Краткое описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из генератора стандартных сигналов СВЧ, прибора ПЗ-13 для измерения плотности потока мощности, антенн и набора сетчатых экранов.

Описание генераторов и прибора ПЗ-13, а также порядок подготовки их работе находятся на рабочем месте.

 

Порядок выполнения работы

Произвести измерения интенсивности электромагнитного поля прибором ПЗ-13 и определить эффективность экранирования сетчатых экранов. Полученные данные занести в таблицу 5.

Для этого:

1.Включить прибор ПЗ-13 и дать ему прогреться в течение 15 минут.

2. Подготовить прибор к измерениям.

3. Включить генератор СВЧ.

4. Произвести ориентацию антенны на максимум излучения.

5. Измерить интенсивность поля П_о без экрана.

6. Поочередно устанавливать экраны и измерить интенсивность П.

7. Обратить полученные данные.

Полученные расчетные и экспериментальные данные заносятся в таблицу 5 и строятся на одном чертеже графики Э = (r _o)

 

 

Таблица 2 – Результаты расчета и эксперимента

Расчетные данные	Экспериментальные
N п/п	r o, см	а, см		1+4 ( ln	Э дБ	По	П	Э, дБ

 

При измерениях для повышения точности необходимо произвести не менее измерений. За действительное значение принимается среднее арифметическое результатов измерений.

Внимание! Генератор СВЧ включать только на время снятия показаний.

Вблизи антенн не должны находиться люди.

Отчёт о работе

Отчёт о работе должен содержать данные измерений, графики зависимости эффективности экранирования от шага сетки для указанных диаметров проволоки, выводы.

 

Характеристика электромагнитного излучения и его влияние на

Организм человека

Теоретическая часть

Оборудование и системы, которые генерируют, передают и используют электромагнитную энергию для технологических процессов, создают в окружающей среде электромагнитные поля. Электромагнитное поле распространяется со скоростью, близкой к скорости света. Основными параметрами электромагнитных колебаний являются длина волны, частота колебаний, уровень излучения и скорость распространения колебаний.

Электромагнитное поле диапазона радиочастот широко используется в разных отраслях промышленности из-за способности нагревать материалы, распространяться в пространстве, отражаться от границы раздела двух сред. Эти свойства используют также в науке, медицине, радиосвязи, телевидении, радиолокации, дефектоскопии и других отраслях.

Телевизионные и локационные станции, передающие антенны радиосвязи, катодные выводы магнетронов, отверстия и щели в сочленениях тракта передачи энергии волн является источниками электромагнитного поля. Скорость распространения электромагнитной энергии зависит от диэлектрической постоянной ε и магнитной проницаемости среды μ. Чем больше частоты тока, тем короче длина волны.

Спектр электромагнитного излучения природного происхождения, оказывающих влияние на человека, как в условиях быта, так и в производственных условиях, имеет диапазон волн от тысяч километров (переменный ток промышленной частоты) до долей миллиметра (космические энергетические лучи). Характер воздействия на человека электромагнитного излучения в разных диапазонах различен.

Длительное пребывание на рабочих местах, расположенных вблизи высоковольтных установок и под проводами воздушных линий электропередач оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. Через тело человека, находящегося в электромагнитном поле (ЭМП), протекает ток. Величина этого тока пропорциональна энергии, поглащенной телом человека и зависит от номинального напряжения электроустановки, места расположения человека относительно токоведущих частей и земли.

Биологическое действие ЭМП характеризуется тепловым эффектом.

Электрический ток, проходя через организм, вызывает повышение температуры тела или отдельных его частей. По своим биофизическим свойствам ткани организма этому может возникнуть неравномерный нагрев на границе раздела с высоким и низким содержанием воды, что определяет высокий и низкий коэффициент поглощения энергии. Это может провести к локальному перегреву тканей, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик глаза, железный пузырь, кишечник, семенники).

Наиболее чувствительны к электромагнитному излучению (ЭМИ) центральная нервная система и сердечно-сосудистая система. Функциональные расстройства нервной и сердечно-сосудистой систем проявляются в физическом и психическом истощении кровяного давления и белкового состава и психическом истощении, в изменении кровяного давления и белкового состава крови. Длительное и интенсивное облучение, особенно микроволнами, может привести к резким изменениям в работе сердечно-сосудистой системы, вызывающим стойкое снижение трудоспособности. Электромагнитные волны диапазона СВЧ вызывают выраженное и рано наступающие понижение кровяного давления. Под действием СВЧ полей значительной интенсивности могут возникнуть поражения хрусталика глаза.

