СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭКРАНИРУЮЩИХ СВОЙСТВ РАДИОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ Российский патент 2000 года по МПК H05K9/00 G01R31/00 G01R29/08 

Изобретение относится к области контроля защитных параметров специальной одежды, предохраняющей людей, профессионально связанных с интенсивными электромагнитными полями, от СВЧ переоблучения.

Известны способы измерения защитного параметра радиозащитной одежды (РО) - эффективности экранирования (ЭЭ) - величины, показывающей степень ослабления интенсивности электромагнитных полей за счет использования PO [1-3]. Однако в этих способах реализуются принципы, характерные в работе с квазистационарными полями, и поэтому они не годятся для контроля эффективности экранирования СВЧ-излучения специальной одеждой.

Известны способы измерения ЭЭ на частотах радиодиапазона [4-6]. Однако они разработаны для контроля технических устройств и инженерных сооружений и в силу своей специфики не могут быть использованы для оценки защитной эффективности РО.

В источниках научной информации [7-11] описаны способы, применяемые для оценки свойств РО. Во всех из них ЭЭ определяется как величина снижения интенсивности СВЧ-излучения в фиксированных точках подкостюмного пространства за счет использования РО.

В качестве прототипа принят способ [7], в котором измерение ЭЭ происходит следующим образом. После соответствующей настройки измерительной схемы датчики интенсивности СВЧ-излучения - подкостюмные антенны-зонды (АЗ) - размещаются в выбранных точках манекена, моделирующего человеческое тело как по форме, так и по электромагнитным параметрам. Затем включается СВЧ-облучение и производится первый отсчет величины мощности генератора. Одновременно регистрируются величины откликов от каждого из датчиков. После одевания на манекен исследуемого образца РО опять включают генератор и, изменяя подаваемую на облучатель мощность, последовательно добиваются первоначально зафиксированных откликов от каждого из датчиков, производя при этом вторичные отсчеты величины мощности. Регулировка мощности, подаваемой на облучатель, осуществляется калиброванным аттенюатором, отградуированным в децибелах. Поэтому разность отсчетов по шкале аттенюатора (при одетой РО и без нее) принимается в качестве ЭЭ в той области РО, где помещен соответствующий АЗ. Несмотря на то, что подобная процедура именуется авторами [6,7] измерением ЭЭ, она таковой не является, так как позволяет лишь определить величину снижения интенсивности излучения при фиксированной для конкретного наблюдения форме экранирующей оболочки РО. Исследования [12] показали, что даже для одной и той же точки подкостюмного пространства величина ослабления интенсивности поля, определяемая таким образом, является величиной случайной и в зависимости от вариаций изменения формы оболочки в окрестностях АЗ может меняться в десятки и сотни раз. Физическая причина таких изменений заключается в законах распределения энергии электромагнитного поля в подкостюмном пространстве, то есть в зависимости измеряемой интенсивности поля от положения АЗ относительно экранирующей оболочки. Поэтому указанная процедура дает возможность произвести оценку ЭЭ в данном конкретном наблюдении, но не позволяет получить сколь-либо объективную характеристику защитных свойств, обеспечиваемых в процессе использования РО. Для объективизации намерений необходимо многократное повторение указанной процедуры при различных случайных конфигурациях экранирующей оболочки с последующей статистической обработкой результатов. Количество повторений (не менее 10) уточняется в ходе измерений в зависимости от вариабельности и требуемой (допустимой) дисперсии результата.

Таким образом, процесс контроля экранирующих свойств РО в способе-прототипе состоит из следующих этапов:
1. Производится калибровка измерительной схемы, позволяющей измерять относительную величину интенсивности электромагнитных излучений (ЭМИ), облучающих манекен.

2. Фиксируется уровень СВЧ-мощности, подаваемой на облучатель, и одновременно регистрируются отклики размещенных на манекене АЗ.

3. На манекен одевается исследуемая РО и последовательно для каждого из АЗ определяется, насколько должна быть изменена мощность облучения по сравнению с первоначально зафиксированным уровнем, для того, чтобы отклик соответствующего датчика совпадал с ранее зарегистрированным.

4. Величина ЭЭ в каждой точке РО определяется по результатам двух соответствующих отсчетов мощности, подаваемой на облучатель.

Цель изобретения - повышение качества (точности, достоверности, устойчивости) оценки защитных свойств РО за счет снижения влияния случайного фактора, обусловленного изменениями конфигурации экранирующей оболочки, на распределение энергии электромагнитного поля.

