Измерение напряженности электромагнитного поля

Введение

Электромагнитное излучение при определённых уровнях может оказывать отрицательное воздействие на организм человека, животных и других живых существ, а также неблагоприятно влиять на работу электрических приборов.

Различные виды неионизирующих излучений электромагнитных полей, оказывают разное физиологическое воздействие. На практике различают воздействие магнитного поля (постоянного и квазипостоянного, импульсного), ВЧи СВЧ-излучений, лазерного излучения, электрического и магнитного поля промышленной частоты от высоковольтного оборудования и др.

В связи со всё большим распространением источников ЭМП в быту (СВЧ — микроволновые печи, мобильные телефоны, теле-радиовещание) и на производстве (оборудованиеТВЧ, радиосвязь), большое значение приобретает нормирование уровней ЭМП.

Нормирование уровней ЭМП проводится раздельно для рабочих мест и санитарно-селитебной зоны.

1. Гигиенические требования к подвижным станциям сухопутной радиосвязи Настоящие Санитарные правила устанавливают временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия на человека ЭМП, создаваемых подвижными станциями сухопутной радиосвязи (включая абонентские терминалы спутниковой связи) непосредственно у головы пользователя. ВДУ электромагнитных полей не должны превышать следующих значений:

Рисунок 1.1- Санитарные нормы ВДУ Эксплуатация подвижных станций сухопутной радиосвязи (включая абонентские терминалы спутниковой связи) допускается только при наличии санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии санитарным правилам.

Санитарно-эпидемиологические заключения выдаются центрами государственного санитарно-эпидемиологического надзора в субъектах Российской Федерации на основании результатов санитарно-эпидемиологической экспертизы.

Санитарно-эпидемиологическая экспертиза осуществляется органами и учреждениями Госсанэпиднадзора, организациями, аккредитованными в установленном порядке, и экспертами.

1.1 Требования к проведению контроля уровней электромагнитных полей

1. Общие требования к проведению контрол

1.1. Для контроля уровней ЭМП, создаваемых системами сухопутной подвижной радиосвязи, используются расчетные и инструментальные методы в соответствии с методическими указаниями, утвержденными в установленном порядке.

1.2. Расчетные методы используются для оценки электромагнитной обстановки вблизи проектируемых, действующих и реконструируемых базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи. При использовании расчетных методов контроля необходимо иметь информацию о типах передающих средств, рабочих частотах, режимах и мощностях, типах антенн, их параметрах и пространственном расположении, рельефе местности, наличии переотражающих поверхностей.

1.3. На этапе экспертизы проектной документации используются только расчетные методы определения уровней ЭМП, создаваемых базовыми станциями.

1.4. Инструментальные методы используются для контроля уровней ЭМП, создаваемых базовыми станциями, подвижными станциями и абонентскими терминалами спутниковой связи. При использовании инструментальных методов контроля должно быть обеспечено постоянство максимальных режимов и мощности излучающих средств.

1.5. Для контроля уровней ЭМП могут использоваться средства измерения, оснащенные датчиками направленного или ненаправленного приема. При выполнении измерений следует отдавать предпочтение средствам измерения с датчиками ненаправленного приема.

1.6. Инструментальный контроль должен осуществляться средствами измерения, прошедшими государственную аттестацию и имеющими свидетельство о поверке. Пределы относительной погрешности средства измерения не должны превышать 30%.Гигиеническая оценка результатов измерений осуществляется с учетом погрешности средства измерения.

1.7. Для измерения уровней ЭМП в диапазоне частот 27 — 300 МГц используются средства измерения, предназначенные для определения среднеквадратичного значения напряженности электрического поля.

1.8. Для измерений уровней ЭМП в диапазоне частот > 300 — 2400 МГц используются средства измерения, предназначенные для определения среднего значения плотности потока энергии. Допускается использование средств измерения, предназначенных для определения среднеквадратичного значения напряженности электрического поля с последующим пересчетом в плотность потока энергии в соответствии с методическими указаниями, утвержденными в установленном порядке.

1.2 Требования к проведению контроля уровней электромагнитных полей, создаваемых базовыми станциями сухопутной подвижной радиосвязи

1.2.1 Измерения уровней напряженности электрического поля и плотности потока энергии ЭМП, создаваемых базовыми станциями, должны проводиться при включении оборудования на максимальную мощность излучения в соответствии с методическими указаниями, утвержденными в установленном порядке.

1.2.3 Инструментальный контроль уровней ЭМП проводится:

— при вводе в эксплуатацию базовой станции;

— при переоформлении (продлении) санитарно-эпидемиологических заключений на эксплуатацию объектов радиосвязи;

— при изменении условий и режима работы базовой станции, влияющих на уровни ЭМП (изменение ориентации антенн, увеличение мощности передатчиков базовых станций и т. д.);

— при изменении ситуационного плана на территории, прилегающей к базовой станции

— при аттестации рабочих мест;

— после проведения мероприятий по снижению уровней ЭМП;

— не реже одного раза в три года (в зависимости от результатов динамического наблюдения периодичность проведения измерений уровней ЭМП от базовых станций может быть сокращена по решению соответствующего центра Госсанэпиднадзора, но не чаще чем один раз в год).