Влияния ЭМП на организм зависит от таких физических параметров, как длина волн, интенсивность излучения, площадь облучения, режим облучения - непрерывный или импульсивный, а также от продолжительности воздействия на организм, комбинированного действия с другими производственными факторами (повышенная температура воздуха, наличие рентгеновского излучения, шума и др.), которые способны изменять сопротивляемость организма на действие ЭМП. Наиболее биологически активен диапазон СВЧЮ менее активен диапазон УВЧ, и затем диапазон ВЧ (длинные и средние волны), т.е. с укорочением длины волны биологическая активность возрастает.

Интенсивность ЭМП вплоть до диапазона СВЧ оценивается напряженностью электрического (Е, В/м) и магнитного (Н, А/м) полей.

В диапазоне СВЧ интенсивность излучения оценивается энергией, относящейся к единице площади, расположенной перпендикулярно распространению волны, и выражается, чаще всего, в микроваттах на квадратный сантиметр.

Оценка воздействия ЭМИ РЧ на человека согласно СанПиН 2.2. 4/2.1.8.055-96, осуществляется по следующим параметрам:

По энергетической экспозиции (ЭЭ), определяется интенсивностью ЭМИ РЧ и временем его воздействия на человека. Оценка по энергетической экспозиции применяется для лиц, работа или обучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ (кроме лиц, не достигших 18 лет, и женщины в состоянии беременности) при условии прохождения этими лицами в установленном порядке предварительных и периодических медицинских осмотров по данному фактору и получения положительного заключения по результатам медицинского осмотра.

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 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 напряженности электрического поля (Е, В/м) и напряженности магнитного поля (Н, А/м).

В диапазоне частот 300 МГц…300ГГц интенсивность ЭМИРЧ 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:

ЭЭ_Е = Е²Т[(В/м)²·ч] (1)

 

где Т – время воздействия, час.

Энергетическая экспозиция, создаваемая магнитным полем, равна:

ЭЭ_н=Н² Т[(А/м)²·ч] (2)

 

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 3.

 

Таблица 3 – Предельно допустимые значения энергетической экспозиции

Диапазон Частот
По электрической составляющий (В/м)^2· ч	По магнитной со- составляющей (А/м)^2 · ч	По плотности Потока энергии (мкВт/см^2) · ч
30 кГц … 3 МГц 3 МГц … 30 МГц

Предельно допустимые значения интенсивности ЭМИ РЧ

(Е_пду, Н_пду, ППЭ_ПДУ) в зависимости от времени воздействия в течении всего рабочего дня

(рабочей смены) и допустимое время воздействия в зависимости от интенсивности ЭМИ РЧ определяется по формулам:

 

Е_пду = Т = (3)

 

 

Н_пду = Т = (4)

 

ППЭ_ПДУ = Т = (5)

 

Значения предельно допустимых уровней напряженности электрической и магнитной составляющих за 8-часовую рабочую смену и предельно – допустимых уровней плотности потока энергии приведены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Предельно-допустимые интенсивности электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах в течение рабочего дня (8 часов)

Характеристика поля	Допустимая интенсивность
1. По электрической составляющей поля: - в диапазоне частот от 3 – 30 МГц - в диапазоне частот 30МГц – 300 МГц 2.По магнитной составляющей: - в диапазоне частот 0,03 – 3 МГц - в диапазоне частот 30-50 МГц 3. В диапазоне СВЧ (300МГц – 300ГГц) 4. При облучении в течение: - а) всего рабочего дня - б) не более 2 часов за рабочий день - в) не более 20 минут за рабочий день	30 В/м 10В/м     5 А/м 0,30 А/м   25мкВт/см^2 10 мкВт/см^2 100 мкВт/см^2

 

Предельно-допустимые уровня ЭМИ РЧ должны, как правильно определяться, исходя из предположения, что воздействия имеет место в течение всего рабочего дня (рабочей смены).

Сокращение продолжительности воздействия должно быть подтверждено технологическими, распорядительными документами и (или) результатами хронометража.

Предельно-допустимое время работы вносится в инструкции по технике безопасности и в технологические документы, а на источниках ЭМИ РЧ или в непосредственной близости от них размещаются соответствующие предупреждения.

Интенсивность ЭМИ РЧ на территории жилой застройки и местах массового отдыха; в жилых, общественных и производственных зданиях (внешнее ЭМИ РЧ, включая вторичное излучение); на рабочих местах лиц, не достигших 18 лет; женщин в состоянии беременности не должна превышать значений, указанных в таблице 5.

