в уравнениях алгебраической системы равны нулю, что значительно облегчает ее решение.

3. Задачи, решение которых описывается функциями, удовлетворяющими функциональным уравнениям, носят название континуальных. В отличие от них решение так называемых дискретных задач точно определяется конечным числом параметров, удовлетворяющих соответствующей системе алгебраических уравнений. Метод конечных элементов, так же как и другие численные методы, по существу приближенно заменяет континуальную задачу на дискретную. В методе конечных элементов вся процедура такой замены имеет простой физический смысл. Это позволяет более полно представить себе весь процесс решения задачи, избежать многих возможных ошибок и правильно оценить получаемые результаты.

4. Помимо континуальных задач схема метода конечных элементов применяется для соединения элементов и формирования алгебраических уравнений при решении непосредственно дискретных задач. Это расширяет сферу применения метода.

Долгое время широкому распространению МКЭ мешало отсутствие алгоритмов автоматического разбиения области на «почти равносторонние» треугольники (погрешность, в зависимости от вариации метода, обратно пропорциональна синусу или самого острого, или самого тупого угла в разбиении) [23]. Впрочем, эту задачу удалось успешно решить (алгоритмы основаны на триангуляции Делоне), что приводит к широкому распространению компьютерных программ, предназначенных для анализа различных задач с помощью метода конечных элементов.

2.2.2 Программное обеспечение для моделирования электромагнитных полей

Перспективным является использование для моделирования электромагнитных полей программы COMSOL Multiphisics (ранее названной COMSOL Femlab) [24] представляющей комплекс инструментальных и технологических средств для моделирования физических процессов в научных и инженерных разработках. COMSOL Multiphisics – приложение системы Matlab, предназначенное для решения различных проблем, формулируемых в терминах дифференциальных уравнений в частных производных (англ. partial differential equation, PDE). Программа поддерживает современные численные методы для всех типов функционального моделирования статических и динамических объектов с пространственно-распределенными параметрами. Главная особенность COMSOL Multiphisics – простая, гибкая и удобная настройка и интерпретация вычислительных моделей, основанных на дифференциальных уравнениях в частных производных. Гибкость заключается в том, что в среде COMSOL Multiphisics доступны все средства Matlab и, наоборот, в среде Matlab доступны все средства COMSOL Multiphisics. Это дает возможность комбинировать моделирование с симуляцией динамических систем, а также с многочисленными другими аналитическими и численными методами анализа в науке и технике.  Возможно создание стационарных (не зависящих от времени) или нестационарных (зависящих от времени), а также линейных или нелинейных моделей, соответствующих либо скалярной, либо многокомпонентной краевой задаче. Пакет поддерживает также задачи на собственные значения и частоты.

COMSOL Multiphisics является также инструментом для нестандартных вычислений в физико-математическом моделировании. Основная математическая структура, с которой работает данная программа – система дифференциальных уравнений в частных производных, которые являются фундаментальной основой почти всех научных законов, значит, они могут и должны использоваться для моделирования научных явлений. COMSOL Multiphisics имеет чрезвычайно широкую область применения, что позволяет моделировать большое количество материальных явлений во многих дисциплинах.

Специализированные модули предусматривают удобные рабочие среды для задания параметров уравнений отдельных физических полей. Они используют стандартизированную терминологию, библиотеки свойств материалов, специализированные решатели и их отдельные элементы, приспосабливают инструментальные средства визуализации. Специализированные модули снабжены собственными справочниками и библиотеками моделей, необходимыми для решения ряда общих проблем, характерных для соответствующих физических полей.

Среда COMSOL Multiphisics включает:

графический интерфейс пользователя (GUI);

библиотеку моделей;

m-файлы моделей;

функции командной строки;

программный интерфейс приложений (API).

В этой среде можно создавать и исследовать модели двумя способами:

1) используя одну из нескольких предопределенных физических моделей, где работа осуществляется со знакомыми научными законами и зависимостями;

2) в одном из предопределенных PDE режимов, где можно работать прямо с основополагающими дифференциальными уравнениями в частных производных модели; можно также выполнять мультифизическое моделирование, комбинируя любой из этих физических режимов и PDE режимов.

Физические режимы, предназначенные, чтобы выполняться в графическом интерфейсе COMSOL Multiphisics, охватывают общие прикладные области. Каждый режим, в свою очередь, реализует конкретную модель PDE, для которой определяются обычно используемые параметры, переменные и их значения. Из-за предопределенной природы этих физических режимов, существует возможность устанавливать модель без потребности явного задания PDE.

Графический интерфейс пользователя COMSOL Multiphisics содержит набор геометрических инструментальных средств (CAD) для одномерного, двумерного и трехмерного моделирования. В этом интерфейсе имеется средство автоматической генерации сетки для любой геометрии (проблема генерации сеток описана выше, в разделе 2.2.1).

В COMSOL Multiphisics имеется простое, быстрое и удобное средство визуального отображения любой физической величины или параметра. Наиболее распространенные способы визуализации – двумерные поверхностные графики, сечения, изоповерхности, контурные графики.

В графическом интерфейсе пользователя COMSOL Multiphisics имеются средства экспорта различных данных в рабочую область Matlab. Это дает возможность для обработки этих данных применять функции командной строки, обеспечивающие доступ ко всем средствам COMSOL Multiphisics и Matlab.

С помощью m-файлов моделей можно экспортировать любую модель, созданную в GUI-приложении COMSOL Multiphisics, в виде m-файла, т.е. в виде сценария или функции Matlab. Представление модели в этой форме удобно для документирования работы или для ее продолжения вне GUI-приложения COMSOL Multiphisics с помощью функций командной строки.

Функции командной строки COMSOL Multiphisics позволяют создавать модели и работать с ними прямо из командного окна Matlab. Здесь можно работать непосредственно с основной структурой данных COMSOL Multiphisics (структурный тип fem). Такое объединение функций COMSOL Multiphisics и Matlab дает возможность заниматься существенно-нестандартным моделированием.

Программный интерфейс приложений (API) представляет библиотеку функций и методов Matlab. Он позволяет создавать компоненты графического интерфейса пользователя и таким образом настраивать графический интерфейс COMSOL Multiphisics для конкретных приложений. Строя интерфейс, оптимизированный для конкретной задачи, можно создавать законченные приложения, которые ограждают пользователей от ненужной сложности, но все же позволяют получить результаты сложных исследований. Можно также использовать программный интерфейс приложений для формирования параметризованных моделей в GUI-приложениях [24].

Процесс моделирования электромагнитных излучений с помощью программного комплекса COMSOL Multiphisics включает выполнение следующих мероприятий:

измерение геометрических размеров всех основных объектов в моделируемом помещении и представление картины их взаимного расположения;

выбор аппаратуры для проведения экспериментальных исследований уровней электромагнитных излучений;

настройка приборов для проведения экспериментальных исследований;

выполнение измерений уровней электрического и  магнитного полей от основных источников излучения;

компьютерное представление объектов в исследуемом помещении и самого помещения с помощью программы COMSOL Multiphisics;

задание граничных условий построенных объектов, т.е. установка параметров и ввод уравнений граничных условий, которым подчиняется поле (электрическое или магнитное) на границах раздела сред с различными свойствами (электрическими или магнитными);

задание материальных (основных физических) свойств изображенных объектов в рассматриваемом поле или  системе полей;

настройка параметров отображения результатов моделирования;

получение картины распределения моделируемого поля;

выявление превышений ПДУ по экспериментальным и расчетным данным и сопоставление экспериментальных и расчетных данных для определения отклонения между значениями этих величин.

При этом в процессе экспериментальных исследований производится:

1)-измерение электрических и магнитных полей в критически важных точках пространства;

2)-определение напряженности электрического поля Е и напряженности магнитного поля Н на поверхности исследуемых объектов в соответствии с санитарными нормами;

3)-получение экспериментальных данных для сопоставления экспериментальных и расчетных результатов;

4)-выявление превышений предельно-допустимых уровней (ПДУ).

На данном этапе работ по комплексным исследованиям электромагнитной безопасности видится перспективным широкое применение программного обеспечения COMSOL Multiphisics для моделирования электромагнитной обстановки в исследуемых помещениях.

2.3 Комплекс мероприятий по обеспечению электромагнитной безопасности

Известные мероприятия по обеспечению электромагнитной безопасности базируются на определенных требованиях, обычно предусматривающих снижение электромагнитных излучений до уровней, не превышающих предельно допустимые, а также правильную организацию и расположение рабочих мест [2, 5–19].

Например, мероприятия по уменьшению воздействия магнитных полей в аудиториях и дисплейных классах в основном включают защиту «временем» и «расстоянием». В ряде случаев достаточно выведения работающего человека из зоны воздействия магнитных полей, так как с удалением от источника поля его влияние резко убывает [20].

Для снижения влияния ЭМИ, прежде всего, должны использоваться предупредительные меры, в частности:

исключение продолжительного пребывания вблизи источников ЭМИ;

удаление мест работы и отдыха от источников продолжительного облучения (в частности, расстояние до распределительных шкафов, силовых кабелей должно быть  не менее 2,5 -  3 м;

проверка наличия сертификатов соответствия санитарным нормам электроприборов, в том числе бытовых [20];

удаление люминесцентных лампы на максимально возможное расстояние с учетом требований к освещенности [25];

расположение устройств бесперебойного питания  под столом или на специальных подставках, как можно дальше от оператора;

применение различных экранов по всему периметру расположения электроприборов;

прокладка электрических проводов в экранирующей трубе и т.п.

Предложенная концепция комплексных исследований электромагнитной обстановки в образовательных учреждениях  предусматривает:

экспериментальные исследования уровней электромагнитных полей в помещениях от различных источников, в том числе, на расстоянии до 0,1 м;

компьютерное моделирование электромагнитных излучений в помещениях от различных источников и сочетания различных видов излучений;

получение на основе результатов компьютерного моделирования картины уровней электрического и магнитного полей во всех точках исследуемых помещений;

выявление мест превышения ПДУ значений напряженностей электрического и магнитного полей;

повторные измерения в местах превышения ПДУ уровней электромагнитных излучений.

В рамках изложенной концепции разработана упрощенная методология паспортизации помещений ОУ по условиям электромагнитной безопасности, которая предусматривает:

создание плана исследуемого помещения с подробным указанием расположения компьютерной техники и электротехнического оборудования;

измерение напряженностей электрического и  магнитного полей вблизи  источников ЭМИ;

компьютерное моделирование электромагнитных излучений от различных источников и сочетания различных видов излучений;

нанесение на план исследуемого помещения картины напряженностей электрического и магнитного полей с выделением опасных мест для пребывания людей или их частей тела.

