Глубина проникновения энергии СВЧ в различные ткани при изменении поля в е раз в долях длины волн представлена в таблица 5.2.

Соизмеримость размеров тела с длинной волны приводит к появлению существенной частотной зависимости взаимодействия поля с телом. Эффект облучения тела человека сильно зависит от поляризации и ракурса освещения его радиоволн CВЧ.

Существование между различными слоями тела слоев с малой диэлектрической проницаемостью приводит к возникновению резонансов - стоячих волн большой амплитуды, которые приводят к так называемым микро-нагревам.

Перераспределение тепловой энергии между соседними тканями через кровь наряду с конвенционной отдачей энергии теплоиспусканием в окружающее пространство во многом определяет температуру нагреваемых участков тела. Именно из-за ухудшенной системы отвода тепла от некоторых сред ( глаза и ткани семенников - в них очень мало кровеносных сосудов). Эти органы тела наиболее уязвимы для облучения. Критическим для глаз считается повышение температуры на 100 С. Высокая чувствительность семенников к облучению связана с известным фактом, что при нагревании их всего на 10 С. Возникает частичная или полная временная стерилизация.

Таблица 6.2

Кроме теплового действия радиоволн СВЧ на живой организм, оказывает влияние и специфическое их действие.

Наиболее общим эффектом действия радиоволн на организм человека (электромагнитных излучений малых уровней) является дезадонтация - нарушение функций механизма, регулирующих приспособительные реакции организма к изменениям условий внешней среды ( к теплу, холоду, шуму, психологических травм т. п. ) т. е. СВЧ поле является типичным стрессом.

К специфическим эффектам воздействия поля также относятся:

- кумуляция - приводит к тому, что при воздействии прерывистого облучения суммарных эффект накапливается и зависит от величины эффекта с самого начала воздействия;

- сенсибилизация - заключается в повышении чувствительности организма после слабого радиооблучения к последующим воздействиям;

- стимуляция - улучшение под влиянием поля общего состояния организма или чувствительности его органов.

В России проводятся широкие исследования, направленные на выяснения профессиональной вредности СВЧ радиоволн. Исследования позволили выявить у лиц, подвергающихся хроническому СВЧ воздействию, определенные изменения со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем, эндокринных желез, крови и лимфы, хотя в подавляющем большинстве случаев эти изменения носят обратимый характер. При хроническом действии СВЧ поля были обнаружены также случаи помутнения хрусталика и снижения обонятельной чувствительности человека.

При плотности мощности СВЧ поглощаемой телом ( П ) больше 5-10 мВт/cм, и хроническом действии полей меньшей интенсивности, наблюдается, как правило, отрицательное влияние облучения, появляется повышенная утомляемость, слабость, вялость, разбитость, раздражительность, головокружение. Иногда наблюдается приливы к голове, чувство жара, половая слабость, приступы тошноты, потемнения в глазах. Изучаются генетические последствия воздействия радиоволн.

Электромагнитное поле вокруг любого источника излучения волн условно разделяют на три зоны:

-         ближнюю – зону индукции;

-         промежуточную – зону интерференции;

-         дальнюю – волновую зону или зону излучения.

Если геометрические размеры источника излучения меньше длины волны излучения (точечный источник), границы зон ближней (индукции), промежуточной (интерференции) и дальней (излучения) соответственно определяются из следующих неравенств

; (6.1)

; (6.2)

. (6.3)

Электромагнитные поля по мере удаления от источника быстро затухают. Напряженность электрической составляющей поля в зоне индукции (ближней зоне) обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а напряженность магнитной составляющей – расстоянию во второй степени. В дальней зоне (зона излучения) напряженность электромагнитного поля обратно пропорционально расстоянию в первой степени.

При остронаправленных источниках излучения (антеннах) с размерами, значительно большими длины волны, граница дальней зоны может быть рассчитана по формуле

, (6.4)

где SA – наибольший геометрический размер раскрыва излучающей антенны, равный 2,6 м.

.

В волновой зоне (дальней зоне), в которой практически находятся работающие с СВЧ аппаратурой, интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии (ППЭ), т. е. количеством энергии, падающей на единицу поверхности. В этом случае ППЭ выражается в ваттах на один квадратный метр или в милливаттах и микроваттах на один квадратный сантиметр.

Согласно максимальное значение ППЭПД не должно превышать значения 1000 мкВт/см2.

