Спектр электромагнитных излучений

Электромагнитные поля характеризуются следующими параметрами: частотой излучения f, Гц, напряженностью электрического Е (В/м) и магнитного Н (А/м) полей, плотностью потока энергии ППЭ (Вт/м).

Плотность потока энергии показывает, какое количество энергии протекает за 1 с через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно движению волн.

Пространство вокруг источника ЭМП условно делится на три зоны: ближнюю (зона индукции), промежуточную (зона интерференции), дальнюю (зона излучения).

Параметры, характеризующие ЭМП в этих зонах, различны, что ставит задачу выбора защиты с учетом расположения рабочего места относительно источника. Границы зон определяются через длину волны излучения

(1)

где λ – длина волны, м; с – скорость света в вакууме, с = 3·10⁸ м/с; f – частота, Гц; Е_г – диэлектрическая проницаемость среды; Ф/м; μ_г – магнитная проницаемость среды; для воздуха Е_r = 1; μ_г = 1.

Максимальная протяженность ближней зоны

(2)

Напряженности электрического и магнитного полей в ближней зоне равны:

(3)

(4)

где I – ток в проводнике (антенне), А; ℓ – длина проводника (антенны), м; Е_г – диэлектрическая проницаемость среды, Ф/м; ω – круговая частота поля, ω = 2πf; f – частота поля, Гц; R – расстояние от точки наблюдения до источника излучения, м.

При направленном излучении плотность потока энергии в ближней зоне равна

ППЭ = 3Р_СР/S, (5)

где Р_СР – средняя мощность излучения, Вт; S – площадь излучающей поверхности, м².

Ширина промежуточной зоны

R_ПЗ = R_ДЗ – R_БЗ, (6)

где R_ДЗ – удаленность границы дальней зоны от источника, м.

Дальняя зона находится от источника, не обладающего направленностью излучения (изотропный источник), на расстоянии

R_ДЗ >>λ2π. (7)

Для зеркальных направленных антенн дальняя зона начинается на расстоянии

R_ДЗ = 2D² / λ, (8)

где D – максимальный размер раскрытия антенны (для круглой антенны D – ее диаметр).

Степень и характер воздействия ЭМП на организм человека определяется длиной волны, интенсивностью излучения, режимом облучения (непрерывный или прерывистый), продолжительностью воздействия, размером облучаемой поверхности, индивидуальными особенностями человека.

Электромагнитные поля оказывают термическое и морфологическое действия и вызывают функциональные изменения в организме.

При воздействии ЭМП на человека происходит поглощение энергии поля тканями тела человека. При длине волны, соизмеримой с размерами тела человека или его отдельного организма, образуются стоячие волны в живом организме, что приводит к концентрации тепловой энергии. Тепловое воздействие характеризуется повышением температуры тела, локальным нагревом ткани, а также отдельных органов и клеток. При общем облучении повышение температуры тела более чем на 1°С недопустимо. Нагрев особенно опасен для органов со слабой терморегуляцией (мозг, глаз, хрусталик глаза, органы кишечного тракта). Электромагнитная энергия с К = 1·10^-2 - 0,20 м оказывает вредное воздействие на глаза, вызывая катаракту.

Морфологическое действие касается строения и внешнего вида тканей и органов тела человека (изменение ориентации клеток, кровоизлияния, омертвления, изменение структуры клеток; расстройства питания тканей, органов или организма в целом, обратимые сосудистые изменения и т.д.).

Функциональные изменения проявляются в преждевременной утомляемости, сонливости или в нарушении сна, головной боли, наступает расстройство нервной системы, изменение кровяного давления, замедление пульса, наблюдаются трофические явления (выпадение волос, ломкость ногтей). Возможно возникновение «эффекта жемчужной нити», проявляющегося в появлении ряда последова-тельно расположенных пузырьков на коже, наполненных мутноватой жидкостью.

Нормирование ЭМП радиочастот

Санитарными нормами и правилами при работе с источниками электромагнитных полей радиочастотного диапазона СанПиН № 11-17-94 установлены предельно допустимые уровни на рабочих местах.

Действие СанПиН распространяется на установки радиочастотного диапазона 300 Гц – 30,0 ГГц.

Для диапазона 300 Гц - 30 кГц установлены фиксированные значения предельно допустимых уровней: по электрической составляющей – 500 В/м для условий шахт и 1000 В/м для всех остальных случаев, по магнитной составляющей – 25 А/М.

В диапазоне 30 кГц - 300 МГц нормируются напряженность электрического (Е) и магнитного (Н) полей и энергетическая нагрузка (ЭН).

ЭH_E = E²·T, (9)

где ЭН_Е – энергетическая нагрузка, создаваемая электрическим полем, (В/м)² ·ч; Е – напряженность поля для электрической составляющей, В/м; Т – время, ч.

ЭН_Н = Н²·Т, (10)

где ЭН_Н – энергетическая нагрузка, создаваемая магнитным полем, (Н/м²)·ч; Н – напряженность поля для магнитной составляющей, А/м.

Предельно допустимые значения Е и Н на рабочих местах определяются, исходя из допустимой энергетической нагрузки и времени воздействия, по формулам:

(11)

где Е_ПД – предельно допустимое значение напряженности электрического поля, В/м;

(12)

где Н_ПД – предельно допустимое значение напряженности магнитного поля, А/м; ЭН_Епд и ЭН_Нпд – предельно допустимое значение энергетической нагрузки в течение рабочего дня в (В/м)²∙ ч и (А/м)² ·ч; Т – время, ч.

Максимальные значения Епд, Нвд, ЭНепдИ ЭНщщ представлены в табл. 2.

Таблица 2