1.3 Требования к проведению контроля уровней ЭМП, создаваемых подвижными станциями сухопутной радиосвязи, включая абонентские терминалы спутниковой связи

1.3.1 Контроль уровней напряженности электрического поля и плотности потока энергии ЭМП, создаваемых подвижными станциями (в том числе абонентскими терминалами спутниковой связи), осуществляется на этапе выдачи санитарно-эпидемиологического заключения на продукцию.

1.3.2 Измерения уровней напряженности электрического поля и плотности потока энергии ЭМП должны проводиться при условиях, позволяющих стабильно обеспечивать максимальный уровень ЭМП от подвижной станции (в том числе абонентского терминала спутниковой связи).

1.3.3. При оценке условий труда работников, использующих подвижные станции в производственной деятельности, контроль уровней ЭМП не производится, а основывается на материалах санитарно-эпидемиологической экспертизы на данную модель подвижной станции.

2. Излучение от базовых станций БС являются приемо-передающими радиотехническими объектами, излучающими электромагнитную энергию в УВЧ диапазоне (300−3000 МГц). Кроме того, каждая БС дополнительно оснащена комплектом приемо-передающего оборудования радиорелейной связи, работающим в диапазоне 3−40 ГГц, отвечающим за интеграцию данной БС в сеть в целом. Мощность передатчиков БС обычно не превышает 5−10 Вт на несущую. Возникает вопрос о безопасности установки оборудования близ мест деятельности людей. Активными источниками излучения электромагнитной энергии является оборудование сотовой связи. Это базовые радиорелейные станции и их приёмные и передающие антенны, устанавливаемые на высоте 15−50 м от поверхности земли, чаще всего на крышах зданий или на высоких мачтах в густонаселённой местности.

Опасность радиоволн для организма человека исследована в данный момент не до конца. В целом, если проанализировать исследования, становится понятно, что таки да, опасно!

Что делается для того, чтобы этой опасности избежать? В нашей стране есть стандарт, по которому, в частности, производится строительство базовых станций. В СаНПиН 2.1.8/2.2.4 написано, что предельно допустимая плотность потока энергии для частот, на которых работают наши БС (900, 1800, 2100 МГц) равна 10 мкВт/см2, или же 0,1 Вт/м2. Вот от этого числа и будем дальше отталкиваться при оценке.

Справедливости ради, стоит сказать, что во многих западных странах подобные нормы позволяют облучать местное народонаселение плотностью потока энергии на пару порядков выше, примерно по 1мВт/см2, то есть 10Вт/м2.

Специалисты центров санитарно-гигиенического надзора утверждают, что безопасна, если соблюдать установленные правила. Основная энергия электромагнитного излучения (более 90%) сосредоточена в узком потоке, направленном выше прилегающих построек и в сторону от сооружений, на которых находятся антенны и не имеет обратного луча. С увеличением расстояния от передающей антенны плотность потока электромагнитной энергии снижается. Но для наибольшей эффективности и надёжности операторы связи стремятся максимально увеличить, напряженность электромагнитного поля в используемом диапазоне частот. Естественно, при этом повышается уровень ЭМП и может превышать установленные нормы.

Итак, у нас есть число, выше которого прыгать нельзя ни в коем случае. Каким образом можно понять, будет ли излучение конкретно в вашей квартире/офисе выше или ниже этой величины?

Во-первых, что такое эта самая плотность потока энергии? Это сколько излучённой антенной энергии будет проходить через определённую площадь (см2 в СаНПиНе).

Если бы антенна излучала во все стороны одинаково, то вся энергия бы размазывалась по сфере вокруг антенны.

В основном применяются два типа передающих (приемо-передающих) антенн БС: слабонаправленные с круговой диаграммой направленности (ДН) в горизонтальной плоскости — тип «Omni» (Рис. 2.1)

Рис. 2.1-Диаграмма направленности антенны типа «Omni» направленные (секторные) с углом раствора (шириной) основного лепестка ДН в горизонтальной плоскости обычно 60 или 120 градусов Рисунок 2.2 — Диаграмма направленности секторной антенны (угол раскрыва основного лепестка в горизонтальной плоскости У обычных антенн усиление в главном лепестке диаграммы направленности составляет, например, 18dBi (это 63 раза). На вход антенны, предположим, с БС идёт целых 40 Вт (редко такое используется, обычно не выше 20 Вт, но для оценки можно и преувеличить).

