Логическое проектирование и минимизация (стр. 11 из 12)

В настоящее время существуют две теории, объясняющие действие ЭМП на человека:

1)Энергетическая теория, основанная на тепловом эффекте, когда воздействие объясняется дополнительной, внесённой извне и рассеянной в организме энергией, перешедшей в конечном счёте в тепловую форму.

2)Информационная теория, основанная на слабых воздействиях, когда энергия, сообщённая отдельной частице, меньше её кинетической энергии.

На данный момент всё возрастающий научный интерес завоёвывает информационная теория дотепловых воздействий. Длительное систематическое воздействие на организм человека ЭМП, особенно диапазонов УВЧ и СВЧ, при дотепловых интенсивностях может привести к некоторым функциональным изменениям в нем, в первую очередь в нервной системе. Эти изменения проявляются в головной боли, нарушении сна, повышенной утомляемости, раздражительности и т.д. Поля СВЧ с интенсивностями, значительно ниже теплового порога, могут вызвать истощение нервной системы. Изменения в сердечно-сосудистой системе выражаются в виде гипотонии, брадикардии и замедлении внутрижелудочковой проводимости, а также в изменениях состава крови, изменениях в печени и селезенке, причем все эти изменения более выражены на более высоких частотах.

8.1.3 Оценка облучаемости электромагнитными полями.

Наиболее важным биофизическим аспектом защиты от ЭМП является установление предельно допустимых интенсивностей ЭМП, потенциально опасных для человека, и формы их представления, т.е. нормирование.

Нормирование ЭМП, как и всякой другой профвредности, состоит из двух этапов.

Первый - выбор и обоснование нормируемого параметра ЭМП, адекватно характеризующего степень воздействия.

Второй - установление предельно допустимого уровня выбранного параметра.

ЭМП СВЧ оценивают поверхностной плотностью потока энергии ППЭ (плотность потока мощности) излучения и создаваемой им энергетической нагрузкой ЭН:

или

где T - время облучения.

В таблице 8.1 приведены предельно допустимые уровни интенсивностей ЭМП диапазона СВЧ, принятые в некоторых странах.

Таблица 8.1

Нормы излучений.

Страна	Диапазон частот и режим облучения	Предельно допустимые уровни в принятой форме	Допустимое время облучения
РФДля персоналаДля населения	СВЧ непрерывныйСВЧ импульсныйСВЧ непрерывныйСВЧ импульсный	25 мкВт/см2(Суточная доза Дсут=ППМt<200 мкВт*ч/см2 )10 мкВт/см2(Суточная доза Дсут=ППМt<80 мкВт*ч /см2 )2,5 мкВт/см2(Суточная доза Дсут=ППМt<60 мкВт*ч /см2 )1 мкВт/см2(Суточная доза Дсут=ППМt<24 мкВт*ч /см2 )	8ч8чБез ограниченияБез ограничения
Польша	СВЧ	Те же, что и в РФ
СШАОбслуживающий персонал(Стандарт СШАUSASC95.I-1996)	10мгц-100ггц	ППМ средняя за 6 мин не должна превышать:10 мВт/см2 - для обычных условий1 мВт/см2 - для температурно-влажностных условий	Без ограничения времени. Для кратковременных излучений нормируется шестиминутная доза Д(6 мин)=0,1...1,0мВт*ч/см2 (в зависимости от ТВУ)

Таблица 8.1

Нормы излучений.

Продолжение.

Англия	30-30000мгц	10 мВт/см2	Без ограничения
ФРГ	СВЧ	Те же, что и в США
Франция	СВЧ	Те же, что и в США
Голландия Фирма Филлипс Эйндгобен	30-30000мгц	1 мВт/см210 мВт/см2	Без ограниченияt<6мин

8.1.4 Расчет интенсивности ЭМП.

На частотах f>300МГц ближняя зона (зона индукции) расположена в непосредственной близости у излучателя и ППМ (ППЭ) определяется выражением:

,

где

Ризл - мощность, излучаемая антенной;

G - коэффицент направленного действия (КНД) антенны;

r - расстояние до антенны;

L - затухание ЭМП на пути распространения.

Попытки расчета интенсивности ЭМП с учетом влияния произвольно расположенных вблизи расчетной точки посторонних предметов (радиоконтрастных сред), а также расчет интенсивности ЭМП паразитного излучения, пока не привели к удовлетворительным результатам. Лучшим методом оценки интенсивности в этих случаях остаётся измерение.

