CC BY
19
Dejan Živković, dipt. inž. Slavic« Vvkeltt, dr med.
Imtitut zj mcdkimi r>da ZPM VMA.
Beograd
ELEKTRIČNA I MAGNETSKA POUA VEOMA NISKIH FREKVENCUA OKO VIDEO DISPLEJ TERMINALA
UDC: 621.317.3/.4:621.397.46
Rezime:
U radu su prikazane izmerene vrednosti gustine magnetskog fluksa i jačine električnog polja veoma niskih frekvencija (VLF) oko 42 tipa video displej terminate. Rezultati merenja su pokazali da izmerene vrednosti gustine magnetskog fluksa (5 nT - 210 nT) i jaiine elek-tričnog polja (0,1 Vim - 6,0 Vim) ne preteze dopuitene vrednosti, prema medunarodnim preporukama, za profesionalnu izloienost i za izteganje opSte poputecije.
Kljuine reči: video displej terminal, električno i magnetsko polje, merenja i zaStita.
VLF ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS AROUND VIDEO DISPLAY TERMINALS
Summary:
The aim of this work was to investigate the magnetic flux density and the electric field intensity of the very low frequency (VLF) band around 42 video display terminals. The results of measurement showed that the magnetic flux density (5 nT - 210 nT) and the electric field intensity (0,1 V/m-6,0 Vim) at the distance of 30 cm of the screen did not exceed levels for professional exposure and levels for living environment from international guidelines.
Key words: video display terminal, electric field, magnetic field, measurement and protection.
Uvod
Video terminal (VT ili Video Display Terminal - VDT, Video Display Unit - VDU) jeste uređaj za vizuelno predstavljanje informacija iz računara koji se sastoji od ekrana i tastature. Povezan je sa centralnim računarom ili je deo personalnog računara. Zahvaljujući populamosti personatnih računara, VDT su postali sastavni deo ne samo radne već i životne sredine. Po podacima istraživača danas oko 150 miliona ljudi u svetu koristi personalni računar u toku rad a. Korisnici
VDT se najviše žale na mišićnoskeletne poremećaje i disfunkciju organa vida kojc Često prate glavobolja i opšti zamor, dok se promene na koži javljaju rede.
Video displej terminali (sa katodnom cevi) potencijalni su izvor clektromagnct-skog zračenja, jonizujućeg i nejonizujućeg zračenja (slika 1).
Jonizujuće zračenje pri apsorbovanju u materijalu može promeniti atomsku strukturu materijala istiskujući elektrone iz atoma. Jonizujuće zračenje uključuje X zračenje, gama zračenje i kratkotalasno ultravioletno (UV) zračenje.
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2/2001.
205
im, tom imu lflMU iomu mhi iock ioo«i fa fa fa fa >?* fa fa fa fa fa
Fr»fcv*ndja
radiofrekveneijsko ! UV X>zra£«it« kotml&o
zraccnjc knfricrvtflo § zr»- zrataiia
mikrotalMl zračanje Ć*- gama
t nje zračenj«
r .111 l 4 L M ■1 L li
Taiatna
du&na
najontsujuća zra6an)e
Jontaujut* zratenfa
Eftergtys
fotona
1 4
u«-to«v
12*’fa
1.2« *»
UAM
SI. 1 - Spektar elektromagnetskog zračenja
Nejonizujuće zračenje ne menja atomsku strukturu ljudskog tela i uklju-čuje frekvencije počev od ultravioletnog (UV) zračenja do elektromagnetskog zra-čcnja ekstremno niskih frekvencija (ELF - extremely low frequencies).
Video disple] terminal emituje: X zračcnje, optičko zračenje (UV, vidljivo i infraerveno - IC zračenjc), radio-fre-kvencijsko zračenje, elektromagnetska polja veoma niskih i ekstremno niskih frekvencija (VLF - very low frequencies i ELF - extremely low frequencies), kao i statičko električno polje [1-3].