Тогда плотность потока энергии с расстоянием будет падать как на картинке:

Рис. 2.3 — Плотность потока энергии с расстоянием Здесь синим — ограничения по СаНПиН. Получается, что на расстоянии 45 метров от антенны уже можно находиться хоть круглые сутки и, согласно санитарным нормам, это будет абсолютно безвредно для нашего здоровья.

Возьмём более реальный случай, когда БС устанавливается на доме напротив, но на пути между вами и антенной есть оконное стекло (в нём сигнал затухает на 4dB, то есть в 2,5 раза). Даже конкретизируем, возьму свой пример — дом через дорогу, на котором стоит БС, согласно Google Earth между ним и моими окнами 110 метров. В этом случае, получим, что ужиная, я получаю 0,0066 мВт/м2. Это в 15 раз меньше, чем предельный уровень — можно смело есть, не прячась за холодильником!

Чаще бывает, что вас и антенну разделяет не стекло, а стена. В железобетонных стенах сигнал затухает ещё сильнее, чаще всего это примерно 15dB (почти 32 раза).

3. Радио (связь, вещание, локация) На территории населенных пунктов в настоящее время размещается значительное количество передающих радиоцентров различной принадлежности. Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС).

АФС включает в себя антенну, служащую для излучения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком.

Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части. Первая часть зоны — это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это территория охраняется и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны — это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны.

Расположение РНЦ может быть различным, например, в Москве и Московской области характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки. Высокие уровни ЭМП наблюдаются на территориях, а нередко и за пределами.

Размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты (ПРЦ НЧ, СЧ и ВЧ). Детальный анализ электромагнитной обстановки на территориях ПРЦ свидетельствует о ее крайней сложности, связанной с индивидуальным характером интенсивности и распределения ЭМП для каждого радиоцентра. В связи с этим специальные исследования такого рода проводятся для каждого отдельного ПРЦ.

Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие вокружающую среду ультракороткие волны ОВЧ и УВЧ-диапазонов. Сравнительный анализ санитарно-защитных зон (СЗЗ) и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что наибольшие уровни облучения людей и окружающей среды наблюдаются в районе размещения РТПЦ «старой постройки» с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят «уголковые» трехи шестиэтажные антенны ОВЧ ЧМ-вещания.

Каждый радиопередающий объект имеет Санитарный паспорт, в котором определены границы санитарно-защитной зоны. Только при наличии этого документа территориальные органы Госсанэпиднадзора разрешают эксплуатировать радиопередающие объекты. Периодически они производят инструментальный контроль электромагнитной обстановки на предмет ее соответствия установленным ПДУ.

В диапазоне частот 30−300 кГц (длинные волны) длина волны относительно большая (например, 2000 м для частоты 150 кГц). На расстоянии одной длины волны или меньше от антенны поле может быть достаточно большим, например, на расстоянии 30 м от антенны передатчика мощностью 500 кВт, работающего на частоте 145 кГц, электрическое поле может быть выше 630 В/м, а магнитное выше 1,2 А/м.

Для радиостанций СВ диапазона (частоты 300 кГц-3 МГц) на расстоянии 30 м от антенны напряженность электрического поля может достигать 275 В/м.

При удалении от антенны поле спадает, так что на расстоянии 100 м поле 25 В/м, а на расстоянии 200 м поле 10 В/м (приведены данные для передатчика мощностью 50 кВт).

Передатчики радиостанций КВ диапазона (частоты 3−30 МГц) имеют обычно меньшую мощность. Однако они чаще размещаются в городах, могут быть размещены даже на крышах жилых зданий на высоте 10−100 м. Передатчик мощностью 100кВт на расстоянии 100 м может создавать напряженность электрического поля 44 В/м и магнитного поля 0,12 мкТл.__

Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны размещаются обычно на высоте выше 110 м. С точки зрения оценки влияния на здоровье опасность представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичные значения напряженности электрического поля могут достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт. В России в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций.

Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженный узконаправленный основной луч — главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м2 вблизи антенны, создавая также значи;

тельные уровни поля на большом удалении. Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны. На поверхности земли потоки энергии значительно меньше.

Типичный расчетный график распределения ППЭ на высоте 2 м от поверхности земли в районе размещения антенны спутниковой связи приведен на рисунке 3.1.

Параметры антенны:

* Мощность передатчика 130 Вт

* Высота антенны 5 м Рисунок 3.1- График распределения плотности потока электромагнитного поля на высоте 2 м от поверхности земли в районе установки антенны спутниковой связи Радиолокационные станции оснащены, как правило, антеннами зеркального типа и имеют узконаправленную диаграмму излучения в виде луча, направленного вдоль оптической оси.

Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение. Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток.

Так у метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин излучение, 30 мин пауза суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно.

Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд.

Радары метрологические могут создавать на удалении 1 км ППЭ a100 Вт/м2 за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ a 0,5 Вт/м2 на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно оно имеет мощность передатчика на порядок меньшую, чем у аэродромных радаров, поэтому в обычном режиме сканирование ППЭ, создаваемое на расстоянии нескольких метров, не превышает 10 Вт/м2.

Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.

Наиболее интенсивно развивающейся телекоммуникационной системой является сегодня сотовая радиотелефония.

До начала 60-х годов использовалась «радиовещательная модель» передвижной радиосвязи с передатчиком большой мощности, расположенном на возвышении и передающим сигналы на большую площадь. Основными элементами системы сотовой связи являются сравнительно маломощные базовые станции (БС), поддерживающие радиосвязь с мобильными радиотелефонами в пределах небольшой зоны, радиусом 0,5−10 км, называемой «сотой». БС являются источниками электромагнитного излучения в УВЧ диапазоне, однако, небольшая мощность используемых передатчиков делает эту систему безопасной для населения. Важной особенностью системы сотовой радиосвязи является весьма эффективное использование выделяемого для работы системы радиочастотного спектра (многократное использование одних и тех же частот, применение различных методов доступа), что делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа абонентов.

Уровни электромагнитного поля были в 50 раз меньше ПДУ, установленного для БС. Максимальное значение при измерениях, меньшее ПДУ в 10 раз, было зафиксировано вблизи здания на котором установлено сразу три базовые станции разных стандартов. Имеющиеся научные данные и существующая система санитарно-гигиенического контроля при введения в эксплуатацию базовых станций сотовой связи позволяют отнести базовые станции сотовой связи к наиболее экологически и санитарно-гигиенически безопасным системам связи.

электромагнитного поле измерительный напряженность

4. Измерение напряженности электромагнитного поля Напряженность поля необходимо измерять для определения диаграмм направленности антенн, дальности действия радиостанций и ретрансляторов, наличия паразитных излучений, качества экранирования устройств и других характеристик, определяющих качество радиосвязи, телевидения, радиовещания и телефонной связи.

Напряженность электромагнитного поля (ЭМП) характеризуется векторами:

— - плотность потока энергии (вектор Умова-Пойнтинга) (Вт/м2);

— - напряженность электрического поля (В/м);

— - напряженность магнитного поля (А/м).

Эти векторы перпендикулярны друг другу и связаны между собой соотношениями:

(4.1)

Для воздушного пространства волновое сопротивление среды (W) равно Тогда П = Е2/120? = Н2· 120?. (4.2)

Из формулы видно, что для определения интенсивности поля можно измерять любой из трех векторов.

Еще одной характеристикой поля является плотность потока мощности, проходящей через поверхность площадью S, которая равна:

Р = П· S. (4.3)

Напряженность Е можно вычислить по результатам измерения мощности из выражения Е=, (4.4)

где Sэфф — эффективная площадь антенны.

Для измерения интенсивности ЭМП используют два метода:

1) метод эталонной антенны;

2) метод сравнения.

При измерении векторов Е и Н большое значение имеет ориентация их в пространстве, характеризующая плоскость поляризации ЭМП, которая может быть линейной, круговой и эллиптической.

По отношению к земной поверхности существует две линейные поляризации:

1) вертикальная;

2) горизонтальная.

4.1 Метод эталонной антенны Если измерительную антенну поместить в ЭМП в плоскости, параллельной поляризации волны, то в ней будет индуцироваться ЭДС:

(4.5)

где — действующая высота антенны.

Она всегда известна, так как при измерениях используются измерительные антенны вида П6 с известными параметрами. Значение ЭДС изменяется вольтметром.

Этот метод применяется для измерения напряженности сильных полей вблизи источников излучения и на практике реализуется с помощью простых измерительных устройств индикаторов поля вида П2.

4.2 Метод сравнения. Измерительные приемники и измерители напряженности поля Метод сравнения применяется для измерения слабых полей и реализуется на практике с помощью измерительных приемников вида П5 и измерителей напряженности поля и плотности потока мощности вида П3.

Измерительный приемник представляет собой высокочувствительный гетеродинный радиоприемник с электронным вольтметром на выходе. Если же он укомплектован измерительными антеннами, то называется измерителем напряженности поля. Структурная схема такого измерителя представлена на рисунке 1.

Процесс измерения напряженности поля содержит три этапа:

1) предварительная настройка;

2) калибровка;

3) измерение.

При предварительной настройке ко входу измерителя подключают одну из измерительных антенн (в зависимости от частоты источника поля) и настраивают его на частоту источника, напряженность которого измеряется. Настройку осуществляют изменением частоты гетеродина по максимальному показанию вольтметра при произвольных положениях аттенюаторов (входного и ПЧ).

Рисунок 4.1 — структурная схема гетеродинного радиоприемника При калибровке ко входу УВЧ подают известное напряжение от генератора-калибратора и, регулируя усиление УВЧ, устанавливают стрелку вольтметра на определенное значение. Предварительно на аттенюаторе ПЧ устанавливают заданное значение ослабления. В результате усиление всего измерителя приводится к заданному и известному значению К.