Предельно допустимые значения ППЭ электромагнитного поля в диапазоне частот 300 МГц…300 ГГц следует определять исходя из допустимой энергетической нагрузки и времени воздействия по формуле

, (6.5)

где ППЭПД – предельно допустимое значение ППЭ,

- предельно допустимая величина электрической нагрузки, равная 200 мкВт·ч/см2,

К – коэффициент ослабления биологической эффективности, равный 10 для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн,

Т – время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, равное 8 ч.

.

С учетом вышеприведенных расчетов можно сделать вывод о том, что удаление обслуживающего персонала РЛС (в частности дежурного оператора) на расстояние более 500 м от антенны является необходимым и достаточным условием для защиты от вредного воздействия СВЧ излучения.

6.2 Классификация и общие характеристики чрезвычайных ситуаций

Чрезвычайная ситуация (ЧС) - внешне неожиданная, внезапно возникающая обстановка, которая характеризуется резким нарушением установившегося процесса, оказывающая значительное отрицательное влияние на жизнедеятельность людей, функционирование экономики, социальную сферу и окружающую среду.

Классификация ЧС:

- по принципам возникновения (стихийные бедствия, техногенные катастрофы, антропогенные катастрофы, социально-политические конфликты);

- по масштабу распространения с учетом последствий - местные (локальные), объектные, региональные, национальные, глобальные;

- по скорости распространения событий - внезапные, умеренные, плавные (ползучие), быстро распространяющиеся.

Последствия чрезвычайных ситуаций разнообразны: затопления, разрушения, радиоактивное заражения, и т.д.

Условия возникновения ЧС подразумевают наличие потенциальных опасных и вредных производственных факторов при развитии тех или иных процессов. Действие факторов риска высвобождение энергии в тех или иных процессах, наличие токсичных, биологически активных компонентов в процессах и т.д.

В условиях рассматриваемой работы наиболее вероятна ЧС, связана с возникновением пожара.

Рассмотрим вопрос возникновения ЧС связанных пожаром в результате короткого замыкания в электропроводке.

Режим короткого замыкания появляется в результате резкого возрастания силы тока, электрической искры, пробоя изоляции в процессе старения или перетирания из-за вибрации и как далее.

При возникновении короткого замыкания происходит резкий нагрев токоведущих частей, что приводит к воспламенению изоляции. Это приводит к пожару в электрооборудовании с выделением большого количества дыма.

В данной ситуации необходимо персоналу применять меры индивидуальной защиты - одеть изолирующие противогазы и термокостюмы, отключить от питания электроустановку и приступить к тушению пожара порошковым огнетушителем.

В некоторых случаях применяются системы автоматического пожаротушения, это порошковые и газовые системы. Они действуют по принципу прекращения доступа к источнику возгорания кислорода при повышении температуры или появления дыма.

Для предотвращения возникновения ЧС связанного с возгоранием в следствии короткого замыкания применяют следующие профилактические меры:

- установка предохранителей на питании электроустановок;

- периодический контроль сопротивления изоляции;

- установка приборов контролирующих ток в наиболее опасных по короткому замыканию местах;

- установка датчиков контролирующих наличие дыма в местах возможного возгорания электропроводки;

- установка в близи электроустановок средств пожаротушения и индивидуальной защиты.

6.3 Экологические мероприятия по защите от СВЧ

Передающая антенна включает в себя мощные СВЧ устройства, в которых генераторы высокочастотной энергии имеют мощность около сотен киловатт в импульсном режиме. Даже если небольшая часть этой мощности просачивается в окружающее установку пространство, это может представлять опасность для окружающих: воздействие достаточно мощного СВЧ излучения на зрение, нервную систему и другие органы человека может вызвать серьезные болезненные явления. Поэтому при работе с мощными источниками СВЧ энергии необходимо неукоснительно соблюдать требования техники безопасности.

В нашей стране установлена безопасная норма СВЧ излучения, т.е. так называемая санитарная норма - 10 мкВт/см. Она означает, что в месте нахождения обслуживающего персонала мощность потока СВЧ энергии не должна превышать 10 мкВт на каждый квадратный сантиметр поверхности. Эта норма взята с многократным запасом. Так, например, в США в 60-е годы была норма в 1000 раз большая - 10 мВт/см.

Следует отметить, что по мере удаления от мест излучения СВЧ мощности - от резонаторных камер или волноводных систем, где производится обработка с помощью СВЧ энергии, - поток излученной энергии быстро ослабевает (обратно пропорционально квадрату расстояния). Поэтому можно установить безопасную границу, где уровень излучения ниже нормы, и выполнить её в виде ограждения, за которое нельзя заходить во время выполнения технологического процесса. При этом защитные устройства получаются достаточно простыми и недорогими.