Указанная цель достигается путем многократного повторения описанного выше процесса, в котором определяется относительная величина снижения интенсивности излучения, при специально инициируемых случайным образом изменениях конфигурации экранирующей оболочки РО.

Предлагаемый способ оценки экранирующих свойств РО включает в себя следующую последовательность действий (признаков):
1. Производится калибровка измерительной схемы, позволяющей измерять относительную величину интенсивности ЭМИ, облучающих манекен.

2. Фиксируется уровень СВЧ-мощности, подаваемой на облучатель, и одновременно регистрируются отклики размещенных на манекене АЗ.

3. На манекен одевается исследуемая РО и последовательно для каждого из АЗ определяется, насколько должна быть изменена мощность облучения по сравнению с первоначально зафиксированным уровнем, для того, чтобы отклик соответствующего зонда совпадал с ранее зарегистрированным.

4. Многократно (не менее 10 раз) случайным образом изменяется конфигурация экранирующей оболочки РО в окрестностях каждого из зондов и каждый раз заново выполняются измерения по пункту 3.

5. ЭЭ в соответствующей точке РО определяется путем статистической обработки данных, полученных при выполнении п.п. 2-4, как средняя арифметическая величина и показатель ее вариации.

Возможность достижения цели изобретения доказывается следующим примером.

Пример.

Для иллюстрации предлагаемого изобретения ниже приведены результаты оценки эффективности экранирования одного из лабораторных макетов РО, представляющего собой комбинезон, изготовленный из хлопчатобумажной ткани с вплетенным в нее и по утку, и по основе тонким медным проводом.

Исследования на установке, моделирующей используемую в способе-прототипе, в состав которой входили генератор Г4-123, измеритель параметров антенн модуляционный ПК7-18, облучатель П6-23А, манекен, антенны-зонды, на частоте 4 ГГц в разных сериях экспериментов позволили получить следующие оценки средней величины ослабления, представленные в табл. 1.

Каждое из приведенных в табл. 1 значений ЭЭ было определено как среднее по 3-м измерениям при неизменной форме экранирующей оболочки РО. Так как наблюдавшийся разброс в каждой серии был менее 0,1 дБ, то доверительный интервал определялся по инструментальной погрешности и составил 0,4 дБ. Очевидно, что чрезвычайно низкая устойчивость этих оценок лишь с большими оговорками позволяет использовать их для характеристики защитных свойств исследованного варианта одежды.

Исследования того же объекта на той же частоте 4 ГГц, проведенные с использованием заявляемого способа на установке "Диполь", реализующей один ив методов спектрального анализа, привели к результатам, представленным в табл. 2.

Изменения случайным образом конфигурации экранирующей оболочки в окрестностях АЗ осуществлялись в ходе исследований вручную самим оператором.

Как видно, полученные применением заявляемого способа оценки отличаются значительно большей устойчивостью и точнее характеризуют защитные свойства РО. Заявляемый способ позволяет повысить качество оценки контролируемого параметра и более полно характеризовать экранирующие свойства РО.

Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию "новизна", так как впервые предлагается введение признака 4, то есть изменения случайным образом конфигурации экранирующей оболочки в окрестностях каждого из зондов, моделирующего реальные условия изменения экранирующих свойств в процессе эксплуатации одежды, что позволяет повысить качество определения ее защитных свойств.

Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень", так как из источников информации о способах оценки защитных свойств РО не вытекает с очевидностью необходимость изменения конфигурации экранирующей оболочки РО для обеспечения более полной и качественной оценки ее защитных свойств в процессе эксплуатации в условиях высоких доз облучения. Необходимость проведения многократных измерений величины ослабления интенсивности ЭМИ в подкостюмном пространстве при случайном образом деформируемой экранирующей оболочке в окрестностях АЗ для получения оценки ЭЭ РО была выявлена в результате достаточно подробных исследований закономерностей формирования структуры поля в защищаемом объеме. В известных способах-аналогах и способе-прототипе укаазанный этап отсутствует.

Соответствие критерию "пригодность для промышленного применения" доказывается приведенными выше результатами испытаний. В простейшем варианте изменения случайным образом конфигурации экранирующей оболочки РО могут осуществляться вручную самим оператором, производящим измерения. В остальном заявляемый способ идентичен способу-прототипу.