 

Таблица 5 – Предельно-допустимые уровни ЭМИ РЧ для населения, лиц, не достигших

18 лет и женщин в состоянии беременности

Назначения Помещений Или территорий	Диапазон частот
кГц Кгц	0,3 Мгц 3 МГц	3 МГц 30 МГц	30 МГц 300 МГц	300 МГц 300 МГГц
Предельно-допустимые уровни ЭМИ РЧ
Территория жилой застройки и мест массового отдыха; помещения жилых, общественных и производственных зданий; рабочие места лиц, не достигших 18 лет и женщин в состоянии беременности	В/м	В/м	В/м	В/м   3^+	Вт/см     100^++

+ кроме телевизионных станций и радиолокационных станций, работающих в режиме кругового сканирования;

++ - для случаев облучения от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования.

Для случаев локального облучения кистей рук при работе с микрополосковыми СВЧ устройствами предельно допустимые уровни воздействия определяются по формуле:

(6)

где К – коэффициент ослабления биологической эффективности, равный 12,5.

 

При этом плотность потока энергии на кистях рук не должна превышать 5000 мкВт/см²

Защита персонала от воздействия ЭМП радиочастот осуществляется путем проведения организационных и инженерно-технических, лечебно-профилактических мероприятий, а также использования средств индивидуальной защиты.

К организационным мероприятиям относятся:

- выбор рациональных режимов работы оборудования;

- ограничение места и времени нахождения персонала в зоне воздействия ЭМИ РЧ

(защита временем и расстоянием).

Инженерно-технические мероприятия включают:

- рациональное размещение оборудования;

- использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии

на рабочие места персонала (поглотители мощности, экранирование, использование минимальной мощности генератора, использование дистанционного или плотностью автоматизированного управления).

- обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем ЭМИ РЧ.

Лечебно-профилактические мероприятия осуществляются в целях предупреждения, ранней диагностики и лечения нарушений в состоянии здоровья работника. Они включают в себя предварительные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры.

Рассмотрим более подробно такую защитную меру, как экранирование.

В поглощающих экранах используется специальные материалы, обеспечивающие поглощение соответствующей длины волны. В зависимости от излучаемой мощности и взаимного расположения источника и рабочих мест конструктивное выполнение экрана может быть различным (замкнутая камера, щит, чехол, штора и т.д.).

При изготовлении экрана в виде замкнутой камеры выводы волноводов, коаксиальных фидеров, выводы ручек управления и элементов настройки не должны нарушать экранирующих свойств камеры.

Экранирование смотровых окон, приборных панелей проводится с помощью радиозащитного стекла. Для уменьшения просачивания электромагнитной энергии через вентиляционные жалюзи, последние экранируются металлической сеткой либо выполняются в виде запредельных волноводов.

Уменьшение утечки энергии из фланцевых соединений волноводов достигается путем применения «дроссельных фланцев», уплотнения сочленений с помощью прокладок из проводящих (фосфористая бронза, медь, алюминий, свинец и другие металлы) и поглощающих материалов, осуществления дополнительного экранирования.

Применения экранов основано на принципах отражения или поглощения электромагнитной энергии. При экранировании полупространства плоским экраном основанная часть энергии отражается от его поверхности, часть поглощается, часть проходит на экран. Основной характеристикой каждого экрана является степень ослабления «Э» электромагнитного поля, называемая эффективностью экранирования. Оценивается эффективность экранирования как:

 

, (7)

где П_о – интенсивность поля без экрана;

П_э – интенсивность поля с экрана

Кроме сплошных экранов применяются сетчатые, из которых изготавливают кабины для настройки высокочувствительной аппаратуры для размещения рабочего места оператора, а также для экранирования некоторых узлов источников излучения. При этом и в помещениях, где расположены кабины, микроклимат одинаков, тогда как применение сплошных экранов приводит к изменению микроклиматических параметров и для поддержания их на заданном уровне требуется специальная вентиляция. В этом смысле сетчатые экраны выгодно отличаются от сплошных. Но в отличие от сплошных экранов через сетку проникает гораздо больше энергии.

Для сетчатых экранов эффективность экранирования определяется по формуле:

Э = g (8)

где - шаг сетки или расстояние между проволоками;

- длина волны (задается преподавателем дл данной работы).

Эта формула справедлива при нормальном падении волны.

Примечание. По формуле (8) производится предварительный расчет эффективности экранирования сетчатых экранов по данным своего варианта.

