Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения


Скачать 242.31 Kb.
НазваниеЛабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения
Дата публикации05.07.2013
Размер242.31 Kb.
ТипЛабораторная работа
userdocs.ru > Физика > Лабораторная работа
Лабораторная работа

Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения
1. Цель и содержание

Измерение и оценка уровней электромагнитного излучения от различных источников. Оценка необходимых мероприятий по снижению негативного воздействия ЭМИ.
2. Теоретическое обоснование

Электромагнитное поле (ЭМП) – это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженной частицами. Переменное ЭМП представляет собой совокупность магнитного и электрического полей. Электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях, а магнитное – при прохождении тока по токоведущим частям. Электромагнитное поле обладает энергией и распространяется в виде электромагнитных волн. Скорость распространения колебаний в воздухе равна скорости света 3·108 м/с.

Можно выделить два вида мероприятий по защите от воздействия ЭМП: защита временем и защита расстоянием.

Защита расстоянием – основывается на падении интенсивности излучения, которое обратно пропорционально квадрату расстояния и применяется, если невозможно ослабить ЭМП другими мероприятиями, в том числе и защитой временем. Необходимо отметить, что:

1. Этот вид защиты положен в основу зон нормирования излучений для определения необходимого разрыва между источниками ЭМП и жилыми домами, служебными помещениями и т. д.

2. Для каждой установки, излучающей электромагнитную энергию, определяются санитарно-защитные зоны, в которых ЭМП не превышает ПДУ.

Защита временем – применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимых уровней (ПДУ).

Оценка ЭМП ПЧ (50 Гц) осуществляется раздельно по напряженности электрического поля (Е) в кВ/м, напряженности магнитного поля (Н) в А/м или индукции магнитного поля (В), в мкТл. Нормирование электромагнитных полей 50 Гц на рабочих местах персонала дифференцированно в зависимости от времени пребывания в электромагнитном поле.

Напряженности магнитного поля токов промышленной частоты установлены для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (таблица 1).

Таблица 1 – Нормирование магнитных полей токов промышленной частоты

Время пребывания в поле, ч

Напряженности магнитного поля, Н, кА/м




При общем воздействии

При локальном воздействии

Не более 1

1,6

6,4

2

0,8

3,2

4

0,4

1,6

8

0,08

0,8


Применительно к ЭМП токов промышленной частоты (50 Гц) нормируются раздельно напряженности электрического и магнитного полей. Предельное значение напряженности электрического поля Епред = 25 кВ/м. При этом нормируется и время пребывания в поле (таблица 2).

Таблица 3.22 – Нормирование электрических полей токов промышленной частоты

Напряженность электрического поля, Е, кВ/м

Время пребывания

Менее 5

В течение всей смены

5 – 20

определяется по формуле (1)

20 – 25

Не более 10 минут

При напряженностях в интервале больше 5 до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания в ЭП Т (час) рассчитывается по формуле:

, (1)

где Е – напряженность ЭП в контролируемой зоне, кВ/м;

Т – допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности, ч.

Пребывание в ЭП с напряженностью более 25 кВ/м без применения средств защиты не допускается.

Время пребывания персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП (Тпр) вычисляют по формуле:

, (2)

где Тпр – приведенное время, эквивалентное биологическому эффекту пребывания в ЭП нижней границы нормируемой напряженности, ч;

tЕ1, tЕ2…tЕn – время пребывания в контролируемых зонах с напряженностями Е1, Е2… Еn, ч;

ТЕ1, ТЕ2…ТЕn – допустимое время пребывание для соответствующих зон, ч. Отметим, что приведенное время не должно превышать 8 ч.

Количество контролируемых зон определяется перепадом уровней напряженности ЭП на рабочем месте. Различие в уровнях напряженности ЭП контролируемых зон устанавливается 1 кВ/м.
^

Временные допустимые уровни (ВДУ) ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах


Наименование параметров

ВДУ ЭМП

Напряженность электрического поля

в диапазоне частот 5 Гц – 2 кГц

25 В/м

в диапазоне частот 2 кГц – 400 кГц

2,5 В/м

Плотность магнитного потока

в диапазоне частот 5 Гц – 2 кГц

250 нТл

в диапазоне частот 2 кГц – 400 кГц

25нТл

Напряженность электростатического поля

15 кВ/м


Классы условий труда при действии неионизирующих электромагнитных полей и излучений представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Классы условий труда при действии неионизирующих
электромагнитных полей и излучений