Cilj ovoga rada bio je da se ispita izloženost korisnika VDT promenljivim električnim (E) i magnetskim (M) po-Ijima veoma niskih frekvencija (3 kHz-30 kHz).
Elektromagnetska polja
Elektromagnetsko polje sastoji se od dva nerazdvojiva polja - električnog i magnetskog polja. Elektromagnetsko polje u nekom domenu postoji ako na malu naelektrisanu česticu naelektrisanja q,
koja se kreće brzinom v, deluje Loren-cova sila oblika:
F = q E + q- vxB
gde je:
E - vektor jačine električnog polja,
B - vektor magnetske indukeije. Vektori E i B su funkeije položaja tačke, u kojoj se posmatra polje, i vremena.
Električne i magnetske pojave potiču od istih uzročnika, a to su elementamc naelektrisane čestice. Jedina razlika je što se električni efekti javljaju samo kada se naelektrisane čestice kreću u odnosu na posmatrača.
ElektriČno polje
Naelektrisanja deluju silama jedna na druge. Zaopisovogdelovanjadogovo-rom je uveden pojam elektridnog polja. Sistem naelektrisanja stvara u svim tač-kama prostorno električno (E) polje, a bilo koje drugo naelektrisanje osetiće silu ako se nade u tom prostoru. Sila F koja
206
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2001.
tačkasto dcluje na naeiektrisanje q, koje se nalazi u električnom polju jačine E, jeste:
F = q ■ E
Jedinica za jačinu elektridnog polja u SI sistemu je N/C (njutn po kulonu), ali se u praksi daleko čeSće koristi ekviva-lentna jedinica V/m (volt po metru).
U bilo kom provodnom materijalu, u koji spada i živa materija, pod dejstvom električnog polja dolazi do kretanja nae-lektrisanja u obliku clektrične struje. Ova struja opisuje se preko vektora gustine struje I čiji je intenzitet jednak struji koja prolazi kroz jedinicu povrSine normalnu na pravac struje. Osnovna jedinica za gustinu struje je A/m2, a za najveći broj provodnika srazmerna je vektoru jačine električnog polja E u toj tački. Taj se odnos može prikazati izrazom:
J = <y ■ E
Koeficijent a naziva se specifična pro*
AJV
vodnost, a njena jedinica je---, mada
m
se najčešće koristi S/m (simens po metru). Magnetsko polje
Magnetsko polje stvaraju naelektri-sanja koja se kreću. To polje deluje silom na druga naelektrisanja, ali samo na ona koja se kreću. Sila F koja deluje na elektridno naeiektrisanje q, kojc se kreće brzinom v u polju magnetske indukcije B data je izrazom:
F = q • v x B
Osnovna jedinica za magnetsku in* dukciju (gustinu magnetskog fluksa)
može se izvesti iz gomjc relacije i to je N • s/C • m. U SI sistemu ova jedinica se naziva tesla i obeležava se sa T.
Jedinica za jačinu magnetskog polja je A/m. Za lineame magnetske materijale veza vektora magnetske indukcije i vektora jačine magnetskog polja prikazana je rclacijom:
B = p ■ H
Veličina p naziva se magnetska per-meabilnost sredine. Jedinica za magnetsku permcabilnost je N/A2, ali je uobiča-jeno da se koristi ekvivalentna jedinica H/m (Henri po metru). Za većinu biolo-ških materijala magnetska permeabilnost jednaka je permeabiinosti vakuuma po (po = 4 * ji • 10-7 H/m).