 

ЛИТЕРАТУРА

1 Санитарные правила и нормы САНПиН 2.2. 1.8.055-96

«Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона» (ЭМИ РЧ). Москва, Госсанэпиднадзор Россия; 19996-ч.28.

2 В.А.Крылов; Т.В.Юченкова. Защита от электромагнитных излучений. Москва, «Советское радио»; 1972-с.95

3 Д.Н.Шапиро. Основы теории электромагнитного экранирования.

Ленинград «Энергия»; 1975-с.95

4 СВЧ и безопасность человека. Москва, «Советское Радио»; 1974-с.217

5 Н.Р.Гончаров. Охрана труда на предприятиях связи. Москва, «Связь»; 1971г.

с.298-311.

 

Лабораторные работы № 8,9

«ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ»

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

1. Основные понятия, термины и определения

 

Пожарная безопасность – состояние защищенности личности, имущества, общества от пожаров.

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты.

Пожарная профилактика – комплекс мероприятий, необходимый для предупреждения пожара или уменьшения его последствий.

Активная пожарная защита - меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Горение – химическая реакция, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением.

Для горения необходимо наличие горючего вещества кислорода (окислителем, может быть не только кислород, но и хлор, фтор, бром и т.д.) и источника тепловой энергии для воспламенения. Источником воспламенения могут быть пламя, электрические искры, раскаленные твердые тела и др.

Различают несколько физических форм горения: вспышка, воспламенение, самовоспламенение и самовозгорание.

Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов. При этом для продолжения горения оказывается недостаточно того количества тепла, образуется при кратковременном процессе вспышки.

Горючие вещество (материал, смесь) – вещество, способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания.

Возгорание – возникновение горения под действием источника зажигания.

Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появление пламени.

Самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствие источника зажигания.

Самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Тление – беспламенное горение твердого вещества.

Пожар – неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Взрыв – чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающиеся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

Горючесть – способность вещества (материала, смеси) к самостоятельному горению. По горючести вещества и материалы делятся на горючие, трудно горючие и негорючие.

Горючие вещество – вещество (материал, смесь), способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания.

Трудно горючее вещество – вещество (материал), способность гореть под воздействием источника зажигания, но не способное к самостоятельному горению после удаления его.

Негорючее вещество – вещество (материал) не способное к горению.

Огнестойкость - способность конструкции сопротивляться воздействию пожара в течение определенного времени при сохранении эксплуатационных функций.

Огнестойкость конструкции характеризуется пределом огнестойкости – это время от начала испытаний до возникновения одного из признаков;

1 – образование в конструкции трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения или пламя;

2 – повышение температуры на не обогреваемой поверхности более чем на 140^оС;

3 – потеря конструкции своей несущей способности;

4 – переход горения в смежные конструкции;

5 – разрушение узлов крепления конструкции.

Температура вспышки – самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Температура воспламенения – температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения – самая низкая температура вещества (материала, смеси), при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающиеся возникновением пламенного горения.

 

2. Основные причины пожаров и меры борьбы с пожарами

 

Анализ причин пожаров показывает, что основными и наиболее частыми предпосылками возникновения пожаров на предприятиях является:

- нарушение технологического режима;

- неосторожное обращение с открытым огнем;

- перегрев подшипников;

- искры механического происхождения;

- разряды статического электричества;

- непогашенные окурки и спички;

- неправильное складирование и хранение материалов;

- нарушение режимов работы вентиляционных и оптимальных приборов;

- вредительство.

В электроустановках причиной пожара может быть:

- перегрузка проводов;

- большие переходные сопротивления;

- электрическая дуга или искрение;

- короткое замыкание.

Причиной короткого замыкания может быть:

- повреждение изоляции проводов;

- попадание на неизолированные провода токопроводящих предметов

(ключ, отвертка);

- воздействие на проводах химически активных веществ (аккумуляторная);

- неправильный монтаж установки.

Меры борьбы с пожарами можно подразделить на:

- организационные (правильная эксплуатация машин и внутризаводского транспорта, правильное содержание зданий и территорий, противопожарной инструктаж работников, организация пожарной безопасности);

- технические (соблюдение противопожарных правил, норм при проектировании, при устройстве электропроводов и оборудования, отопления, вентиляции, освещения, правильное размещение оборудования;

- режимные (запрещение курения в неустановленных местах, производства сварочных и других огневых работ в пожароопасных помещениях и т.д.);

- эксплутационные – своевременные профилактические осмотры, ремонты и испытания технологического оборудования.