Показатель

Класс условий труда

оптимальный

допустимый

вредный

опасный

1

2

3.1

3.2

3.3

3.4

4

1

2

3

4

5

6

7

8

Электрические поля промышленной частоты (50 Гц)

естественный фон

≤ПДУ

≤5

≤10

>10

-

>40

Магнитные поля промышленной частоты (50 Гц)

естественный фон

≤ПДУ

≤ 5

≤10

>10

-

-

Электромагнитные поля на рабочем месте пользователя ПЭВМ)

-

≤ ВДУ

>ВДУ

-

-

-

-


^ 3. Аппаратура и материалы

Для снятия замеров уровней ЭМП на рабочем месте применяется измеритель ЭМП промышленной частоты ПЗ – 50. Измеритель ПЗ – 50 предназначен для измерения среднеквадратического значения напряженности электрического и магнитного поля (ЭП и МП) промышленной частоты (50 Гц), возбуждаемого вблизи электроустановок высокого напряжения промышленной частоты.

Измеритель состоит из антенн-преобразователей (АП) ЕЗ – 50, НЗ – 50 и устройства отсчетного УОЗ – 50 (рисунок 1). Работа прибора основана на возбуждении в АП под воздействием измеряемого поля переменного напряжения с той же часто­той и пропорционального напряженности поля. Переменное напряжение предварительно усиливается в АП и далее по­ступает на вход устройства отсчетного, где происходит его фильтрация, дальнейшее усиление, преобразование в по­стоянное напряжение и индикация.

1

2

3


Рисунок 1 – Внешний вид измерителя ПЗ – 50

АП типа ЕЗ-50 (1) предназначена для измерения на­пряженности электрического поля и представляет собой симметричную дипольную антенну, электрически малых размеров (полный размер диполя 100 мм). При помещении диполя в ЭП между плечами диполя возникает переменная разность потенциалов. Амплитуда этого переменного на­пряжения пропорциональна проекции вектора напряженно­сти поля на ось диполя. Переменное напряжение с диполя далее передается на вход дифференциального усилителя, находящегося в корпусе АП. С выхода усилителя сигнал через кабель поступает на устройство отсчетное УОЗ-50.

АП типа НЗ-50 (2) предназначена для измерения на­пряженности магнитного поля и представляет собой экра­нированную рамочную антенну, электрически малых раз­меров (средний диаметр рамки 80 мм, число витков 5600). При помещении АП в МП в обмотке антенны наводится пе­ременное напряжение пропорциональное проекции вектора напряженности поля на ось, перпендикулярную плоскости рамки. Переменное напряжение далее через кабель посту­пает на устройство отсчетное УОЗ-50.

Устройство отсчетное типа УОЗ-50 (3) предназначе­но для усиления и преобразования аналогового сигнала, поступающего с АП в цифровой сигнал и отсчета напря­женности ЭП или МП в абсолютных единицах кВ/м или А/м, соответственно.

Сигнал с АП поступает на входной усилитель низкой частоты, где происходит усиление или ослабление сигнала в зависимости от положений переключателей пределов из­мерения (200/20/2 и ×0,1/×1/×10). Усиленный сигнал через полосовой фильтр (с частотой селекции 50 Гц) поступает на преобразователь переменного напряжения в постоянное. Постоянное напряжение далее передается на аналого-цифровой преобразователь, где происходит преобразова­ние сигнала в цифровую форму и вывод его на жидкокри­сталлический индикатор.

На лицевой панели УОЗ-50 имеются следующие органы индикации и управления:

  • жидкокристаллический индикатор – для снятия показаний прибора.

  • переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ – для выключения питания измерителя (положение ВЫКЛ) и переключения УОЗ-50 в режим контроля питания или в режим измерения (положения КОНТ или ИЗМ, соответственно);

  • переключатель ×0,1/×1/×10 (ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ) – для установки множителя показаний индикатора и установки пределов измерения;

  • переключатель 2/20/200 (ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ) – для установки пределов измерения;

Выбор требуемого предела производится путем установки их в положе­ния, описанные в таблицах 5 и 6.

Таблица 5 – Возможные комбинации пределов измерений при измерении напряженности электрического поля

Предел измерения, кВ/м

Положение переключателя ×0,1/×1/×10

Положение переключателя 2/20/200

200

×1

200

20

×1

20

2

×1

2

0,2

×0,1

2

Таблица 6 – Возможные комбинации пределов измерений при измерении напряженности магнитного поля

Предел измерения, А/м

Положение переключателя ×0,1/×1/×10

Положение переключателя 2/20/200

2000

×10

200

200

×1

200

20

×1

20

2

×1

2

0,2

×0,1

2


^ 4. Указания по технике безопасности
При эксплуатации измерителя и его поверке необходимо соблюдать правила безопасности при работе с высоковольтными электроустановками и источниками ЭП и МП промышленной частоты. При большой напряженности ЭП или МП промышленной частоты необходимо применять защитные средства.