В настоящее время существует несколько видов как твердых, так и мягких (типа резины) поглощающих материалов, которые уже при толщине в несколько миллиметров обеспечивают практически полное поглощение просачивающейся СВЧ энергии.

Поглощающий материал закладывается в щели между теми металлическими деталями резонаторных камер или волноводных структур, которые не могут быть соединены сваркой или пайкой.

Предотвращение излучения через отверстие для наблюдения или подачи воздуха осуществляется применением металлических трубок достаточно малого внутреннего диаметра и необходимой длины. Такие трубки являются запредельными волноводами и практически не пропускают СВЧ энергию. Необходимо, чтобы внутренний радиус R был в 10...15 раз меньше рабочей длины волны. В этом случае погонное затухание (в децибелах на сантиметр) на низшем типе волны H11 может быть приблизительно определено по формуле

L=16/R. (6.6)

Общее затухание при длине трубки N становится равным

16N/R дБ. (6.7)

Рассмотрим численный пример. Пусть рабочая длина волны l=3 см. Возьмем трубку с внутренним радиусом R=1 см. Пользуясь формулой (6.6) для L, определим, что на каждом сантиметре длины трубки погонное затухание

L=16/1=16 дБ/см.

Если мощность СВЧ колебаний резонатора составляет 10,76 кВт, а вне трубки будем считать допустимой мощность 1 мкВт, то на длине трубки N должно быть ослабление

10,67 кВт/1мкВт=10,67×103/10-6=10,67×109 раз,

где 10,67×109 раз примерно равно 100 дБ.

Подставив полученные значения в формулу (6.2) получим длину трубки равной

N=100/L=108/16=6,2676 см.

Окончательно длину трубки с внутренним диаметром 10 мм можно принять равной 6 см. Как видим, безопасный уровень излучения может быть получен при не очень длинных трубках и при достаточно больших диаметрах.

Для установок СВЧ характерна необходимость многоразового открывания и закрывания люков загрузки, и т.д. От этих операций защитные устройства, в особенности контактные, постепенно изнашиваются. Кроме того, с течением времени контактные поверхности окисляются. В результате излучение может возрасти в несколько раз и даже на один-два порядка. Поэтому необходимы систематическое наблюдение за состоянием защитных устройств, проведение периодических замеров уровня излучения. Отсюда и жесткие требования к надежности защитных устройств. Чтобы в эксплуатации нормы облучения не были превышены, заводские сдаточные нормы на излучение делают более жесткими. Так, в Японии допускается увеличение излучения от заводских норм до эксплуатационных при количестве открываний более 100 тыс. раз. Собственно, при таких условиях и проводятся периодические заводские испытания защитных устройств.

В результате анализа работы получили, что передающая антенна - это объект повышенной опасности по СВЧ, поэтому особое внимание уделяется защите от просачивания СВЧ в места нахождения людей. При соблюдении надлежащих мер безопасности можно добиться уменьшения влияния излучения на организм человека, тем самым уменьшить риск заболевания от воздействия СВЧ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.                 Воскресенский Д.И., Максимов В.М. Развитие антенных систем. //Изв. Вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника. - 1987. №2. – с. 4-15.

2.                 Даджон Д.Э. Основы цифровой обработки сигналов в решетках. // ТИИЭР. 1977. – Т.65, №6. – с. 99-106.

3.                 Бахтиров Г.Д. Тищенко А.Ю. Реализация устройств цифровой обработки на основе алгоритма БПФ. // Зарубежная радиоэлектроника.- 1975. - №9. - с.71-98.

4.                 Журавлев А.К., Лукошкин А.П., Поддубный С.С. Обработка сигналов в адаптивных антенных решетках. –Л.: Изд. ЛГУ, 1983. – 239 с.

5.                 Царьков М.Н. Многоканальные радиолокационные измерители. – М.: Сов. Радио, 1980. – 185с.

6.                 Джонсон Д.Х. Применение методов спектрального оценивания к задачам определения угловых координат источников излучения. // ТИИЭР. – 1982. – Т. 70, №9. – с. 126-139.

7.                 Диналевский Л.Н., Доманов Ю.А., Зеленко В.Н., Изох В.В., Коробко О.В. Оптимизация антенных решеток с аналоговым-цифровым преобразованием входных сигналов. // Вестник Белорусского гос. ун-та. – 1980. - №2. – с. 19-22.

8.                 Антенны и устройства СВЧ (проектирование фазированных антенных решеток)/ Под ред. Д.И. Воскресенского: - М.: Радио и связь, 1981. – 430 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16