При измерениях переключатель переводят в положение «1» и, регулируя ослабление и, устанавливают стрелку вольтметра в любое удобное для отсчета положение. Шкала вольтметра проградуирована в значениях входного напряжения УВЧ и его показания определяются выражением из которого можно определить значение E:

. (4.6)

Пределы изменения напряженности поля такими приборами составляют от долей мкВ/м до сотен мВ/м, а плотности потока мощности — от сотых долей мкВт/см2 до десятков мВт/см2.

Погрешность измерения определяется погрешностью используемой измерительной антенны, неточностью ее ориентирования, рассогласованиями, погрешностью аттенюатора и вольтметра. Суммарная погрешность достигает значения ±30%.

5. Приборы для измерения электромагнитного поля Приборов для измерения электромагнитного поля существует огромное множество. Перечислим самые популярные модели, которые используются на предприятия связи.

1. Измеритель уровней электромагнитных излучений П3−41.

Измеритель П3−41 разработан с целью обнаружения и контроля биологически опасных уровней электромагнитных излучений напряженности, плотности потока энергии и экспозиции для обеспечения выполнения требований Общего Технического Регламента об электромагнитной совместимости и безопасности, действующего в странах Европейского Союза и РФ.

Таблица 5.1 Технические характеристики Измеритель уровней электромагнитных излучений П3−41.

2. П3−33М Измеритель плотности потока энергии электромагнитного поля

Рабочий диапазон частот 0,3 — 18,0 ГГц. Применяется для обнаружения и контроля биологически опасных уровней плотности потока энергии (ППЭ) электромагнитного излучения и экспозиции в соответствии с действующими правовыми и нормативными документами осстандарта и Госкомэпиднадзора России. Удовлетворяет требованиям: стандарта США и Германии.

Технически характеристики П3−33М Измеритель плотности потока энергии электромагнитного поля:

1. Диапозон частот - от 0.3 до 18 Ггц

2. Диапозон измерения ППЭ- 1 до 1 000 000 мкВт/

3. Пределы допускаемой относительной погрешности измерения ППЭ: на уровнях от 1,0 до 5,0 мкВт/см2 — ±3,0 дБ

4. на уровнях свыше 5,0 мкВт/см2 ±2,0 дБ

5. Питание: батареи типоразмера АА, напряжением 4,8 В -4 аккумуляторные

6. Мощность, потребляемая измерителем от источника питания — 0,8 Вт

7. Время непрерывной работы не менее-8 ч

8. Среднее время наработки на отказ не менее-10 000 ч

3. Прибор для измерения электромагнитного излучения БСТ Beta

Во время учебы было предложено создать прибор для измерения электромагнитного излучения. Таким образом, мной и одногруппниками, при помощи руководителя, был создан прибор.

Рис. 5.1 - схема БСТ Beta

Технические характеристики БСТ Beta:

1. Диодный мост

2. Дроссель: 200мкГн x2

3. Конденсатор: 68 нФ

4. Мультиметр

5. Диапазон волн: 700−1900 МГц

6. Выезд на измерения плотности электромагнитного поля

Базовая станция установлена на здании центрального теплового пункта рядом с жилыми домами и школой, поэтому вызывает серьезное беспокойство.

Базовую станцию сотовой связи нельзя просто так взять и включить. Для начала необходимо подготовить проект с расчетами уровня электромагнитного поля, провести его экспертизу у независимой организации, установить базовую станцию, получить заключение Роспотребнадзора. Для получения заключения проводятся замеры интенсивности излучения около антенн и по специальным контрольным точкам. Их выполняют эксперты независимой организации. Только после получения всех документов базовую станцию включают в эфир.

Можно показать, как проводились измерения в спальном районе Москвы излучения от базовой станции.

Для начала немного теории:

· Основная цель выездной проверки — это измерение уровня излучения там, где находятся люди. В случае если в направлении излучения попадают здания, то там обязательно ставятся контрольные точки. Замеры проводятся на входе в здание и внутри.

· Что касается выбора точек в помещениях, то здесь важна не только высота расположения антенн базовой станции, но и ориентация окон помещения, в котором проводятся измерения, относительно направления излучения антенн.

· Повышенные значения уровней электромагнитных полей отмечаются только у окон в помещениях, расположенных в непосредственной близости от базовой станции 0−100 м на одной высоте с установленными антеннами. Это происходит либо в случае изменения градостроительной ситуации (строительство новых зданий в непосредственной близости от базовой станции), либо при несоблюдении согласованных проектных решений (изменение высоты подвеса антенн, азимута, угла наклона).

· Чаще всего проектными решениями предусматривается такое размещение оборудования, при котором уровни электромагнитных полей в местах с пребыванием населения не превышают предельно допустимые значения — 10 мкВт/см2.

А теперь приступим к практике.