Предложенная методология позволяет решать следующие задачи:

определять способ организации рабочих мест в помещениях с ПЭВМ;

использовать альтернативный метод проведения аттестации рабочих мест с использованием ПЭВМ по условиям труда;

выполнять обоснование текущего контроля электромагнитной обстановки;

проводить анализ безопасности системы электропитания и планировок рабочих мест с использованием компьютерной техники;

определять объем работ по доведению электромагнитной обстановки на рабочих местах до соответствия требованиям безопасности;

определять целесообразность замены компьютерной техники и средств защиты.

Предложенный способ обеспечения электромагнитной безопасности в образовательных учреждениях может быть положен в основу технического задания на новые научно-исследовательские работы.

3 Методика комплексных исследований электромагнитной обстановки помещения

Существует ряд нормативных документов [2, 26, 27], которые устанавливают предельно допустимые уровни электромагнитного излучения, воздействующего на население и рабочий персонал. Однако более информативным и удобным для восприятия параметром является допустимое время пребывания человека в различных зонах помещения в условиях влияния результирующего электромагнитного поля независимо от уровней и частотных спектров отдельных электрических и магнитных составляющих. Для определения этого времени должна быть выявлена наиболее опасная составляющая поля в данной области помещения.

В Алтайском государственном техническом университете им. И. И. Ползунова разработана методика определения допустимого времени пребывания человека в зонах помещений с различными источниками ЭМИ [28]. Сущность методики заключается в предварительном измерении электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля возле источников ЭМИ в нормируемом спектре частот [2, 26, 27] и последующем компьютерном моделировании электромагнитной обстановки в помещении.

Параметры электромагнитного поля могут быть измерены с помощью специальной аппаратуры, например, приборами: СТ-01 – для измерения статического электрического поля, ПЗ-50 – переменного электрического и магнитного полей частотой 50 Гц, ПЗ-41 – переменного электрического и магнитного полей высокой частоты. Эти приборы охватывают весь спектр частот, рекомендованных к нормированию СанПиН [2, 26, 27].

Напряженность электростатического поля, напряженность электрического и магнитного переменных полей, а также плотность потока энергии электромагнитного поля измеряются на расстоянии 10 см [27] от каждой внешней поверхности каждого источника излучения. Измерения на большем расстоянии и в других зонах проводить нецелесообразно, поскольку этих данных достаточно для построения компьютерной модели распределения электромагнитного поля в помещении.

Полная картина электромагнитного поля в помещении может быть получена путем компьютерного моделирования, например, с помощью программного комплекса COMSOL Multiphisics [24].

Процесс обеспечения электромагнитной безопасности согласно предлагаемой методике определения допустимого времени пребывания человека делится на три этапа:

1) сбор исходных данных;

2) компьютерное моделирование;

3) обработка результатов компьютерного моделирования; разработка рекомендаций по допустимому времени пребывания человека в разных зонах помещения.

3.1 Сбор исходных данных

В процессе сбора исходных данных можно выделить следующие шаги:

1) составление плана помещения с указанием его размеров и геометрической формы, а также размеров и формы мебели, дверных и оконных проемов, а также их положения в пространстве;

2) обозначение на ранее составленном плане исследуемого помещения всех первичных и вторичных источников ЭМИ. Источники электромагнитного поля следует изображать схематично, соблюдая при этом геометрические пропорции и размеры. На рисунке 4.1 в качестве примера приведен план помещения издательства АлтГТУ с указанными на нем мебелью и источниками ЭМИ (по осям откладываются координаты объектов, м);

3) составление перечня (в форме таблицы) источников ЭМИ, находящихся в помещении с указанием их типа, марки и геометрических размеров (длина, ширина, высота).  Пример такого перечня приведён в таблице 4.1.

4) экспериментальные исследования источников электромагнитного излучения. На этом этапе производится измерение и фиксирование уровней напряженности электрического, магнитного и электромагнитного полей на расстоянии 10 см [3] от каждой внешней грани (справа, слева, сверху, снизу, спереди, сзади) каждого источника ЭМИ, на следующих частотах: 0 Гц, 50 Гц, 30 кГц, 3 МГц, 30 МГц, 50 МГц, 300 МГц [2, 26, 27]. Исследование проводится при помощи приборов СТ-01, ПЗ-50, ПЗ-41.

3.2 Компьютерное моделирование электромагнитной обстановки в обследуемом помещении

Моделирование электромагнитной обстановки в обследуемом помещении начинается с анализа исходных данных, полученных на этапе сбора данных [29]. Составляется таблица, в которую для каждой внешней поверхности каждого источника ЭМИ вводится допустимое время пребывания, рассчитанное по нижеприведённым формулам (3.1 – 3.9).

Известны расчётные выражения для определения допустимого времени пребывания в зоне действия электромагнитного поля людей, профессионально связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМИ, в производственных условиях [1]. Это время определяют в зависимости от предельно допустимых уровней электромагнитных полей (ЭМП).

В частности, предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля (ЭСП) при воздействии менее 1 часа за смену равен 60 кВ/м [2]. Допустимое время пребывания персонала в этом ЭСП (час) без средств защиты определяется по формуле [2]

  (3.1)

где - измеренное значение напряженности ЭСП, кВ/м.

При воздействии ЭСП более 1 часа за смену определяется по формуле [2]

  (3.2)

где  t - время воздействия, ч [2].

Вычисленное по формуле (2) ПДУ напряженности электростатического поля для людей, профессионально связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМИ, при воздействии в течение 8 часов составляет 21 кВ/м.

Аналогично можно определить допустимое время пребывания людей в зонах действия источников ЭМИ  в жилых зданиях и помещениях, например, с ПЭВМ.

Нормированный в [27] предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля, создаваемого ПЭВМ, равен 15 кВ/м при его воздействии в течение 8-часового рабочего дня. В соответствии с формулой (2) ПДУ напряженности ЭСП, создаваемого ПЭВМ, при его воздействии в течение 1 часа за сутки (не нормированное в [27]), составляет 43 кВ/м.

Допустимое время пребывания человека (час) в этом поле, создаваемом ПЭВМ, без средств защиты может быть определено по формуле

  (3.3)

где - измеренное значение напряженности ЭСП, кВ/м.

Таким же образом определяются и другие показатели ПДУ электромагнитных полей, не нормированные Санитарными нормами и Правилами.

При определении ПДУ напряженности электрического поля (ЭП) промышленной частоты руководствуются следующим.

ПДУ напряженности электрического поля промышленной частоты для людей, профессионально связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМП  при воздействии в течение всей смены (8 часов) составляет 5 кВ/м [2]. Допустимое время пребывания в этом поле людей (час) рассчитывается по формуле

 , (3.4)

где – напряженность ЭП 50 Гц в контролируемой зоне, кВ/м [2].

Нормированное значение ПДУ напряженности электрического поля промышленной частоты, создаваемого ПЭВМ на рабочих местах, составляет 0,025 кВ/м, для 8-часового рабочего дня [27]. Используя формулу (4), можно получить формулу для определения допустимого времени пребывания человека в электрическом поле 50 Гц, создаваемом ПЭВМ (час)

 , (3.5)

где – напряженность ЭП 50 Гц в контролируемой зоне, кВ/м.

Для всех изделий бытовой техники кроме ПЭВМ, используемых в жилых зданиях и помещениях, ПДУ напряженности электрического поля 50 Гц при воздействии в течение 8 часов составляет 0,5 кВ/м [4]. С учетом этого значения допустимое время пребывания людей в ЭП 50 Гц бытовой техники можно рассчитать по формуле (час)

 , (3.6)

где – напряженность ЭП 50 Гц в контролируемой зоне, кВ/м.

Допустимое время пребывания людей в магнитном поле (МП) частотой 50 Гц ПЭВМ можно определить с помощью таблично заданных в [2] нормированных значений этих показателей для производственных условий. При этом учитываются предельно допустимые значения плотности магнитного потока (250 нТл) и напряженности магнитного поля (0,2 А/м) частотой 50 Гц, создаваемых ПЭВМ, нормированные для 8-часового рабочего дня [27].

Полученная зависимость допустимого времени пребывания людей в магнитном поле промышленной частоты от уровней напряженности магнитного поля и плотности магнитного потока, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах, представлена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Зависимость допустимого времени пребывания людей в магнитном поле (МП) 50 Гц от уровней напряженности магнитного поля Н и плотности магнитного потока В, создаваемых ПЭВМ

Допустимое время

пребывания [час]

Уровни МП,

Н [А/м] / В [нТл]

1

4 / 5000

2

2 / 2500

4

1 / 1250

8

0,2 / 250

При облучении в течение 8 часов от нескольких источников, работающих в радиочастотных диапазонах, для которых установлены разные предельно допустимые уровни, допустимое время пребывания человека в соответствии с [2] может быть определено по формуле  

 , (3.7)

где – поправочный временной коэффициент, задаваемый следующим образом [2].

Для ЭП частотой до 300 МГц и МП частотой до 50 МГц

  (3.8)

Здесь – энергетическая экспозиция по напряженности электрического поля в диапазоне частот 30 кГц – 3 МГц, определяемая по формуле

 , (В/м)2·ч, (3.9)

где – напряженность электрического поля диапазона частот 30 кГц – 3 МГц в контролируемой зоне, В/м,  

– время воздействия, ч;

– энергетическая экспозиция по напряженности электрического поля в диапазоне частот 3 – 30 МГц, определяемая по формуле

 , (В/м)2·ч, (3.10)

где – напряженность электрического поля диапазона частот 3  30 МГц в контролируемой зоне, В/м;

– энергетическая экспозиция по напряженности электрического поля в диапазоне частот 30 – 50 МГц, определяемая по формуле

 , (В/м)2·ч, (3.11)

где – напряженность электрического поля диапазона частот 30  50 МГц в контролируемой зоне, В/м;

– энергетическая экспозиция по напряженности электрического поля в диапазоне частот 50 – 300 МГц, определяемая по формуле

 , (В/м)2·ч, (3.12)

где – напряженность электрического поля диапазона частот 50  300 МГц в контролируемой зоне, В/м;

– ПДУ энергетической экспозиции по напряженности электрического поля диапазона частот 30 кГц – 3 МГц, (В/м)2·ч;

– ПДУ энергетической экспозиции по напряженности электрического поля диапазона частот 3 – 30 МГц, (В/м)2·ч;

– ПДУ энергетической экспозиции по напряженности электрического поля диапазона частот 30 – 50 МГц, (В/м)2·ч;

– ПДУ энергетической экспозиции по напряженности электрического поля диапазона частот 50 – 300 МГц, (В/м)2·ч;

– энергетическая экспозиция по напряженности магнитного поля в диапазоне частот 30 кГц – 3 МГц, определяемая по формуле

 , (А/м)2·ч, (3.13)

где – напряженность магнитного поля в диапазоне частот 30 кГц – 3 МГц в контролируемой зоне, А/м;

– энергетическая экспозиция по напряженности магнитного поля в диапазоне частот 30 – 50 МГц, определяемая по формуле

 , (А/м)2·ч, (3.14)

где – напряженность магнитного поля в диапазоне частот 30 – 50 МГц в контролируемой зоне, А/м;

– ПДУ энергетической экспозиции по напряженности магнитного поля в диапазоне частот 30 кГц – 3 МГц, (А/м)2·ч;

– ПДУ энергетической экспозиции по напряженности магнитного поля в диапазоне частот 30 – 50 МГц, (А/м)2·ч.

