2.2 Характеристики источников электромагнитных полей

радиочастот

Источниками ЭМП высоких частот (ВЧ), ультравысоких частот (УВЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ) являются радиотехнические и электронные устройства, применяемые для радиосвязи, радиолокации и радиотелеметрии (генераторы высоких и сверхвысоких частот, открытые концы волноводов, антенны).

Рабочие места по обслуживанию источников ВЧ и УВЧ-колебаний обычно находятся в ближней зоне и воздействие оказывают как электрическая, так и магнитная составляющие поля.

Рабочие места по обслуживанию СВЧ-аппаратуры практически находятся в дальней зоне. В этой зоне воздействия ЭМП оценивается плотностью потока энергии.

Обычно электромагнитное поле от источника распределяется во все стороны равномерно. В этом случае плотность потока энергии рассчитывается по формуле:

, (1)

где П - плотность потока энергии ЭМП, Вт/м²;

Р_и  - мощность излучения от источника, Вт;

r - расстояние до источника излучения, м.

Если излучение имеет направленный характер, тогда формула принимает вид

, (2)

где к_н - коэффициент направленности излучения.

Наиболее опасны антенны радиолокационных станций (РЛС), так как они обладают высоким коэффициентом концентрации энергии в определенном направлении (коэффициентом усиления антенны), достигающим десятков тысяч единиц. Однако и в других направлениях их излучение может достигать нескольких Вт/м²  (рисунок 1).

1 - рабочее место; 2 - стол (стенд); 3 – РЛС

Рисунок 1 – Зоны излучения РЛС в помещении

2.3. Нормирование воздействия эмп высокой, ультравысокой

и сверхвысокой частот

По ГОСТ 12.1.006-84 [1] в диапазоне частот от 60 кГц до 300 МГц (ВЧ и УВЧ) нормируется напряженность электрической и магнитной составляющих ЭМП, а также энергетическая нагрузка на человека Предельные значения Е_пд, Н_пд, Э_Епд  и Э_Нпд  приведены в таблице 1.

Э_Е  = Е²  Т, (3)

Э_Н  = Н²  Т, (4)

где Э_Е  - энергетическая нагрузка, создаваемая электрическим полем,

(В/м)^{2 .} ч;

Э_Н  - энергетическая нагрузка, создаваемая магнитным полем, (А/м) ^{2 .} ч;

Т - время воздействия на человека, ч.

Предельно допустимое значение Е и Н в диапазоне частот 60кГц...300 МГц на рабочих местах персонала следует определять исходя из допустимой энергетической нагрузки и времени воздействия по формулам:

, (5)

, (6)

где Е_пд  и Н_пд  - предельно допустимые значения напряженности

электрического, В/м, и магнитного, А/м, полей;

Э_Епд и Э_Нпд  - предельно допустимые значения энергетической нагрузки

в течение рабочего дня (В/м)^{2 .} ч и (А/м)^{2 .} ч.

_{Таблица 1- Значения Епд, Нпд, ЭЕпд и Э}Епд

Параметр	Предельные значения в диапазоне, МГц
	от 0,06 до 3	св. 3 до 30	св.30 до 300
Епд, В/м	500	300	80
Нпд, А/м	50	-	-
ЭЕпд, (В/м)2 . ч	20000	7000	800
ЭНпд, (А/м)2 . ч	200	-	-

Одновременное воздействие электрических и магнитных полей в диапазоне частот от 0,06 до 3 МГц следует считать допустимой при условии

. (7)

2.3.1. Пример. При частоте ЭМП 100 кГц измеренное значение напряженности электрического поля Е = 50 В/м, время воздействия 8 ч. Энергетическая нагрузка

Э_Е  = Е²  Т = 50^{2 .} 8 = 20 000 (В/м)^{2 .} ч,

т.е. при Е = 50 В/м допускается в течение рабочего дня нахождение людей без средств защиты.

2.3.2. Пример. При частоте ЭМП 100 кГц напряженность магнитного поля Н = 50 А/м. Возможное время нахождения людей в этой зоне без средств защиты

мин.