Специалист ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве» специальным прибором произвел замеры показателей излучения на расстоянии 15 м от здания, на котором размещена базовая станция, и на детской площадке.

На пешеходной дорожке в 15 метрах от здания подстанции — показатель 0,03 мкВт/см2 при норме 10 мкВт/см2 .

Подстанция расположена рядом со зданием школы, поэтому было необходимо произвести замеры в учебных классах на всех четырех этажах, окна которых выходят на нее. Результаты доказывают, что здоровью школьников ничего не угрожает.

Замеры были проведены на территории детского садика в 100 метрах от базовой станции. Результаты измерений в нескольких точках на территории и внутри здания садика, доказали, что все в порядке — показатели на приборе в несколько десятков раз ниже санитарных норм.

В заключение и ради интереса провели замеры уровня излучения при входящем вызове на телефон одного из наших сотрудников в 20 метрах от базовой станции. Убеждаемся в низкой интенсивности излучения и в этом случае.

Итог проведения измерений:

Рис. 6.1 — Результаты измерений

При норме излучения 10 мкВт/см2, максимальное зафиксированное излучение не превышает 0,10 мкВт/см2. Для сравнения, СВЧ-печь излучает, примерно, 20−30 мкВт/см2, в зависимости от модели, а домашний роутер Wi-Fi —0,1−0,3 мкВт/см2.

Как принимается базовая станция?

Последний этап строительства базовой станции — это исследование уровня электромагнитного поля. Делается это так:

1. Ещё до строительства базовой станции оператор проводит расчёт воздействия излучения: на основании информации обо всех строениях, их высотности, их назначения с помощью специальных программ производится расчёт уровней излучения в горизонтальных и вертикальных плоскостях. На основании расчётов готовится проект (санитарный паспорт).

2. Затем делается экспертиза проекта аккредитованными в установленном порядке организациями. Расчёты проверяются. При необходимости могут потребовать изменить направление, расположение, высоту антенн, уменьшить мощность излучения. Получается экспертное заключение на размещение.

3. Затем нужно заключение Роспотребнадзора на размещение. Уже собранные документы передаются в Роспотребнадзор, где специалисты профильных отделов изучают их, проводят собственную экспертизу, и при положительном решении оператор получает санитарно-эпидемиологическое заключение на размещение радиопередающего объекта.

4. По факту завершения работ проводятся измерения на месте. Для этого станция временно включается на время замера. Измерения проводятся рядом с каждой антенной и по специальным контрольным точкам вокруг. В случае несоответствия нормативам СанПин (превышение) проводятся мероприятия по снижению мощности излучающих антенн.

5. Но и это ещё не всё. Теперь сертифицированная организация должна проверить соответствие проекта реальности. Выдаётся второе экспертное заключение.

6. И, наконец, после этого выдаётся заключение Роспотребнадзора на эксплуатацию радиопередающего объекта.

Что за прибор?

В данном случае Narda SRM-3006 — селективный измеритель электромагнитных полей —представляет собой систему, состоящую из основного модуля и измерительных антенн, для определения электромагнитных полей и их источников в диапазоне частот от 9 кГц до 6 ГГц.

Профильно он используется именно для анализа безопасности и измерений параметров окружающей среды высокочастотных электромагнитных полей. SRM-3006 охватывает радиовещание, мобильную телефонию и промышленные частоты от низкого длинноволнового диапазона до последних беспроводных приложений, а также оценивает уровень напряжённости поля в соответствии с международными или государственными стандартами.

Как часто выполняются замеры?

Измерения проводятся при вводе объекта в эксплуатацию. Далее один раз в 3 года, либо по мере модернизации базовой станции сотовой связи.

Где описана методика?

Методика измерения проводится с учётом методических указаний: МУК 4.3.1677−03 «Определение уровней электромагнитного поля, создаваемого излучающими техническими средствами телевидения, ЧМ радиовещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи».

МУК 4.3.1167−02 «Определение плотности потока энергии электромагнитного поля в местах размещения радиосредств, работающих в диапазоне частот 300 МГц — 300 ГГц».

7. Требования безопасности на центральных и базовых станциях радиотелефонной связи Система требований безопасности на центральных и базовых станциях радиотелефонной связи включает в себя:

— Требования безопасности к производственным помещениям с постоянным присутствием обслуживающего персонала;

— Требования безопасности к производственному оборудованию и его размещению;

— Требования безопасности к эксплуатационно-техническому обслуживанию объектов радиотелефонной связи;

— Требования безопасности к антенно-мачтовым сооружениям и антенно-фидерным устройствам (АМС и АФУ);

— Требования безопасности к работам на высоте.

Рассмотрим данные требования более подробно.

Требования к производственным помещениям с постоянным присутствием обслуживающего персонала. Производственные помещения центральных и базовых станций (ЦС и БС) радиотелефонной связи должны соответствовать требованиям ведомственных норм технологического проектирования.