Teorijsku osnovu za sve klasične teo-rije o elektromagnetskim poljima pred-stavljaju tzv. Maksvelove jednačine, koje su sveobuhvatne, ali i teško rešive za složene sisteme kao $to su biološka tela [4]-
Princip rada video displej terminals
Katodna cev (CRT - cathode ray tube), koja jednim svojim krajem formira ekran, obično funkdoniše pri visokim naponima i to izmedu 11 kV i 18 kV za cmobele ili monohromatske jcdinice. Mnogo vi§i naponi (preko 25 kV) prisutni su kod jedinica u boji Katodna cev osio-bada elektrone koji se ubrzavaju ka ekra-nu. Slika na ekranu VDT nastaje projek* tovanjem elektronskih snopova koji se po ekranu pomeraju po horizontalnoj ili ver-tikalnoj osi. Ovo horizontalno i verti-kalno skeniranje kontrolisano je pomoću kalemova za horizontalno i vertikalno skretanje, tako da svaki put kada se snop kreće preko ekrana na odgovarajući način
vo/notehniCki GLASNIK 2/2001.
207
12kV taw
DJodoi ispravljai
se pomera pomoću deflekcionih kale-mova za horizontalno i vcrtikalno skreta-nje. Veoma niske frekvencije potiču od struje u kalemu za vertikalno skretanje i javljaju se na izlazu transformatora sa povratnim hodom, tj. povratnom spre-gom - flyback transformator (slika 2). VLF električna i magnetska polja VDT ne razlikuju se sa prednje strane televizij-skog ekrana [3, 5].
Opts merenja 1 rezultati
Izvršeno je merenje E i M polja VLF opsega oko 42 tipa VDT. VLF EM polja merena su tako što su posebno merena električna, a posebno magnetska polja, tj. gustina magnetskog fluksa - magnetska indukcija.
E polje i gustina M fluksa VLF mereno je na udaljenosti 30 cm od centra ekrana i na 5 cm iznad i bočno od spoljaSnjih povrSina VDT. U normalnom radnom položaju rukovalac VDT je uda-Ijen viSe od 30 cm od ekrana, ali se merilo u uslovima najmanjeg rastojanja.
Merenje je obavljeno instrumentora HI-3603 VDT/VLF Survey Meter, firme Holaday Industries, Inc., SAD. Instrument ima približno ravan odziv i men efektivnu vrednost jačine E polja u op-segu 2 do 300 kHz, tj. gustinc magnetskog fluksa u opsegu od 8 do 3000 kHz. Pri merenju jačine električnog polja sonda instrumenta je držana paralelno ravni ekrana, a upotrebom odstojnika obezbe-deno je da sonda bude udaljena 30 cm od ekrana. Pri merenju magnetske induk-cije sonda instrumenta je držana u ravni normalnoj na površinu ekrana, a odstoj-nici su obezbedili da centar sonde bude udaljen 30 cm od ekrana. Linije sila električnog i magnetskog polja prikazane su na slici 3.
Rezultati merenja na 30 cm od ekrana dati su u tabeli I, a zatim i na slikama 4 i 5.
Karakteristika memog uredaja jeste da posebno meri E polje, a posebno gustinu magnetskog fluksa. Frekventni odziv sonde pokriva frekventni opseg spektra zračenja od VDT [6].
208
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2/2001.
Tabtla /
Rezultati merenja gustine magneiskog fluksa i jaiine električnog potja
Rcdni broj terminala B(nT) E(V/m)
1 50 2.5
2 5 2.0
3 50 1.5
4 28 3,5
5 47 0,2
6 56 0.1
7 52 0.2
8 97 0,4
9 100 0,3
10 73 0,4
11 16 0,6
12 61 1,5
13 15 0,5
14 36 2,5
15 210 1,5
16 230 6.0
17 110 0.1
18 35 2.0
19 7 2,0
20 120 2,0
21 41 1.0
22 36 2.0
23 9 1,5
24 144 2,0
25 86 5.0
26 90 4,0
27 120 3.0
28 85 3.0
29 160 5,0
30 155 3.0
31 17 4,0
32 210 2.0
33 36 1,5
34 75 4,7
35 39 2.2
36 130 5,0
37 68 0.2
38 62 0,2
Redni broj terminala B(nT) E(V/m)
39 54 0.2
40 50 0.2
41 91 0.2
42 18 0.4
SI. 3 - Linije silc E i M polja
Rezultati merenja upoređeni su sa medunarodnim preporukama i standardi-ma. Za normativne vrednosti korišćene su referentne (gomje dozvoljene) vrednosti iz preporuka Medunarodne komisijc za zaStitu od nejonizujućeg zračenja (IC-NIRP) iz 1998. godins, Čiji je izvod dat u tabeli 2 [7].
