Исследования электромагнитных полей в лабораторных условиях

Исследования электромагнитных полей в лабораторных условиях 

На человека всегда влияет электромагнитное поле (ЭМП), однако, для того чтобы эта реакция переросла в патологию и привела к заболеванию, необходимо совпадение ряда условий – в том числе достаточно высокий уровень поля и продолжительность облучения. Поэтому, при использовании бытовой техники с малыми уровнями электромагнитного поля не оказывает влияния на здоровье основной части населения. Потенциальная опасность может грозить лишь людям с повышенной чувствительностью к ЭМП и аллергикам, также зачастую обладающим повышенной чувствительностью к ЭМП. Кроме этого, электромагнитное поле промышленной частоты может быть опасным для здоровья человека, если происходит продолжительное облучение (регулярно, не менее 8 ч в сутки, в течение нескольких лет) с уровнем выше 0,2 микротесла. Источники электромагнитных полей делятся на две группы: природные и искусственные.

Сущность экранирования электромагнитного поля состоит в том, что электромагнитная энергия, достигнув экрана, частично проходит через него, несколько затухая при этом, а определенная доля ее отражается на первой границе диэлектрик – экран за счет несоответствия волновых характеристик диэлектрика и металла. Часть энергии опять отражается и лишь часть ее проходит дальше, на вторую границу (экран – диэлектрик). То же самое повторяется на последующих границах многослойных экранов. Этот процесс продолжается до окончательного затухания преломленных и отраженных волн.

Для проведения исследований уровней ЭМП в лабораторных условиях разработано устройство для оценки эффективности материала и конструкции многослойных экранов от ЭМП.

Устройство для оценки эффективности материала и конструкции многослойных экранов включает стол (3), на котором установлены изоляционный кожух (1), внутри которого находится источник ЭМП (2) – трансформатор переменного тока. В изоляционном кожухе имеется технологическое отверстие (5) диаметром 20 мм или 20 λ, где λ – длина волны СВЧ на частоте 300 ГГц (λ=1 мм). На расстоянии 0,5 м (500 λ) от технологического отверстия устанавливается измерительный прибор модели ВЕ-МЕТР-АТ-002 (4). Исследуемый многослойный экран (6) крепится с помощью механизма крепления (7), состоящего из четырех шпилек со скобами и винтами. Внутренняя поверхность изоляционного кожуха покрыта поролоном толщиной 20 мм (20 λ), прикрепленного к двухслойной пластине из медного сплава (латунь марки ЛК1) и стали 45. Толщина пластины 5 мм (пластина из медного сплава – латунь марки ЛК1 толщиной 2 мм, стальная пластина толщиной 3 мм).

Способ оценки эффективности материала и конструкции экранов от ЭМП состоит в следующем (рис.1).

Включается источник ЭМП – трансформатор переменного тока (2) и через 0,5 часа после включения его, замеряется уровень ЭМП, проходящего через технологическое отверстие (5) (без экрана, отверстие открыто). Затем устанавливается исследуемый экран (6) напротив отверстия (5) с помощью скоб и винтов механизма крепления (7). Осуществляется измерение уровней ЭМП при установленном экране прибором модели ВЕ-МЕТР-АТ-002 (4). Затем последовательно меняют экраны для исследования и сравнивают результаты эксперимента.

Рис. 1. Устройство для оценки эффективности материала и конструкции экранов от электромагнитных полей

1 – изоляционный кожух; 2 – источник излучения; 3 – стол; 4 – прибор для измерения ЭМП;

5 – технологическое отверстие для потока ЭМИ; 6 – экран; 7 – механизм крепления

Кроме того, был создан высокоэффективный экран от ЭМП. Как известно, из анализа работ, посвященных проблемам ЭМП на производстве, затухание ЭМП в многослойных экранах имеет свою особенность. Некоторые авторы обращали внимание не только на толщину экрана, но и на его конфигурацию. В настоящей работе удалось создать оптимальную конфигурацию экрана, обеспечивающую повышенное отражение и затухание ЭМП. Изготовили трехслойный экран, состоящий из магнитного металла (спецсталь: 0,18% С; 0,30% Si; 0,28% Mn; 0,55% Cr; 0,68% Ni; 0,38% Се; остальное - железо) и немагнитных металлов (медный сплав – латунь марки ЛК1: 78- 81% Cu; 3,0-4,5% Si; 1% Mn; 0,5% Pb; 0,3% Sn; 0,6% Fe; 0,04% Al; остальное - цинк, σВ=343 МПа;

НВ=64; ан=16 Дж/см2; λ=144 Вт/см·град) и алюминиевый сплав Ал7 (σВ=206 МПа; НВ=58,8; δ=6%; γ=2,8 г/см3; λ=138 Вт/см·град; α=23·106 1/град; tлитья=700-750 ?С).

На рис. 2 показан трехслойный Cu-Fe-Al экран от ЭМП в сборе. Составные части трехслойного экрана представлены на рис. 3.

Трехслойный экран для защиты от ЭМП состоит из трех частей: Z – образной медной части («зет» - образной), Z и S - образной стальной части экрана и S – образной алюминиевой части экрана. Z – образную часть медного экрана изготавливали фрезеровкой, Z и S образную часть стального экран изготавливали фрезеровкой (Z – образную поверхность) и строганием и шлифовкой (S – образную поверхность). S образную часть алюминиевого экрана изготавливали строганием и шлифовкой. После изготовления механическим путем экрана, осуществляли сборку экрана с помощью специального клея. Сложная конфигурация слоев экрана обеспечивает повышенное поглощение ЭМП (снижение электрической составляющей на 10 кВ/м; магнитной составляющей на 11,6 мкТл). На рис. 4 представлена прохождения ЭМИ через экран.

Рис. 2. Трехслойный защитный экран от воздействия ЭМП

а б в

Рис. 3. Составные части трехслойного экрана

а-в – составные части экрана

Рис. 4. Прохождения ЭМИ через трехслойный экран

Разработано устройство для оценки эффективности снижения ЭМП при экранировании, имеющее в составе изоляционный кожух с технологическим отверстием, механизмом крепления экрана, аппаратурой для измерения ЭМП, отличающееся простой конструкции, удобствами при эксплуатации, безопасностью в работе, универсальностью (возможность исследовать широкий диапазон объектов).

Разработан трехслойный экран, имеющий чередующиеся магнитный (спецсталь: 0,18% С; 0,30% Si; 0,28% Mn; 0,55% Cr; 0,68% Ni; 0,38% Се; остальное - железо)материал и немагнитные материалы (медный сплав – латунь ЛК1 и алюминиевый сплав Ал7, толщины слоев экрана Cu-Fe- Al соотносятся как 1:2:2,5, а форма каждого слоя представляет следующее: латунь ЛК1 имеет форму Z-образную; спецсталь – Z-образную (со стороны латуни ЛК1) и S-образную со стороны алюминиевого сплава Ал7, алюминиевый сплав Ал7 имеет форму S-образную.

Заключение: предложено устройство оценки эффективности экранов от ЭМП. Разработаны оригинальные конструкции экранов от ЭМП.

Год: 2011
Город: Алматы
loading...