Для ЭП частотой до 300 МГц

  (3.15)

Для ультравысоких, сверхвысоких или крайне высоких частот

 , (3.16)

где – энергетическая экспозиция по плотности потока энергии, определяемая по формуле

 , (Вт/м2)·ч, (3.17)

где – плотность потока энергии, Вт/м2;

– ПДУ энергетической экспозиции по плотности потока энергии, (Вт/м2)·ч.

При расчете допустимого времени пребывания человека в электромагнитном поле в диапазоне частот 30 кГц – 300 ГГц выбирается наибольший поправочный временной коэффициент .

В настоящее время ПДУ энергетических экспозиций электромагнитного поля для людей, профессионально не связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМИ, не нормируются. Эти показатели могут быть определены следующим образом.

ПДУ энергетической экспозиции по плотности потока энергии

 , (Вт/м2)·ч, (3.18)

где – ПДУ плотности потока энергии, Вт/м2.

ПДУ энергетической экспозиции по напряженности электрического поля

 , (В/м)2·ч, (3.19)

где – ПДУ напряженности электрического поля, В/м.

ПДУ энергетической экспозиции по напряженности магнитного поля

 , (А/м)2·ч, (3.20)

где – ПДУ напряженность магнитного поля, А/м.

С учетом приведенных в [2] и рассчитанных нами по формулам (3.18 – 3.20) показателей, в таблицу 3.2 сведены значения предельно допустимых уровней энергетических экспозиций ЭМП в диапазоне частот 30 кГц – 300 ГГц для людей, как профессионально связанных, так и не связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников электромагнитного поля, для 8-часового рабочего дня.

Таблица 3.2 – ПДУ энергетических экспозиций ЭМП в диапазоне частот 30 кГц – 300 ГГц

Параметр

ЭЭПДУ в диапазонах частот (МГц) при 8 часовом рабочем дне

0,03-3,0

3,0-30,0

 30,0-50,0

 50,0-300,0

 300,0-300000,0

[Р]

[Н]

[Н.ПЭВМ]

[Р]

[Н]

[Р]

[Н]

[Р]

[Н]

[Р]

[Н]

ЭЭE, (В/м)2 ·ч 

20000

5000

50

7000

1800

800

800

800

72

-

ЭЭH, (А/м)2 ·ч

200

-

0,0032

-

-

0,72

-

-

-

-

ЭЭППЭ, (мкВт/см2)·ч 

-

-

-

-

-

-

-

-

200

80

Примечания.

1. [Р] – ПДУ энергетических экспозиций ЭМП, установленный для персонала, профессионально связанного с эксплуатацией и обслуживанием источников электромагнитного поля;

2. [Н] – ПДУ энергетических экспозиций электромагнитного поля, рассчитанный для населения;

3. [Н.ПЭВМ] – ПДУ энергетических экспозиций ЭМП, рассчитанный для человека при работе с ПЭВМ.

Наименьшее допустимое время пребывания людей в точках измерений определяют путем сопоставления допустимого времени пребывания человека в электростатическом поле, в электрическом поле промышленной частоты, в магнитном поле промышленной частоты и в электромагнитном поле радиочастотного диапазона.

Измеренные значения напряженностей электрических и / или  магнитных полей, соответствующие наименьшему допустимому значению времени пребывания в точках измерений, используют в компьютерном моделировании электромагнитных излучений, которое проводится в среде COMSOL Multiphisics [5].

В среде COMSOL Multiphisics [5] создается модель электромагнитной обстановки, в нашем случае в помещении издательства АлтГТУ, соответствующая электрическому или магнитному полю. Окно создания модели электромагнитной обстановки показано на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Создание модели электромагнитной обстановки в помещении издательства АлтГТУ в среде COMSOL Multiphisics

Следующим шагом задаются габаритные размеры помещения. Это делается при помощи инструмента «Block». Создается параллелепипед, по размерам совпадающий с размерами помещения. В дальнейшем он будет являться областью пространства, в которой размещаются источники ЭМИ и прочие объекты и для которой проводятся численные расчеты. На рисунке 3.2 продемонстрировано меню создания блока размером 4,42 м × 4,34 м × 2,5 м. На рисунке 3.3 показан получившийся блок.

Рисунок 3.2 – Использование инструмента «Block» в среде COMSOL Multiphisics

Рисунок 3.3 – Созданный блок

Следующий этап характеризуется переходом к заполнению помещения мебелью. Мебель создается также при помощи инструмента «Block»; каждый элемент мебели (например, стол) может состоять из нескольких соприкасающихся блоков. Следует обратить внимание на необходимость точного задания всех координат: пересечения блоков или оставление небольших зазоров в месте их соприкосновения (если соприкосновение действительно необходимо) недопустимо, поскольку может резко повлиять на точность моделирования.

Аналогичным образом задаются все источники излучения.

Созданный вариант модели следует сохранить в среде COMSOL Multiphisics [24] для дальнейшей модификации этой модели.

В процессе моделирования помещения поверхности некоторых блоков совпадают (что соответствует соприкасающимся источникам излучения и элементам мебели в реальности). Чтобы не задавать параметры таких поверхностей несколько раз подряд, проводим удаление совпадающих участков поверхностей. Для этого в среде COMSOL Multiphisics [24] имеется инструмент «Coerce to Solid», кнопка активации которого показана на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Кнопка активации инструмента «Coerce to Solid»

Следует выбрать все созданные объекты (нажатием комбинации клавиш Ctrl+A на клавиатуре), а затем следует воспользоваться инструментом «Coerce to Solid».

После этого задаются параметры внешних поверхностей. Поскольку среда моделирования требует данные в виде электрических потенциалов в случае моделирования электрического поля, то составляем таблицу, в которой осуществляем переход от измеренных напряженностей к потенциалам поверхностей по формуле [1].

 , (3.21)

где – электрический потенциал, В;

– напряженность электрического поля, В/м;

– расстояние между антенной измерительного прибора и внешней поверхностью источника ЭМИ, м.

Затем в среде COMSOL Multiphisics [24] для каждой внешней поверхности каждого источника ЭМИ устанавливается ее вычисленный электрический потенциал. Данный процесс поясняет рисунок 3.5.

Рисунок 3.5 – Ввод электрического потенциала одной из поверхностей в среде COMSOL Multiphisics [24]

По окончании этого этапа процесс подготовки модели считается законченным. Текущий вариант модели следует сохранить.

Затем проводится численный расчет подготовленной модели. В среде COMSOL Multiphisics [24] для этого имеется кнопка «Solve», показанная на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Кнопка «Solve» на панели инструментов среды COMSOL Multiphisics

В соответствии с полученной моделью программная среда COMSOL Multiphisics [24] осуществляет численный расчет электромагнитной обстановки исследуемого помещения. В итоге получается картина распределения электрического и / или магнитного полей в моделируемом пространстве. По осям откладываются координаты объектов; цветовой шкалой показаны уровни электрического потенциала.

Заменяем шкалу напряженности электрического и / или магнитного полей на шкалу допустимого времени пребывания. Для этого производим перерасчет значений напряженности электрического и / или магнитного полей в соответствующих точках шкалы исследуемого помещения на значения допустимого времени пребывания человека по формулам (3.1–3.8). Пример пространственной картины опасности электромагнитного излучения в помещении издательства АлтГТУ с полученной шкалой допустимого времени приведен на рисунках 4.2, 4.3.

По рисунку 4.3 с помощью шкалы допустимого времени можно определить допустимое время пребывания человека в любой области помещения издательства АлтГТУ.

4 Пример исследования электромагнитной обстановки в издательстве АлтГТУ

Ниже приведены результаты исследования электромагнитной обстановки в помещении издательства АлтГТУ, проведённого нами в рамках практической реализации новой концепции электромагнитной безопасности в марте 2011 года.

4.1 Исходные данные

Перечень источников электромагнитных излучений в помещении издательства с указанием их геометрических размеров приведён в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Перечень источников излучений в помещении издательства АлтГТУ

Тип и марка источника излучения

Геометрические размеры, см

Длина

Ширина

Высота

Жидкокристаллический монитор

«Samsung Syncmaster 710W»

40

32

5

Жидкокристаллический монитор

«ViewSonic Vg700»

41

37

7

Жидкокристаллический монитор

«Samsung Syncmaster 340W»

41

34

5

Многофункциональное устройство сканер-принтер-копир «Xerox Phaser 7700»

60

65

45

Принтер «HP LaserJet 1320»

34

34

25

Системный блок ПЭВМ

«MAKS line»

47

22

42

Аудио колонки «microlab M-400II»

9,5

12

18

Сабвуфер «microlab M-400II»

17

22

25

Аудио колонки «Sven SPS820»

12

12

18

Сабвуфер «Sven SPS820»

26

15

25

Мультифункциональное устройство

«EcoSys FS-6950DN»

38

47

28

Электрический обогреватель мощностью 1 кВт

39

10

12

Принтер «HP LaserJet 4200»

40

50

34

Источник бесперебойного питания

«APC UPS SmartUPS 1000»

18

45

21

Жидкокристаллический монитор

«NEC 17»

38

34

4

Системный блок ПЭВМ «GLX» (сервер)

47

25

45

Продолжение таблицы 4.1

Сканер «HP»

44

27

7

Электрический чайник «Scarlett Laura»

25

15

30

Факс «Panasonic»

32

36

20

Принтер «Epson»

45

35

25

Радиотелефон «Panasonic»

9

9

16

Блок питания зарядного устройства телефона «Fly», 40 Вт

11

5

3,5

Фильтр-удлинитель

«Power Cube SPG B» с 5 гнездами

28

12

10

Сетевой коммутатор (switch)

«3Com» (40 портов)

42

25

5

Радиатор центрального отопления

150

40

10

Прибор приемно-контрольный охраннопожарный «КВАРЦ»

19

15

7

Данные экспериментальных исследований электрического и магнитного полей в помещении приведены в приложениях Б и В, соответственно.

