CC BY
762
_Доклады ЬГУИР_
2012 №1(63)
ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКА
УДК 621.315.6
КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Т.В. БОРБОТЬКО
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники 77. Бровки, 6, Минск, 220013, Беларусь
Поступила в редакцию 22 декабря 2011
Разработаны конструкции устройств защиты человека от электромагнитных излучений на основе капиллярно-пористых и порошкообразных материалов. Показана возможность их использования для снижения электромагнитных излучений оборудования сотовой связи и персональных компьютеров.
Ключевые слова: устройство защиты, электромагнитное излучение.
Введение
Эволюция человека происходила при непосредственном воздействии на него естественных источников электромагнитных полей (ЭМП): таких как Земля, Солнце, звезды, и т.д., вследствие чего он адаптировался к данным электромагнитным излучениям (ЭМИ). Однако сравнительно недавно появились технические средства, которые являются источниками ЭМИ, относящиеся к антропогенным, и основными их особенностями являются более высокая мощность излучения вследствие близкой расположенности к человеку, сложный спектральный состав, высокая частотная и фазовая стабильность, означающая высокую концентрацию энергии в очень узких областях спектра. Воздействие таких ЭМИ приводит, как правило, к различного рода заболеваниям человека.
Работа средств вычислительной техники сопровождается ЭМИ, которые воздействуют на окружающие объекты и в первую очередь на пользователя. Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) являются: системный блок и периферийные устройства (клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер, и т.д.). Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации - дисплей. В его основе находится устройство на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) или жидкокристаллического индикатора (ЖКИ). Персональные компьютеры часто оснащают сетевыми фильтрами, источниками бесперебойного питания и другим электрооборудованием. Все эти элементы при работе формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя.
Образующийся на экранах электростатический потенциал и вызванная им концентрация положительных ионов и заряженных частиц пыли в зоне между пользователем и дисплеем приводят при продолжительной работе к нарушениям физиологических процессов и заболеваниям. Вокруг действующих дисплеев и персональных компьютеров возникают низкочастотные и высокочастотные электромагнитные поля. Эргономические параметры определяются характеристиками яркости, контрастности изображения, режимами работы пользователя ПК и т.д.
Целью настоящей работы являлась разработка технических средств защиты организма человека от ЭМИ систем сотовой связи и средств вычислительной техники, выполняемых на основе влагосодержащих и композиционных материалов.
Конструкции устройств защиты от ЭМИ оборудования сотовой связи
Наибольшую обеспокоенность на сегодняшний день вызывают системы сотовой связи. Основными излучающими ЭМП устройствами являются абонентский терминал (сотовый телефон) и базовая станция. Снижение уровней ЭМИ, воздействующих на человека при нахождении его вблизи данных устройств, является сложной научной проблемой. Использование устройств защиты для подавления ЭМИ сотового телефона, воздействующего на человека, должно выполняться с учетом следующих принципов.
1. Сохранение диаграммы направленности сотового телефона.
2. Сохранение затухания в канале связи в пределах нормы.
Невыполнение первого принципа приведет к перераспределению энергии ЭМВ в пространстве и, возможно, к чрезмерному облучению человека, использующего совместно такое устройство «защиты» и сотовый телефон. Данный эффект, как правило, наблюдается при использовании исключительно металлических материалов в качестве экранов ЭМИ [1]. Применение таких материалов приводит к выступлению их в роли рефлектора антенной системы сотового телефона. Внесение затухания в канал связи между сотовым телефоном и базовой станцией сотовой связи за счет использования устройства защиты приведет к увеличению мощности излучения последнего.
Разработан чехол для защиты биологических объектов от электромагнитного воздействия мобильных малогабаритных приемопередающих устройств (рис. 1 ,а), содержащий основу из пластмассы с полым внутренним пространством (1), которое заполнено материалом, пропитанным жидкостным растворным наполнителем на основе воды (2) и приспособление для крепления (3). Рабочий диапазон частот защитного устройства 400 МГц. ..115 ГГц.
Повышение эффективности подавления прямой электромагнитной волны (ЭМВ) может быть обеспечено за счет введения между слоями влагосодержащего материала (1, 3) металлической фольги (2) (рис. 1 ,а) или порошкообразного шунгита (2) (рис. 1,6). В данном случае стабильность влагосодержания обеспечивается за счет герметизации конструкции (4). Крепление конструкции выполняется на поясе пользователя с помощью специальных элементов (5).
