CC BY
403
УДК 621.3
ОБЗОР ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
Судариков Алексей Владимирович, Ромащенко Михаил Александрович
Воронежский государственный технический университет, Россия, Воронеж
e-mail: [email protected]
394026, Воронеж, ул. Московский пр-т, д.14, тел. (473) 243-77-06
В данной статье производиться обзор технических средств предназначенных для измерения напряженности, уровня и плотности потока энергии электрических и магнитных полей. Также приведены характеристики частотного диапазона измеряемых полей и погрешности приборов.
Ключевые слова: измеритель; электрические; магнитные поля;
радиоэлектронное средство.
Значительное увеличение количества электронных и радиоэлектронных средств и разнообразие выполняемых ими задач обуславливают проблему возрастания уровней электромагнитных полей создаваемых данными средствами. Эти поля являются помехами для других подобных устройств, ухудшая условия их функционирования и снижая эффективность применения, а также, что далеко немало важно оказывает влияние на здоровье человека. Воздействие электромагнитного излучения (ЭМИ) не вполне изучено, но доказано учёными, что оно влияет на живые организмы и может являться причиной повышенной утомляемости, слабости, скачков артериального давления и многих других неприятностей со здоровьем. Еще одной стороной электромагнитных полей, являются побочные электромагнитные излучения. В данном случае наибольшую актуальность имеют вопросы, связанные с информативными ПЭМИ, которые содержат сведения об обрабатываемой информации и могут быть перехвачены
заинтересованными лицами, что обуславливает проблему утечки информации. Чтобы обеспечить нормальное функционирование электронных средств в условиях электромагнитных помех, потребовалось в последние годы интенсивно решать проблему электромагнитной совместимости (ЭМС). Ввелись в действие новые отечественные стандарты и методы испытаний, регламентирующие объем современных требований к техническим средствам по обеспечению ЭМС и обеспечению требований охраны труда. Для соответствия требованиям данных стандартов необходимо проводить сертификационные и аттестационные измерения характеристик электромагнитных полей. В настоящее время на рынке представлен широкий спектр измерителей величин электрических и магнитных полей для выполнения измерений различного назначения. Электромагнитные излучения характеризуются тремя основными параметрами: напряженностью электрического поля (Е), напряженностью магнитного поля (Н) и плотностью потока энергии. [1]
Рассмотрим некоторые возможные сферы применения измерителей электромагнитных полей:
• Приборы применяются для проведения измерений в жилых и рабочих помещениях и при аттестации рабочих мест;
• При определении биологически опасных уровней электростатических полей, источниками которых являются электроустановки, а также средства отображения информации (мониторы, телевизоры и т. п.);
• Для измерения напряженности электрического и магнитного поля промышленной частоты (50 Гц);
• Научные исследования и при разработке постоянных магнитов, электромагнитов, в том числе магнитных систем, электродвигателей и т.п.;
• При сертификации и исследованиях радиоэлектронных средств на электромагнитную совместимость.
На рынке довольно обширной группой представлены технические средства, предназначенных для измерения магнитной индукции - миллитесламетры (зарубежное название гауссметры). Все устройства этого типа основаны на измерительных преобразователях Холла, данные преобразователи имеют небольшие размеры, малый температурный коэффициент чувствительности и нелинейности в требуемом диапазоне измерений и невысокую цену. В России доступен достаточно
широкий парк портативных миллитесламетров - это серии ТПУ и серии Ш1-15У, ТП2-2У, МТУ-1, МПМ-2, SG1100, аналоговый тесламетр ЭМ4305, измеритель магнитной индукции Актаком АТТ-8701, индикатор магнитного поля ЛАБС, гаусметры HT20, HT201, 1-ST, GM2, миллигауссметры MGM и UHS и другие. Перечисленные приборы имеют много общего, но в тоже время различаются по параметрам: шаг измерений, диапазон измерений (от 0,001 мТл до 19,99 Тл), частотными диапазонами (от 20 Гц до 10 кГц), погрешностями измерений, наличием цифровых и аналоговых выходов для подключения других устройств (компьютера, вольтметра, осциллографа), возможностями измерения импульсных полей, массогабаритными параметрами[2,3]. Тесламетры могут иметь следующие сферы применения: исследование магнитных систем различного назначения, в т. ч. магнитотерапевтических аппаратов и устройств; измерение и контроль режимов намагничивания и размагничивания, а также измерений остаточной
намагниченности в магнитопорошковой дефектоскопии; контроль параметров магнитных полей различных объектов и на рабочих местах на соответствие требованиям СанПиН, измерения магнитной индукции при разработке, монтаже, эксплуатации и ремонте магнитных систем в приборостроении, машиностроении, электротехнике и электроэнергетике; при проведении научных исследований; в сканерах магнитного поля и другое [4].
Еще одной категорией устройств предназначенных для измерения электромагнитных полей являются сканеры магнитного поля и сканеры электромагнитного излучения. К данной категории относятся следующие устройства 2D сканер магнитного поля SG 1142, 3D сканер магнитного поля SG 1143, измерительный комплекс для сканирования и визуализации электромагнитных излучений NoiseKen EPS3000, сканеры электромагнитных излучений Detectus AB RS321, RS642, RS644 и высокопрецизионный сканер электромагнитных излучений Detectus AB High Resolution EMC Scanner. Сканеры SG1142 и SG1143 применяются для картирования распределения магнитного поля вблизи намагниченных объектов, при картировании магнитного поля Земли или полей различных электротехнических изделий. В данных сканерах реализован механический способ позиционирования сканирующей головки, что естественно усложняет и увеличивает время процесса сканирования. Сканеры фирм NoiseKen и Detectus AB позволяют автоматизировать
процесс сканирования электромагнитных излучений, управление измерениями производится с персонального компьютера. Комплексы оснащены видеокамерой для получения изображений в оптическом диапазоне, а также имеется возможность загрузки изображений из CAD-приложений. Изображение совмещается с цветной полупрозрачной картой распределения интенсивности электромагнитных излучений, что позволяет пользователю визуально идентифицировать потенциально проблемные области на печатной плате. Основной сферой применения данного оборудование являются предварительные испытания на соответствие стандартам ЭМС, оно упрощает и ускоряет, как лабораторные измерения, так и подготовительные измерения для окончательной сертификации на ЭМС [3,5,6].
