1. Электромагнитные поля. Источники образования и основные характеристики электромагнитных полей. Виды ЭМИ.
2. Нормирование электромагнитных полей.
3. Воздействие электромагнитного поля на человека.
4. Меры защиты от ЭМИ.
Оборудование и системы, которые генерируют, передают и используют электрическую энергию, создают в окружающей среде электромагнитные поля. Кроме искусственных источников электромагнитного излучения (ЭМИ) существуют и естественные - космос, Земля. Спектр ЭМИ природного и техногенного происхождения, оказывающий влияние на человека как в условиях быта, так и в производственных условиях, достаточно широк. Характер воздействия на человека ЭМИ в разных диапазонах различен.
Электромагнитный спектр от инфранизких до сверхвысоких частот условно разделяется на диапазон по частоте колебаний или длине волны.
| Диапазон частот | Диапазон волн | Частота колебаний | Длина волны |
| Низкие частоты (НЧ) | инфранизкие низкие промышленные звуковые | 0,003 - 0,3 Гц 0,03 - 3,0 Гц 3 - 300 Гц 300Гц - 30 кГц | 107 - 10 6 км 106 - 104 км 104 - 102 км 102 - 10 км |
| Высокие частоты (ВЧ) | длинные средние короткие | 30 - 300 кГц 300кГц - 3 МГц 3-30 МГц | 10 - 1 км 1км - 100 м 100 - 10 м |
| Ультравысокие частоты (УВЧ) | ультракороткие | 30 -300Мгц | 10 - 1 м |
| Сверхвысокие частоты (СВЧ) | дециметровые сантиметровые миллиметровые | 300Мгц - 3ГГц 30 - 300ГГц 30 - 300ГГц | 100 - 10см 10 - 1 см 10 - 1 см |
Основными параметрами электромагнитных колебаний являются длина волны l, частота колебаний f и скорость распространения колебаний с:
l= с/f
Электромагнитное поле - совокупность как переменного электрического, так и неразрывно с ним связанного магнитного поля.
Интенсивность электромагнитного поля на рабочих местах зависит от мощности генератора, расстояния рабочего место от источника излучения и отражений от различных металлических поверхностей.
Источники:
Высокочастотное электромагнитное поле образуется в рабочих помещениях во время работы электрических генераторов высокой частоты.
Источниками излучения электромагнитных волн в радиотехнических установках могут быть генераторы электромагнитных колебаний, антенные устройства, отдельные СВЧ-блоки.
Работы с источниками ультравысоких частот выполняются в радиосвязи, радиовещании, медицине, телевидении: при конструировании и опытной эксплуатации передатчиков на передающих радио- и телецентрах, в физиотерапевтических кабинетах для диатермии и индуктотермии.
Работы с источниками сверхвысокой частоты осуществляются в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии: в процессе отработки и испытании блоков, узлов макетов радиолокационных станций в условиях конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов; при ремонте радиолокационной аппаратуры в мастерских; при регулировке, настройке, испытании и проверке отдельных элементов узлов и приборов СВЧ - аппаратуры в производственной обстановке: для целей навигации судов различного назначения(пассажирские, транспортные, промысловые, технические, научно-исследовательские); в гидрометеорологической службе для обнаружения, наблюдения и определения места расположения облачных систем, грозовых очагов; для радиорелейной связи и др.
Вокруг источника излучения волн схематически можно выделить три зоны: ближнюю - зону индукции, промежуточную - зону интерференции и дальнюю - зону излучения. Соотношения электрической и магнитной составляющих в этих зонах не одинаковы.
В зоне индукции работающие подвергаются воздействию различных по величине электрических и магнитных полей, поэтому их интенсивность оценивается раздельно, величинами напряженности электрической Е и магнитной Н составляющей в вольтах на метр (В/м) для электрического и в амперах на метр (А/м) для магнитного поля. Эти поля имеют место при работе с источниками низко-, высоко- и ультравысокочастотных излучений.
Работающие с высокочастотной аппаратурой практически находятся в волновой зоне. Интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии - количеством энергии, падающей на единицу поверхности, и выражается в ваттах на квадратный метр (Вт/м2) или в милли- и микроваттах на квадратный сантиметр (мВт/см2, мкВт/см2).
Основные параметры электромагнитных излучений:
1. Частота (f) Гц
2. Напряженность электрического поля (Е) В/м
3. Напряженность магнитного поля (H) А/м
4. Плотность потока энергии (I) Вт/м2
5. Продолжительность воздействия (
)
6. Режим облучения
1. Непрерывный
2. Прерывистый
3. Импульсный
Источники электромагнитных излучений:
1. Радиотехнические объекты
2. Радиостанции и базовые станции сотовой связи
3. Термические цеха
4. Бытовые источники
1. Микроволновые печи
2. Мобильные и радиотелефоны
3. Компьютеры
Зоны воздействия электромагнитных полей (часто на экзамене)
1. Зона индукции 
(H, Е)
2. Зона интерференции (зона наложения) 
(H, E, I)
3. Волновая зона 
(воздействие характеризуется только плотностью потока энергии [I])
Воздействия на человека электромагнитных излучений связано с тепловым эффектом. Электромагнитное излучение (ЭМИ) – передает определенное количество энергии телу человека, эта энергия преобразуется в тепловую до определенного предела организм отводит это тепло, когда он перестает справляться с отводом тепла человек заболевает.