Не допускается использовать измеритель вблизи электроустановок высокого напряжения, если существует опасность искрового пробоя на элементы измерителя.

В связи с тем, что измеритель не содержит источников высокого напряжения и не подключается к электросетям, работа с измерителем электробезопасна.
^ 5. Методика и порядок выполнения работы

5.1 Общие правила работы с измерителем ПЗ – 50

5.1.1 Перед началом работы произведите внешний осмотр измерителя. Для чего выньте из футляра устройство отсчетное и необходимую АП, убедитесь в отсутствии видимых механических повреждений.

5.1.2 Перед началом работы ознакомьтесь с расположением органов управления и контроля измерителя. Установите их в исходное положение:

переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ – в положение ВЫКЛ;

переключатель ×0,1/×1/×10 – в положение ×1;

переключатель 2/20/200 – в положение 200.

5.1.3 Порядок работы при измерении напряженности ЭП:

  • подключить штатный кабель КЗ-50 к разъему на хвостовой части АП типа ЕЗ-50. Накрутить на АП пластмассовую ручку. Подключить разъем на свободном конце кабеля к ответной части на УОЗ-50;

  • установить переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ в положение КОНТ (остальные переключатели в исходном положении согласно п. 5.1.2). При этом на индикаторе УОЗ-50 появится контрольное число, соответствующее напряжению питания прибора. Число на индикаторе должно находиться в пределах от минус 100,0 до плюс 150,0;

  • установите переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ в положение ИЗМ, а переключатели ×0,1/×1/×10 и 2/20/200 в положения соответствующие пределу измерения 200 кВ/м согласно таблице 5. Поместите АП в измеряемое ЭП, удер­живая ее за пластмассовую рукоятку в одной руке, а уст­ройство отсчетное УОЗ-50 – в другой. Изменяя направление оси диполя, добейтесь максимального показания на инди­каторе;

  • если показания на индикаторе слишком малы пере­ключитесь на более чувствительный предел измерения, ус­тановив переключатели ×0,1/×1/×10 и 2/20/200 в соответст­вующие положения согласно таблице 5. Если на индикаторе появляется символ перегрузки (цифра 1 в левом десятич­ном разряде индикатора при отсутствии цифр в других раз­рядах), то это означает, что напряженность ЭП в точке из­мерения превышает величину установленного предела. Наиболее оптимальным для проведения измерений явля­ется предел, на котором можно получить максимальное ко­личество значащих цифр измеряемой величины;

  • Считать показания с индикатора УОЗ – 50 и, в зависи­мости от выбранного предела измерения определить на­пряженность поля по формуле

,

(3)

где Е – измеренное значение напряженности ЭП, кВ/м;

М – множитель, задаваемый переключателем ×0,1/×1/×10;

R – число на индикаторе УОЗ-50.

5.1.4 Порядок работы при измерении напряженности МП:

  • подключить штатный кабель КЗ-50 к разъему на хвостовой части АП типа НЗ-50. Накрутить на АП пластмассовую ручку. Подключить разъем на свободном конце кабеля к ответной части на УОЗ-50;

  • выполнить операции контроля питания согласно п. 5.1.2;

  • установите переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ в положение ИЗМ, а переключатели ×0,1/×1/×10 и 2/20/200 в положения соответствующие пределу измерения 2000 А/м согласно таблице 6. Поместите АП в измеряемое МП, удерживая ее за пластмассовую рукоятку в одной руке, а устройство отсчетное УОЗ-50 – в другой. Изменяя направление измерительной оси АП, добейтесь максимального показания на индикаторе;

  • если показания на индикаторе слишком малы пере­ключитесь на более чувствительный предел измерения, установив переключатели ×0,1/×1/×10 и 2/20/200 в соответствующие положения согласно таблице 6. Если на индикаторе появляется символ перегрузки (цифра 1 в левом десятичном разряде индикатора при отсутствии цифр в других разрядах), то это означает, что напряженность МП в точке измерения превышает величину установленного предела. Наиболее оптимальным для проведения измерений является предел, на котором можно получить максимальное ко­личество значащих цифр измеряемой величины;

  • считать показания с индикатора УОЗ-50 и, в зависимости от выбранного предела измерения определить напряженность поля по формуле

,

(4)

где ^ Н – измеренное значение напряженности МП, А/м;

М – множитель, задаваемый переключателем ×0,1/×1/×10;

R – число на индикаторе УОЗ-50.