1 2
(^ZZZt
^ZZZZZZJS
\sm
1. Схематичное изображение устройств защиты человека от ЭМИ сотовых телефонов
Для защиты человека от ЭМИ сотового телефона разработано устройство, имеющее
I!
конструкцию, первым слоем которой является влагосодержащии материа
ого слоя используется металлическая сетка
азмером ячейки 0,1.. .0,1 25immi(cm. рис.|2). Вся конструкция помещается в корп
охождения через нее речевого сигнала в центре конст
ывает металлическая сетка для исключения проникновения ЭМИ через данное отве
стие. Устройство закрепляется на сотовом телефоне напротив динамика таким образом, что
лагосодержащии материал обращен к теле
Ш
имияаи
шэнн «ВВ
хематичное изображение устройства защиты человека от ЭМИ сотовых телефонов
ективности подавления ЭМВ сотового теле
3 о за счет ув еличения геометрических размеров устройства защиты как миним
самого сотового теле 11 она. Использование таких устройств в процессе сеанса связи является
IE
колько неудобным ввиду того, что оно закрывает дисплеи и ютавиат
етствии с чем существует необходимость его снимать во время набора номера.
сция устройства защиты, исключающая данный недостаток за счет
ВШ—
цfe^Vjif*?:I^A'jЛ^ii 1W1 fJiГiпн*t><W¡тыл■ iht»1 i15иuti«тgdfRTiTig
Предложены конструкция устройства защиты, обеспечивающая подавление ЭМВ со'
ого телефона, распространяющейся в сторону пользователя. Ее основу составляет защитны
одуль, выполненный из двухслойного влагосодержащего материала, между слоями которого
азмещена фольга и вся конструкция|(толщина до 5|мм) помещена в герметичный корпус, что
ослабление ЭМИ до 301дБ в диапазоне частот 0,3... 120
инейный размер модуля выбирается кратным длине волны сотового телефона. Да|
ый материал может размещаться в чехлах сотовых телефонов. Использование таких устройств
защиты предполагает во время сеанса связи применение проводной гарнитуры hands
местно с сотовым телефоном. В разработанных устройствах модуль защиты находится межд
человеком и телефоном, что позволяет блокировать ЭМВ, распространяющуюся в сторон
актическикеизменной диаграмму направленности сотового теле
не внося затухание в канал связи|[2, 3].
Базовые станции систем сотовой связи являются мощным источником ЭМИ, интенс
ость зависит от их загруженности, которая в течение суток неравномерна. Основной
оникновения ЭМИ базовой станции сотовой связиК оконные проемы помещения. Таким о
эазом, ЭМВ проходит в помещение, практически не ослабляясь. Для снижения уровня ЭМИ,
аспространяющегося через оконные проемы, разработана конструкция оптически прозрачног
экрана ЭМИ, выполненного на основе сотового поликарбоната с жидкостным наполни
gia шаия IB
1
я
абление ЭМИ доИ15.. .301дБ в диапазоне частот 0,3... 120
онструкции устройств защиты от ЭМИ персональных компьютеров
т
К
я
о-
ии-
Для снижения уровня ЭМИ дисплеев ПК, выполненных на основе ЭЛТ или ЖКИ, ра
аботана оптически прозрачная конструкция экрана ЭМИ1(см. рис.14). Устройство защиты
стоит из стеклопакета с линейными размерами до 1000x1 OOOimm, заполненного жидким ра
ворным наполнителем на основе воды, в состав которого входят ПАВ, за счет которых уве:
чивается смачиваемость поверхности стеклопакетаивследствие чего исключается адсорбция
астворного наполнителя) и высокомолекулярные спирты, позволяющие
сместить точку замерзания растворного наполнителя ниже отметки
Наличие сквозных отверстии капиллярного диаметра в винтах, закрывающих отверстия
для заполнения устройства растворным наполнителем, позволяет
ей среды и внутри устройства в процессе его эксплуатации при температурах до +50
оиство обеспечивает ослабление электромагнитной энергии до 5...20|дБ по мощности в д
азоне частот 0,05...10|ГГц. Снижение яркости дисплея при использовании разработанной
ции экрана составляет не более
.МЫШЦ
-
ВВИВШЕЙ
Па-
\т.т
Конструкция экрана для защиты помещений от ЭМИ базовых станций сотовой св
схематичное изображение влагозаполненного экрана ЭМИ:И6И вариант монтажа экрана ЭМИ на
улт
:»):<»)8кимч1шмдн
