Фактори впливу та методи визначення електромагнітної обстановки офісного приміщення

Фактори впливу та методи визначення електромагнітної обстановки офісного приміщення

Національний технічний університет України.

" Київський політехнічний інститут" .

Факультет електроніки.

Кафедра звукотехніки та реєстрації інформації.

АТЕСТАЦІЙНА БАКАЛАВРСЬКА РОБОТА.

на тему:

Фактори впливу та методи визначення.

електромагнітної обстановки офісного приміщення.

за напрямком 6.0924. Телекомунікації.

Виконавець роботи.

студент гр. ДЗ-81.

Загоровський Андрій Володимирович.

____________________.

/підпис, дата/.

Керівник:

Кандидат технічних наук,.

професор

Пілінський Володимир Володимирович.

____________________.

/підпис, дата/.

Київ 2002.

" Затверджено" .

Завідувач кафедри.

Звукотехніки та реєстрації інформації.

Д.т.н., професор

______________ Абакумов В. Г.

ЗАВДАННЯ.

на бакалаврську атестаційну роботу.

Загоровського Андрія Володимировича.

1. Тема роботи.

Фактори впливу та методи визначення електромагнітної обстановки офісного приміщення затверджена на засіданні кафедри «» 200__ р., протокол № .

2. Вихідні дані.

Дослідження проводиться на базі офісного приміщення з таким обладнанням: мережа електроживлення 220 В 50 Гц, декілька робочих місць з ПЕОМ різних років випуску, один-два апарати зонового зв" язку, інше офісне обладнання та побутові прилади (принтери, сканер, електрочайник, обігрівач).

3. Основні задачі.

Визначення діючих в офісному приміщенні електромагнітних завад, визначення джерел електромагнітних завад, опис методів визначення та дослідження електромагнітної обстановки, висновки по електромагнітній безпеці сучасних технологій, які застосовуються в офісах, попереднє визначення засобів покращення електромагнітної обстановки, розробка рекомендацій по забезпеченню електромагнітної безпеки в офісному приміщенні.

4. Термін подання роботи до захисту 15 червня 2002 р.

5. Дата видачі завдання 21 грудня 2001 р.

Керівник ____________.

підпис.

Завдання прийняв до виконання ____________.

підпис.

УДК 621.396.6.

РЕФЕРАТ.

Атестаційна бакалаврська робота: 50 сторінок, 19 рисунків, 6 таблиць, 17 джерел.

Об" єкт дослідження (електромагнітні завади, фактори впливу та засоби визначення електромагнітної обстановки офісного приміщення, засоби електромагнітного захисту, вітчизняні та міжнародні нормативні документи по електромагнітній сумісності.

Дослідження проводилось з використанням матеріалів вітчизняних та закордонних науково-дослідних інститутів і установ, провідних компаній в галузі електромагнітної сумісності.

В роботі викладено інформацію про існуючі джерела електромагнітних завад, які знаходяться в офісному приміщенні, методи визначення завад та оцінки їхнього впливу на офісне обладнання та людей, які з ним працюють, фактори, що погіршують електромагнітну обстановку у приміщенні та методи її покращення.

Результатом дослідження є висновки з сучасного стану проблеми електромагнітної обстановки в Україні та рекомендації по її вирішенню, а також прогнозування майбутнього її розвитку.

Висновки та рекомендації, які викладено в роботі, можуть застосовуватися при плануванні нових офісних приміщень, а також для покращення електромагнітної обстановки в існуючих офісах.

Прогнозні припущення щодо розвитку об" єкта дослідження (розробка програми впровадження оптимального за електромагнітною безпекою розташування офісної техніки та організація робочих місць в офісах, дослідження електромагнітної сумісності обладнання локальних обчислювальних мереж.

ЕЛЕКТРОМАНІТНА ОБСТАНОВКА, ЕЛЕКТРОМАГНІТНЕ ВИПРОМІНЕННЯ, ЕЛЕКТРОМАГНІТНА СУМІСНІСТЬ, ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ЗАВАДИ, ОФІСНЕ ПРИМІЩЕННЯ, ОФІСНА ТЕХНІКА, КОМП" ЮТЕРНА ТЕХНІКА, ОХОРОНА ПРАЦІ.

ABSTRACT.

Certifying bachelor work: 50 pages, 19 illustrations, 6 tables, 17 sources.

An electromagnetic noise, influence factors of electromagnetic environment in office quarters and way to it evaluation, electromagnetic protection,, international and national normative documents for electromagnetic compatibility is a subject of inquiry.

Investigation carried out by using materials of foreign research institutes and leading companies in the field of electromagnetic compatibility.

There is an information in the work about existent sources of electromagnetic noise placed in typically office quarters, way to determine electromagnetic noise and evaluation its influence on office equipment and people which work with this equipment, factors which worsen the electromagnetic environment and way to make it better.

The work result is resume of present state a problem of electromagnetic environment in Ukraine and recommendations for it solving, as well as forecasting of it further evolution.

Resumes of the work could be used for planing a new office quarters, as well as to make the electromagnetic environment of existed office quarters better.

Forecasting estimates about evolution of the subject of inquiry is developing a program for implantation a disposition of the office equipment for optimal electromagnetic safety, investigation in electromagnetic compatibles of local network equipment.

ELECTROMAGNETIC ENVIRONMENT, ELECTROMAGNETIC RADIATION, ELECTROMAGNETIC COMPATIBLITY, ELECTROMAGNETIC NOISE, OFFICE QAURTERS, OFFICE EQUIPMENT, COMPUTERS, PROTECTION OF LABOUR.

ЗМІСТ.

Перелік умовних позначень, скорочень і термінів 6.

Вступ 7.

1 Електромагнітна обстановка офісного приміщення 9.

1.1 Класифікація електромагнітних завад 9.

1.2 Класифікація впливу ЕМЗ по ступеню ураження приладів 13.

1.3 Джерела електромагнітних завад 14.

1.3.1 Аварійні потенціали на елементах заземлювального пристрою 14.

1.3.2 Електромагнітні завади, які створюються електропроводкою 15.

1.3.3 Джерела і характеристики електромагнітних полів на робочому місті з ПЕОМ 21.

1.3.4 Електромагнітні поля, що створюються радіосистемами 27.

1.3.5 Інші джерела електромагнітних завад 30.

2 Теоретичні методи опису електромагнітної обстановки 32.

2.1 Електродинамічний метод 32.

2.2 Енергетичний метод 35.

2.3 Імовірнісний метод 36.

3 Практичні методи визначення та оцінки електромагнітної обстановки 38.

3.1 Оцінка параметрів заземлювальних пристроїв 38.

3.2 Моніторинг напруги живлення 40.

3.3 Контроль електромагнітних полів комп" ютерної техніки 41.

3.3.1 Сертифікаційні випробування відеотерміналів та ПЕОМ 41.

3.3.2 Вимірювання електромагнітних полів від комп" ютерної техніки на робочих місцях 43.

3.3.3 Апаратура контролю електромагнітних полів на робочих місцях з ПЕОМ 45.

Висновки 48.

Рекомендації 49.

Перелік посилань 50.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ.

FM (frequency modulation,.

VHF (very high frequency,.

UHF (ultra high frequency,.

АМ (амплітудна модуляція,.

БС (базова станція,.

ВДТ (відеодисплейний термінал,.

ВЧ (високі частоти,.

ДБЖ (джерело безперервного живлення,.

ЕМВ (електромагнітне випромінювання,.

ЕМЗ (електромагнітні завади,.

ЕМО (електромагнітна обстановка,.

ЕМП (електромагнітне поле,.

ЕМС (електромагнітна сумісність,.

ЕМХ (електромагнітні хвилі,.

ЕПТ (електронно-променева трубка,.

ЕРС (електрорушійна сила,.

ЕСР (електростатичний розряд,.

ЗП (заземлювальний пристрій,.

КХ (короткі хвилі,.

МП (магнітне поле,.

МРТ (мобільний радіотелефон,.

ПЕОМ (персональна електронно-обчислювальна машина,.

