Для постійного електричного поля розраховується за формулою

t_доп£(60/Е_р)², (1.10)

де Е_р – реальна напруженість електричного поля, кВ/м;

для електричного поля промислової частоти

t_доп£(50/Е_р) – 2, (1.11)

для магнітного поля промислової частоти, хв.

Н£exp(5 – Нр)/0,625), (1.12)

де Н_р – реальна напруженість магнітного поля, кА/м.

В діапазоні частот 60 кГц...300МГц:

t_доп£Е_допТ/Е_ф, (1.13)

t_доп£Н_допТ/Н_ф, (1.14)

де Е_доп, Н_доп – гранично допустимі напруженості електричної і магнітної складових ЕМП (табл. 1.5), Т – час опромінення, год. (виробнича сфера Т=8 год), Е_ф, Н_ф – фактичні напруженості електричної і магнітної складових ЕМП (не повинні перевищувати допустимі рівні).

В діапазоні частот 300Мгц...300ГГц:

t_доп£ ЕН_ГДР/ГПЕ_ф, (1.15)

де ЕН_ГДР – нормативна величина енергетичного навантаження (для обертових і скануючих антен з частотою сканування менше 1 Гц та скажністю більше 50 Гц ­– 20 Вт·год/м², для всіх інших випадків – 2 Вт·год/м²), ГПЕ_ф – фактичний рівень ГПЕ, Вт/м².

Для ВЧ–пічі: Е_доп£20 В/м, Н£5 А/м; для робочих місць з УВЧ: Е£5 В/м. При відомій Е_доп (ВЧ, УВЧ) можна розрахувати Н_доп:

Н_доп=1,27·10⁵ (Е_доп/r·f) (1.16)

де r – відстань від джерела ЕМП, м; f – частота, Гц.

Напруженість Е в будь-якій точці:

Е=q/2pe⁰·r (1.17)

де q–густина заряду, Кл/м; e⁰ – електрична стала, Ф/м, e⁰=8,85·10^–12; відстань від джерела, м.

При f=50 Гц, U=127...220 В рівні Е, Н не нормуються, хоча біологічно безпечна Е=0,2 В/м. При високих Е (>5 кВ/м), f=50 Гц, виникають небезпечні зони (зони впливу), з R=20м – при U=400...500 кВ і R=30м – при U=750 кВ. В тілі людини індукуються струми (І_доп=50...60 мкА, що відповідає Е=5 кВ/м).

При наявності ЕМП різних частот, Е, Н, ГПЕ:

 

S[(Н_і/Н_доп)² + (Е_і/Е_доп)² + (ГПЕ_і/ГПЕ_доп)]£1 (1.18)

 

Таблиця 1.5 – Гранично допустимі напруженості електричної і магнітної складових ЕМП (ГОСТ 12.1.006–84)

Частота, МГц	Допустима напруженість
Е, В/м	Н,А/м
0,06...1,5
1,5...3		–
3...30		–
30...50		0,3
50...300		­–

 

На відстані, яка дорівнює довжині хвилі, ЕМП в провідному середовищі фактично повністю затухає, тому для ефективного екранування товщина стінки екрана повинна приблизно дорівнювати довжині хвилі в металі. Оцінити необхідну товщину суцільного екрану d (мм) можливо за формулою:

d=65е/(fm_аs)^0,5, (1.19)

де е – необхідне послаблення випромінювання екраном, дБ; f – частота, Гц; m_а – абсолютна магнітна проникність металу екрану, Гн/м (для алюмінію – 4p·10^–7 Гн/м, сталі – 7,2p·10^–5 Гн/м); s - провідність металу екрану, См/м (для алюмінію – 3,54·10⁷ См/м, сталі – 1·10⁷ См/м).

 

Експериментальна частина

1.3.1 Кількісний аналіз забрудненості водойм (грунту)

Попередньо за допомогою якісних реакцій встановлюють наявність певного забруднювача у відібраній пробі води (грунту). При визначенні забруднювачів ґрунту попередньо відбирається проба масою 50 г, переноситься до мірної колби 500 мл, яка заповнюється дистильованою водою до мітки. Суміш інтенсивно розмішують на протязі 5-7 хвилин, після чого дають відстоятись 30 хвилин і фільтрують. Отриману водну витяжку ґрунту використовують для подальших досліджень, попередньо врахувавши, що отриману концентрацію при кількісному аналізі забруднювача необхідно помножити на коефіцієнт перерахунку К=10.