1
II
Схематичное изображение устройств^ защиты от ЭМИ дисплеев персональных компьга^
винт со сквозным отверстием: 2
стеклопакет:
ППИ1о-
Использование металлических материалов в конструкциях системных блоковГ
зволяет обеспечить частичное их экранирование. Однако уровень ЭМИ, распространяющегося
через переднюю и заднюю панели системного блока, является значительно выше ЭМИ, про
сающего через боковые поверхности, вследствие наличия отверстии в передней и задней па
лях. Таким образом, пользователь ПК находится под непрерывным воздействием ЭМИ систе
\ШАМ*Ж
¡¡Зи-
Ее-
1ЛС
В соответствие с этим, разработанная конструкция устройства защиты человека от
ЭМИ дисплея предлагается к совместному применению с устройством защиты!, обеспечивай
^ей ослабление ЭМВ, распространяющейся через переднюю панель системного блока|Г4, 51
5). Устройство защиты от ЭМИ системного блока ПК закрепляется непосредственно
fea передней панели и позволяет обеспечить доступ к органам управления^таспоЗтожшьшлПТа
^ей, а также подключать сменные носители информации, используя разъемы ШВКпри их н
личии на передней панели). Для этого передняя часть разработанного устройства может быть
открыта. В процессе работы системного блока положение передней п]анели устройства
ъггое. Для обеспечения нормального теплового режима функционирования системного блока
за счет его конвективного охлаждения в конструкции устройства предусмотрен вентиляцио
ый канал для подачи воздуха. Устройство защиты выполнено на ошов^ошШишоиншПл
порошкообразных шутIгита и силикагеля) и обеспечивает подавление ЭМИ не менее
дБ в диапазоне частот 0,1.. .2
!ГГц.
1НПЯ. и
Внешний вид совместно используемых устройств защиты человека от ЭМ1
ного олока и дисплея персональных компьюте
IE
оиства имеют многослоин
ш
й
Ко-гшпо-
Разработаны устройства для защиты человека от ЭМИ сотовых теле
конструкцию, размер которой кратен рабочей длине волны
она, и выполняются на основе влагосодержащих капиллярно
ошкообразных материалов. Повышение эффективности устройств защиты достигается за счет
спользования в качестве второго слоя экрана ЭМИ металлических
азных|(шунгит) материалов, что позволяет обеспечить ослабление ЭМИ до 30|дБ в диа
ГГц при толщине материала до 5|мм. Для снижения уровней ЭМИ от
зовых станции внутри помещении их оконные проемы предложено закрывать оптически п
зрачными конструкциями экранов ЭМИ на основе сотового поликарбоната с жидкостным
олнителем. Применение такой конструкции позволяет обеспечить ослабление ЭМИ до
дБ в диапазоне частот 0,3... 120|ГГц при толщине конструкции до 1
ЯД1
■TCP
1
жпаки м a if>n м гпакгп л п ш га дети я j шиэпм h г наптая ; i ид evi
1Я1Г^<шштт(НС1 амнгм ил п гл н гш
BODY FR
ИИ
BORBOTK
Abstract
Constructions of devices of protection of the person from electromagnetic radiations on the basis of cappilary-porous or powdery materials are developed. Possibility of their use for decrease in electromagnetic radiations of the equipment of cellular communication and personal computers is shown.
Список литературы
1. T.B. Бсрботько, Н.В. Колбун, JI.M. Лынькое. Антропогенные источники электромагнитного излучения. Безопасность жизнедеятельности человека. Минск, 2008.
2. Т.В. Бсрботько, А.В. Гусинский, Н.В. Колбун. Технические средства защиты информации : материалы IY Белорусско-российской науч.-техн. конф., Минск Нарочь, 29 мая 2 июня 2006 г. Минск, 2006. С. 85 86.
91 N. V. Kolbun, Т. V. Borbotko, А.А. Kazeka. Proceedings of Twelfth International Workshop on New Approaches to High-Tech : Nano-Design, Technology, Computer Simulations, Minsk, 23 27 June, 2008. P. 45 49. И A. Kazeka, T. Borbotko. Proceedings of the 18th International conference Electromagnetic disturbances EMD'2008, Sept. 25 26, 2008, Vilnius, Lithuania. P. 197 198.
g| A. Kazeka, T. Borbotko, A. Proudnik. Proceedings of the 19th International conference Electromagnetic disturbances EMD'2009, Sept. 23 25, 2009, Bialystok, Poland. P. 94 97.
g