ПЧ (промислова частота,.

РЕЗ (радіоелектронні засоби,.

РМ (робоче місце,.

РПП (радіопередавальний пристрій.

ВСТУП.

Розвиток науки і техніка, а також суспільного ладу, призвели до появи специфічних приміщень (офісів, де зосереджена велика кількість працівників підприємства. Відповідно, в приміщенні знаходиться безліч електричного та електронного устаткування та обладнання. Така ситуація вимагає забезпечення електромагнітної сумісності (ЕМС) технічних та екологічних об" єктів. Завдання ускладнюється наявністю різноманітного обладнання за типом впливу, потужністю, частотним діапазоном: починаючи від первинної мережі електроживлення, системи освітлення, обігрівачів, електрочайників та кофеварок і закінчуючи сучасною інформаційною технікою, такою як комп" ютери, принтери, факси, модеми, сканери, мобільні телефони, локальні обчислювальні мережі та комп" ютерні радіомережі. Все це електричне та електронне обладнання створює вкрай складну електромагнітну обстановку (ЕМО), яка може негативно впливати як на роботу електронного обладнання так і на життєдіяльність працівників.

Дослідження ЕМО сучасного офісного приміщення є вкрай необхідним: тільки так можна дізнатись про справжні причини невірної роботи того чи іншого електронного обладнання або відповідність робочих місць нормам електромагнітної безпеки. Без цього дослідження неможливо навіть і найменше усунення проблем, пов" язаних з поганою електромагнітною обстановкою: локалізація джерел електромагнітних завад (ЕМЗ), розробка проектів по їх усуненню чи зменшенню їхнього впливу, отримання експериментальних даних, які можуть використовуватися при розробці нормативних документів по забезпеченню ЕМС та електромагнітної безпеки, стандартів та рекомендацій.

Таким чином, електромагнітні поля, що створюються одним приладом, впливають на роботу іншого обладнання як ЕМЗ. При цьому зв" язок між пристроями може бути кондуктивним або індукційним. З іншого боку ЕМО може негативно впливати на життєдіяльність живих організмів і, зокрема, на людину. Істотною є також проблема захисту інформації, оскільки ЕМО несе в собі інформацію про всі пристрої, що її формують. Проблема захисту інформації від несанкціонованого доступу була актуальної за всіх часів. Сучасні технічні засоби є настільки досконалими, що дозволяють використовувати ЕМЗ інформаційного обладнання, як джерело конфіденційної інформації. В окремих випадках останнє може бути визначним при дослідженні ЕМО.

Проблема ЕМС вже набула глобального характеру, тому країнами Європейського Співтовариства від 1 січня 1996 року введена «Директива Ради Європи з питань гармонізації нормативних документів в області електромагнітної сумісності» 89/336/ЕЕС [1]. В Директиві визначено зокрема (стаття 3), що будь-які технічні засоби, які створюють електромагнітні завади, можуть бути представлені на ринку чи введені в експлуатацію тільки при виконанні умов цієї Директиви, тобто проходженні випробувань відповідно до Європейських нормативних документів. Інші країни розробляють свої національні стандарти і вимоги щодо забезпечення ЕМС.

Зважаючи на велику кількість проблем та факторів, пов" язаних з електромагнітною обстановкою, в даній роботі увага приділена найістотнішим проблемам офісного приміщення звичайного підприємства: заземлювальним пристроям, мережі електроживлення, електромагнітній безпеці комп" ютерної техніки та апаратів зонового зв" язку. В роботі викладено інформацію про ЕМЗ, які створюються вищезазначеним обладнанням та пристроями, фактори впливу ЕМЗ на інше електронне обладнання та людину, теоретичні методи опису ЕМО та методику визначення ЕМО офісних приміщень.

1 ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ОБСТАНОВКА ОФІСНОГО ПРИМІЩЕННЯ.

1.1 Класифікація електромагнітних завад.

Як електромагнітна завада (ЕМЗ) може сприйматись практично будь-яке електромагнітне явище в широкому діапазоні частот від одиниць, десятків герц до одиниць, десятків гігагерц. Перш ніж переходити до розгляду впливу ЕМЗ на електронну апаратуру та людину, спробуємо ввести деяку класифікацію електромагнітних завад [2].

Залежно від джерела ЕМЗ можна розділити на природні та штучні. Найбільш розповсюдженою природною ЕМЗ є електромагнітний імпульс при ударі блискавки. Штучні завади можна розділити на створювані функціональними джерелами і створювані нефункціональними джерелами. Термін функціональне джерело завади будемо використовувати у випадку, якщо для джерела створювана ЕМЗ є корисним сигналом. До таких джерел відносяться, насамперед ті, які передають пристрої радіозв" язку, а також апаратура, що використовує кола живлення для передачі інформації. Нефункціональними будемо називати джерела, що створюють ЕМЗ як побічний ефект у процесі роботи. До них можна віднести будь-які провідні комунікації, що створюють електромагнітні поля, комутаційні пристрої, ключові (імпульсні) блоки живлення апаратури і т.п. Електростатичний розряд (ЕСР) з тіла людини також може розглядатися як ЕМЗ, створювана нефункціональним джерелом. Принципова розбіжність між функціональними і нефункціональними джерелами полягає в тому, що для останніх рівень ЕМЗ часто можна знизити шляхом переробки конструкції джерела, у той час як для функціональних ЕМЗ такий шлях зазвичай виключається.

Залежно від середовища поширення ЕМЗ можуть розділятися на індукційні і кондуктивні. Індуктивними називають ЕМЗ, які поширюються в оточуючому середовищі. Кондуктивні ЕМЗ являють собою струми, які течуть по провідникам, елементам конструкції та землі.

Важливими для розуміння індукційних завад в оточуючому середовищі є поняття ближнього поля (поля індукції) і дальнього поля (поля випромінювання). Властивості електромагнітного поля істотно розрізняються для кожної з цих зон. Вважається, що джерело випромінювання створює ближнє поле, якщо відстань до нього не перевищує (тобто, приблизно одну шосту довжини хвилі). Дальнім вважається поле на відстані більш (2…3)(від джерела. Особливістю ближнього поля є те, що в ньому хвильовий імпеданс (відношення напруженостей електричного і магнітного полів (визначається природою джерела випромінювання. В дальньому полі хвильовий імпеданс дорівнює хвильовому імпедансу середовища (для повітря і вакууму (377 Ом). У проміжній області між дальнім і ближнім полем відбувається поступовий перехід від одного типу поля до іншого.

Якщо джерелом випромінювання є штирьова антена або прямий провідник, ближнє поле буде в основному електричним (хвильовий імпеданс E/H великий порівняно з 377 Ом). В цьому випадку електричний компонент поля зменшується з відстанню пропорційно, у той час як магнітний (пропорційно .

Для рамкової антени (типу петлі зі струмом), ближнє поле є в основному магнітним. У цьому випадку вже магнітний компонент поля зменшується з відстанню пропорційно, тоді час як електричний (пропорційно .

В дальньому полі як магнітний, так і електричний компонент зменшується з відстанню пропорційно .

Розподіл завад на індукційні та кондуктивні є умовним. Реально протікає єдиний електромагнітний процес, який торкається провідникового і непровідникового середовища. У процесі поширення завади можуть перетворюватися з індукційних в кондуктивні і навпаки. Так, змінне електромагнітне поле здатне створювати наведення в кабелях, що далі поширюються як кондуктивні завади. З іншого боку, струми в кабелях і колах заземлення самі створюють електромагнітні поля.

Умовність розподілу завад наочно виявляється, наприклад, в ході аналізу шляху проникнення високочастотних завад усередину електронної апаратури. Часто з" ясовується, що реальний шлях проникнення завади являє собою комбінацію металевих провідників і «доріжок» на платах апаратури («кондуктивні ділянки») і паразитних ємнісних та індукційних зв" язків («індукційні ділянки»). В результаті завада досягає високочутливих цифрових контурів апаратури, минаючи захисні елементи, які встановлені в розрахунку на кондуктивний характер завади.