Органы, которые более подвержены ЭМИ: глаза; мозг желудок печень
Симптомы: утомляемость и изменения в крови, потом возникают опухоли и аллергии
Действие на организм:
Зависит от диапазона частот, интенсивности воздействующего фактора, продолжительности, характера и режима облучения (постоянное, апериодическое, интермиттирующее).
Наиболее биологически активен диапазон СВЧ, менее активен УВЧ и затем диапазон ВЧ, т.е. с укорочением длины волны биологическая активность почти всегда возрастает.
Общим в характере биологического воздействия электромагнитных полей радиочастот большой интенсивности является тепловой эффект, который может выразится либо в интегральном повышении температуры тела, либо в избирательном нагреве отдельных тканей или органов, причем органы и ткани недостаточно хорошо снабжены кровеносными сосудами (хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь) более чувствительны к такому локальному нагреву. Наиболее чувствительной к воздействию радиоволн является центральная нервная и сердечно-сосудистая системы.
Радиочастотное облучение большей интенсивности может вызвать деструктивные изменения в тканях и органах. Острые поражения могут быть тяжелыми, средней тяжести и легкими. Встречаются эти формы весьма редко и могут возникнуть в аварийных ситуациях и при нарушении техники безопасности. При поражениях средней тяжести и в легких случаях степень проявления вегетативного синдрома может варьировать от стертой до выраженной формы. Нарушения в сердечно-сосудистой системе, нарушения крови.
Три характерных синдрома:
- астенический
- астеновегетативный
- диэнцефальный
При воздействии СВЧ - излучений возможно развитие катаракты.
Нормирование: СанНПиН 2.2.4. 191-03 - электромагнитные поля в производственных условиях
· ВДУ магнитного поля земли
· Предельно допустимые уровни магнитных полей
· Предельно допустимые уровни электростатических полей
· Предельно допустимые уровни электрических и магнитных полей промышленной частоты
· Предельно допустимые уровни электромагнитных полей (по диапазонам)
Плотность потока энергии – в СНГ
В США характеристика – удельная мощность поглощение
Оценка согласно СаНПиН, производится по параметрам:
- По энергетической экспозиции, которая определяется интенсивностью ЭМИ РЧ и временем его воздействия на человека. Оценка по энергетической экспозиции применяется для лиц, работа или облучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ (кроме лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности).
- По значениям интенсивности ЭМИ РЧ; такая оценка применяется для лиц, работа или обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ, для лиц не проходящих предварительных при поступлении на работу и периодических медицинских осмотров по данному фактору или при наличии отрицательного заключения по результатам медицинского осмотра; для работающих или учащихся лиц, не достигших 18 лет, для женщин в состоянии беременности; для лиц, находящихся в жилых, общественных и служебных зданиях и помещениях, подвергающихся воздействию внешнего ЭМИ РЧ (кроме зданий и помещений передающих радиотехнических объектов); для лиц, находящихся на территории жилой застройки и в местах массового отдыха.
В диапазоне частот 30 кГц...300МГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями напряженности электрического поля (Е,В/м) и напряженности магнитного поля (Н, А/м).
В диапазоне частот 300МГц...300ГГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями плотности потока энергии (ППЭ, Вт/м2, мкВт/см2).
Энергетическая экспозиция (ЭЭ) ЭМИ РЧ в диапазоне частот 30кГц...300МГц определяется как произведение квадрата напряженности электрического или магнитного поля на время воздействия на человека.
Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭе = Е2Т[ (В/м)2 ч].
Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭн = Н2Т[ (а/м)2 ч].
В случае импульсно-модулированных колебаний оценка проводится по средней за период следования импульса мощности источника ЭМИ РЧ и, соответственно, средней интенсивности ЭМИ РЧ.
Энергетическая экспозиция за рабочий день (рабочую смену) не должна превышать значений, указанных в таблице:
| предельно допустимая энергетическая экспозиция | |||
| диапазон частот | по электрической составляющей (В/м)2 ч | по магнитной составляющей (А/м)2 ч | по плотности потока энергии (мкВт/см2) ч |
| 30кГц...3МГц | - | ||
| 3...30 МГц | не разработаны | - | |
| 30...50МГц | 0,72 | - | |
| 50...300МГц | не разработаны | - | |
| 300МГц...300ГГц | - | - |
Предельно допустимые значения интенсивности ЭМИ РЧ (Епду, Нпду, ППЭпду) в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня (рабочей смены) и допустимое время воздействия в зависимости от интенсивности ЭМИ РЧ определяется по формулам:
Епду = (ЭЭепд / Т)1/2, Т = ЭЭ / Е2;
Нпду = (ЭЭнпд / Т)1/2, Т = ЭЭ / Н2
ППЭпду = Ээппэпд / Т, Т = Ээппэпд / ППЭ.
