Способы и средства защиты от ЭМП радиочастотного диапазона

К способам защиты от ЭМП относятся:

- снижение мощности ЭМП в самом источнике. Одним из способов является замена мощных генераторов на менее мощные, если это возможно по технологическим соображениям. Другим способом является применение поглощающих нагрузок - эквивалентов антенн или аттеньюаторов, которые полностью или частично поглощают энергию ЭМП на пути от генератора к излучающему устройству и препятствуют распространению в окружающую среду;

- защита расстоянием. Рабочие места размещают на расстоянии от источника, при котором ЭМП для человека безвредно (не превышает нормативных значений);

- защита временем. Ограничениевремени пребывания человека под воздействием ЭМП, при котором энергетическая нагрузка не превышает допустимого значения. В соответствии с ГОСТ 12.1.006 - 84, ССБТ допустимое время облучения определяется из соотношения

, (12)

где ЭН - реальная энергетическая нагрузка; Т - время облучения; 200 - нормативная доза непрерывного облучения в течении рабочего дня (8 часов).

- экранирование. Экранированием называется применение специальных оболочек, препятствующих распространению ЭМП. В экраны могут помещать как источник ЭМП, так и человека. В первом случае с помощью экрана защищают окружающую среду. Во втором случае - человека. При этом экран представляет собой кабину, внутри которой расположено рабочее место;

- применение средств индивидуальной защиты (защитных костюмов, бот, перчаток, шлемов, очков и др.).

В общем случае эффект экранирования создается за счет отраженияполя от стенки экрана и поглощения его энергии с последующим рассеянием в виде тепла.

Качество экранирования характеризуется ослаблением излучения, выражаемым в децибелах (дб):

, (13)

где в числителе - напряженность поля (электрического или магнитного), создаваемая источником без экрана, а в знаменателе – при наличии экрана.

Для изготовления отражающих экранов чаще всего применяются материалы с высокой электрической проводимостью – листы (фольга) из медных или алюминиевых сплавов, см. рис. 4. Отражающие экраны наиболее эффективны в диапазоне СВЧ.

Рисунок 4 - Прохождение электромагнитной волны через отражающий экран

Эффективность отражающего экрана равна:

Э= , (14)

где =377 Ом – характеристическое сопротивление воздуха;

= , (15)

где - характеристическое сопротивление металла; и -соответственно, толщина стенки экрана и толщина скин-слоя, мм; - частота, Гц; и -соответственно, магнитная проницаемость и электрическая проводимость материала экрана.

Скин-эффект (поверхностный эффект) - эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое. Глубина проникновения ЭМП, на которой объемная плотность тока уменьшается в e (2,718) раз, называется скин-слоем. Его величина зависит от частоты ЭМП, свойств материала экрана, и является справочной величиной.

Наиболее простыми и экономичными являются сетчатые экраны. Они применяются, когда требования к экранированию относительно невелики и требуется поступление свежего или охлаждающего воздуха. Следует помнить, что эффективность сетчатого экрана увеличивается с уменьшением шага сетки.

При размере шага сетки, равном длине волны, эффективность экранирования минимальна (близка к нулю). Это объясняется тем, что ячейки сетки вследствие дифракционных явлений переизлучают электромагнитную волну.

Для изготовления поглощающих экранов в диапазонах ДВ, СВ и КВ применяют магнитомягкие материалы, поглощающие энергию ЭМП за счет магнитного гистерезиса. Обычно они выполняются в виде листового магнитодиэлектрика, который легко перемагничивается в слабых полях.

Как известно из физики, величина поглощенной энергии ЭМП за период колебания пропорциональна площади петли гистерезиса. Максимальное поглощение достигается, когда напряженность магнитного поля равна коэрцитивной силе (характеристика магнитного материала).

Магнитомягкие материалы намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях. Эти материалы характеризуются высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой, малыми потерями на гистерезис и вихревые токи.

Магнитодиэлектрики - это магнитные материалы, представляющие собой связанную в единый конгломерат смесь ферромагнитного мелкодисперсного порошка и связки — диэлектрика (например, бакелита, полистирола, резины). В макрообъёмах обладают высоким электрическим сопротивлением. Из-за мелкодисперсности магнитного материала скин –эффект незначителен (ЭМП из экрана не вытесняется), что способствует эффективному поглощению ЭМП.

Наибольшего эффекта экранирования можно добиться при использовании многослойных экранов, сочетающих в себе вышеуказанные свойства. Однако их стоимость существенно выше однослойных.

На рис. 5 показано экранирование производственного помещения (стены, двери, пол и потолок покрыты отражающими листами). На рис. 6 показана кабина-экран рабочего места.

Рисунок 5 - Экранирование Рисунок 6 - Кабина-экран

производственного помещения рабочего места

Некоторые средства индивидуальной защиты изображены на рис. 7…9. Их действие также заключается в экранировании. При этом защищается непосредственно человек или отдельные части его тела.

Рисунок 7- Человек Рисунок 8 - Шлем Рисунок 9 - Очки в защитном костюме

Дата добавления: 2015-07-18