Розподіл завад можна вважати відносно чітким лише в низькочастотній області, коли ємнісні та індуктивні зв" язки зазвичай малі. Однак і тут є виключення (наприклад, точний аналіз розтікання струму через складний заземлювач у землю вимагає обліку як гальванічної, так і електромагнітної складової єдиного процесу.

Кондуктивні завади в колах, що мають більше одного провідника, прийнято також поділяти на завади «провід (земля» (несиметричні, загального виду, і «провід (провід» (симетричні, диференціального виду. У першому випадку («провід-земля») напруга завади прикладена, як випливає з назви, між кожним із провідників кола і землею (рис. 1.1 а). В другому (між різними провідниками одного кола (рис. 1.1 б). Зазвичай небезпечнішими для апаратури є завади «провід (провід», оскільки вони виявляються прикладеними так само, як і корисний сигнал, до її інтерфейсних вузлів. Реальні завади найчастіше являють собою комбінацію завад «провід (провід» і «провід (земля». Потрібно враховувати, що несиметрія зовнішніх кіл передачі сигналів і вхідних кіл апаратури може викликати перетворення завади «провід (земля» у заваду «провід (провід». Це легко зрозуміти, розглядаючи спрощену схему на рис. 2: несиметрія зовнішніх кіл (Zl1?Zl2) і вхідних кіл апаратури-приймача (Zi1?Zi2) призводить до появи завади «провід (провід», величина якої визначається за формулою:

(1.1).

де Ud (напруга завади «провід (провід» ,.

Uс (напруга завади «провід (земля» ,.

Zі1, Zi2 (опір зовнішніх кіл апаратури-приймача,.

Zl1, Zl2 (опір вхідних кіл апаратури-приймача.

Рисунок 1.1 (Схема прикладання завади «провід (земля» (а) і.

" провід (провід" (б).

Рисунок 1.2. Перетворення завади «провід (земля» у заваду «провід (провід» .

В даному прикладі спрощення полягало в тім, що внутрішній опір приймача в режимі «провід (провід» прийнято рівним нескінченності (тобто, як вимірник корисного сигналу включений ідеальний вольтметр). Детальніше електромагнітні завади радіоелектронних засобів розглянуті у працях [3−5].

Наступні два способи класифікації завад ґрунтуються на їхніх спектральних характеристиках. По-перше, ЕМЗ поділяються на вузькосмугові і широкосмугові. До перших зазвичай відносяться завади від систем зв" язку на несучій частоті, систем живлення змінним струмом і т.п. Їх відмінною рисою є те, що характер зміни завади в часі є синусоїдальним чи близький до нього. При цьому спектр завади близький до лінійчатого (максимальній рівень (на основній частоті, піки меншого рівня (на частотах гармонік).

Широкосмугові завади мають істотно несинусоїдальний характер і зазвичай виявляються у вигляді або окремих імпульсів, або їхньої послідовності. Для періодичних широкосмугових сигналів спектр складається з великого набору піків на частотах, кратних частоті основного сигналу. Для аперіодичних завад спектр є неперервним і описується спектральною щільністю. Типовими широкосмуговими завадами є:

(шум, створюваний у мережі живлення апаратури при роботі імпульсного блоку живлення,.

(імпульси від блискавок та грозових розрядів,.

(імпульси, створювані при комутаційних операціях,.

(електростатичний розряд.

Іншою спектральною характеристикою є область частот, в якій лежить основна частина спектру завади. Умовно прийнято поділяти всі завади на низькочастотні і високочастотні. До перших зазвичай відносять завади в діапазоні до 9 кГц. У більшості випадків вони створюються силовими електроустановками і лініями. Високочастотні вузькосмугові завади (з частотою вище 9 кГц) зазвичай створюються різними системами зв" язку. Високочастотними є всі розповсюджені типи імпульсних завад.

Наведена класифікація не претендує на докладність та повноту, проте вона дозволяє ввести поняття, потрібні для подальшого викладання матеріалу. Така класифікація використовується інженерами, які працюють в області електромагнітної сумісності.

1.2 Класифікація впливу ЕМЗ по ступеню ураження приладів.

Перш, ніж переходити до опису фізичних механізмів впливу ЕМЗ на апаратуру, розглянемо формальну класифікацію впливу ЕМЗ по ступеню ураження приладів. В діючих міжнародних стандартах та нормативних документах для цього використовуються так звані критерії якості функціонування апаратури під дією ЕМЗ (сукупність властивостей та параметрів, які характеризують працеспроможність технічних засобів при дії завад. Вони використовуються для формалізації опису роботи апаратури під дією тієї чи іншої завади.

Критерій А.

Вплив ЕМЗ ніяк не впливає на функціональні характеристики апаратури, робота якої до, під час і після впливу завад відбувається у повній відповідності до технічних умов або стандартів. Зазвичай виконання критерію, А потребує апаратура, яка використовується для виконання функцій високої важливості в реальному масштабі часу. Найперше це апаратура захисту і протиаварійної автоматики.

Критерій В.

Допускається тимчасове погіршення функціональних характеристик апаратури в момент впливу завад. Після припинення впливу ЕМЗ функціонування цілком відновлюється без втручання обслуговуючого персоналу. Цей критерій найчастіше використовується для апаратури, що виконує задачі високої важливості, однак не в реальному масштабі часу. Досить специфічним моментом при визначенні відповідності апаратури критерію В є допустимий час відновлення функціональних характеристик після впливу завад. Це актуально, наприклад, коли мова йде про цифрову апаратуру, вплив ЕМЗ на яку приводить до перезавантаження.

Критерій С.

Аналогічний критерію В, але, на відміну від нього, допускає втручання персоналу для відновлення працездатності апаратури (наприклад, перезавантаження цифрової системи, яка «зависла», повторного набору номера і т. п.). Зазвичай використовується для апаратури, не призначеної для виконання відповідальних задач.

Критерій D.

Фізичне ушкодження апаратури під дією завади. По зрозумілих причинах, цей критерій не може використовуватися для формулювання вимог до стійкості апаратури.

Незважаючи на високий рівень формалізації, застосування цих критеріїв часто вимагає додаткової інформації. Така конкретизація зазвичай виконується в стандартах на види продукції, технічних умовах і програмах іспитів.

1.3 Основні джерела ЕМЗ.

В цьому розділі розглянуті основні джерела ЕМЗ, здатні являти собою загрозу для електронної апаратури або працівників офісу. Деякі з них характерні лише для офісів, які знаходяться поряд з об" єктами з високою енергооснащеністю (енергетика, транспорт, важка промисловість і т.п.), інші ж можуть виявитися в будь-якому місці, як-то офіси, машинні зали ЕОМ або житлові приміщення.

1.3.1 Аварійні потенціали на елементах заземлювального пристрою.

Насамперед, розглянути поняття заземлення та його функції [2]. Заземлення (навмисне електричне з" єднання елементів схем, корпусів апаратури, екранів кабелів та інших провідникових елементів з точкою, потенціал якої приймається за опорний (нульовий). Зазвичай за таку точку приймається фізична земля.

Заземлення забезпечує виконання двох основних задач. По-перше, воно слугує для забезпечення електробезпечності. Дійсно, хороший електричний зв" язок на низькій частоті між усіма наявними на об" єкті провідними конструкціями, до яких може доторкатися людині, забезпечує вирівнювання їхнього потенціалу. В результаті різниця потенціалів між будь-якими доступними точками дотику суттєво знижується.

У випадку короткого замикання фази на землю по колах заземлення можуть протікати дуже великі струми. Оскільки елементи системи заземлення мають деякий опір (активний і реактивний), то, за законом Ома, на них можуть створюватися значні потенціали, що представляють небезпеку для людини. Але й у цьому випадку заземлення усе-таки виконує свою захисну функцію: протікання великого струму «нульової послідовності» змушує спрацювати систему захисту (у найпростішому випадку (звичайний запобіжник). Існують чіткі обмеження на час спрацьовування захисних пристроїв (зазвичай — частки секунди).

Другою задачею заземлення є завдання єдиного опорного потенціалу для всіх елементів електричного чи електронного устаткування.

