способ измерения уровней электромагнитного излучения

Формула изобретения

Способ измерения уровней низкочастотного электромагнитного излучения (ЭМИ), заключающийся в том, что определение уровня ЭМИ, создаваемого внешним источником, и уровня ЭМИ промышленной частоты f₀= 50 Гц производят с помощью измерителя уровней ЭМИ, отличающийся тем, что определение уровней ЭМИ производят с использованием приемной антенны и анализатора спектра ЭМИ, который представляет собой портативную ЭВМ с интерфейсом DSP, по формулам

Э₀= к₀Э; Э₁= (1-к₀ ²)^0,5 Э;

где Э₀ - уровень ЭМИ промышленной частоты;

Э₁- уровень исследуемого ЭМИ;

Э - показание измерителя уровней ЭМИ;



S₀ - уровень энергии ЭМИ промышленной частоты 50 Гц, измеренный анализатором спектра ЭМИ;

S_n - уровень ЭМИ n-ой составляющей энергетического спектра исследуемого ЭМИ, измеренный анализатором спектра ЭМИ;

N - число гармоник исследуемого ЭМИ, попадающих в полосу частот 5Гц. . . 2 кГц;

n [1; N] .

Описание изобретения к патенту

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

Известны методы измерения ЭМИ, создаваемого средствами электронно-вычислительной (ЭВМ), 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: 5Гц. ..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. 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 5Гц...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 5Гц. . . 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 5Гц...2 кГц, поскольку нормы для ЭМИ ЭВМ [4-5] и ЭМИ промышленной частоты 50 Гц [7-9] не совпадают между собой.

Действительно, если вышеприведенные 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 Енч при включенных и выключенных ЭВМ не превышает 20 В/м, является научно необоснованной (пространственно-временная структура ЭМИ является неоднородной и при выключении ЭВМ уровни Е_нч и В_нч на рабочих местах могут как уменьшаться, так и возрастать, изменяясь достаточно сложным, неоднозначным образом).

Решение проблемы состоит в разделении (расфильтровке) ЭМИ промышленной частоты 50 Гц и исследуемого ЭМИ (создаваемого внешним источником: ЭВМ, средствами офисной и бытовой техники и др.) в полосе частот 5 Гц...2 кГц.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности измерения уровней низкочастотного ЭМИ за счет исключения 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 определение уровня ЭМИ, создаваемого внешним источником, и уровня ЭМИ промышленной частоты f₀= 50 Гц производят с помощью измерителя уровней ЭМИ, приемной антенны и анализатора спектра ЭМИ, который представляет собой портативную ЭВМ с интерфейсом DSP, по формулам:

Э₀=к₀Э; Э₁=(1-к₀ ²)^0,5Э,

где Э₀ - уровень ЭМИ промышленной частоты;

Э₁ - уровень исследуемого ЭМИ;

Э - показание измерителя уровней ЭМИ;



где S₀ - уровень энергии ЭМИ промышленной частоты 50 Гц, измеренный анализатором спектра ЭМИ;

S_n - уровень ЭМИ n-й составляющей энергетического спектра исследуемого ЭМИ, измеренный анализатором спектра ЭМИ;

N - число гармоник исследуемого ЭМИ, попадающих в полосу частот

5 Гц...2 кГц; n[1; N].

На фиг. 1 приведена структурная схема аппаратурной реализации первого этапа предлагаемого способа - определение уровня Э.

На фиг. 2 приведена структурная схема аппаратурной реализации второго этапа предлагаемого способа - определение уровней S₀ и S_n.

Способ осуществляется следующим образом.

На первом этапе (см. фиг.1) с помощью измерителя 1 определяют суммарное значение Э двух уровней ЭМИ: исследуемого Э₁, создаваемого внешним источником (средствами электронно-вычислительной, офисной и бытовой техники), и Э₀, создаваемого источником ЭМИ промышленной частоты f₀=50 Гц. На втором этапе (см. Фиг. 2) с помощью приемной антенны 2 и анализатора 3 спектра ЭМИ, который представляет собой портативную персональную ЭВМ с исследовательским интерфейсом DSP, определяют спектрограмму уровней исследуемого ЭМИ и ЭМИ промышленной частоты. В качестве интерфейса DSP может быть использована звуковая карта Cristal 4235 на базе однокристального 16-разрядного цифрового сигнального процессора АЦП/ЦАП, встроенного в персональную ЭВМ. По спектрограмме находят относительные уровни S₀ - энергии ЭМИ промышленной частоты 50 Гц и S_n - энергии ЭМИ n-й составляющей спектра исследуемого ЭМИ, n [1; N] ; N - число гармоник исследуемого ЭМИ, попадающих в полосу частот 5 Гц...2 кГц. После этого уровни Э₀ и Э₁ определяют по формулам:

Э₀=к₀Э; Э₁=(1-k₀ ²)^0,5Э;



относительный "вес" энергии ЭМИ промышленной частоты f₀ = 50 Гц в суммарном энергетическом спектре обоих ЭМИ.

Предлагаемый способ позволяет использовать серийные измерители уровней ЭМИ, прокалиброванные в полосе частот 5 Гц...2 кГц для определения Е_нч и В_нч. Правильность результатов измерения значений Э₀ и Э₁ можно эффективно контролировать путем визуального анализа спектрограмм. Поскольку в качестве анализатора 3 спектра ЭМИ используется ЭВМ, предлагаемый способ легко поддается автоматизации.

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 в 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 машина 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 и 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.