Для пересчета значений напряженности МП (^ Н) в значения магнитной ин­дукции (В) следует использовать следующее соотношение

,

(5)

где – магнитная постоянная;

μ – магнитная проницаемость среды, равная для воздуха 1. Если магнитная индукция В измеряется в мкТл, а Н измеряется в А/м, то В[мкТл] = 1,26×Н[А/м].

5.1.5 После окончания работы с измерителем необхо­димо выключить питание (перевести в положении ВЫКЛ переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ), отсоединить составные части прибора друг от друга и уложить в футляр.

5.2 Измерение уровня электромагнитного поля, создаваемого ПЭВМ.

5.2.1 Составить план (эскиз) размещения рабочих мест пользователей ПЭВМ в помещении.

5.2.2 Установить на экране ВДТ типичное для данного вида работы изображение (текст, графики и др.).

      1. При проведении измерений должна быть включена вся вычислительная техника, ВДТ и другое используемое для работы электрооборудование, размещенное в данном помещении.

5.2.4 Провести измерения уровней электрических и магнитных полей на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ. Следует учесть, что основными источниками электрических и магнитных полей ПЭВМ могут быть монитор, системный блок, манипулятор «Мышь», клавиатура, преобразователь напряжения, а также распространение полей во всех направлениях от источника. Если проводятся измерения уровней электрических и магнитных полей, создаваемых ПЭВМ типа «Notebook» измерения проводятся и под панелью клавиатуры. Полученные значения занести в таблицу 7.

5.2.5 Установите класс условий при действии ЭМП ПЭВМ (таблица 4).

5.2.6 Установить наиболее опасные зоны при работе с ПЭВМ.

5.3 Измерение уровня электромагнитного поля, создаваемого электробытовым прибором.

5.3.1 Установите максимальную мощность электробытового прибора (микроволновой печи). Включите печь, предварительно установив в нее стакан воды.

5.3.2 Проведите измерение уровней электрического и магнитного полей на расстояниях 10, 20, 50, 100 см от источника. Данные занесите в таблицы 8 – 9.

5.3.3 Определите предельно допустимые значения уровней ЭМП (таблицы 1 – 2).

5.3.4 Если измеренные параметры выше допустимых, определите безопасное время работы с источниками.

5.3.4 Установите класс условий при действии ЭМП (таблица 4).

5.3.5 Проведите измерения уровней ЭМП при снижении мощности микроволновой печи. Данные занесите в таблицу 8. Сделайте выводы.

5.4 Измерение уровня электромагнитного поля электрического щита. Оценка общего и локального воздействия магнитного поля.

5.4.1 При включенном источнике электропитания (электрощит) проведите измерения уровней ЭМП на различных расстояниях от источника. Заполните таблицы 10 – 11.

5.4.2 Определите предельно допустимые значения уровней ЭМП (таблицы 1 – 2).

5.4.3 Установите безопасное расстояние от источника.

5.4.4 Сделайте вывод о характере общего и локального воздействия магнитного поля промышленной частоты.
6 Содержание отчета и его форма.

Отчет о лабораторной работе включает в себя:

1. Титульный лист;

2. Цель работы;

3. Краткий конспект теоретического материала;

4. Результаты измерений (протокол предварительных замеров (таблица 6), протокол измерений и оценки условий труда при воздействии электромагнитного поля частотой 50 Гц);

5. Результаты расчетов (таблица 7)

Таблица 7 – Результаты оценки ЭМП ПВМ

Наименование источника

Уровень ЭМП, В/м

ВДУ ЭМП, В/м

Значение магнитной индукции, В, мкТл

Уровень МП, А/м

ВДУ МП, нТл

Класс условий труда






























































































Таблица 8 – Результаты оценки ЭП электробытового прибора

Мощность прибора, Вт

Уровень ЭП на расстоянии, см, от источника

ПДУ ЭП

Безопасное время

Т, ч

Класс условий труда

10

20

50

100









































































Таблица 9 – Результаты оценки МП электробытового прибора

Мощность прибора, Вт

Уровень МП на расстоянии, см, от источника

ПДУ МП

Безопасное время

Т, ч

Класс условий труда

10

20

50

100









































































Таблица 10 – Результаты оценки ЭП электрического щита

Уровень ЭП на расстоянии, см, от источника

ПДУ ЭП

Безопасное время

Т, ч

Класс условий труда

0

10

50

100

































































Таблица 11 – Результаты оценки МП электрического щита

Уровень МП на расстоянии, см, от источника

ПДУ МП

при воздействии

Безопасное время

Т, ч

Класс условий труда

0

10

50

100

общем

локальном

















































































^ 7. Вопросы для защиты работы


  1. Дайте определение «электромагнитные поля» (ЭМП) и перечислите их основные характеристики и параметры.

