Измерение плотности потока энергии СВЧ излучения (стр. 3 из 7)

В данной работе используется измеритель плотности потока энергии электромагнитного поля П3-18 предназначенный для измерения средних значений плотности потока энергии (ППЭ) электромагнитного поля (ЭМП) в дальней зоне СВЧ источников излучения и непосредственно на рабочих местах персонала, обслуживающего радиотехнические установки.

Основные элементы измерителя ППЭ:

- антенна-преобразователь (АП-ППЭ-1);

- индикатор Я6П-110;

- сетевой (встроенный) и аккумуляторный блоки питания.

Работа измерителя ППЭ ЭМП основана на приеме и преобразовании СВЧ сигналов в постоянный ток антенной–преобразователем и отсчета значения постоянного тока, пропорционального интенсивности ЭМП, цифровым индикатором. Отсчет измеряемой величины производится в децибелах (дБ) [5].

Принцип действия ИППЭ поясняется схемой:

Рис. 4.1. Структурная схема измерителя ППЭ ЭМП

1. Антенна-преобразователь АП-ППЭ-1

Антенна-преобразователь (АП) выполнена на основе системы последовательно соединенных тонкопленочных термопар (многослойная термопара), размещенных на конической поверхности. При измерениях АП помещается в измеряемое ЭМП, при воздействии, которого, за счет поглощения энергии ЭМП, на каждой из термопар возникает градиент температур, величина которого прямо пропорциональна величине ППЭ ЭМП.

Измерение градиента температур осуществляется путем изменения термоЭДС, возникающей на термопарах. Суммарная термоЭДС по резистивной линии связи (ЛС) передается к измерителю температуры, который состоит из линейного усилителя постоянного тока (УПТ), размещенного в ручке АП и индикатора, вход которого соединен с выходом УПТ.

В индикаторе происходит преобразование усиленного сигнала по логарифмическому закону, затем преобразование в цифровую форму и отсчет измеряемой интенсивности ЭМП на цифрах табло в дБ относительно нижнего предела измерений используемого АП.

Антенны-преобразователи (АП) предназначены для приема и преобразования ЭМП в напряжение постоянного или квазипостоянного тока. Общий вид и развертка конической поверхности АП представлены на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Развертка конической поверхности.

АП выполнена в виде датчика электромагнитного излучения, содержащего резистивные пленки, расположенные на диэлектрическом основании, соединенные с измерителем температуры. При этом резистивные пленки выполнены в виде последовательно соединенных тонкопленочных термопар, а диэлектрическое основание имеет форму конической поверхности, угол при вершине которой составляет 109,5 ± 10˚. С целью уменьшения эффективной диэлектрической проницаемости конической поверхности основание имеет ажурную конструкцию. Тонкопленочные термопары расположены по образующей конической поверхности, концы которых при вершине и основании соединены проводниками. Конструктивно АП состоит из девяти последовательно соединенных термопар преобразователь (1-9), размещенных по образующей на конической поверхности (10), высокоомной резистивной линии связи (11) и усилителя постоянного тока (12). Термопарные преобразователи представляют собой П-образный тонкопленочные резистивные цепочки термопар (13), выполненные методом вакуумного напыления висмута и сурьмы на полиамидную пленку (14). Термопарные преобразователи, входящие в состав АП, содержат 18 термопар. Термопарные преобразователи соединены между собой последовательно проводниками (15). Для предохранения от механических повреждений термопарные преобразователи закрыты кожухом (16), а резиновые проводники линии связи (11) размещены внутри ручки (17). Кожух (16) и ручка (17) выполнены из удачного полистирола. УПТ, предназначенный для усиления сигналов, снимаемых м термопарных элементов. размещен на конце ручки. УПТ имеет регулируемый коэффициент усиления, что обеспечивает приведение коэффициента преобразования АП к уровню, необходимому при калибровке измерителей ППЭ.

2. Индикатор Я6П-110

Индикатор Я6П-110 предназначен для преобразования аналогового сигнала, поступаемого с АП, в цифровой сигнал и отсчета значения плотности потока энергии поля в относительных единицах – дБ.

Принцип действия индикатора Я6П-110 поясняется структурной схемой, приведенной на рис. 4.3.

Сигнал с АП передается через фильтр нижних частот (ФНЧ) на вход усилителя логарифмического (УЛ), где происходит сжатие динамического диапазона и формирование сигнала для отсчета измеряемой ППЭ в «дБ» относительно нижнего предела измерения АП.

Усиленный в логарифмическом усилителе сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), где он преобразуется в цифровую форму и затем поступает через счетчик электрической величины на цифровое табло индикатора. Управление работой АЦП осуществляется устройством управления, входящим в состав индикатора.

В индикаторе Я6П-110 предусмотрен контроль и автоматическое отключение светодиодных индикаторов при разряде аккумуляторных батарей. Напряжение питания поступает с устройства управления на индикатор, где осуществляется сравнение с опорным уровнем напряжений источников питания. Опорный уровень поступает на индикатор с усилителя логарифмического.

Питание индикатора осуществляется от аккумуляторной батареи. Для повышения напряжения питания от низковольтной аккумуляторной батареи используется преобразователь напряжения.

В индикаторе предусмотрена возможность питания от сети переменного тока через «Блок питания сетевой».

Рис. 4.3. Структурная схема Я6П-110

V. Защита от воздействия ЭМИ

1. Общие рекомендации и меры защиты персонала

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 зашиты 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 персонала, и индивидуальной — для каждого специалиста 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 персонала с целью снизить до минимума время пребывания условиях воздействия, предупреждение возможности попадания в зоны с интенсивностями, превышающими предельно допустимый уровень (ПДУ), т. е. осуществление защиты «временем». Внедрение в практику этих защитных мер начинается в период предупредительного и уточняется в период текущего санитарного надзора. К организационным мерам защиты следует отнести проведение ряда лечебно-профилактических мероприятий. Это, прежде всего, обязательное медицинское освидетельствование при приеме на работу, последующие периодические медицинские обследования, что позволяет выявить ранние нарушения в состоянии здоровья персонала, отстранить от работы при выраженных изменениях состояния здоровья.

К организационным мерам следует отнести также применение средств наглядного предупреждения о наличии того или иного излучения, вывешивание плакатов с перечнем основных мер предосторожности, 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 работающих.

Защита «временем» предусматривает нахождение в контакте с излучением только по служебной необходимости с четкой регламентацией по времени и пространству совершаемых действий; автоматизацию работ; уменьшение времени настроечных работ и т. д. В зависимости от воздействующих уровней, время контакта с ними определяется в соответствии с действующими нормативными документами.

Защита расстоянием. Она достигается максимально возможным удалением облучаемых объектов от источника излучений, дистанционным его управлением и т. д. В основе такой защиты лежит принцип уменьшения интенсивности излучения обратно пропорционально квадрату расстояния между источником и объектом облучения. После проведения защитных мер для снижения уровня интенсивности при рациональном размещении объектов обязателен инструментальный контроль над уровнем излучения.

Защита рациональным (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 методы.