4.2 Результаты компьютерного моделирования

Помещение издательства, созданное в среде COMSOL Multiphisics, с заданными в нем элементами мебели и источниками излучения в виде блоков, приведено на рисунке 4.1.

1 – прибор приемно-контрольный охранно-пожарный «КВАРЦ»; 2 – многофункциональное устройство (МФУ) сканер-принтер-копир «Xerox Phaser 7700»;  3, 8 – аудио колонка «microlab M-400II»; 4 – принтер «HP LaserJet 1320»; 5 – сабвуфер «microlab M-400II»; 6, 18, 23 – системный блок персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ) «MAKS line»; 7 – жидкокристаллический монитор (ЖК) «Samsung SyncMaster»; 9 – блок бесперебойного питания «PowerCom 800 ВА»; 10, 22 – электрический обогреватель мощностью 1 кВт; 11 – блок бесперебойного питания «UPS 800 ВА»; 12 – принтер «HP LaserJet 4200»; 13, 16 – сабвуфер «Swen SPS820»; 14 – жидкокристаллический монитор «Samsung SyncMaster 710N»; 15, 17, 34 – аудио колонка «Swen SPS820»; 19 – жидкокристаллический монитор «ViewSonic Vg700»; 20, 24 – сканер «HP»; 21 – фильтр-удлинитель «Power Cube SPG B» с 5 гнездами; 25 – мультифункциональное устройство «EcoSys FS-6950DN»; 26, 29 – радиотелефон «Panasonic»; 27 – сетевой коммутатор (switch) «3Com» (40 портов); 28 – жидкокристаллический монитор «NEC 17»; 30 – системный блок ПЭВМ «GLX» (сервер); 31 – факс «Panasonic»; 32 – блок питания зарядного устройства телефона «Fly»; 33 – электрический чайник «Scarlett Laura»; 35 – источник бесперебойного питания «APC 800 ВА»; 36 – источник бесперебойного питания «APC 1000 ВА»

Рисунок 4.1 – Трехмерная модель помещения, подготовленная в среде COMSOL Multiphisics [24] (по осям откладываются координаты объектов, м)

Полученная в соответствии с пунктом 3.2 картина распределения электрического поля в помещении издательства показана на рисунке 4.2 (по осям откладываются координаты объектов; цветовой шкалой показаны уровни электрического потенциала).

Рисунок 4.2 – Картина поля в помещении издательства АлтГТУ, полученная с помощью среды COMSOL Multiphisics [24]

Из рисунка 4.2 видно, что основными источниками электромагнитных полей в помещении являются ПЭВМ и оборудование, предназначенное для работы с ними (мониторы, принтеры, сканеры и т.д.).

Очень сильное электромагнитное поле, в несколько раз превышающее предельно допустимый уровень (ПДУ), создается радиотелефонами, работающими на своих базовых станциях; еще большее – блоком питания зарядного устройства мобильного телефона «Fly». Это, по-видимому, связано с тем, что в этих устройствах производится преобразование переменного тока частотой 50 Гц в постоянный, предназначенный для питания этих устройств.

Заменив шкалу напряженности электрического поля на шкалу допустимого времени пребывания, производим перерасчет значений напряженности в соответствующих точках шкалы помещения на значения допустимого времени пребывания человека по формулам (3.1–3.8). Пространственная картина опасности электромагнитного излучения в помещении издательства АлтГТУ с полученной шкалой допустимого времени приведена рисунке 4.3 (по осям откладываются координаты объектов; цветовой шкалой показано время допустимого пребывания человека).

Рисунок 4.3 – Пространственная картина опасности электромагнитного излучения в помещении издательства АлтГТУ

По рисунку 4.3 с помощью шкалы допустимого времени можно определить допустимое время пребывания человека в любой области помещения издательства АлтГТУ.

4.3 Выводы

Уровень электромагнитной безопасности не соответствует принятым нормам в полной мере. Выявлены зоны помещения, время нахождения в которых человека должно быть ограничено в соответствии с требованиями СанПиН. Не на всех рабочих местах операторов ПЭВМ можно безопасно находиться в течение полного рабочего дня.

Выявлены электроприборы, негативно влияющие на электромагнитную безопасность; среди них можно выделить радиотелефоны и блоки питания зарядных устройств мобильных телефонов. Меньшую опасность представляют источники бесперебойного питания компьютеров и системные блоки компьютеров. Более редко используемое оборудование офисного типа (принтеры, сканеры, многофункциональные устройства, факсы) практически не представляют опасности.

5 Расчёт технико-экономических показателей

Целью технико-экономического расчёта являются составление сметы затрат на проведение научно-исследовательской работы (НИР).

Разработке сметы затрат на проведение научно-исследовательских работ предшествует разработка сетевого графика выполнения дипломного проекта.

Для определения трудоемкости выполнения НИР, прежде всего, составляется перечень всех этапов и видов работ, которые должны быть выполнены.

При этом особое внимание должно быть уделено логическому упорядочению последовательности выполнения отдельных видов работ.

В основе такого упорядочения лежит анализ смыслового содержания каждого вида работ и установление взаимосвязи между всеми видами работ.

Поэтому при планировании НИР необходимо составить сетевой график, в основе построения которого лежит распределение работ по этапам и видам и оценка ожидаемой трудоемкости их выполнения.

Перечень событий и работ для построения сетевого графика представлен в таблице 5.1.

Сетевой график состоит из элементов, которыми являются работы, события, ожидания и зависимости. Сетевой график представлен на рисунке 5.1.

Работа – это производственный процесс, требующий затрат времени и ресурсов. Каждая работа характеризуется продолжительностью.

Событием является факт окончания одной или нескольких работ, необходимых и достаточных для начала последующих работ.

Ожиданием называется процесс, требующий только затрат времени.

Зависимость (фиктивная работа) отражает правильную взаимосвязь работ при построении сетевого графика и не требует ни ресурсов, ни времени.

Таблица 5.1 – Перечень работ

Название события

Кол-во необходимых дней

0

Начало работ

0

1

Составление и утверждение задания на дипломное проектирование

1

2

Сбор информационных материалов по заданной теме

6

3

Ознакомление с моделирующим пакетом FEMLAB

15

4

Проведение исследования

3

5

Обработка данных исследования с помощью пакета FEMLAB

25

6

Анализ результатов проведения НИР

30

7

Охрана труда

5

8

Экономическая часть

5

9

Оформление пояснительной записки

7

Итого

97

Расчёт сети начинается с определения ранних возможных сроков свершения событий, при этом срок свершения начального события принимается за 0. Ранний срок свершения последующего события равен сумме раннего срока свершения исходного.

Рисунок 5.1 – Сетевой график

Основными затратами на выполнение темы научно-исследовательского характера являются затраты на приобретение материалов и специального оборудования (таблица 5.2), затраты на проведение собственно научных исследований и затраты на оформление отчета [30].

Стоимость выполнения НИР складывается из следующих статей затрат:

материалы;

основная и дополнительная заработная плата;

отчисления на социальные нужды;

прочие прямые расходы.

К материальным затратам относятся затраты на сырье, основные и вспомогательные материалы, необходимые для выполнения НИР.

Затраты на материалы отражены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Расчет затрат на материалы

Материалы

Единица

измерения

Потребное

количество

Цена за единицу, руб.

Сумма,

руб.

Бумага

шт.

500

1,3

650

Картридж для лазерного принтера

шт.

1

2000

2000

Итого

2650

Время, затраченное на компьютерное моделирование – 3 месяца. Исполнитель – старший лаборант C2 , среднемесячный оклад – 4100 руб.

Размер основной заработной платы устанавливается исходя из численности различных категорий исполнителей, трудоемкости, затрачиваемой ими на выполнение отдельных видов работ, и их часовой заработной платы:

 , (5.1)

где – основная заработная плата, руб.;

– трудоемкость работ, выполняемых -м работником, ч;

–часовая тарифная ставка -го работника, руб.;

  количество исполнителей.

При окладной системе оплаты труда часовая заработная плата может быть определена по формуле:

 , (5.2)

где – месячный оклад каждого работника с учетом районного коэффициента, руб.;

  среднее количество рабочих дней в месяце, дн;

  средняя продолжительность рабочего дня, ч.

Оплата лаборанта за 1час:

  (5.3)

Оплата руководителю за 1час:

С учетом районного коэффициента оплата руководителя:

 , (5.4)

Расчет основной заработной платы приведен в таблице 5.3.

Таблица 5.3 – Расчет основной заработной платы

Виды работ

Трудоемкость,

Чел - час

Часовая тарифная ставка, руб.

Сумма основной заработной платы, руб.

Научный

руководитель

Исполнители

Научный

руководитель

Исполнители

Научный

руководитель

Исполнители

1

2

3

4

5

6

7

1. Составление и утверждение задания на дипломное проектирование (НИР)

1

8

276

26,79

276

214,32

2. Сбор информационных материалов по заданной    теме

8

48

2208

1285,92

3. Ознакомление с моделирующим пакетом FEMLAB. Проведение исследования

12

120

3312

3214,8

4. Обработка данных исследования с помощью пакета COMSOL Multiphisics

8

200

2208

5358

Продолжение таблицы 5.3

1

2

3

4

5

6

7

5.Анализ результатов проведения НИР

6

240

1656

6429,6

6.Охрана труда

1

40

276

1071,6

7.Экономическая часть

1

40

276

1071,6

8.Оформление пояснительной записки

3

56

828

1500,24

Итого

40

752

11040

20146,08

Дополнительная заработная плата работников научных учреждений соcтавляет 11% от основной заработной платы:

  (5.5)

  (5.6)

Размер отчисления на социальные нужды определяется в процентах от суммы основной и дополнительной заработной платы работников, непосредственно выполняющих НИР, и составляет 34,2 %.

  (5.7)

На статью «Прочие прямые расходы» относятся расходы на электроэнергию при проведении НИР. Они определяются исходя из количества потребленной энергии и действующего тарифа.

 . (5.8)

Затраты на электроэнергию в день:

  (5.9)

Общие затраты на электроэнергию:

  (5.10)

где – затраты на электроэнергию, руб.;

– мощность прибора, кВт;

– время работы прибора, ч;

– тариф на электроэнергию, руб./кВт∙ч.

В таблице 5.4 приведена смета затрат на НИР.