8.2 Методика проведения исследования

В данной лабораторной работе рассчитывается интенсивность электромагнитного поля СВЧ в зависимости от следующих параметров:

Ризл – мощность, излучаемая антенной;

r – расстояние до антенны;

L – затухание ЭМП на пути распространения.

8.2.1 Исследование зависимости ППМ от Ризл.

Для исследования зависимости плотности потока мощности от мощности, излучаемой антенной:

- определить значения плотности потока мощности (ППМ) от Ризл по формуле (1) с требуемым шагом изменения.

Диапазон изменения Ризл см. в таблице 8.2 :

Таблица 8.2

Диаппазон изменения Ризл.

N	Ризл (нач.)	Ризл (кон.)
123	10100200	100200300

(Принять r=15 м, L=6, G=0.7)

- результаты занести в таблицу 8.3 :

Таблица 8.3

Плотность потока мощности.

ППМ

Ризл

- построить график зависимости ППМ(Ризл)

- проанализировать результаты.

- сравнить их с допустимыми значениями в Таблице 8.1.

8.2.2 Исследование зависимости ППМ от r.

Для исследования зависимости плотности потока мощности от расстояния до антенны:

- определить значения плотности потока мощности (ППМ) от r по формуле (1) с требуемым шагом изменения.

Диапазон изменения r см. в таблице 8.4 :

Таблица 8.4

Расстояние до антенны.

Nвар	r (нач.)	r (кон.)
123	11020	102030

(Принять Ризл = 150 Вт, L=6, G=0.7)

результаты занести в таблицу 8.5 :

Таблица 8.5

Зависимость плотности потока мощности от

расстояния до антенны.

ППМ	r
...	...

- построить график зависимости ППМ(r);

- проанализировать результаты.

- сравнить их с допустимыми значениями в Таблице 8.1.

8.2.3 Исследование зависимости ППМ от L.

Для исследования зависимости плотности потока мощности от затухания ЭМП на пути распространения:

- определить значения плотности потока мощности (ППМ) от L по формуле (1) с требуемым шагом изменения.

Диапазон изменения L см. в таблице 8.6 :

Таблица 8.6

Затухание ЭМП на пути

распространения.

Nвар	L (нач.)	L (кон.)
123	136	369

(Принять Ризл = 150 Вт, r=15 м, G=0.7)

результаты занести в таблицу 8.7 :

Таблица 8.7

Зависимость плотности потока мощности от L.

ППМ	L
...	...

- построить график зависимости ППМ(L);

- проанализировать результаты.

- сравнить их с допустимыми значениями в Таблице 8.1.

Заключение

Представленная работа - это первая в своём роде попытка разработать реальный лабораторный практикум по теме логического проектирования цифровых схем с использованием методов виртуальной электронной лаборатории.

Основные результаты работы следующие:

Рассмотрены методы логического проектирования, используемые в предметах, читаемых на кафедре. В основном они сводятся к табличным методам или операциям с уравнениями Булевой алгебры.

Предложено использовать для создания лабораторной работы виртуальный прибор - логический конвертор - из электронного пакета CAD Electronics Workbench.

Рассмотрена возможность с помощью логического конвертора выполнять операции синтеза логических устройств по таблице состояний, логическим уравнениям и т.д.

Методически такая практическая работа прекрасно вписывается в программу курсов, читаемых на кафедре.

Программа имеет интуитивный интерфейс, достаточно проста и не практически требует специального времени на освоение.

Разработаны методические указания к лабораторному практикуму.

Предложен ряд схем (цифровой компаратор, дешифратор, схема контроля четности) подходящих для студенческих практических работ и проведено демонстрационное проектирование.

Разработана демонстрационная версия лабораторного практикума, позволяющего быстро освоить работу с программой.

На виртуальных приборах, студент осваивает необходимые на практике, но достаточно редкие в наших лабораториях измерительные приборы - логический анализатор, генератор двоичных слов,

Настоящий лабораторный практикум не является окончательным и закрытым его всегда можно расширить и модифицировать. Для этого не нужны специальные навыки и знания (как например при попытках дополнить программы моделирующие лабораторные работы и написанные на языках программирования) интерфейс Electronics Workbench прост и выразителен.

Кроме того тематика лабораторных работ (а возможно и курсовых) выполняемых в этой виртуальной лаборатории может быть очень широка. Данная разработка демонстрирует лишь очень небольшую часть возможностей Electronics Workbench.

Основные результаты организационно-экономической части.