Около оборудования с выдвижными блоками и открывающимися дверцами, у силовых щитов должны быть проложены диэлектрические коврики шириной не менее 0,75 м и длиной, равной длине оборудования.

В производственных помещениях должно быть оборудовано место для хранения защитных средств, предохранительных приспособлений и первичных средств пожаротушения.

В помещениях на видных местах должны быть расположены аптечки первой (доврачебной) помощи. В аптечку должны быть вложены перечень медикаментов и принадлежностей, находящихся в аптечке, и краткая инструкция по их применению.

В производственных помещениях с повышенной опасностью и особо опасных должна быть проложена автономная электросеть с номинальным напряжением не выше 42 В, предназначенная для подключения электроинструмента и ручных электрических светильников.

Розетки с напряжением до 42 В по своему конструктивному исполнению в части штепсельного соединения должны исключать возможность включения предназначенных для них вилок в розетки напряжением 220 В.

Помещения ЦС и БС должны быть оборудованы системами отопления, вентиляции и кондиционирования.

Для борьбы с избыточной инсоляцией, т. е. облучением прямыми солнечными лучами помещений, следует применять солнцезащитные устройства: жалюзи, солнцезащитные козырьки.

В помещениях должны быть вывешены таблички с указанием ответственного за пожарную безопасность.

Помещения аппаратных ЦС и БС должны быть оборудованы пожарной сигнализацией.

Пожаротушение должно осуществляться автоматическими аэрозольными и ручными углекислотными огнетушителями.

Требования к производственному оборудованию и его размещению. Оборудование в аппаратных ЦС и БС радиотелефонной связи должно быть размещено с максимально возможными удобствами его обслуживания (осмотр, профилактика, мелкий ремонт).

При производстве работ по монтажу нового и реконструкции действующего технологического оборудования на объектах радиотелефонной связи необходимо соблюдать требования Отраслевых строительно-технологических норм на монтаж сооружений и устройств связи, радиовещания и телевидения.

Для защиты персонала от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, на ЦС и БС радиотелефонной связи должно устанавливаться защитное заземление или зануление.

Защитное заземление (зануление) следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с землей или нулевым защитным проводником сети.

Для заземления электроустановок разного назначения и разного напряжения, территориально приближенных одна к другой, следует применять одно общее заземляющее устройство. Для объединения заземляющих устройств различных электроустановок в одно общее заземляющее устройство используются все имеющиеся в наличии естественные, особенно протяженные, заземляющие проводники.

Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного определенного назначения и напряжения, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок: защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции, условиям режимов работы сетей, защиты электрооборудования от перенапряжения и т. д.

В качестве основной или дополнительной меры защиты, если безопасность не может быть обеспечена с помощью заземления или зануления либо если устройство заземления или зануления вызывает трудности по условиям выполнения или по экономическим соображениям, рекомендуется, применять защитное отключение. Защитное отключение должно осуществляться с помощью устройств (аппаратов), удовлетворяющих в отношении надежности действия специальным техническим условиям.

Нейтраль обмоток трансформаторов силовой трансформаторной подстанции и собственной электростанции, питающей объекты радиотелефонной связи, следует присоединить к защитному или рабоче-защитному устройству. При этом заземляющее устройство для объекта радиотелефонной связи и для трансформаторной подстанции может быть общим, если трансформаторная подстанция расположена на территории данного объекта.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали обмоток генераторов и трансформаторов при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом-м, не должно быть более, Ом:

2 — установок напряжением 660/380 В;

4 — установок напряжением 380/220 В;

8 — установок напряжением 220/127 В.

Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей (проложенные под землей металлические трубы, металлические конструкции, арматура зданий и др., за исключением трубопроводов горючих и взрывоопасных вне здания предприятия).

При удельном сопротивлении грунта у более 100 Ом-м допускается повысить значение сопротивления заземляющего устройства в у/100 раз, но не более чем в 10 раз.

Присоединение заземляющих и нулевых защитных проводников к заземлителям, заземляющему контуру и заземляющим конструкциям выполняется с помощью сварки, а к корпусам оборудования — сварки или надежного болтового соединения.

Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению или занулению, присоединяется к сети заземления или зануления с помощью отдельного проводника. Последовательное включение в заземляющий или нулевой защитный проводник заземляемых или зануляемых частей электроустановки запрещается.

Заземляющие и нулевые защитные проводники должны иметь покрытие, предохраняющее их от коррозии.

На рабочих местах в зоне обслуживания высокочастотных установок необходимо не реже одного раза в год производить измерения интенсивности электромагнитного излучения. Измерения выполняются при максимально используемой мощности излучения и включении всех одновременно работающих источников высокой частоты.

Измерения интенсивности излучения должны также производиться при вводе в действие новых, при реконструкции действующих СВЧ-установок, после ремонтных работ, которые могут оказать влияние на интенсивность излучения.