Як приклад можна розглянути два електронних пристрої, розташованих у різних приміщеннях одного будинку (рис. 1.3). Нехай між ними проходять кола обміну інформацією (як, наприклад, в локальній обчислювальній мережі). Якщо корпус одного з пристроїв отримує високий потенціал (в результаті, наприклад, електростатичного розряду), то цей потенціал виявляється прикладеним до інтерфейсних елементів зв" язку між пристроями. Це може викликати появу завад або навіть фізичне ушкодження інтерфейсних елементів. При заземленні обох пристроїв відбувається дуже швидке вирівнювання потенціалу, і як результат, знижується ймовірність фізичного ушкодження інтерфейсних елементів (хоча поява короткочасних завад при електростатичному розряді виключити як і раніше не можна).

Рисунок 1.3 (Вирівнювання потенціалів при електростатичному розряді.

U, Z (відповідно напруга й еквівалентний внутрішній опір

джерела електростатичного розряду (ЕСР).

Іноді заземлення використовують для організації кола повернення струму до джерела. Деякі силові й інформаційні кола будуються по так званій несиметричній схемі, коли від джерела до приймача йде лише один провід, а зворотним проводом є земля. При цьому досягається деяка економія, однак такий підхід часто знижує завадостійкість системи і призводить до виникнення паразитних перехресних зв" язків через загальний для різних кіл опір заземлення.

При оцінці небезпеки аварійних потенціалів необхідно враховувати таке явище, як винос потенціалу. Його суть полягає в поширенні високого потенціалу по екранах кабелів, трубопроводам і т. і. далеко від місця короткого замикання.

Наприклад, нехай заземлення екранів кабелів, як і зв" язують два об" єкти, А і Б, здійснюється з боку об" єкта А. Тоді з появою аварійного потенціалу на об" єкті А можливий винос потенціалу на об" єкт Б по екранах кабелів.

Аварійні потенціали впливають на апаратуру як низькочастотні кондуктивні завади по інформаційним колам і колам електроживлення (найчастіше за схемою «провід (провід»). Оскільки частота 50 Гц дуже низька порівняно з робочими частотами практично будь-якої сучасної інформаційної апаратури, основну загрозу складає фізичне руйнування елементів апаратури, а також самих кабелів (критерій якості функціонування D відповідно до класифікації п. 1.2). Іноді вбудовані схеми моніторингу електроживлення розпізнають аварійні потенціали як відмову і відключають або перезавантажують апаратуру (критерій якості функціонування (В чи С).

На жаль, поки немає єдиної стандартизованої процедури випробувань, що моделює вплив аварійних потенціалів на працюючу апаратуру. Застосовувані зазвичай стандартні виміри опору ізоляції не можна вважати цілком задовільними, оскільки, по-перше, вони проводяться лише для відключеної апаратури і, у других, тільки за схемою «провід-земля» .

1.3.2 Електромагнітні завади, які створюються електропроводкою.

1.3.2.1 Низькочастотні збудження напруги живлення в електропроводці.

Першим розглянемо вплив різких коливань навантаження на інших споживачів. Умовна схема мережі електроживлення із споживачами зображена на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 (Вплив різкої зміни навантаження на інших споживачів.

На рис. 1.4 споживачі Z1… Zn живляться від джерела з ЕРС е і внутрішнім опором Zвн. Вочевидь, що включення, наприклад, першого джерела призведе до зменшення напруги живлення U на величину? U=I1Zвн за рахунок збільшення падіння напруги на внутрішньому опорі джерела. При наявності в мережі великої кількості потужних споживачів, які часто комутируються, (наприклад, нагрівальних пристроїв з терморегуляторами), будуть відбуватися постійні коливання напруги мережі живлення (так званий флікер (flicker).

Позаштатні режими роботи енергосистем хоч і мають місце рідше за зміни навантаження, але суттєво впливають на рівень завад в мережі електроживлення. Так внаслідок тих чи інших неполадок в роботі енергосистеми параметри напруги живлення (у першу чергу її діючого значення) можуть значно відрізнятися від номінальних. Короткі замикання та інші аварії можуть призводити до повного зникнення напруги живлення тривалістю від десятків мілісекунд до декількох годин. В деяких випадках можуть виникати короткочасні перенапруги, коли протягом декількох періодів напруга живлення в 1,5…2 рази перевищує номінальне значення.

Наступним фактором впливу є нелінійні елементи в мережах електроживлення, наявність яких здатна значно спотворити форми кривих струму і напруги. До таких елементів відносяться осердя трансформаторів, які працюють у режимі, близькому до насичення, імпульсні блоки живлення апаратури, силові напівпровідникові перетворювачі і т. і. Потрібно враховувати, що спотворення форми кривої струму відбивається на формі кривої напруги за рахунок внутрішнього опору джерела. Зазвичай для аналізу внесених спотворень використовують апарат гармонічного аналізу. При цьому основним параметром є коефіцієнт гармонічних спотворень, який визначається як відношення середнього квадратичного значення гармонік, починаючи з другої (зазвичай до 9…50-ї), до діючого значення першої гармоніки. Найбільший внесок спотворень вносять непарні гармоніки низьких порядків (третя, п" ята і сьома). Це пояснюється тим, що більшість нелінійних елементів має вольт-амперну характеристику симетричну відносно початку координат.

Вплив зазначених факторів на апаратуру виявляється як вплив низькочастотних кондуктивних завад по колам електроживлення. Фізичне ушкодження апаратури (критерій D відповідно до класифікації п. 1.2) зазвичай з" являється лише у випадку значних перенапруг. Більшість сучасних пристроїв має блоки живлення, які забезпечують нормальне функціонування в широкому діапазоні вхідної напруги. Тому для них істотну загрозу становлять лише тривалі переривання електроживлення. Найбільш надійним захисним засобом в цьому випадку є застосування джерела або системи безперервного живлення (ДБЖ (Uninterruptable Power Supply, UPS).

1.3.2.2 Електромагнітні поля електротехнічного устаткування.

Насамперед, необхідно виділити джерела магнітного поля промислової частоти 50 Гц (МП ПЧ), тим більше, що за останні роки число їх значне збільшилося. Це пояснюється, з одного боку, значним збільшенням кількості й одиничної потужності електричного й електронного устаткування, що використовується у виробничих і побутових умовах, а з іншого боку, організаційно-технічними недоліками у проектуванні, монтажі й експлуатації розподільних мереж 0,4 кВ у будинках промислового і цивільного призначення в нашій країні. Відомо, що магнітне поле в навколишнім просторі створюється провідниками зі струмом. Таким чином, причина появи МП ПЧ поблизу силових трансформаторів, електродвигунів очевидна. Більш складна ситуація із системою кабельних ліній будинку. З появою в кабельній лінії струму витоку виникаючий дисбаланс, тобто нерівність нулю сумарного струму по кабельній лінії, створює в навколишнім просторі магнітне поле, що повільно зменшується зі збільшенням відстані від розглянутого кабелю.

Крім того, наявність струмів витоку в системі електропостачання будинку призводить до протікання струмів по металоконструкціях і трубопровідних системах, що також є причиною збільшення рівнів МП ПЧ. Діаграми на рис. 1.5 ілюструють результати аналізу фахівцями Центру Електромагнітної Безпеки характеристик джерел МП ПЧ, зроблені на основі вимірювань у період 1998;2001 р. [6].

Рисунок 1.5 (Розподіл джерел по типах від загального числа обстежених приміщень.

Як видно з рисунку 1.5 найбільший внесок в електромагнітну обстановку звичайних приміщень в діапазоні промислової частоти 50 Гц вносить електротехнічне устаткування будівлі, а саме кабельні лінії, що підводять електрику до всіх помешкань та інших споживачів системи життєзабезпечення будівлі, а також розподільні щити і трансформатори. У приміщеннях, суміжних з цими джерелами, зазвичай підвищений рівень магнітного поля промислової частоти, обумовлений електрострумом, який протікає у провіднику. Рівень електричного поля промислової частоти при цьому не високий і не перевищує допустимих рівнів для населення 500 В/м [7,8].