Большим разнообразием представлены измерительные устройства для проверки соответствия требованиям стандартов безопасности человека, для обнаружения и контроля биологически опасных ЭМИ, а также сертификации и аттестации рабочих мест и жилых помещений. Такими устройствами являются:
• измерители напряженности электрического и магнитного поля промышленной частоты (50 Гц) - ВЕ-50(И), П3-50В(А,Б), ВЕ-МЕТР-АТ-003 и другие более универсальные. Используются для контроля норм по уровням электромагнитных полей промышленной частоты в жилых и офисных помещениях и на селитебных территориях в соответствии с СанПиН и ГОСТ. Диапазон измерения данных устройств в зависимости от марки составляет: для напряженности электрического поля от 0.01 кВ/м до 180 кВ/м , для напряженности магнитного поля от 0.01 А/м до 1800 А/м с погрешностью 15%; [4]
• измерители характеристик электрических и магнитных в высокочастотном диапазоне ВЧУ, П3-16, ИПМ-101(М), П3-31, измерители в сверхвысокочастотном диапазоне П3-20, П3-19, П3-18, широкополосные измерители излучений Narda NBM-550. Устройства измерения серии П3 и серии ИПМ-101, применяются при пространственном обследовании интенсивности ВЧ и СВЧ излучений вблизи мощных ВЧ и СВЧ установок в широкой полосе частот, при контроле биологически опасных уровней ВЧ и СВЧ излучений на рабочих местах персонала, обслуживающих электрорадиотехнические системы, излучающие электромагнитное поле. Специализированное средство измерений ВЧУ предназначено для обнаружения электромагнитных излучений ВЧ устройств в диапазоне частот от 9
кГц до 1.8 ГГц и измерения их характеристик. Широкополосный измеритель напряженности электромагнитного поля Narda NBM - 550 охватывает все частоты от длинноволновых до микроволновых излучений (от 100 кГц до 60 ГГц). Применяется для проверки соответствия требованиям стандартов безопасности человека.[7,8,9]
• устройства измерения для аттестации рабочих мест операторов ЭВМ и для сертификации видеотерминалов ВЕ-МЕТР-АТ-003, ВЕ-МЕТР-АТ-002, ИЭСП-01. Приборы предназначены для измерения электростатического потенциала экранов дисплеев при их сертификации по требованиям ГОСТ и напряженности электростатического поля независимо от условий и природы его возникновения; Диапазон измеряемых значений от 0,1 кВ до 18 кВ, погрешность не более 10 %. [4]
• измерители напряженности статического поля СТ-01, ИПЭП-1, ИЭСП-01,
ETS-216; Данные устройства предназначены для измерений в жилых и рабочих помещениях уровней электростатических полей, создаваемых кинескопами,
мониторами и электронными приборами, а также отделочные строительные материалы. Прибор ИПЭП-1 может быть использован для измерения параметров электростатического поля в текстильной, резиновой, бумажной промышленности, при производстве полимерных материалов, а также при проведении государственной гигиенической регламентации и регистрации на всех этапах государственного надзора. Измеритель напряженности статического поля ETS-216, предназначен для обнаружения мест опасного присутствия статического заряда, для оценки эффективности работы ионизаторов и измерения времени стекания заряда.[4,7,10]
• персональные измерители электромагнитных помех (дозиметры) RadMan и
RadMan XT, Nardalert XT. Предназначены для своевременного оповещения об угрозе присутствия сильных электромагнитных полей. Антенны и
радиолокационное оборудование, а также устройства, создающие сильные электромагнитные поля при сварке, нагревании или спайке материалов, являются типичными источниками опасных полей. Дозиметры обеспечивают своевременное оповещение о нахождении в зоне электромагнитных полей [9].
При выборе прибора необходимо руководствоваться прежде всего целью измерения, далее следует определить какие характеристики поля необходимо снимать и частотный диапазон измерений. Следует обратить внимание на
регистрацию прибора в госреестре, если целью измерений является сертификация и аттестация рабочих мест и жилых помещений.
Список литературы
1. Максимова М.В., Защита от радиопомех. М.В.Максимов, М.П. Бобнев, Б.Х. Кривицкий, М.: «Сов.радио», 1976, 496 с.
2. http://www.granat-e.ru
3. http://www.start-vector.com
4. http://www.eliks.ru
5. http://www.intra-soft.spb.ru
6. http://www.detectus.se
7. http://www.etalonpribor.ru
8. http://www.eurolab.ru
9. http://www.efmtest.ru
10. http://www.jais.ru
THE REVIEW OF TECHNICAL DEVICES FOR MEASUREMENT OF CHARACTERISTICS OF ELECTROMAGNETIC FIELDS
Sudarikov Alexey Vladimirovich, Romashchenko Michael Aleksandrovich
The Voronezh state technical university, Russia, Voronezh e-mail: [email protected]
In given article to be made the review of means of the intensity intended for measurement, level and a stream of energy electric and magnetic fields. Also characteristics of a frequency range of measured fields and an error of devices are resulted.
Keywords: a measuring instrument; electric; magnetic fields; radio-electronic means.