Таблица 5.4 – Смета затрат на НИР

Смета затрат

Сумма, руб

Удельный вес, %

Материалы и покупные элементы

2650

5,33

Заработная плата основная и дополнительная

34616,55

69,66

Отчисления на социальные нужды

11838,86

23,82

Прочие прямые расходы

588,56

1,18

Итого

49693,97

100,00

Из сметы затрат видно, что основная статья расходов (69,66 %) приходится на основную и дополнительную заработную плату, затем идут отчисления на социальные нужды (23,82 %), затраты на материалы и покупные элементы (5,33 %) и прочие прямые расходы (1,18 %).

6 Охрана труда

6.1 Опасные и вредные производственные факторы на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ, и их воздействие на человека 

6.1.1 Персональные ЭВМ и устройства визуального отображения как источник воздействия опасных и вредных факторов на пользователей

По оценкам специалистов, за последние несколько лет деятельности новых коммерческих структур и совместных предприятий количество персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ) увеличилось в России на два порядка и измеряется сегодня сотнями тысяч единиц разного происхождения и качества изготовления. Кроме того, пользователями персональных электронно-вычислительных машин стали самые различные слои населения: управленческий аппарат, бухгалтеры, инженеры, преподаватели, учителя, студенты, школьники и даже дети дошкольного возраста. Поэтому проблема сохранения здоровья работающих за персональными ЭВМ является актуальной практически для любой организации, использующей персональные электронно-вычислительные машины, в том числе и для семей, в которых они имеются.

Однако прежде чем рассматривать влияние ПЭВМ на пользователей, необходимо определить, какие факторы влияют на пользователей и какие устройства являются их источниками.

Выделяют две группы опасных факторов: эргономические и технические.

К эргономическим факторам относятся:

снижение контраста изображения в условиях интенсивной внешней засветки;

зеркальные блики от передней поверхности экранов мониторов;

мерцание изображения на экране монитора;

напряженная статическая поза оператора при работе за ПЭВМ.

Технические факторы включают следующее:

внешнее электромагнитное поле;

электромагнитное поле персональных электронно-вычислительных машин в диапазоне частот от 20 Гц до 1000 МГц;

статический электрический заряд на экране монитора;

ультрафиолетовое излучение в диапазоне от 200 до 400 нм;

инфракрасное излучение в диапазоне от 1050 нм до 1 мм;

мягкое рентгеновское излучение;

электрическое напряжение.

Все элементы персональных ЭВМ при работе формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя [31].

6.2 Электростатическое поле на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ

6.2.1 Воздействие электростатического поля на человека

При работе монитора на экране кинескопа накапливается электростатический заряд, создающий электростатическое поле (ЭСтП). Неприятности, вызываемые им, связаны с пылью, накапливаемой в электростатически заряженных экранах, которая попадает на оператора во время его работы за монитором. В разных исследованиях, при различных условиях измерения, значения электростатических полей колебались от 8 до 75 кВ/м. При этом в теле оператора, работающего за монитором, возникает электростатический потенциал, который различен и колеблется в пределах от -3 до +5 кВ. Электростатический потенциал оператора способствует осаждению частиц пыли на поверхности тела, что, в свою очередь, может служить причиной кожных заболеваний, порчи контактных линз, возникновения катаракты – помутнения хрусталика глаза [32].

Эксперты полагают, что низковольтный электромагнитный заряд способен изменять и прерывать клеточное развитие. Экспериментально было доказано, что электростатическое поле способствуют отложению аэрозольных частиц на лице, и что в зависимости от природы аэрозольных загрязняющих частиц у некоторых чувствительных лиц могут возникнуть те или иные кожные реакции. В научной литературе описаны случаи развития дерматита на лице у пользователей мониторов. Дерматит исчезал, если пользователей отстраняли от работы с монитором. Высказано предположение, что из-за наличия электростатического поля может развиваться экзема [33].

В связи с вышеизложенным имеет смысл особо тщательно исследовать электромагнитную обстановку помещений, оборудованных ПЭВМ.

6.3 Компьютерное моделирование электростатического поля от источников излучений в дисплейной аудитории АлтГТУ

В рамках исследования электромагнитной обстановки помещения особую роль играет её компьютерное моделирование. Компьютерное моделирование позволяет получить наиболее полную картину электромагнитной обстановки за счёт двух факторов:

1) с помощью компьютерного моделирования возможно, хоть и приблизительно, рассчитать напряжённость электрического поля в любой точке помещения, а не только в тех точках, в которых проводились измерения;

2) современные ПЭВМ, оборудованные автоматизированным программным обеспечением, позволяют визуализировать картину электромагнитного поля, чтобы более наглядно представить опасные зоны помещения.

Рассмотрим компьютерное моделирование помещения на примере программной среды COMSOL Multiphisics.

После запуска программы COMSOL Multiphisics на экране появится окно Навигатор моделей, позволяющее выбрать тип создаваемой модели. Так как необходимо произвести моделирование в объеме, то выберем в поле Размерность пространства значение 3D. Затем выберем из списка пункт Электромагнетизм > Электростатика, позволяющий работать с диэлектрическими и проводящими материалами, после чего нажмем кнопку OK (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Выбор пункта Электростатика

На экране появится главное окно программы COMSOL Multiphisics, в котором можно создавать модели. Приступим к моделированию условий задания.

Для задания пространства аудитории используем параллелепипед. Нажмем на панели инструментов, расположенной в левой части экрана, на кнопку «Блок» (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 – Кнопка «Блок»

Появится окно Блок для задания параметров создаваемого помещения аудитории (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3 – Окно «Блок» для задания параметров аудитории

Необходимо установить параметры: в группе «Длина»: х = 2,05 м; у = 7,12 м; z = 2,38 м (значения задаются в системе СИ), а в группе «Стиль»: «Тело». Расположим модель аудитории в начале координат для облегчения дальнейших построений. Для этого параметры «Начальной точки оси» оставляем по умолчанию, т.е. х = у = z = 0 м. После ввода параметров необходимо нажать кнопку OK, и созданный объект отобразится на экране (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 – Созданное помещение аудитории

Аналогично строим все остальные объекты в аудитории. После построения мы получаем картину, изображенную на рисунке 6.5.

Рисунок 6.5 – Вид построенных объектов в аудитории

Теперь зададим граничные условия построенных объектов. Перейдем в меню «Физика > Настройки границы…» (рисунок 6.6).

Рисунок 6.6 – Переход в «Настройки границы» меню «Физика»

Появится окно «Настройки границы – Электростатика». Для каждой грани определяем «Граничное условие». Для всех граней аудитории и стола граничным условием будет «Нулевой заряд / Симметрия». А для граней экрана, клавиатуры ноутбука и его блока питания граничным условием будет «Электрический потенциал». В силу того, что значение «Электрического потенциала» нам не задано, для определения этой величины будем использовать следующую формулу:

 , (6.1)

где – электрический потенциал, В;

  расстояние между объектом измерения и измерительным устройством (b = 0,5 м согласно Санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 [2]);

  напряжённость электростатического поля, В/м.

Напряжённость электростатического поля определяем экспериментально с помощью  прибора ПЗ-50. При вычислении электрического потенциала нужно учитывать, что шкала прибора – в кВ/м и показания прибора нужно умножать на 0,1.

Например, для 15-й грани в строку редактирования «V0» вписываем выражение «1,3*100*b» (рисунок 6.7).

Рисунок 6.7 – Окно «Настройки границы – Электростатика»

Сейчас можно задать материальные свойства полученного объекта, изображённого на рисунке 6.5. Перейдем в меню «Физика > Настройки подобласти…» (рисунок 6.8).

Рисунок 6.8 – Переход в «Настройки подобласти» меню «Физика»

Появится окно «Настройки подобласти – Электростатика». Для объекта желательно задать какой-либо материал. Для этого нажмем кнопку «Загрузить...». Появится окно «Библиотечный материал». Выберем требуемый материал для характеристики пространства между объектами аудитории и стенами этого помещения (если он имеется в библиотеке); также можно просто ввести значение относительной диэлектрической проницаемости . После этого нажимём кнопку «ОК» (рисунок 6.9).

Рисунок 6.9 – «Окно Настройки подобласти – Электростатика»

Все условия заданы, теперь нужно настроить параметры отображения результатов. Для этого откроем меню «Последующая обработка > Параметры графиков...» (рисунок 6.10).

Рисунок 6.10 – Переход в меню  Последующая обработка

На экране появится окно настройки результирующих диаграмм «Параметры графиков». Перейдем на вкладку «Изоповерхность». В группе «Данные изоповерхности» в выпадающем меню «Предопределенный параметр» выберем пункт «Электрический потенциал». В группе «Уровни изоповерхности» установим большее количество уровней, нежели заданное по умолчанию, например, 20. В группе «Цветные данные» в выпадающем меню «Предопределенный параметр» выберем пункт «Электрический потенциал». Для получения более полной картины уровни изоповерхности можно раскрасить в соответствии со значениями электрического потенциала. Для этого в группе «Цвет изоповерхности» выберем пункт «Цветовая карта» (рисунок 6.11).

Рисунок 6.11 – Вкладка Изоповерхность окна Параметры графиков

Перейдем на вкладку «Линия тока». В группе «Данные линии тока» в выпадающем меню «Предопределенный параметр» выберем пункт «Электрическое поле». В группе «Стартовые точки линии тока» установим большее количество точек начала, нежели заданное по умолчанию, например, 50. Для получения более полной картины линии можно раскрасить в соответствии со значениями напряженности электростатического поля. Для этого в группе «Цвет линии тока» выберем пункт «Использовать выражение для цвета линии тока». Затем нажмём кнопку «ОК».

Для расчета и получения результата нажмем кнопку «Решить» на верхней панели инструментов (рисунок 6.12).

Рисунок 6.12 – Кнопка «Решить»

После этого мы получим картину электростатического поля (рисунок 6.13).

Рисунок 6.13 – Картина электростатического поля в приближении

Для того, чтобы узнать величину напряжённости электростатического поля или значение другой физической величины, характеризующей данное поле в конкретной точке, нужно выбрать пункт меню «Последующая обработка > Параметры графика поперечного сечения…» (рисунок 6.14).

Рисунок 6.14 – Переход в меню «Последующая обработка»

В появившемся окне «Параметры графика поперечного сечения» откроем вкладку «Точка». В группе «Y – ось данных» в выпадающем меню «Предопределённый параметр» выберем пункт «Электрическое поле, норма», а потом введём координаты искомой точки в соответствующей группе. После этого нажмём кнопку «ОК», и на экране появится окно «Фигура 1 - FEMLAB», в котором изображён график напряжённости электростатического поля в данной точке (рисунок 6.15).