Iz tabele 1 vidi se da su se rezultati merenja gustine M fluksa kretali od 5 nT do 210 nT, a rezultati merenja jačine E polja od 0,1 V/m do 6,0 V/m.
Na rastojanju 5 cm od gornjih i bočnih površina terminala izmerene vrednosti su se kretale od 0,3 V/m do 1150 V/m za jačinu E polja, a za gustinu M fluksa od 18 nT do 2000 nT.
Analiza rezultata i zaključak
Poredenjem dobijenih rezultata i normativnih vrednosti iz tabele 2 može se uočiti da izmerene jačine E polja (od
VOJNOTHHNIĆKI GLASNIK 2/2001.
209
B(nT)
■j
_|
Lill Jil i 1L I 11 II L
I 1 > 4 * 4 T I » I* || II U M II IMMIII » II 11 U U H N It a » N )l )1 U )< H Jt fl)V "
S/. 4 - Gusrma Af ftuksa na SO an ispred terininulu
E(V/m)
210
VOJNOTEHNlCKI GLASNIK 20001.
Tabela 2
Izvod iz preporuka ICNIRP
Frekventni opseg Jačina B jwtja M imlukcija (pT)
prof. opita pop. prof. opSia pop.
do) Hz - - 2M05 4'10*
1-8 Hz 20000 10000 2* \tfff 4*10*/f:
8-25 Hz 20000 10000 2.5*10*/f 5oavf
0.025-0.82 kHz S0(Vf 250/f m 5/f
0.82-65 kHz 610 250/f 30.7 6^5
0.065-1 MHz 610 87 2.0/f 6.25
0,1 V/m do 6 V/m) i gustine M fluksa (od 5 nT do 210 nT) na 30 cm od ekrana tie prelaze dopuštene vrednosti za profesio-nalnu izloženost (za jačinu E polja je 610 V/m, a za gustinu M fluksa 30 700 nT) i za izlaganjc opšte populacijc (za jačinu E polja je 87 V/m, a za gustinu M fluksa je 6250 nT) [7].
Na rastojanju 5 cm od bočnih i gor-njih površina terminala izmerena jačina E polja samo na jednom terminalu (i to na 5 cm od gornje povrSine) prelazi gra-nicu za profesionalnu izloženost, dok kod 13 terminala ovo polje premašuje i dopu-štenu vrednost za izlaganje opSte popula-cije. Izložcnost na ovim mernim mestima je povremena i javlja se u kratkom inter-valu. Izmerenc vrednosti gustine M fluksa, na istom rastojanju, nc prelaze norma-tivne vrednosti za profesionainu izlože-nost i za izlaganje opšte populacije.
Može se konstatovati da EM polja opadaju sa povedanjem rastojanja i da se treba udaljiti od zadnje i bodnih strana VDT. Neki stručnjaci smatraju da druga radna mesta oko VDT treba da budu udaljena najmanje 1 m od zadnje i bodnih strana VDT. Ćinjenica je i da monohro-matski ekrani proizvode slabija polja od ekrana u boji, a da veličina polja ne zavisi
od velidinc ekrana (tj. dužine njcgove dijagonale) već od unutrašnjeg dizajna katemova, kao i karakteristika elcktridnih komponcnti.
Električna polja mogu se efikasno umanjiti korišdenjem elektrostatidkih oklopa od provodnog materijala (bakar ili aluminijum). Potrebno je da se linije elektridnog polja završavaju na oklopu umesto da protidu kroz prostor koji treba da se zaštiti. Čak i jednostavan metalni Slit spojen sa nultim potencijalom dajc dobru zaštitu.
