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.Ограничениедлительности облучения человека, при котором энергетическая нагрузка не превышает допустимого значения. В соответствии с ГОСТ 12.1.006 - 84, ССБТ допустимое время облучения определяется из соотношения

, (16)

где Т – длительность облучения; - предельно допустимая энергетическая нагрузка плотности потока энергии в течение рабочей смены (2 Вт×ч/м²=200 мкВт×ч/см²); - фактическая плотность потока энергии, мкВт/см .

- 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.

Эффективность экранирования характеризуется ослаблением излучения и выражается в децибелах (дб):

, (17)

где и - плотность потока энергии, соответственно, падающей и прошедшей волны (см. рис. 3 а); и - напряженности электрического поля, соответственно, падающей и прошедшей волны; и - напряженности магнитного поля, соответственно, падающей и прошедшей волны.

А б

Рисунок 3 - Прохождение энергии ЭМП через однослойный

металлический экран (а) и ослабление напряженности поля (б)

При распространении электроманитной волны в однородной проводящей среде (например, в металлах) наблюдается поверхностный эффект, который проявляется в том, что напряженность электрического (и магнитного) поля убывает по экспоненциальному закону (см. рис. 3 б):

; (18)

, 1/м, (19)

где - напряженность электрического поля на поверхности экрана;

- глубина проникновения ЭМП в толщину материала, м; - коэффициент затухания; - круговая частота электромагнитных колебаний ( );

- абсолютная магнитная проницаемость материала экрана ( ), Гн/м; - магнитная постоянная ( Гн/м); - относительная магнитная проницаемость (меди, латуни и алюминия равна 1, стали - 100, пермаллоя – 12000 ); - удельная электрическая проводимость материала (меди - ; латуни – ; алюминия - , стали - ; пермаллоя – ).

Глубина проникновения поля в металл, при которой напряженность электрического или магнитного поля уменьшается в раз (2,718), называется скин-слоем (skin — кожа, оболочка). Она вычисляется по формуле

, м. (20)

Эффективность экранирования ЭМП излучения равна

, (21)

, (22)

где и - соответственно, характеристическое сопротивление воздуха (377 Ом) и металла, Ом.

В формуле (21) сомножитель описывает эффект затухания поля в материале экрана. Сомножитель описывает эффект отражения волны на границах раздела двух сред («воздух-металл» и «металл-воздух»).

На рис. 4 показана зависимость эффективности экранирования

ЭМП излучения от толщины металлического экрана на частоте 10 МГц.

Для изготовления отражающих экранов чаще всего применяются материалы с высокой магнитной проницемостью и электрической проводимостью – листы из стали и пермаллоя. Они наиболее эффективны на частотах выше 1 МГц. На более низких частотах используются листы из медных или алюминиевых сплавов. Из соображений прочности и технологичности следует, что толщина листа должна быть в пределах 0,5…3 мм. Любые металлические экраны должны быть заземлены.

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