  2. Перечислите виды классификаций ЭМП.

  3. На какие зоны можно разделить область распространения электромагнитных волн. Какие параметры ЭМП нормируются в этих зонах?

  4. Охарактеризуйте основные причины возникновения и особенности воздействия на человека электростатических полей. Каким образом осуществляется их нормирование?

  5. Охарактеризуйте основные причины возникновения и особенности воздействия на человека постоянных магнитных полей. Каким образом осуществляется их нормирование?

  6. Охарактеризуйте основные причины возникновения и особенности воздействия на человека электромагнитных излучений радиочастотного диапазона. Каким образом осуществляется их нормирование?

  7. Охарактеризуйте основные причины возникновения и особенности воздействия на человека СВЧ излучений. Каким образом осуществляется их нормирование?

  8. Охарактеризуйте основные причины возникновения и особенности воздействия на человека инфракрасных излучений. Каким образом осуществляется их нормирование?

  9. Охарактеризуйте основные причины возникновения и особенности воздействия на человека ультрафиолетовых излучений. Каким образом осуществляется их нормирование?

  10. Охарактеризуйте основные причины возникновения и особенности воздействия на человека лазерного излучения. Каким образом осуществляется их нормирование?

  11. Какие излучения называются «ионизирующими»? Перечислите их.

  12. Какие виды действия ИИ на биологические структуры вы знаете?

  13. Какой величиной можно количественно оценить ионизирующую способность ионизирующего излучения?

  14. Какой величиной можно оценить биологическое действие непосредственно ионизирующего излучения?

  15. Какая величина характеризует ионизирующую способность фотонного излучения?

  16. Какой показатель используют при оценке повреждающего эффекта ИИ на организм человека?

  17. Опишите первичные и отдаленные реакции организма на действие ИИ.

  18. Назовите 3 принципа обеспечения радиационной безопасности.

  19. На какие группы делят облучаемое население в соответствии с НРБ-99?



8. Список рекомендуемой литературы [1].


  1. Руководство Р 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда;

  2. СанПиН 2.2.4.1191-03. Электромагнитные поля в производственных условиях (с изменением №1 от 02 марта 2009 г.).  

Похожие:

Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconЛабораторная работа №1 «Защита от сверхвысокочастотного излучения»
Цель лабораторной работы: ознакомиться с характеристиками электромагнитного излучения и нормативными требованиями к электромагнитному...
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconОпределение горизонтальной составляющей напряженности магнитного...
...
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconЛабораторная работа №10 (часть 2)
Цель работы изучение электрического поля с помощью напряженности, силовых линий и потенциала
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения icon1. По проводнику, изогнутому в виде окружности, течет ток. Индукция...
По проводнику, изогнутому в виде окружности, течет ток. Индукция магнитного поля в центре окружности в = 0,5 Тл. Не изменяя силы...
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconЛабораторная работа №4 Добавление вычисляемого поля
...
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconЛабораторная работа Тепловое излучение Цель работы
Цель работы: изучение закономерностей теплового излучения на примере излучения абсолютно твердого тела; установление зависимости...
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconЭкзаменационные вопросы по дисциплине «Теория электрических цепей»
Электрическое поле. Графическое изображение электрических полей. Напряжённость электрического поля. Потенциал. Напряжение. Электрическое...
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconОтчёт (лабораторная работа №1) изучение дифракции света при помощи газового лазера
Цель работы: получение дифракционной картины, определение периода дифракционной решетки и длины волны излучения газового лазера
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconЛабораторная работа Моделирование радиоактивного распада Цель работы
Таким образом, удалось выделить два новых элемента – носителя беккерелевского излучения: полоний и радий
Лабораторная работа Определение уровня электромагнитного, электрического и магнитного поля источника излучения iconВопросы к экзамену по физике I. Квантовая природа электромагнитного излучения
Дополнительные приложения квантовой механики прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница