способ определения уровня низкочастотного электромагнитного излучения средств электронно-вычислительной техники

Формула изобретения

Способ определения уровня низкочастотного электромагнитного излучения средств электронно-вычислительной техники, заключающийся тем, что с помощью приемной антенны, фильтра и измерительного прибора производится определение уровня электромагнитного излучения (ЭМИ), отличающийся тем, что измерение уровня исследуемого ЭМИ в полосе частот 5 Гц - 2 кГц, производят дважды: в первом случае при отсутствии фильтра, во втором случае - при его наличии, а затем искомый результат определяется по формулам





где Э₀ - уровень исследуемого ЭМИ;

Э_Ф - уровень ЭМИ промышленной частоты 50 Гц;

Э_I - результат измерения уровня ЭМИ при отсутствии фильтра;

Э_II - результат измерения уровня ЭМИ при наличии фильтра;

А=10^{0,1 АdБ}, А_dБ - затухание фильтра на частоте 50 Гц;

В=10^{0,1 ВdБ}, В_dБ - затухание фильтра на частотах выше 50 Гц;

относительный "вес" первой гармоники Э₁ энергетического спектра исследуемого ЭМИ из общего числа N гармоник, попадающих в полосу частот 5 Гц - 2 кГц;

n - номер гармоники с уровнем Э_n, n [1;N].

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике радиоизмерений и можeт быть использовано при определении уровней электромагнитного излучения (ЭМИ), создаваемого радиоэлектронными средствами электронно-вычислительной техники (ЭВМ) различного назначения в полосе частот, включающей промышленную частоту 50 Гц.

Известны методы измерения ЭМИ, создаваемого ЭВМ, средствами офисной и бытовой техники в процессе их функционирования, целью которых является обеспечение максимально возможной метрологической точности определения характеристик ЭМИ в интересах экспертизы безопасности указанных средств [1-5].

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения характеристик неионизирующего ЭМИ ЭВМ, который заключается в измерении уровней электрической напряженности поля Е, В/м; и магнитной индукции В, нТл; в двух полосах частот 5 Гц - 2 кГц и 2 - 400 кГц [6]. Известный способ позволяет определить уровни Е и В как в непосредственной близости от источника ЭМИ, так и в окружающем пространстве, чтобы затем на основе полученных данных произвести экспертизу. Например, если речь идет о безопасности ЭВМ для здоровья пользователей, результаты измерений следует сравнить с действующими нормативами [4-5] и сделать соответствующие выводы. В случае, если влиянием общего фона по ЭМИ (обычно определяемого ЭМИ промышленной частоты 50 Гц) в помещении, где размещены ЭВМ, на результаты измерений можно пренебречь, проведение экспертизы затруднений не вызывает (предельно допустимые уровни общего фона по ЭМИ приводятся в [6]).

В реальных условиях уровни общего фона по ЭМИ (за счет ЭМИ промышленной частоты 50 Гц) существенно превышают нормы [6] и правильная интерпретация полученных данных встречает трудности. Например, для ЭМИ ЭВМ согласно [4-6] нормами являются значения:

- Е_НЧ=25 В/м и В_НЧ=250 нТл при допустимых уровнях фона Е_НФ=2 В/м и

В_НФ=40 нТл в полосе частот 5 Гц - 2 кГц;

- Е_ВЧ=2,5 В/м и В_ВЧ=25 нТл при допустимых уровнях фона Е_ВФ=0,2 В/м и

В_ВФ=5 нТл в полосе частот 2 - 400 кГц.

В то же время в помещениях, где размещены ЭВМ, за счет дефектов электропроводки, других радиоэлектронных офисных и бытовых средств уровни общего фона достигают соответственно 40 - 100 В/м; 150 - 400 нТл в полосе частот 5 Гц - 2 кГц и 0,5 - 2 В/м; 1 - 1,5 нТл в полосе частот 2 - 400 кГц [1]. Особенно сложной при этом становится экспертиза безопасности по характеристикам Е_НЧ и В_НЧ в полосе частот 5 Гц - 2 кГц, поскольку нормы для ЭМИ ЭВМ [4-5] и ЭМИ промышленной частоты 50 Гц [7-9] не совпадают между собой.

Действительно, если приведенные уровни ЭМИ Е_НЧ и В_НЧ созданы ЭВМ, их следует считать опасными для людей со всеми вытекающими отсюда последствиями. Однако если они создаются источниками ЭМИ промышленной частоты, их же следует признавать безопасными, поскольку согласно [7] нормой для Е_НЧ является 500 В/м; согласно [8] - 5000 В/м; а согласно [9] норма для В_НЧ в течение 8-часового рабочего дня составляет 100 мкТл. Методические указания [10] ясности в ситуацию не вносят, поскольку рекомендация признавать безопасными ЭМИ, для которых разность значений Е_НЧ при включенных и выключенных ЭВМ не превышает 20 В/м, является научно необоснованной.

Решение проблемы состоит в разделении (расфильтровке) ЭМИ промышленной частоты 50 Гц и исследуемого ЭМИ (создаваемого ЭВМ) в полосе частот 5 Гц - 2 кГц. Однако указанная операция встречает трудности ввиду близости значений промышленной частоты f₀=50 Гц и частот спектра исследуемого ЭМИ (например, частоты ₁ первой гармоники сигнала кадровой развертки дисплея ЭВМ).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение влияния ЭМИ промышленной частоты 50 Гц на результат определения уровня исследуемого ЭМИ в полосе частот 5 Гц - 2 кГц.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что с помощью приемной антенны, фильтра и измерительного прибора измерение уровня исследуемого ЭМИ в полосе частот 5 Гц - 2 кГц производят дважды: в первом случае при отсутствии фильтра, во втором случае - при его наличии, а затем искомый результат определяют по формулам





где Э₀ - уровень исследуемого ЭМИ;

Э_Ф - уровень ЭМИ промышленной частоты 50 Гц;

Э_I - результат измерения уровня ЭМИ при отсутствии фильтра;

Э_II - результат измерения уровня ЭМИ при наличии фильтра;

А=10^0,1АdБ, А_dБ - затухание фильтра на частоте 50 Гц;

В=10^0,1ВdБ, В_dБ - затухание фильтра на частотах выше 50 Гц;

- относительный "вес" первой гармоники Э₁ энергетического спектра исследуемою ЭМИ из общего числа N гармоник, попадающих в полосу частот 5 Гц - 2 кГц;

n - номер гармоники с уровнем Э_n, n [1; N].

На фиг. 1 приведена структурная схема аппаратурной реализации предлагаемого способа.

На фиг. 2 приведены идеальная (штриховая кривая) и реальная (сплошная кривая) частотные характеристики затухания фильтра.

На фиг. 3 представлены нормированные временные зависимости пилообразного тока кадровой развертки i₀(t) и его первой производной i₁(t).

Способ осуществляется следующим образом.

Антенна 1 ориентируется на источник исследуемого ЭМИ (см. фиг.1) и с помощью измерительного прибора 3 определяется Э_I - результат измерения уровня ЭМИ при отсутствии фильтра 2. Затем аналогичным образом определяется Э_II - результат измерения уровня ЭМИ при наличии фильтра 2, частотная характеристика затухания которого считается известной (см. фиг.2). В полосу пропускания 5 Гц - 2 кГц измерительного прибора 3 попадают N гармоник исследуемого ЭМИ, поэтому

Э_I ²=Э₀ ²+Э_Ф ², (1)

где - уровень исследуемого ЭМИ,

n - номер гармоники с уровнем Э_n из общего числа N гармоник, попадающих в полосу частот 5 Гц... 2 кГц, n [1; N];

Э_ф - уровень ЭМИ промышленной частоты 50 Гц.

Аналогичным образом, поскольку частота первой гармоники исследуемого ЭМИ близка значению промышленной частоты 50 Гц

Э_II ²=АЭ_Ф ²+АЭ_I ²-ВЭ_I ²+ВЭ₀ ²=АЭ_Ф ²+(А-В)Э_I ²+ВЭ₀ ², (2)

где А=10^0,1AdБ, А_dБ - затухание фильтра на частоте 50 Гц;

В=10^0,1ВdБ, В_dБ - затухание фильтра на частотах выше 50 Гц;

- относительный "вес" первой гармоники Э_I энергетического спектра исследуемого ЭМИ из общего числа N гармоник, попадающих в полосу частот 5 Гц - 2 кГц.

Так как форма энергетического спектра исследуемого ЭМИ, соответствующего, например, пилообразному сигналу, последовательности прямоугольных импульсов и т. д. (см. фиг. 3) является типовой, детерминированное значение известно точно. Тогда из (2) следует

Э_II ²=АЭ_Ф ²+[В+(А-В)С]Э₀ ² (3)

Формулы (1) и (3) представляют собой систему двух уравнений с двумя неизвестными, поскольку значения параметров фильтра А и В также известны. Поэтому однозначным образом





Согласно [1] в ближней зоне элементарного рамочного излучателя (модель дисплея ЭВМ с электронно-лучевой трубкой) напряженность поля Е и плотность потока магнитной индукции В можно представить как

Е=Е_mi₀(t); В=B_mi₁(t), (6)

где E_m и В_m - максимальные значения соответственно для Е и В; графики i₀(t) и i₁(t) см. на фиг.3.

Энергетические спектры составляющих ЭМИ, соответствующие (6), подробно проанализированы в [1]. Из этих данных следуют расчетные формулы:

- при определении в качестве Э плотности магнитного потока



- при определении в качестве Э напряженности электрического поля E



В случае f₁= f₀=50 Гц; N=40 при (/Т)<<1 из (7) и (8) получаем С_B0,6; С_Е0,025. Предлагаемый способ прост, эффективен и удобен для практической реализации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Маслов О.Н. Электромагнитная безопасность радиоэлектронных средств. М.: МЦНТИ, Мобильные коммуникации, 2000. - 82 с.

2. Готовский Ю. В., Перов Ю.Ф. Электромагнитная безопасность и офисе и дома (видеодисплейные терминалы и сотовые телефоны). М.: "Имедис". 1998. - 17 с.

3. Обеспечение электромагнитной безопасности при эксплуатации компьютерной техники. Справочное руководство. Под ред. Туркевича А.А. М.: ГНПП "Циклон-Тест", 1998. - 112 с.

4. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы. СанПиН 2.2.2.542-96. М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996.

5. ГОСТ Р 50948-96. Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности. Введен 11.09.96. 576.

6. ГОСТ Р 50949-96. Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений оценки эргономических параметров и параметров безопасности. Введен 11.09.96. 577.

7. Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях. МСанПиН 001-96, Госкомсанэпиднадзор России, 1996.

8. Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты (50 Гц). СНиП 5802-91. Госкомсанэпиднадзор РФ. 1993.

9. Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.723-98. Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава РФ. 1999.

10. Методические материалы по измерению электромагнитных полей от видеомониторов и ПЭВМ. Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава РФ. исх. 12 РУ/1437 от 02.09.97.