Приклади розподілу в приміщеннях магнітного поля промислової частоти від різноманітного електротехнічного устаткування наведені на рис. 1.6−1.8 [9]. Зона з безпечним для здоров" я людини рівнем магнітного поля знаходиться там, де щільність магнітного потоку не перевищує 0.2 мкТл (нижня сіра зона).

Рисунок 1.6 (Магнітне поле розподільного пункту електроживлення, який знаходиться в суміжному нежилому приміщенні, В (щільність магнітного потоку.

Рисунок 1.7 (Магнітне поле кабельної лінії, яка проходить у під" їзді по зовнішній стіні кімнати.

Рисунок 1.8 (Магнітного поле загального силового кабелю під" їзду.

Електромагнітне поле промислової частоти впливає не тільки на людину, а й на обладнання, зокрема, на відеомонітори ПЕОМ. сконструйовані на основі електронно-променевої трубки (ЕПТ). Фактично, вони можуть слугувати своєрідним індикатором підвищеного рівня МП ПЧ у приміщенні. Якщо величина щільності магнітного потоку B зовнішнього МП ПЧ перевищує значення 0.9(1.1 мкТл для дисплеїв з діагоналлю екрана 15 дюймів і 0.4(0.6 мкТл для 19-ти дюймових моделей, на екранах відеомоніторів виникає помітний для ока ефект просторової нестабільності зображення («тремтіння» по амплітуді, рис. 1.9). Це явище властиве всім дисплеям з ЕПТ незалежно від виробника і року випуску. Воно зникає після переміщення відеомонітора в зону з рівнем МП ПЧ нижче вищенаведеного граничного. Ефект виникає унаслідок впливу магнітної складової зовнішнього ЕМП промислової частоти 50 Гц (ЕМП ПЧ) на систему відхилення променя у відеомоніторі.

Рисунок 1.9 (Приклад просторового тремтіння зображення на моніторі з ЕПТ.

Виходячи з норм СанПиН 2.2.2.542−96 [10], гранично припустиме значення щільності магнітного потоку В МП ПЧ, створюваного комп" ютером на робочому місці користувача, не повинне перевищувати 0,25 мкТл у діапазоні частот 5(2000 Гц, тобто наявність «тремтіння» зображення відеомонітора свідчить про як мінімум 2(4-х кратне перевищенні вимог стандарту. На рис. 1.10 наведено типовий випадок розподілу щільності магнітного потоку в приміщенні з постійними робочими місцями користувачів комп" ютерів з відеомоніторами на ЕПТ. На дисплеях робочих місць №№ 1 і 2 зафіксоване суттєве спотворення зображення. Джерелом МП ПЧ у даному випадку є силовий трансформатор (10кВ/0.4кВ потужністю 630 кВ· А), який знаходиться в суміжному приміщенні, установлений на відстані 0.8 м від стіни.

Рисунок 1.10 (Приклад розподілу щільності потоку магнітної індукції у приміщенні з комп" ютеризованими робочими місцями.

1.3.3 Джерела і характеристики електромагнітних полів на робочому місці з ПЕОМ.

Під робочим місцем з персональною електронно-обчислювальною машиною в контексті даної роботи розуміється відособлена ділянка загального робочого приміщення (кабінету, зали, цеху і т. і.), обладнана необхідним комплексом технічних засобів обчислювальної техніки, і в межах якого постійно або тимчасово перебуває користувач (оператор) ПЕОМ у процесі своєї діяльності [9,11].

На робочих місцях (РМ) з ПЕОМ можна виділити два види електромагнітних полів:

(поля, створювані власне ПЕОМ,.

(поля, породжені іншими (сторонніми) джерелами навколо робочого місця.

Сучасна ПЕОМ створює навколо себе поля з широким частотним спектром і просторовим розподілом, такі як:

(електростатичне поле,.

(електромагнітне поле у діапазоні від 20 Гц до 1000 МГц,.

(змінні низькочастотні електричні поля,.

(змінні низькочастотні магнітні поля.

Потенційно можливими шкідливими факторами можуть бути також:

(рентгенівське й ультрафіолетове випромінювання електронно-променевої трубки (ЕПТ) дисплея ПЕОМ,.

(електромагнітне випромінювання радіочастотного діапазону,.

(електромагнітне поле (електромагнітні поля, створювані сторонніми джерелами на робочому місці з комп" ютерною технікою).

Частотні діапазони електромагнітних завад окремих пристроїв ПЕОМ наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 (Частотні діапазони електромагнітних завад пристроїв ПЕОМ.

Джерело.

Діапазон частот.

(перша гармоніка).

Монітор

мережний трансформатор блоку живлення.

50 Гц.

статичний перетворювач напруги в імпульсному блоці живлення.

20…100 кГц.

блок кадрової розгортки і синхронізації.

48…160 Гц.

блок рядкової розгортки і синхронізації.

15…110 кГц.

анодна прискорююча напруга монітора, (тільки для моніторів з ЕПТ).

0 Гц (електростатика).

Системний блок (процесор).

50 Гц…1000 МГц.

Пристрою введення/виводу інформації.

0 Гц, 50 Гц.

Джерела безперервного живлення.

50 Гц, 20…100 кГц.

Слід зауважити, що рентгенівське та ультрафіолетове випромінювання відеодисплейних терміналів ВДТ можна назвати лише потенційно існуючими шкідливими факторами.

1.3.3.1 Електростатичне поле навколо ПЕОМ.

Електростатичне поле виникає внаслідок наявності електростатичного потенціалу (прискорюючої напруги) на екрані ЕПТ. При цьому з" являється різниця потенціалів між екраном дисплея і користувачем ПЕОМ. Наявність електростатичного поля у просторі навколо ПЕОМ призводить, в тому числі й до того, що пил з повітря осідає на клавіатурі ПЕОМ і потім проникає в пори на пальцях, викликаючи захворювання шкіри рук.

Електростатичне поле навколо користувача ПЕОМ залежить не тільки від полів, створюваних дисплеєм, але також від різниці потенціалів між користувачем і навколишніми предметами. Ця різниця потенціалів виникає, коли заряджені частки накопичуються на тілі в результаті ходіння підлогою з килимовим покриттям, при терті матеріалів одягу і т. і.

1.3.3.2 Змінні електричні й магнітні поля, створювані ПЕОМ.

Джерелами змінних електричних й магнітних полів, створюваних ПЕОМ, є вузли, в яких присутня висока змінна напруга, а також вузли, що працюють з великими струмами. Типові просторові розподіли змінного магнітного поля і змінного електричного поля навколо дисплея ПЕОМ зображені на рис. 1.11. і рис. 1.12, відповідно.

Рисунок 1.11 (Розподіл магнітного поля навколо дисплея ПЕОМ.

Рисунок 1.12 (Розподіл електричного поля навколо дисплея ПЕОМ.

По частотному спектру ці електромагнітні поля розділяються на дві групи:

(поля, створювані блоком електроживлення і блоком кадрової розгортки дисплея (основний енергетичний спектр цих полів зосереджений в діапазоні частот до 1 кГц),.

(поля, створювані блоком рядкової розгортки і блоком електроживлення ПЕОМ (у випадку, якщо він імпульсний), основний енергетичний спектр цих полів зосереджений в діапазоні частот від 15 до 100 кГц.

Кондуктивні завади, які створюються блоком електроживлення, розглянуті в працях [12,13].

По енергетичному спектру зазначені групи полів чітко розділені. Цей факт успішно використовується при випробуваннях комп" ютерної техніки, коли при оцінці її якості вимірюють рівні полів, що створюються, в широкій смузі пропускання у двох різних частотних піддіапазонах: перший піддіапазон (5 Гц…2 кГц, другий піддіапазон (2 кГц… 400 кГц.

В таблиці 1.2 наведені діапазони значень електромагнітних полів, які були отримані при вимірюванні робочих місць з ПЕОМ [9].

Таблиця 1.2 (Діапазони значень електромагнітних полів на робочих місцях з ПЕОМ.