Рисунок 6.15 – Окно «Фигура 1 - FEMLAB»

6.4 Вывод по результатам экспериментальных и вычислительных исследований

Исходя из требований санитарно-эпидемиологических правил и нормативов СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03, временно-допустимый уровень напряженности электростатического поля, создаваемого ПЭВМ на рабочих местах, не должен превышать 15 кВ/м за восьмичасовой рабочий день [2]. Максимальное значение напряженности электростатического поля, создаваемого от источников излучений, расположенных на первом рабочем столе компьютерной аудитории 110 Г корпуса «Д» Алтайского государственного технического университета имени И. И. Ползунова:

экспериментальное значение – 200 В/м; расчетное – 204 В/м.

Значение напряженности электростатического поля, создаваемого от источников излучений, расположенных на первом рабочем столе этой же дисплейной аудитории в зоне расположения оператора:

экспериментальное значение – 4 В/м; расчетное – 5,16 В/м.

Максимальное значение напряженности электростатического поля, полученное с помощью компьютерного моделирования (204 В/м), отличается от максимального значения напряженности электростатического поля, полученного на основании  показаний прибора ПЗ-50 (200 В/м), на 2,04 %. Экспериментальное значение напряжённости электростатического поля в зоне расположения оператора отличается от расчётного значения напряжённости электростатического поля на 22,5 %. Отклонение между измеренным и рассчитанным значениями объясняется погрешностью прибора ПЗ-50, несоответствием координат точек измерения при экспериментальном исследовании и при задании параметров графика поперечного сечения в программе COMSOL Multiphisics и др.

Условия труда на обследованном рабочем месте соответствуют 2 классу (допустимые) в соответствии с руководством Р 2.2.2006-05.

Заключение

В рамках проведения данной дипломной работы была на практике испытана методика комплексных исследований электромагнитной обстановки, разработанная в Алтайском техническом университете им. И. И. Ползунова, на примере помещения издательства АлтГТУ. В данном помещении были обнаружены серьезные превышения установленных норм электромагнитных излучений в соответствии с СанПиН [2, 27, 28]. Были выявлены зоны наибольшей электромагнитной опасности, а также электроприборы, оказывающие максимально негативное влияние на электромагнитную обстановку в помещении.

Была разработана чёткая последовательность действий при проведении измерений, позволяющая максимально эффективно использовать средства измерения и скоординировать работу с целью экономии времени.

Планируется дальнейшее совершенствование концепции комплексного контроля электромагнитной обстановки в помещениях, а также совершенствование методик реализации данной концепции.


Список использованных источников

1. Карякин, Р. Н. Основы электромагнитной совместимости [Текст]: учебник для вузов / Р.Н. Карякин, Л.В. Куликова, О.К. Никольский, А.А. Сошников, Н.Т. Герцен, Т.В. Еремина, А.А. Зайцев; под ред. Р.Н. Карякина; Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. – Изд. 2-е, перераб. – Барнаул: ОАО «Алтайский дом печати», 2009. – 470 с.

2. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы [Текст]. – Введ. 2003–06–30. - М.: Изд-во стандартов, 2003. – 27 с.

3. Защита от электромагнитных излучений [Электронный ресурс] / Издательство центра охраны труда Биота ; Л. О. Мырова – Электрон. текстовые дан. – Ниж. Новгород : Защита от электромагнитных излучений, 2008. – Режим доступа : http://biota.ru/publish/magasine/296 , свободный. – Загл. с экрана.

4. Защита от электромагнитных полей [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. – М. : Радиоэлектроника, компьютеры и периферийные устройства, 2009. – Режим доступа : http://referat.niv.ru/referat/015/015.htm , свободный. – Загл. с экрана.

5. СанПиН 2.2.4-2.1.8.055-96. Излучения радиочастотного диапазона. [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – М., [2009]. – Режим доступа:  http://www.vashdom.ru/sanpin/224_218055-96/, свободный. – Загл. с экрана.

6. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). Приложение 4 (справочное). Перечень методик расчета интенсивности электромагнитных излучений, создаваемых передающими радиотехническими объектами.

7. СанПиН 2.2.4-2.1.8.055-96 дополнение. Экранирующие материалы для изготовления средств защиты от ЭМИ РЧ в диапазоне частот 30 МГц-40 ГГц.

8. МГСН 2.03-97. Допустимые параметры электромагнитных излучений в помещениях жилых и общественных зданий и на селитебных территориях.

9. СН № 2971-84. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты.

10. СанПиН 2.2.4.1191-03. Гигиенические требования к уровню электромагнитных излучений [Текст]. – Введ. 2003–02–7. – М. : Изд-во стандартов, 2003.

11. СанПиН 2.2.4.1191-03 дополнение. Требования к коллективным и индивидуальным средствам защиты от неблагоприятного влияния ЭМП.

12. Руководство P 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда.

13. СанПиН 2.2.4.1329-03. Требования по защите персонала от воздействия импульсных электромагнитных полей.

14. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ).

15. Методические указания МУК 4.3.677-97 "Определение уровней электромагнитных полей на рабочих местах персонала радиопредприятий, технические средства которых работают в НЧ, СЧ и ВЧ диапазонах".

16. Методические указания МУК 4.3.679-97 "Определение уровней магнитного поля в местах размещения передающих средств радиовещания и радиосвязи кило-, гекто- и декаметрового диапазонов"

17. Методические указания МУК 4.3.1167-02 "Определение плотности потока энергии электромагнитного поля в местах размещения радиосредств, работающих в диапазоне частот 300 МГц–300 ГГц".

18. Методические указания МУК 4.3.1676-03 "Гигиеническая оценка электромагнитных полей, создаваемых радиостанциями сухопутной подвижной связи, включая абонентские терминалы спутниковой связи".

19. Постановление от 19 февраля 2003 г. № 11 о санитарных правилах, утративших силу.

20. Нормирование электромагнитных излучений [Электронный ресурс] / Н. Н. Грачев ; Кафедра РТУ и С, МИЭМ. – Электрон. текстовые дан. – М. : Нормирование электромагнитных излучений, 2009. – Режим доступа: http://grachev.distudy.ru/Uch_kurs/sredstva/Index.html , свободный. – Загл. с экрана.

21. Типовая программа по обеспечению электромагнитной безопасности [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – М., [2010]. – Режим доступа: http://www.ciklon.ru/computer/metod.htm . – Загл. с экрана.

22. Розин, Л. А. Метод конечных элементов [Текст] / Л. А. Розин // Соросовский Образовательный журнал – 2000.

23. Метод конечных элементов – Википедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_конечных_элементов , свободный. – Загл. с экрана.

24. Система конечноэлементных расчетов FEMLAB 3.х. Документация [Электронный ресурс] – Электрон. текстовые дан. – М.: Система конечноэлементных расчетов FEMLAB 3.х., 2009. – Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/femlab/book1, свободный. – Загл. с экрана.

25. СНиП 23–05–95. Строительные нормы и правила РФ «Естественное и искусственное освещение».

26. СанПиН 2.1.8/2.2.4.2490-09. Электромагнитные поля в производственных условиях [Текст]. – Введ. 2009–05–15. – М.: Изд-во стандартов, 2009. – 15 с.

27. СанПиН 2.1.2.1002-00. Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям [Текст]. – Введ. 2001–07–01. – М.: Изд-во стандартов, 2001. – 13 с.

28. Создание комплексной системы техногенной безопасности образовательных учреждений [Текст]: отчет о НИР заключ. (2 этап 2010 г.) / ГОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова; рук. Никольский О.К.; исполн.: Сошников А.А. [и др.]. – Барнаул, 2010. – 112 с. – Библиогр.: с. 94–97. – №  ГР 01200951597.

29. Воробьев, Н. П. Определение допустимого времени пребывания в зоне влияния электромагнитных излучений [Текст] / Н. П. Воробьев, Е. В. Титов // Ползуновский вестник. – 2011.

30. Белова, Т.Ю. Методические указания по выполнению технико-эконо-мических расчетов в дипломных проектах научно-исследовательского характера для студентов специальности 100400 «Электроснабжение» [Текст] : метод. указания / АлтГТУ им. И. И. Ползунова. – Барнаул : Из-во АлтГТУ, 2010. – 11 с.

31. Литвак, И. И. Компьютеры в школе [Текст] / И. И.  Литвак // Мир и компьютеры, 2005. – № 7. – С. 8– 5.

32. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека [Электронный ресурс]. – Интегральная медицина XXI века: теория и практика. – Режим доступа: http://www.it-med.ru/library/ie/el_magn_field.htm , свободный. – Загл. с экрана

33. Давыдов, И. И. Биологическое действие, нормирование и защита от электромагнитных излучений [Текст] / И. И. Давыдов // Компьютерные технологии, 2004. – № 1. – С. 3–9.


Приложение А. Задание на дипломное проектирование

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Кафедра     Электрификации производства и быта

наименование кафедры

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой             О. К. Никольский

                                                                                                                           (подпись)     (и. о., фамилия)

«      »                     201 1 г.

                                                                                                                        дата

ЗАДАНИЕ № 22, 23

НА ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

По специальности Электроснабжение

студентам группы Э-64 Клепикову Александру Сергеевичу

подпись фамилия, имя, отчество

  Мигалеву Ивану Евгеньевичу

подпись фамилия, имя, отчество

 

Тема: Разработка методов практической реализации новой

концепции комплексных исследований электромагнитной обстановки

в зданиях

Задание приняли к исполнению Клепиков А. С.

подпись фамилия, имя, отчество

  Мигалев И. Е.

подпись фамилия, имя, отчество

БАРНАУЛ 201 1
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1 Электромагнитная обстановка в зданиях

2 Обеспечение электромагнитной безопасности

3 Методика комплексных исследований электромагнитной обстановки помещения

4 Пример исследования электромагнитной обстановки в издательстве АлтГТУ

5 Расчёт технико-экономических показателей

6 Охрана труда

3.1 По научно-технической литературе изучить книгу: Карякин, Р. Н. Основы электромагнитной совместимости [Текст]: учебник для вузов / Р.Н. Карякин, Л.В. Куликова, О.К. Никольский, А.А. Сошников, Н.Т. Герцен, Т.В. Еремина, А.А. Зайцев; под ред. Р.Н. Карякина; Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. – Изд. 2-е, перераб. – Барнаул: ОАО «Алтайский дом печати», 2009. – 470 с.

Руководитель проекта А. А. Сошников

подпись и. о. фамилия

Приложение Б. Экспериментальные данные измерения напряженности электрического поля в помещении издательства АлтГТУ на расстоянии 10 см от внешней поверхности каждого источника излучения

Таблица А.1 – Экспериментальные данные измерения напряженности электрического поля от различных источников излучений в помещении издательства АлтГТУ от 14.03.2011 г.

Наименование объекта

Область измерения от-но входной двери

Напряжённость электрического поля Е, В/м

приборы

СТ-01

ПЗ-50

ПЗ-41

ПЗ-41

частоты

0 Гц

50 Гц

0,03 МГц

3 МГц

Принтер

«HP 4200»

спереди

657

70

0,86

0,54

сзади

79

887

[25]

0,7

0,45

слева

211

98

[25]

1,51

0,4

справа

145

123

[25]

2,84

0,16

сверху

253

4

0,85

0,44

снизу

103

27

[25]

1,58

0,48

Жидкокристаллический  монитор

«Samsung SyncMaster 710»

спереди

31

7

2,2

0,55

сзади

83

10

1,98

0,48

слева

127

10

1,46

0,26

справа

63

13

1,46

0,41

сверху

163

10

0,98

0,41

снизу

341

13

2,15

0,51

Жидкокристаллический монитор

«ViewSonic V6 700»

спереди

231

15

8,58

2,01

сзади

77

56

[25]

3,35

1,9

слева

533

93

[25]

5,84

4,3

справа

317

3

3,96

2,34

сверху

121

22

3,78

1,74

снизу

1060

68

[25]

4,57

2,2

Системный блок

ПЭВМ

«MAKS line»

(стол №1)

спереди

1330

9

2,33

1,22

сзади

139

1300

[25]

4,15

1,2

слева

85

5

5,13

1,67

справа

101

13

3

0,55

сверху

137

0

3,38

0,9

снизу

1080

0

2,03

0,5

Сабвуфер

«microlab M-400II»

спереди

363

0

2,23

0,6

сзади

141

1050

[25]

3,06

0,94

слева

59

0

3,51

0,61

справа

207

35

[25]

1,89

0,62

сверху

169

0

1,96

0,7

снизу

453

153

[25]

2,66

0,6

Факс

«Panasonic»

спереди

95

439

4,28

0,68

сзади

7480

1285

[500]

3,38

1,04

слева

635

315

2,91

1,23

справа

635

138

2,91

1,12

сверху

173

448

2,61

0,8

снизу

407

1212

[500]

5,85

2,04

Блок бесперебойного питания

«PowerCom 800 ВА»

спереди

599

647

[25]

4,44

1,9

сзади

169

613

[25]

7,05

1,69

слева

53

418

[25]

5,38

1,57

справа

131

253

[25]

5,1

2,21

сверху

187

122

[25]

7,02

1,93

снизу

69

154

[25]

5,6

1,2

Мультифункциональное устройство

«EcoSys FS-6950DN»

спереди

2250

11

1,79

0,91

сзади

201

780

[25]

2,21

0,8

слева

513

177

[25]

3,37

1,18

справа

649

13

2,23

1,12

сверху

1620

13

1,69

0,73

снизу

588

55

[25]

2,8

0,73

Батарея отопления

спереди

661

18

2,38

0,87

слева

119

18

1,67

0,57

справа

369

18

2,68

0,98

сверху

361

59

1,38

0,34

Фильтр-удлинитель «Power Cube

SPG B»

спереди

175

1910

[500]

6,61

2,41

сзади

115

598

[500]

7,6

2,4

слева

97

165

7,5

2,93

справа

425

338

5,23

2,3

сверху

231

598

[500]

5,98

2,19

снизу

521

354

7,39

3,02

Блок питания ЖК монитора

«Samsung SyncMaster»

спереди

685

153

[25]

4,33

1,32

сзади

153

228

[25]

2,2

1,05

слева

291

52

[25]

3,92

1,1

справа

185

833

[25]

2,88

2,25

сверху

433

223

[25]

4,92

2,64

снизу

135

352

[25]

3,95

1,66

Радиотелефон

«Panasonic»

спереди

417

13

13

5,02

сзади

2860

16

23,96

10,4

слева

49

13

13,97

4,78

справа

619

44

23,01

7,85

сверху

147

15

12,6

6,5

снизу

1550

22

20,65

4,49

Копировальная машина

«Epson Stylus»

спереди

19

26

[25]

14,72

1,94

сзади

27

350

[25]

3,83

1,1

слева

339

171

[25]

4,42

2,2

справа

90

35

[25]

3,86

1,6

сверху

77

56

[25]

3,99

2,76

снизу

169

25

5,69

1,78

Блок питания зарядного устройства телефона «Fly»

справа

87

118

20,28

14,48

сверху

235

550

[500]

32,02

24

снизу

153

345

10,9

5,9

спереди

149

718

[500]

25,07

[25]

56,6

[15]

сзади

97

233

21,55

33,56

[15]

слева

97

185

5,86

50,1

[15]

Лампа люминесцентная «Lival» мощностью 10 Вт

спереди

61

72

7,1

2,88

сзади

233

278

6,12

2,32

слева

51

26

5,71

1,18

справа

35

318

3,5

2,63

сверху

73

45

5,13

2,7

снизу

49

128

10,5

2,15

Зарядное устройство телефона «Fly»

спереди

26

59

11,15

7,29

сзади

350

73

42,88

[25]

16,28

[15]

слева

171

65

29

[25]

6,05

справа

35

81

20,66

8,56

сверху

56

46

20,73

5,64

снизу

25

88

39,95

11,11

Блок питания телефона «Panasonic»

спереди

323

409

4,35

0,88

сзади

417

355

4,35

1,65

слева

2562

830

[500]

2,92

0,88

справа

49

279

5,1

1,48

сверху

619

560

[500]

2,86

1,35

снизу

600

600

[500]

4,48

1,87

Радиотелефон «Panasonic» на сервере

спереди

656

254

5,28

1,26

сзади

457

190

5,12

1,53

слева

119

178

4,53

1,25

справа

352

15

6,02

1,71

сверху

361

27

4,68

3,3

снизу

799

200

7,21

3,22

Системный блок ПЭВМ

«GLX»

(сервер)

спереди

536

125

7,68

2,27

сзади

231

784

[25]

11,71

3,54

слева

521

65

[25]

7,37

3,4

справа

688

125

[25]

10,64

2,32

сверху

258

513

[25]

10,81

4,15

снизу

425

313

[25]

10,51

3,03

Блок бесперебойного питания

«APC UPS 1000»

спереди

5820

89

[25]

5,7

1,92

сзади

587

100

[25]

6,37

2,81

слева

150

83

[25]

11,3

3,89

справа

1060

290

[25]

9,23

2,76

сверху

1354

101

[25]

13,8

3,13

снизу

358

95

[25]

9,2

3,05

Жидкокристаллический монитор

«NEC»

спереди

85

180

[25]

8,77

1,73

сзади

598

170

[25]

14,3

2,06

слева

137

150

[25]

11,14

1,83

справа

2598

208

[25]

5,42

1,17

сверху

358

90

[25]

7,16

1,75

снизу

489

82

[25]

8,77

2,31

Сетевой коммутатор (switch)

«3Com»

(40 портов)

спереди

241

95

[25]

11,17

2,09

сзади

100

254

[25]

11,5

2,55

слева

59

99

[25]

10,44

4,2

справа

290

101

[25]

11,13

2,54

сверху

398

250

[25]

11,47

2,16

снизу

453

255

[25]

11,55

2,07

Системный блок ПЭВМ

«MAKS line»

(стол №2)

спереди

5080

458

[25]

1,51

3,08

сзади

536

250

[25]

1,02

0,94

слева

298

120

[25]

1,6

1,08

справа

358

4

3,08

1,29

сверху

688

60

[25]

1,58

0,65

снизу

258

100

[25]

1,6

2,11

Электронагреватель

мощностью 1 кВт

(стол №1)

спереди

2865

72

1,4

1,55

сзади

3988

119

1,23

1,28

слева

523

485

0,92

1,15

справа

841

233

0,74

0,84

сверху

1180

152

1,56

1,09

снизу

323

48

0,4

0,94

Электронагреватель

мощностью 1 кВт

(стол №2)

спереди

417

43

5,7

0,9

сзади

2560

347

6,37

0,51

слева

49

59

11,3

0,1

справа

645

849

[500]

9,23

0,7

сверху

41

34

13,8

0,59

снизу

49

63

12,6

0,4

Жидкокристаллический монитор

«Samsung SyncMaster»

(стол № 1)

спереди

43

15

5,63

0,58

сзади

1300

613

[25]

4,22

0,88

слева

73

11

10,03

0,44

справа

566

11

8,32

2

сверху

1000

8

1,1

0,99

снизу

100

31

11,08

0,76

МФУ сканер-принтер-копир «Xerox Phaser 7700»

спереди

130

12

20,66

0

сзади

113

12

12,3

0,54

слева

1300

78

[25]

5,3

1,64

справа

147

55

[25]

4,35

0,83

сверху

141

15

4,35

0,67

снизу

115

129

[25]

2,92

1,07

Блок бесперебойного питания «PowerCom 800 ВА»

спереди

171

709

[25]

5,1

0,61

сзади

141

1010

[25]

2,27

0,83

слева

75

815

[25]

2,66

0,9

справа

180

523

[25]

2,39

0,94

сверху

65

814

[25]

2,91

1,01

снизу

57

1650

[25]

1,51

1,5

Электрический

удлинитель

с 3 гнездами (Китай)

спереди

79

63

2,5

1,31

сзади

51

768

[500]

1,15

1,04

слева

85

226

3,2

1,46

справа

619

628

[500]

0,51

1,27

сверху

338

551

[500]

0,4

1,5

снизу

715

627

[500]

0,41

1,17

В зоне расположения оператора

Стол 1

255

3

7,04

0,8

Стол 2

384

7

1,58

1,2

Стол 3

390

58

1,1

0,55

Примечания:

1. В таблице не приведены данные измерения напряженности электрического поля от различных источников ЭМИ для частот, на которых исследуемая характеристика поля практически равна нулю.

2. Выделены ячейки, содержащие данные о превышении ПДУ.

3. В квадратных скобках указан ПДУ.

Вывод: наибольшую опасность для человека представляют устройства, относящиеся к ПЭВМ и сопутствующему оборудованию: принтеры, мониторы, системные блоки ПЭВМ, особенно если такие устройства расположены в помещении компактными группами; также превышение ПДУ зафиксировано вблизи устройств, осуществляющих преобразование переменного электрического тока в постоянный (источники бесперебойного питания; блоки питания зарядных устройств мобильных телефонов).