Это время меньше 5 мин. Поэтому Н_пд  = 50 А/м, и если Н будет выше Н_пд , то запрещается даже кратковременное пребывание людей в этой зоне без средств защиты.

2.3.3. Пример. При частоте ЭМП 100 кГц напряженность электрической составляющей поля Е = 50 В/м и напряженность магнитной составляющей поля Н = 5 А/м. Энергетическая нагрузка при времени работы 4 ч:

Э_Е  = 50^{2 .} 4 = 10 000 (В/м)^{2 .} ч,

Э_Н  = 5^{2 .} 4 = 100 (А/м)^{2 .} ч,

условие

,

т.е. допускается работа в течение 4 ч без средств защиты.

В диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц (СВЧ) по ГОСТ 12.1.006-84 [1] нормируется плотность потока энергии П_пд  и энергетическая нагрузка на человека за рабочий день Э_пд.

Значение плотности потока энергии не должна превышать 10 Вт/м², даже при кратковременном нахождении людей в этой зоне, т.е. при П больше 10 Вт/м² нахождение людей без средств защиты запрещается.

Если плотность потока энергии П менее 10 Вт/м²  можно рассчитать допустимое время нахождения людей в этой зоне (или, при известном времени, рассчитать предельно допустимое значение плотности потока энергии):

при П  10 Вт/м² , (8)

при П_ПД  10 Вт/м² , (9)

где Т_пд  - предельно допустимое время пребывания людей в зоне

электромагнитного поля, ч;

Э_пд  - нормативная величина энергетической нагрузки за рабочий день,

Вт ^. ч/м²;

П - значение плотности потока энергии в зоне нахождения людей,

Вт/м²;

П_пд  - предельно допустимое значение плотности потока энергии,

Вт/м²;

Т - время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.

Энергетическая нагрузка Э представляет собой суммарный поток энергии П , проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия Т , и выражается произведением

Э = П ^. Т . (10)

Нормативная величина энергетической нагрузки за рабочий день принимается равной:

Э_пд = 2 Вт ^. ч/м²  - для всех случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн;

Э_пд = 20 Вт ^. ч/м²  - для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скваженностью не менее 50.

В соответствии с санитарными правилами СанПиН 2.2.4.1191-03. При работе с источниками ЭМП СВЧ предельно допустимые интенсивности (плотности потока энергии) ЭМП на рабочих местах приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Предельно допустимые интенсивности (плотности потока энергии) ЭМП СВЧ на рабочих местах по СанПиН 2.2.4.1191-03 [2]

В диапазоне СВЧ (300 МГц-300 ГГц)	Предельно допустимая интенсивность (плотность потока энергии)
1. Для работников при облучении в течение: - всего рабочего дня - не более 2 ч за рабочий день - не более 15-20 мин за рабочий день	0,1 1 10
2. Для лиц не связанных профессио- нально с источниками ЭМП СВЧ и для населения	0,01

2.3.4. Пример. Источником ЭМП частотой 100 ГГц является антенна, вращающаяся с периодом 5 об/мин. На рабочем месте оператора плотность потока энергии составляет 4 Вт/м². Определить допустимое время нахождения оператора на рабочем месте в смену.

Решение.

Допустимая энергетическая нагрузка на человека в день по ГОСТ 12.1.006-84 составляет 20 Вт ^. ч/м² . По формуле (8)

ч,

т.е. допустимое время Т_пд  не более 5 ч.

2.3.5. Пример. Рассчитать предельно допустимое значение плотности потока энергии на рабочем месте оператора СВЧ-установки. Время работы оператора 8 ч.

Решение.

Принимаем по ГОСТ 12.1.006-84 нормативную величину энергетической нагрузки Э_пд  = 2 Вт ^. ч/м² .

По формуле (9)

Вт/м². 

Проверяем П_пд = 0,25 Вт/м²  < 10 Вт/м².

Таким образом предельно допустимое значение П_пд равно 0,25 Вт/м².

Из примера 2.3.5 видно, что для наихудших условий и работе в течение всего рабочего дня предельно допустимое значение плотности потока энергии от источника СВЧ составляет 0,25 Вт/м².