Найменування вимірюваних параметрів.

Діапазон частот.

5 Гц — 2 кГц.

Діапазон частот.

2 — 400 кГц.

Напруженість змінного електричного поля, (В/м).

1,0 (35,0.

0,1 (1,1.

Індукція змінного магнітного поля, (нТл).

6,0 (770,0.

1,0 (32,0.

Особливо необхідно відзначити, що в спектрі електромагнітних полів, створюваних дисплеєм, присутні складові, частоти яких істотно нижче частоти кадрової розгортки. Це низькочастотні електромагнітні коливання від одиниць герців до декількох десятків герців, частоти яких близькі до частот біоритмів людського організму. В цьому принципова відмінність дисплеїв ПЕОМ по їх потенційній екологічній небезпеці у порівнянні зі звичайними побутовими електроприладами та іншими випромінювальними технічними засобами. Спектральна характеристика випромінювання відеомонітора наведена на рисунку 1.13.

Рисунок 1.13 (Спектральна характеристика випромінювання відеомонітора ПЕОМ.

Матеріали сертифікаційних випробувань свідчать, що для сучасних моделей дисплеїв контрольовані параметри, в основному, відповідають нормі. В даний час не викликають претензій дисплеї ведучих фірм Sony, Samsung, виготовлені в Японії чи Кореї. Дисплеї виготовлені в Тайвані не забезпечують вимог за рівнем напруженості електричного поля, але в більшості випадків ці перевищення незначні. Однак останнє відноситься лише до дисплеїв випуску пізніше 1995;96 років.

В цілому за результатами сертифікаційних випробувань можна зробити кілька висновків:

(Багато дисплеїв усе ще не відповідають вимогам СанПиН 2.2.2.542−96 [10], особливо дисплеї випуску до 1995 року, незважаючи на позначення на них «Low Radiation». Як приклад, на діаграмах рис. 1.14 представлені порівняльні характеристики рівнів електромагнітних полів для дисплеїв різних років випуску.

Рисунок 1.14 (Типові просторові діаграми випромінювання в діапазоні 2…400 Гц дисплеїв ПЕОМ: 1 (випуску 1990;1991 років, 2 (випуску 1996;1997 років.

(Вироблені різними фірмами дисплеї характеризуються дуже різноманітними просторовими діаграмами низькочастотних електромагнітних випромінювань.

(Значно підвищилася в останні роки якість дисплеїв за рівнем електростатичного потенціалу екрана. Даний параметр поліпшений фірмами-виробниками дисплеїв в сотні разів. Разом з тим, дослідження показали, що в багатьох типах дисплеїв використовується, так званий, компенсаційний метод зниження електростатичного потенціалу монітора, коли схема компенсації починає ефективно працювати тільки через деякий час після увімкнення дисплея, а до цього періоду на екрані дисплея присутній значний електростатичний потенціал.

(Останнім часом деякі фірми (у тому числі і вітчизняні) почали комплектувати вироблені ними ПЕОМ спеціальними екранованими мережними шнурами. Застосування таких мережних шнурів (замість звичайних трьохпровідних) у десятки разів знижує на робочому місці рівень змінного електричного поля в діапазоні частот від 5 Гц до 2 кГц.

(Персональні комп" ютери типу Note Book можна вважати безпечними як за рівнем електростатичного потенціалу (через відсутність у них високих напруг постійного струму), так і за рівнями електромагнітних полів, через відсутність будь-яких пристроїв, які використовують високі напруги, та віддаленість блоку живлення.

1.3.4 Електромагнітні поля, що створюються радіосистемами.

Радіосистеми створюють електромагнітні поля з нижньою частотою близько сотень кілогерців та верхньою близько десятків гігагерців. Такі поля створюються функціональними джерелами радіозв" язку та побутовими приладами, принцип роботи яких полягає у використанні випромінювання радіочастоти, наприклад телерадіомовні передавачі, апарати зонового зв" язку, радари, мікрохвильові печі, різні експериментальні й іспитові установки і т. і. В деяких випадках завади, аналогічні завадам з боку функціональних джерел, можуть створюватися і лініями дротового зв" язку, які працюють на високій частоті. В таблиці 1.3 зазначені типові значення напруженості електричного поля для основних функціональних джерел [2].

Таблиця 1.3 (Типовий розподіл радіочастотного спектру.

Джерело.

випромінювання.

Діапазон.

частот,.

МГц.

Потужність.

передавача,.

кВт.

Типове.

віддалення.

від джерела,.

км.

Розрахункове.

значення.

напруженості.

поля, В/м.

1.

2.

3.

4.

5.

НЧ станції радіомовлення і морського зв" язку.

0.014…0.5.

2500.

2…20.

5.5…0.55.

Широкомовні AM-станції.

0.2…1.6.

50…800.

0.5…2.

12.5…0.78.

Радіоаматори (ВЧ).

1.8…30.

1.

10…100.

22.1…2.21.

ВЧ-зв" вязок разом з КХ-віщанням.

1.6…30.

0.1.

1…20.

0.7…0.04.

Пристрої особистого і службового радіозв" язку.

27…58.

0.012.

0.01…0.1.

2.4…0.24.

Радіоаматори, VHF/UHF.

50…52.

144…146.

432…438.

1290…1300.

1…8.

1…8.

1…8.

1…8.

0.01…0.5.

63…0.44.

Продовження таблиця 1.3.

1.

2.

3.

4.

5.

Стаціонарний і мобільний зв" язок.

29…40.

68…87.

146…174.

422…432.

438…470.

860…990.

0.05…0.13.

0.05…0.13.

0.05…0.13.

0.05…0.13.

0.05…0.13.

0.05…0.13.

0.002…0.2.

40…0.25.

Мобільні телефони.

(разом з радіотелефонами).

1880…1990.

0.005.

0.001.

0.001…0.1.

0.0005…0.01.

15.6…1.56.

14…0.7.

Телебачення (VHF).

48…68.

174…230.

100…320.

0.5…2.

8…1.11*.

Віщання на FM.

88…108.

100.

0.25…1.

8.9…2.2*.

Телебачення (UHF).

470…853.

500.

0.5…3.

10…1.6*.

Радари.

1000…30 000.

1…10 ГВт.

2…20.

350…1.6 (піки).

* (Зазначена напруженість (тільки всередині променя, створюваного антеною.

На підприємствах найчастіше зустрічаються передавачі локального і мобільного радіозв" язку. Останнім часом з" явилася тенденція до росту використання радіозасобів для забезпечення роботи служб єдиного часу, зв" язку й інших елементів систем автоматизованого керування підприємством. Іноді свій внесок в створення радіозавад вносить робота каналів високочастотного зв" язку по високовольтних лініях (ВЛ), тяговій мережі і трубопроводам. Зазвичай сигнали ВЧ-зв" язку лежать в діапазоні від десятків кілогерців до 1 МГц.

Потрібно пам" ятати, що використання будь-якої частини радіочастотного спектра регулюється відповідними державними органами, тому розміщенню на підприємстві будь-якої радіопередавальної апаратури передує процедура одержання відповідного дозволу. Виконання цієї процедури допомагає вирішити проблему взаємовпливу між різними радіопристроями, але, на жаль, не вирішує її цілком. Дійсно, навіть повний поділ робочих діапазонів частот різних пристроїв зв" язку не гарантує відсутність їхнього впливу один на одного, наприклад, на проміжній частоті.

Як вже зазначалося вище, вплив радіочастотного поля на апаратуру залежить від частоти. На порівняно низьких частотах (орієнтовно до 20…30 МГц) переважає вплив за наведенням кондуктивних завад у зовнішніх колах. Помітну роль можуть також відігравати радіочастотні струми, збуджувані в контурах, утворених елементами заземлювального пристрою, і екранами кабелів. На більш високих частотах небезпеку становить також безпосередній вплив полів на внутрішні кола апаратури.