Предельно допустимая интенсивность воздействия от антенн, работающих в режиме кругового обзора, или сканирования с частотой не более 1Гц и скважностью не менее 20 определяется по формуле:
ППЭпду = К (ЭЭппэ /Т), где К - коэффициент ослабления биологической активности прерывистых воздействий, равный 10.
Независимо от продолжительности воздействия интенсивность не должна превышать максимальных значений (например, 1000 мкВт/ см2 для диапазона частот 300 МГц...300ГГЦ).
Для случаев локального облучения кистей рук при работе с микрополосковыми СВЧ - устройствами предельно допустимые уровни воздействия определяются по формуле:
ППЭпду = К1 (ЭЭппэ /Т), где К1 - клэффициент ослабления биологической эффективности, равный 12,5. При этом плотность потока энергии на кистях рук не должна превышать 5000 мкВт/см2.
Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ должны определяться, исходя из предположения, что воздействие имеет место в течение всего рабочего дня (рабочей смены).
Сокращение продолжительности воздействия, должно быть подтверждено технологическими распорядительными документами и (или) результатами хронометража.
Методы и средства защиты:
В зависимости от диапазона частот, типа источника излучения, его мощности и характера технологического процесса может быть применен один из указанных методов защиты или любая их комбинация.:
- уменьшение излучения непосредственно в самом источнике;
- экранирование источника излучения;
- экранирование рабочего места у источника излучения или удаление рабочего места от него;
- применение индивидуальных средств защиты.
Средства защиты должны обеспечивать выполнение следующих основных требований:
- не вызывать существенных искажений электромагнитного поля применяемыми защитными средствами;
- не ухудшать работу обслуживающего персонала;
- не снижать производительность их труда.
Средства защиты:
- автоматизация технологического процесса
- применение дистанционного управления высокочастотными установками
- вынесение источников излучения из помещений, где находятся люди
- источников излучения при помощи металлических щитов (экранов) и камер. В материале металлического экрана возникают вихревые токи, создающие электромагнитное поле, противоположное экранируемому. В результате такого противодействия ЭМП источника излучения локализуется.
- Полное экранирование шкафа передатчиков с устранением щелей и других неплотностей в металлической обивке и соблюдением электрического контакта по всему периметру экрана
- Экранирование смотровых жалюзей и окон передатчиков с помощью металлической сетки или специального стекла с металлизированным слоем.
- Экранировании всех элементов высокочастотной установки
При экранировании степень ослабления напряженности электромагнитного поля определяется эффективностью экранирования, она оценивается в децибелах, которая показывает, во сколько раз уменьшилась напряженность поля на данном участке:
Э = 20lg (Е0/Еэ), дб; Э = 20 lg (Н0/Нэ), дб, где Е0, Н0 - напряженность поля до экранировании; Еэ, Нэ - напряженность поля при экранировании.
Степень экранирования (в относительных единицах) определяется из соотношений:
Эст = Е0/Еэ, Эст = Н0 / Нэ. (2.24)
В зависимости от мощности источника и диапазона волн применяются различные типы экранов: сплошные металлические; сетчатые металлические; мягкие металлические с хлопчатобумажной или другой тканью; поглощающие. Все экраны, кроме поглощающих, обеспечивают отражение СВЧ энергии.
В некоторых случаях полное экранирование источника излучения вызывает нарушение рабочего процесса в генераторе за счет отражений от внутренней поверхности экрана. Для уменьшения этих помех применяют поглощающие экраны. Наибольший эффект достигается в том случае, когда электромагнитные волны падают на поглощающую поверхность экрана перпендикулярно. Наносимые на экран поглощающие покрытия должны полностью поглощать электромагнитную энергию.
3. Электромагнитная безопасность
Осуществляется следующими методами:
1. Защита временем
2. Защита расстоянием
3. Защита рациональным возмещением источника ионизирующих излучений
4. Уменьшение мощности источников ионизирующих излучений
5. Экранирование
1. Отражающие (токи Фуко гасят эти волны)
2. Поглощающие
6. Применение индивидуальных средств защиты (халаты с металлической основой)
4. Правила пользования сотовым телефоном
Плотность потока энергии мобильного телефона в области мозга составляет (16 Вт/м2 облучение в минуту, а допустимая норма 10 Вт/м2)
1. Наибольшая мощность возникает в момент вызова
2. Расстояние до уха (сильно не прислонять)
3. Переносить из руки в руку (т.е. от одного уха к другому)
4. Время разговора (рекомендуется не более 3 минут за 1 раз, оптимально 1,5 минуты)
5. Использование наушников (гарнитуры)