СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК G01R29/08 

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.

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. Техническим результатом является повышение точности определения 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. Определение уровня ЭМИ, создаваемого внешним источником, и уровня ЭМИ промышленной частоты f₀=50 Гц производят с помощью измерителя уровня ЭМИ, приемной антенны и анализатора спектра ЭМИ, который представляет собой портативную ЭВМ с интерфейсом DSP, по приведенным формулам. 2 ил.

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] .