Medutim, magnctska polja ELF i VLF opsega nije lako eliminisati. Nisko-frekventna magnetna polja lako prolaze kroz sloj aluminijuma, bakra ili Čelika, a da pri tome dolazi do malog slabtjenja polja. Tako se došlo na ideju o zaStitnom omotadu, tj. barijeri napravljenoj od tzv. Mu metala. Ova barijera se postavlja oko kalemova za skretanje snopa i flyback transformatora - transfromatora sa po-vratnom spregom, a unutar VDT. Mu metal prcdstavlja leguru od nikla, gvožda i drugih provodnih materijala koji se odlikuju dobrom magnctskom permeabil-nošdu. Svakako da zastupljenost cleme-nata u sastavu lcgure određuje konačne karakteristike Mu metala. potrebnu deb-Ijinu ili postupak proizvodnje. Veoma jc bitno da se barijera od Mu metala postavi na odgovarajudi nadin. Važno je istaći da neadekvatna ugradnja ove barijerc može dovesti do iskrivljcnja slikc, a ponekad može dodi čak i do pcvedanja polja umesto do njegovog smanjenja. Zbog toga ove barijere treba da postavljaju strudna lica koja su za to obudena. Oblik barijere zavisi od tipa VDT i ponekad je potrebno mnogo vrcmena da bi se eksperimentalno odredila optimalna konfiguracija. Pri ne-stručnoj instalaciji barijerc kod ekrana sa
VOJNOTEHNlCKl GLASNIK 2/2001.
211
katodnom cevi možc doći i do povređiva-nja ljudi, tj. postoji opasnost od elcktrič-nog udara, jer jc u okružcnju prisutan visoki napon.
Ncki proizvođači krenuli su drugim putem, tj. modifikovali su svoje VDT tako da proizvodc slabija magnetska po-Ija. $to su postigli postavljanjem kompen* zacijskih kalcmova oko kalemova za skre-tanjc snopa elektrona, tako da se javlja suprotno magnetsko poljc. Kada sc dva suprotna polja susretnu eliminiSe se naj-vcd deo zraćenja. Ovi tzv. low radiation VDT, takođe, mogu u sebi imati ekstrao-motače oko flyback transformatora i si* sterna za skretanje [3, 8-10].
Može se zaključiti da E i M polja na mestu rukovaoca-opcratora, pri radu sa ispitivanim VDT, ne prelaze dopuštene vrednosti.
iMtraiura:
11) Urn SY. Santcr SL. Sduion TM. Occupational Health Aiftcti of Work With Video Display Terminals. Environmental and Occupational Mcdcinc. TTiird edition. Philadelphia: Lippincott-Ravcn publufccrs; 1998.
(2) Harrington JM. Gardiner K. Occupational Hygiene. Second edition. Oxford: Blackwell Science; 1995.
[5) U.S. Department of Health and Human Service«. NIOSH Publication« on Video Display Terminals, Cincinnati. Ohio: NIOSH; 1999.
{4] Clayton RP. Keith WW, Syrd AN. Introduction to electromagnetic field*. Third edition Cambridge: WCB/McCraw-Hill*: 1998.
(5| Visual Display Terminals and Workers' Health. WHO offset publication No 99. Geneva: World Health Organization: 1987.
(6| HI-3603 VDT/VLF Survey Meter User's Manual. Holiday I ml. Inc.. Minesota. 1992.
|7| ICNIRP Guideline*. Guidclite* for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic field* -up to 300 GHz. Health Phys 1998; 74 (4>:494-521.
(8) Kmocr RS. Miami MD. Federman DG. Video Display Terminals: Risk of Electromagnetic Radiation. 1998: htpp:// www.sma.org/jansiBj98/tcxt.htm
(9) Occupational Safety and Health Administration. Wotting Safety with Video Display Terminals. Volume 3092. Washington: OSHA; 1997.
[10} Occupational Safety and Health Administration. Health & Safety Guidelines for Video Duplay Terminals in (he Workplace. Oregon: OSHA; 1998.
212
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2/2001.