Литература
1. А. с. 845121 СССР, МКИ³ G01R 31/02. Способ оценки защитных свойств экранирующего комплекта / М.Д. Столяров (СССР). - N 2963451/18-21; заявлено 14.07.80; Опубл. 07.07.81, Бюл. Открытия. Изобретения. - 1981, - N 25; - с. 215.

2. А.с. 1196782 СССР, МКИ⁴ G01R 31/02. Способ контроля защитных свойств экранирующего комплекта (его варианты)/ В.В. Смекалов, М.Д. Столяров (СССР). - N 3593889/29-12; заявлено 25.03.83; Опубл. 07.12.85, Бюл. Открытия. Изобретения. - 1985, - N 25; - с.215.

3. Пат. 2012004 Россия, МКИ⁵ G01R 31/02. Способ контроля защитных свойств экранирующего комплекта / В.Н. Кузнецов, М.Д. Столяров (СССР). - N 4927619/21; заявлено 19.03.91; Опубл. 30.04.94, Бюл. Изобретения. - 1994, - N 8; - с.136.

4. А. с. 1636859 СССР, МКИ⁵ G12B 17/00, G12B17/02, G01R33/00. Корреляционный спооб оценки эффективности экранирования сооружений/ В.С. Поляков, В. П. Трегубов (СССР). - N 4702800/21; заявлено 06.05.89; Опубл. 23.03.91, Бюл. Открытия. Изобретения. - 1991, - N 11; - с.153.

5. Пат. 5153524 США, МКИ⁵ G01R 31/02, Testing Electromagnetic Shielding Effectiveness of Shielded Enclosures / Ray G. McCormick, St. Joseph (США); N 330247; Заявлено 29.03.89; Опубл. 06.10.92, НКИ 324-627. // Изобретения стран мира, 1994, 85, N 09. - с.33.

6. Пат. 5345243 США, МКИ⁵ G01S 7/10, Continuous - Wave Reflection on Transmissometer with Targets/ Curt A. Levis (США); N 49630; Заявлено 19.04.93; Опубл. 06.09.94, НКИ 342-173. // Изобретения стран мира, 1995, 85, N 22. - с.32.

7. Guy A.W., Chou C-K, McDougall J.A. Measurement of shielding effectiveness of microwave protective suits //IEEE Trans. on MTT. - 1987, vol.35, - N 11, pp.984-994.

8. Chou C-K, Guy A.W., McDougall J.A. Shielding effectiveness of improved microwave protective suits //IEEE Trans. on MTT, 1987, vol. 35, N 11, pp.995-1001.

9. Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека. М.: Сов. Радио, 1974. - 354 с.

10. Чубарова З.С. Методы оценки качества специальной одежды. М.: Легпромбытиздат, 1988. - 160 с.

11. Марченко Б.С., Степанова Т.И., Денисова Л.В. Средства индивидуальной защиты от электромагнитных полей. Электронная техника. Сер. <Электроника СВЧ>. - 1980. Вып. 12 (324). - с.37-39.

12. Осипович В.К., Спиридонов К.А. Эффективность экранирования радиоизлучений защитной одеждой // Тез. докл. междун. симпоз. <Защита от электромагнитного загрязнения окружающей среды>. 21-25 июня 1993 г. - С.-Петербург: Ленингр. Лесотехническая академия. 1993 г. с.98.2

Способ оценки экранирующих свойств радиозащитной одежды, заключающийся в измерении величины снижения интенсивности электромагнитного излучения в фиксированных точках подкостюмного пространства и расчетах средней арифметической величины эффективности экранирования и показателя ее вариации, при этом перед каждым последующим измерением изменяют случайным образом конфигурацию экранирующей оболочки радиозащитной одежды в окрестностях каждой выбранной точки подкостюмного пространства. Технический результат заключается в повышении точности, достоверности, устойчивости оценки защитных свойств радиозащитной одежды. 2 табл.

Способ оценки экранирующих свойств радиозащитной одежды, заключающийся в измерении величины снижения интенсивности электромагнитного излучения в фиксированных точках подкостюмного пространства и расчетах средней арифметической величины эффективности экранирования и показателя ее вариации, отличающийся тем, что перед каждым последующим измерением изменяют случайным образом конфигурацию экранирующей оболочки радиозащитной одежды в окрестностях каждой выбранной точки подкостюмного пространства.