На відміну від імпульсних завад, що зазвичай мають широкосмуговий характер, радіозавади, як правило, вузькосмугові. Виключеннями є, мабуть, лише атмосферні і космічні радіошуми, шуми від корони. Тому вплив радіозавад на апаратуру відбувається за умови співпадання частоти завади й одного з «вікон уразливості» апаратури. Наявність останніх частіше за все зв" язана з робочими частотами апаратури або резонансними частотами тих чи інших її елементів.

Вплив радіозавад у першу чергу становить небезпеку для іншої радіоапаратури (особливо високочутливих приймачів). Однак, завдяки зусиллям відповідних міжнародних і державних органів, випадки збігу робочих частот у різних радіозасобів рідкісні. Набагато частіше виникають ситуації, коли зовнішнє випромінювання має спектр частот, що перетинається з одним із «вікон уразливості», наприклад (проміжною частотою апаратури. Така ситуація часто має місце, наприклад, коли та сама антенна щогла використовується різними радіопередавальними пристроями.

Порівняно уразливої до впливу радіозавад є будь-яка апаратура провідникового зв" язку на високій частоті. Це стосується, зокрема, швидкісних цифрових ліній зв" язку і магістралей локальних обчислювальних мереж. Причому при збільшенні частоти передачі проблема ЕМС стає однієї з основних для систем зв" язку.

Збої цифрової апаратури під дією радіочастотних полів часто пов" язані з незадовільними екрануючими властивостями корпуса або неправильною схемою заземлення апаратури й екранів.

Випадки фізичного ушкодження апаратури під дією радіозавад порівняно рідкісні. Зазвичай такого роду ушкодження спостерігаються у високочутливих приймачів, які з тієї чи іншої причині знаходяться поруч з потужним джерелом радіочастотного випромінювання.

Розглянемо можливий вплив радіочастотних електромагнітних полів засобів зонового зв" язку на їхнього користувача. Основними елементами системи зонового зв" язку є базові станції (БС) і мобільні радіотелефони (МРТ). Базові станції підтримують радіозв" язок з мобільними радіотелефонами, унаслідок чого БС і МРТ є джерелами електромагнітного випромінювання в УВЧ діапазоні.

Важливою особливістю системи зонового радіозв" язку є дуже ефективне використання виділюваного для роботи системи радіочастотного спектра (багаторазове використання тих самих частот, застосування різних методів доступу), що уможливлює забезпечення телефонним зв" язком значного числа абонентів. У роботі системи застосовується принцип розподілу деякої території на зони, чи зони, радіусом зазвичай 0.5−10 кілометрів. Деякі технічні характеристики систем зонового радіозв" язку наведені в таблиці 1.4 [14].

Таблиця 1.4 (Короткі технічні характеристики систем зонового радіозв" язку.

Найменування стандарту.

Діапазон.

робочих.

частот БС,.

МГц.

Діапазон.

робочих.

частот МРТ,.

МГц.

Максимальна.

випромінювана.

потужність БС,.

Вт.

Максимальна.

випромінювана.

потужність МРТ,.

Вт.

Радіус.

зони,.

км.

NMT-450.

аналоговий.

463…467.5.

453…457.5.

100.

1.

1…40.

AMPS.

аналоговий.

869…894.

824…849.

100.

0.6.

2…20.

D-AMPS (IS-136).

цифровий.

869…894.

824…849.

50.

0.2.

0.5…20.

CDMA.

цифровий.

869…894.

824…849.

100.

0.6.

2…40.

GSM-900.

цифровий.

925…965.

890…915.

40.

0.25.

0.5…35.

GSM-1800 (DCS).

цифровий.

1805…1880.

1710…1785.

20.

0.125.

0.5…35.

1.3.5 Інші джерела електромагнітних завад.

Іншим потужним джерелом завад є грозові розряди. При ударі блискавки поблизу апаратури або її провідникових комунікацій виникають сильні імпульсні завади в інформаційних і антенних колах, а також колах живлення. При цьому можуть реалізовуватися як індукційний, так і кондуктивний механізм зв" язку. У першому випадку першорядну роль грає те, що на відстані до декількох кілометрів від місця розряду можуть створюватися значні електричні і магнітні поля. Ці поля створюють наведення в лініях електропередачі та обміну інформацією, які зрештою виявляються прикладеними до входів електронної апаратури як завади.

Кондуктивний механізм зв" язку діє лише при виникненні розряду між хмарою і землею. У цьому випадку за рахунок протікання струму відбувається підйом потенціалу частини ґрунту, а також різних металоконструкцій, включаючи елементи заземлювального пристрою. Після цього вплив завади на кола апаратури відбувається так само, як і у випадку аварійних потенціалів на елементах заземлювального пристрою (див. п. 1.3.1).

В окремих випадках небезпеку може становити вплив імпульсних електричних і магнітних полів безпосередньо на апаратуру або протікання струмів завад по металевих частинах апаратури й екранам.

Міжнародна Електротехнічна Комісія (МЕК (International Electrotechnical Commission, IEC) та інші організації дослідили блискавичний розряд і прийняли наступні параметри імпульсу, який імітує грозову заваду:

(ширина переднього фронту імпульсу (1.2 мкс,.

(загальна ширина імпульсу (50 мкс,.

(амплітуда (до 6 кВ,.

(внутрішній опір джерела дуже малий (зазвичай 2 або 4 Ом).

Завдяки високій енергії і значній напрузі імпульсу, його вплив на апаратуру часто виявляється руйнівним (критерій D відповідно класифікації п. 1.2). Оскільки частоти не дуже великі, завади рідко проникають всередину апаратури. Зазвичай виводяться з ладу інтерфейсні елементи і блоки живлення. Зрідка, у випадку пробою захисних елементів або виникнення перекриття на внутрішні кола, імпульс проникає в основні вузли апаратури, що призводить до практично повного руйнування останніх.

Меншу загрозу становить електростатичний розряд (досить розповсюджене явище, більшість людей має представлення про його руйнівний вплив на напівпровідникові схеми. По суті, ЕСР (простий перерозподіл заряду між тілами, які мають різний електростатичний потенціал. Нагромадження заряду відбувається при звичайній електризації тертям, конкретні величини зарядів залежать від розмірів, форми й електричних властивостей взаємодіючих тел. Умови навколишнього середовища (особливо вологість) також помітно впливають на величину і час розсіювання заряду.

Форма кривої струму розряду залежить від електричних характеристик об" єкта, що несе заряд. Хоча кожен об" єкт має індивідуальний характер, МЕК прийняті стандартизовані параметри джерела ЕСР: ємність (150 пФ, внутрішній опір (330 Ом.

Основним механізмом впливу ЕСР є протікання струму по металевих частинах апаратури. Оскільки спектр імпульсу містить дуже високі частоти (тривалість фронту близько 1 нс, отже, частоти порядку гігагерц), вплив через паразитні зв" язки на внутрішні вузли апаратури значний. Найчастіше спостерігаються збої в роботі високошвидкісних цифрових вузлів, а також цифрових інтерфейсних елементів. При подачі ЕСР на рознімання, клавіатури, елементи індикації і т. п. можливо фізичне ушкодження інтерфейсних елементів.

Особливо небезпечний вплив ЕСР на незахищені вузли апаратури. Тому при будь-яких ремонтних і налагоджувальних роботах потрібно дотримувати вимоги електростатичної безпеки.

2 ТЕОРЕТИЧНІ МЕТОДИ ОПИСУ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ОБСТАНОВКИ.

Сукупність сигналів і завад в точці прийому називається повним груповим сигналом [15]. Характеристики групового сигналу в значній мірі залежать від діаграм спрямованості випромінювальних антен, їхньої частотної і поляризаційної властивостей, відстані від джерел окремих складових групового сигналу до точки прийому, умов поширення ЕМХ.

До основних компонентів групового сигналу відносяться складові зосереджені по спектрі (гармонійні) і зосереджені за часом (імпульсні). Механізм утворення і природа цих складових різні. Залежно від смуги пропускання прийомного тракту завади, зосереджені за часом, можна розглядати як флуктуаційні (при вузькій смузі пропускання радіоприймального пристрою).