Эксплуатационно-техническое обслуживание объектов радиотелефонной связи. Работы по техническому обслуживанию объектов радиотелефонной связи осуществляются, как правило, силами службы эксплуатации сети, оснащаемой для этого необходимыми материалами, инструментом, контрольно-измерительной аппаратурой, запасными частями, техническим транспортом и прочим.

Если обслуживание конкретного объекта радиотелефонной связи силами службы эксплуатации сети нецелесообразно (например, вследствие значительной удаленности объекта), возможно обслуживание в рамках договора, заключаемого с местными физическими и юридическими лицами.

Все работы по техническому обслуживанию объектов радиотелефонной связи, выполняемые силами службы эксплуатации сети, производятся выездными бригадами в составе не менее двух человек, один из которых (старший по бригаде) является производителем работ.

Производитель работ должен иметь группу по электробезопасности не ниже IV, а остальные члены бригады — не ниже III.

При проведении работ на щитах питания со снятием напряжения должны быть отключены коммуникационные аппараты, на щитах, с которых запитывается данный распределительный щит. Об отключении должен быть поставлен в известность дежурный персонал организации-арендодателя или муниципальная служба энергосбережения. На щит должен быть вывешен предупреждающий плакат «Не включать — работают люди!».

Производитель работ обязан убедиться в отсутствии напряжения. Отсутствие напряжения до 1000 В проверяется указателем напряжения заводского изготовления. Непосредственно перед проверкой должна быть установлена исправность применяемого прибора на токове-дущих частях, расположенных поблизости и заведомо находящихся под напряжением.

При выполнении всех видов эксплуатационно-технических и ремонтных работ с оборудованием обслуживающий персонал должен находиться на диэлектрических ковриках, а при работе с силовыми щитами, источниками питания и блоками питания при снятых кожухах — пользоваться электрозащитными средствами (инструмент с изолирующими рукоятками, диэлектрические перчатки).

Все перестыковки СВЧ трактов, подключение антенн к радиостойкам, юстировочные работы с антеннами проводятся при выключенном оборудовании.

Антенно-мачтовые сооружения и антенно-фидерные устройства (АМС и АФУ). Установка и монтаж АМС и АФУ осуществляется по документации, прилагаемой к оборудованию, поставленному фирмой.

К работам по сооружению и обслуживанию АМС и АФУ допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр и допущенные к работам на высоте.

Все работы, связанные с подъемом на АМС, должны вестись по нарядам бригадами в составе не менее двух человек, один из которых должен иметь группу по электробезопасности не ниже IV, второй — не ниже III.

Право выдачи наряда и проведения инструктажа перед началом работ на АМС предоставляется лицам, определенным в приказе по организации.

Все работы с АФУ в пределах зон с превышением норм напряженности ЭМП должны производиться при выключенных передатчиках, при этом должны быть вывешены предупреждающие плакаты.

Опасной зоной вокруг мачт и башен (далее — опоры) при их эксплуатации считается зона, граница которой находится от центра основания опоры на 1/3 ее высоты.

При работах в опасной зоне разрешается находиться только лицам, непосредственно связанным с этими работами, при обязательном использовании защитных касок. Защитные каски применяются также при любых работах на опорах.

В целях защиты обслуживающего персонала, находящегося в опасной зоне, при возможном падении льда и снега с АМС, кроме того, осуществляются:

а) обозначение опасной зоны с установкой предупреждающих знаков;

б) составление инструкций и проведение инструктажа о гололедной опасности;

в) защита проходов, находящихся в опасной зоне, навесами или сооружениями постоянной или съемной конструкции.

Запрещается находиться на открытых площадках опор во время грозы и при ее приближении, а также при силе ветра более 12 м/с, гололеде, дожде и снегопаде.

Во время грозы или при ее приближении запрещается находиться около заземлений. На местах установки заземлителей должны быть предупреждающие знаки.

При подъеме на опоры по лестнице необходимо выполнять следующие требования:

а) подниматься по лестницам без предохранительных ограждений можно лишь в аварийных случаях и каждый раз по письменному распоряжению технического руководителя организации, эксплуатирующей объекты радиотелефонной связи, или под непосредственным наблюдением одного из них;

б) при подъеме одного человека по стволу мачты люки секций закрываются по мере подъема;

в) подниматься по вертикальной лестнице разрешается только в обуви с нескользящей подошвой, в рукавицах; одежда поднимающегося должна быть плотно подогнана;

г) если по вертикальной лестнице поднимается группа людей, то подъем очередного работника разрешается лишь при закрытом люке вышерасположенной площадки;

д) если на решетчатую башню поднимается несколько человек, то по каждому пролету лестницы должен поочередно подниматься только один человек;

е) запрещается подъем по стволу круглой мачты на лифте или по аварийной лестнице, если мачта внутри не освещена (за исключением случаев устранения аварии внутреннего освещения мачт).