 


Приложение В. Экспериментальные данные измерения напряженности магнитного поля в помещении издательства АлтГТУ на расстоянии 10 см от внешней поверхности каждого источника излучения 

Таблица 1 – Экспериментальные данные измерения напряженности магнитного поля от различных источников излучений в помещении издательства АлтГТУ от 14.03.2011

Наименование объекта

Область измерения от-но входной двери

Напряженность магнитного поля Н, А/м

приборы

ПЗ-50

ПЗ-41

частоты

50 Гц

0,03 МГц

Аудио колонка «Swen SPS820»

спереди

0,99

[0,2]

0,12

[0,02]

сзади

3,26

[0,2]

0,13

[0,02]

слева

2,86

[0,2]

0,07

[0,02]

справа

3,22

[0,2]

0,08

[0,02]

сверху

1,04

[0,2]

0,16

[0,02]

снизу

6,07

[0,2]

0,15

[0,02]

Системный блок ПЭВМ

«MAKS line»

спереди

0,39

[0,2]

0,12

[0,02]

сзади

0,49

[0,2]

0,19

[0,02]

слева

0,3

[0,2]

0,15

[0,02]

справа

0,1

0,08

[0,02]

сверху

0,69

[0,2]

0,06

[0,02]

снизу

0,31

[0,2]

0,08

[0,02]

Системный блок ПЭВМ

«GLX»

(сервер)

спереди

0,4

[0,2]

0,13

[0,02]

сзади

1,04

[0,2]

0,21

[0,02]

слева

0,72

[0,2]

0,23

[0,02]

справа

0,59

[0,2]

0,11

[0,02]

сверху

0,83

[0,2]

0,12

[0,02]

снизу

0,64

[0,2]

0,18

[0,02]

Жидкокристаллический монитор

«ViewSonic»

спереди

0,34

[0,2]

0,1

[0,02]

сзади

0,25

[0,2]

0,12

[0,02]

слева

0,09

0,11

[0,02]

справа

0,14

0,17

[0,02]

сверху

0,56

[0,2]

0,12

[0,02]

снизу

0,55

[0,2]

0,12

[0,02]

Факс

«Panasonic»

спереди

0,47

0,16

сзади

0,61

0,19

слева

0,24

0,11

справа

0,66

0,17

сверху

0,64

0,07

снизу

0,8

0,1

Фильтр-удлинитель «Power Cube SPG B»

спереди

0,11

0,15

сзади

0,08

0,16

слева

0,05

0,14

справа

0,16

0,25

сверху

0,66

0,06

снизу

0,59

0,2

Блок питания ЖК монитора

«Samsung SyncMaster»

спереди

0,31

0,07

[0,02]

сзади

0,38

0,07

[0,02]

слева

0,02

0,1

[0,02]

справа

0,03

0,08

[0,02]

сверху

0,58

[0,2]

0,21

[0,02]

снизу

0,6

[0,2]

0,08

[0,02]

Источник бесперебойного питания

«APC 1000 ВА»

спереди

0,2

0,21

[0,02]

сзади

6,8

[0,2]

0,23

[0,02]

слева

1,72

[0,2]

0,11

[0,02]

справа

6,3

[0,2]

0,16

[0,02]

сверху

1,59

[0,2]

0,04

[0,02]

снизу

0,8

[0,2]

0,4

[0,02]

Прибор приемно-контрольный охранно-пожарный «КВАРЦ»

спереди

5,8

0,27

[0,02]

сзади

-

-

слева

9,04

0,09

справа

0,58

0,08

сверху

2,94

2,03

снизу

6,24

0,04

МФУ сканер-принтер-копир «Xerox Phaser 7700»

спереди

0,04

0,08

[0,02]

сзади

0,3

[0,2]

0,06

[0,02]

слева

0,33

[0,2]

0,08

[0,02]

справа

0,19

0,13

[0,02]

сверху

0,44

[0,2]

0,21

[0,02]

снизу

0,37

[0,2]

0,23

[0,02]

Блок питания ЖК монитора

«Panasonic»

спереди

45

[0,2]

0,11

[0,02]

сзади

15

[0,2]

0,12

[0,02]

слева

10,88

[0,2]

0,18

[0,02]

справа

3,08

[0,2]

0,1

[0,02]

сверху

19

[0,2]

0,12

[0,02]

снизу

7,73

[0,2]

0,11

[0,02]

Принтер

«HP LaserJet 1320»

спереди

0,24

[0,2]

0,07

[0,02]

сзади

0,56

[0,2]

0,08

[0,02]

слева

0,27

[0,2]

0,21

[0,02]

справа

0,46

[0,2]

0,23

[0,02]

сверху

0,35

[0,2]

0,11

[0,02]

снизу

0,71

[0,2]

0,12

[0,02]

Источник бесперебойного питания

«APC 800 ВА»

спереди

0,06

0,21

[0,02]

сзади

1,63

[0,2]

0,23

[0,02]

слева

3,09

[0,2]

0,11

[0,02]

справа

0,83

[0,2]

0,16

[0,02]

сверху

0,9

[0,2]

0,04

[0,02]

снизу

0,8

[0,2]

0,4

[0,02]

Мультифункциональное устройство

«EcoSys FS-6950DN»

спереди

0,49

[0,2]

0,07

[0,02]

сзади

0,26

[0,2]

0,1

[0,02]

слева

0,12

0,08

[0,02]

справа

0,17

0,01

сверху

0,8

[0,2]

0,08

[0,02]

снизу

0,8

[0,2]

0,05

[0,02]

Радиотелефон «Panasonic»

(на сервере)

спереди

0,17

0,13

сзади

0,43

0,11

слева

0,35

0,07

справа

0,12

0,1

сверху

0,81

0,08

снизу

0,96

0,02

Сетевой коммутатор (switch)

«3Com»

(40 портов)

спереди

0,6

[0,2]

0,08

[0,02]

сзади

0,9

[0,2]

0,02

слева

0,08

0,03

[0,02]

справа

0,08

0,05

[0,02]

сверху

0,4

[0,2]

0,04

[0,02]

снизу

0,4

[0,2]

0,05

[0,02]

Электрический обогреватель мощностью

1 кВт

(стол №1)

спереди

0,3

0,21

сзади

0,3

0,23

слева

0,4

0,11

справа

0,3

0,16

сверху

0,4

0,04

снизу

0,41

0,4

Примечания:

1. В таблице не приведены данные измерения напряженности магнитного поля от различных источников ЭМИ для частот, на которых исследуемая характеристика поля практически равна нулю.

2. Выделены ячейки, содержащие данные о превышении ПДУ.

3. В квадратных скобках указан ПДУ.

Вывод: на исследуемом зафиксированы многочисленные превышения ПДУ магнитного поля на частотах 50 Гц и 30 кГц от оборудования, относящегося к ПЭВМ, и сопутствующего. Это связано с тем, что нормы ПДУ электромагнитных излучений (ЭМИ) для такого оборудования намного жёстче, чем для источников ЭМИ других типов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80265. Господарство та економічна думка в період державно-монополістичного розвитку суспільств Європейської цивілізації (перша половина ХХ ст.) 97.5 KB
  Обновлялися основні галузі економіки: хімічна електрична приладобудівна автомобільна радіотехнічна. Одним з найбільших недоліків її післявоєнної економіки була залежність від імпорту сільськогосподарської продукції та промислової сировини. Німеччина втратила зовнішні ринки через розвал економіки звузилися її внутрішні ринки. Катастрофічне становище в основних галузях економіки було причиною краху кредитнофінансової системи Німеччини.
80266. ПІДГОТОВКА ПІД-ПРИЛАДУ МОДЕЛЮВАННЯ ЗМІНИ ТЕМПЕРАТУРИ - SIMULATED TEMPERATURE 681.5 KB
  Підготовка під приладу Моделювання зміни температури Simulted Temperture. Віртуальний прилад що моделює зміну температури: а контрольна панель; б блоксхема приладу. Vi для моделювання зміни температури починається з контрольної панелі на яку слід вивести дев’ять задавачів зміни температури об’єднавши їх у одномірний масив рисунок 7.
80267. Основні функції для підготовки віртуального приладу дослідження температури 322.5 KB
  Основні функції для підготовки віртуального приладу дослідження температури Для виведення функції Rdio Button на контрольну панель Controls ModernClssic Boolen 12 Boolen Rdio Button.– Меню для виведення функції Rdio Button на контрольну панель Вигляд функції Rdio Button яку названо Шкала температур на контрольній і функціональній панелі показано на рисунку 7.8 Функція Rdio Button яку названо Шкала температур на контрольній а і функціональній б панелі ЛІТЕРАТУРА 1 Большая советская енциклопедія Т3 стр.
80268. ВІРТУАЛЬНИЙ ПРИЛАД ДОСЛІДЖЕННЯ ВТРАТИ ТИСКУ НА ДІЛЯНЦІ ТРУБОПРОВОДУ 75.5 KB
  Склад та принцип дії насосної установки УНБ1 – 400х40 Установка змонтована на автомобілі КрАЗ–250 складається із силового агрегату карданного і проміжного валів коробки передач плунжерного насоса з навісним редуктором маніфольда допоміжного трубопроводу водоподавального блока цементного бачка поста керування з фарою для освітлення зубчастої муфти та випускної труби двигуна автомобіля. Технічна характеристика установки УНБ1400х40 Двигун Чотирикратний...
80269. АЛГОРИТМ СТВОРЕННЯ ВІРТУАЛЬНОГО ПРИЛАДУ ВИМІРЮВАННЯ ТИСКУ НА ДІЛЯНЦІ ТРУБОПРОВОДУ 1.99 MB
  Для вибору і розміщення необхідних на лицьовій панелі приладу елементів слід у верхній горизонтальній лінійці піктограм (ВГ-ЛП) обрати передостанню зліва закладку Вікно – Window і натиснути ЛКМ.
80270. ПРОГНОЗУВАННЯ ВАРТОСТІ ДОСЛІДНОГО ЗРАЗКА ВИРОБУ 423.5 KB
  Створення програми та методики експерименту. Планування експерименту. Використання елементів теорії математичної статистики для визначення результатів експерименту. Вибір ключових слів і рубрик УДК У ході підготовки даної роботи використовувалися такі ключові слова: планування експерименту.
80272. ВИМІРЮВАННЯ ЧАСТОТИ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ П’ЄЗОКЕРАМІЧНОГО МЕМБРАННОГО ГЕНЕРАТОРА КОЛИВАНЬ 2.71 MB
  Відкривається спадаюче меню. На екрані виникає меню Інструменти – Tools у вигляді матриці елементів. – Меню Палітра інструментів – Tools Plette. У меню Палітра інструментів – Tools Plette обрати піктограму у вигляді стрілки Позиціонування Розмір Вибір 12 – Position Size Select 12.