Кількісний аналіз відомого забруднювача водойм чи ґрунту проводять за допомогою спеціального датчика резистивного типу. Беруть дві пробірки. В одну з них переносять 2-3 мл досліджуваного розчину, в іншу таку ж кількість дистильованої води (використовується для калібровки датчика). Зачищають і знежирюють робочу поверхню датчика після чого занурюють датчик в пробірку з дистильованою водою. Вмикають прилад і ручкою “Калібровка” встановлюють стрілку приладу на нуль шкали на одному з трьох вибраному діапазоні виміру. Виймають датчик, просушують робочу поверхню за допомогою фільтрувального паперу і занурюють в робочий розчин, слідкуючи на відсутність пухирців повітря між електродами датчика і досліджуваним розчином. Знімають показання за шкалою приладу у відносних одиницях (П). Вимикають прилад. Після вимірів датчик промивають в дистильованій воді, сушать. За калібрувальним графіком визначають концентрацію певного забруднювача (рис. 1.1). Порівнюють фактичну концентрацію з ГДК, роблять висновки про небезпеку для здоров’я людини.

 

 

 

 

 

 

1.3.2 Оцінка напруженості магнітної складової ЕМП

Вимірювання напруженості магнітної складової ЕМП проводиться за допомогою датчика індукційного типу.

Підключити установку до мережі живлення. Встановити датчик впритул до джерела електромагнітного випромінювання (частота f@60 кГц), зняти показання приладу П, помножити отриманий результат на коефіцієнт перерахунку К=0,84 і занести до таблиці 1.3.1. Провести аналогічні виміри на відстанях 0,05, 0,1, 0,15...1 м. За вказівкою викладача, для зменшення негативного впливу ЕМП встановити екрани на джерело випромінювання. Провести повторні заміри.

Побудувати графічні залежності Н=f(r). Оцінити кратність послаблення магнітної складової в залежності від відстані. Розрахувати ефективність захисту (е, дБ) для використаних екранів. Отримані результати Н порівняти з допустимим значенням магнітної складової ЕМП встановленим для діапазону частот в якому працює джерело випромінювання. Зробити висновок про можливість безпечного перебування людини біля цього джерела випромінювання.

 

 

Таблиця 1.6 – Результати замірів

Відстань r, м	Без екранування Н, А/м	Екран з міді (d=1·10^–4м) Н, А/м	Екран зі сталі (d=1·10^–4м) Н, А/м	Екран зі сталі (d=2·10^–4м) Н, А/м
0,05
0,15
0,2
...

 

Висновки

 

1.4.1 Встановлена фактична концентрація таких забруднювачів у воді (ґрунті): Cu²⁺ –… мг/л (мг/кг), що перевищує в... разів ГДК –... мг/л (мг/кг) води (ґрунту) і є небезпечним для здоров’я людини; Fe³⁺ –… мг/л (мг/кг), що не перевищує ГДК –... мг/л (мг/кг) води (ґрунту) і є безпечним для здоров’я людини.

1.4.2 Досліджено можливості захисту від небезпечної дії ЕМП:

– захист відстанню – негативний вплив ЕМП виключається на людину при відстанях більше... м від джерела випромінювання;

– захист екраном – найбільш ефективний захист забезпечується при застосуванні... екрану з е =... дБ;

– комбінований захист (відстанню і екраном) – при застосуванні... екрану негативний вплив ЕМП на людину виключається вже при відстані...

 

1.5 Тестові запитання для контролю СР

1. В чому полягає небезпека сполук міді для організму людини?

2. До яких негативних наслідків призводять сполуки заліза при надходженні до організму людини?

3. За якими показниками відбувається нормування сполук міді та заліза в водоймах господарсько-питного призначення?

4. Як визначається наявність сполук міді та заліза у воді?

5. Наведіть класифікацію джерел ЕМП.

6. Як відбувається нормування електромагнітних випромінювань?

7. Які граничні рівні електричної та магнітної складових встановлюються для житлових приміщень?

8. В чому полягає небезпека електромагнітних хвиль для людини? Найбільш чутливі органи.

9. Вкажіть методи захисту від небезпечної дії ЕМП.

10. Як визначається напруженість магнітної складової ЕМП?

 

Лабораторна робота № 2