Існують наступні методи аналітичного опису ЕМО: електродинамічний, енергетичний та імовірнісний.

2.1 Електродинамічний метод.

Електродинамічний підхід до опису ЕМО базується на рішенні рівнянь Максвелла при відомих джерелах електромагнітного поля. При цьому середовище, в якому поширюються ЕМХ, вважається однорідною та ізотропною. Груповий сигнал, що визначає ЕМО в точці спостереження Р (x0,y0,z0), можна знайти як суперпозицію електромагнітних полів від m окремих взаємно незалежних джерел. Базовою моделлю джерела ЕМЗ служать: елементарний електричний випромінювач (диполь Герца) і елементарний магнітний випромінювач (рамка зі струмо абом елементарний щілинний випромінювач).

Загальні вирази для складових електромагнітного поля в сферичній системі координат мають вид:

для диполя Герца:

(2.1).

(2.2).

(2.3).

де I (сила струму у випромінювачі,.

l (- довжина випромінювача,.

r (відстань,.

(коефіцієнт фази.

Для елементарного рамкового випромінювача:

(2.4).

(2.5).

(2.6).

де S (площа рамки зі струмом.

Представлені формули записані таким чином, що доданки ((((®n, де n=1,2,3, характеризують складові та залежно від співвідношення довжини хвилі (і відстані до точки спостереження r.

З формул (2.1−2.6) випливає, що при r<<((((складову нижчих ступенів можна не враховувати і навпаки.

Відстань rкр=((((називають критичною або граничної. Якщо точка спостереження розташована на відстані значно меншому rкр, то поле характеризується ближньою зоною (зоною індукції), якщо r>>rкр, (далекою зоною (зоною випромінювання). Зона в околиці rкр називається проміжною зоною.

В таблиці 2.1 приведені вирази для складових та ближньої і далекої зон для електричного і магнітного випромінювачів.

Таблиця 2.1 (Складові ЕМЗ у ближній і дальній зонах для електричного і магнітного випромінювачів.

Електричний випромінювач.

Магнітний випромінювач.

Ближня зона.

Дальня зона.

На основі формул, приведених в таблиці 2.1, можна зробити висновок, що в ближній зоні складові Е (і Н (для електричного випромінювача й Е (і Н (для магнітного знаходяться в квадратурі і тому середнє значення вектора Пойнтинга дорівнює нулю. Це означає, що в ближній зоні електромагнітна хвиля не формується, саме тому ближню зону називають зоною індукції або зоною наведення.

Інша особливість ближньої зони полягає в тому, що хвильовий опір залежить не тільки від параметрів середовища, але й від виду випромінювача.

Для електричного випромінювача:

(2.7).

тобто поле високоімпедансне, для магнітного випромінювача:

(2.9).

тобто поле низькоімпедансне.

Для того щоб у точці Р (x0,y0,z0) одержати повний груповий сигнал, який створююється сукупністю випромінювань від m незалежних джерел, необхідно векторно просумувати напруженості відповідних полів:

(2.10).

(2.11).

Якщо число m>>1, оцінити ЕМО по співвідношеннях (1.31) і (1.32) важко. Для попередньої оцінки ЕМО можна скористатися методикою формального упорядкування складових зосередженої завади, розташувавши їх у виді ієрархічних ступіней. Крім того, використання електродинамічного підходу до опису ЕМО ускладнюється тим, що розподіл струмів по об" єму, який займає випромінююча система, не завжди відомий.

2.2 Енергетичний метод.

При реалізації енергетичного методу опису ЕМО доцільно відокремити завади, зосереджені за спектром, від завад, зосереджених за часом, тобто розглядати їх роздільно. Завади на вході прийомної антени, зосереджені за спектром, являють собою ансамбль вузькосмугових сигналів, які випромінюються сторонніми РЕЗ [15]. Якщо i-й вузькосмуговий сигнал записати у вигляді:

(2.12).

де Ei (t) та ((t) — огинаюча і фаза напруженості поля радіохвилі, яка створюється i-м джерелом,.

(0i=2(f0i — кругова несуча частота.

Зосереджену заваду можна представити сумою:

(2.13).

і при великій кількості доданків розглядати як широкосмуговий нормальний стаціонарний процес.

В точці прийому діюче значення напруженості поля, яке створюється i-м джерелом, визначається співвідношенням.

мВ/м, (2.14).

де Pi — потужність, що підводиться до антени i-го джерела, кВт,.

Di — коефіцієнт підсилення i-ї антени,.

ri (відстань від i-го джерела до точки прийому, км,.

Fi (множник ослаблення.

При цьому потужність, що розвивається в антені приймача під дією зосередженої завади (2.13), нВт, визначається на підставі виразу (2.14) як сума.

(2.15).

де D — коефіцієнт підсилення антени приймача.

Через труднощі розрахунку ЕМО при дії декількох джерел застосовують упорядкування складових зосередженої завади по дискретних енергетичних рівнях. Таке упорядкування можна проводити згідно з методикою, рекомендованою В. Д. Челишевим [16].

2.3 Імовірнісний метод.

Для оцінки ЕМО також використовується імовірнісний метод. Інформація про реальну ЕМО міститься у вихідному сигналі радіоприймального пристрою. Цей сигнал можна записати і піддати статистичній обробці [15].

Статистичні характеристики сигналу залежать від того, чи знаходиться радіопередавальний пристрій (РПП) тільки під впливом вхідного сигналу або на його вхід діє сукупність сигналу і завад. Ідеалізовану ЕМО, що відповідає першому випадку, можна прийняти за опорну, з яким порівняти реальну. Таким чином, про якість реальної ЕМО можна судити, порівнюючи статистичні характеристики двох вихідних сигналів РПП. При цьому можна одержати і кількісну оцінку ЕМО, якщо порівняти між собою імовірності перевищення заданого рівня вихідними сигналами приймача на інтервалі спостереження Т.

Перевагою розглянутого методу є те, що оцінка ЕМО здійснюється по реакції конкретного РПП на вхідний вплив, яка у непрямий спосіб враховує усі заходи як технічного, так і організаційного характеру, спрямовані на забезпечення ЕМС.

3 ПРАКТИЧНІ МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ТА ОЦІНКИ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ОБСТАНОВКИ.

3.1 Оцінка параметрів заземлювального пристрою.

Основним параметром, що характеризує заземлювальний пристрій (ЗП) є його опір розтікання на промисловій частоті (ПЧ). Для великих заземлювальних пристроїв до нього додаються опори основ електроапаратів щодо опорної точки, для якої вимірявся опір розтікання. Інші параметри (крокова напруга, напруга дотику) вводяться з міркувань електробезпеки персоналу.

Експериментальні методи виміру опору розтікання й опорів основ ЗП базуються на методі «амперметра-вольтметра». При цьому часто застосовують спеціальні прилади, які представляють собою, фактично, комбінацію амперметра, вольтметра і джерела струму для навантаження заземлювального пристрою.

При вимірах опору розтікання струмовий і потенційний електроди варто розташовувати на території, вільної від ліній електропередач і підземних комунікацій. Відстані від об" єкта (наприклад, підстанції) до струмового і потенційного електродів вибираються залежно від розмірів заземлювального пристрою і характерних рис навколишньої території.

Якщо ЗП має невеликі розміри, а довкола нього мається велика площа, вільна від ліній електропередач і підземних комунікацій, то відстані до електродів вибираються таким чином:

rет?5· D, (3.1).

rес?0.5· rет, (3.2).

де D — найбільший лінійний розмір ЗП,.

rес, rеп (відстань від ЗП до струмового і потенційного електродів відповідно.

Рисунок 3.1 (Принципова схема виміру опору розтікання:

ЗП (заземлювальний пристрій, П (потенційний електрод, С (струмовий електрод.

Значення, яке індукується на вимірювальному приладі, і є шуканий опір.

Якщо ЗП має великі розміри та відсутня можливість розміщення електродів, як зазначено вище, струмовий електрод варто розмістити на відстані rес?3· D. При цьому, щоб зберегти необхідну точність вимірів, методика дещо ускладнюється. Потенційний електрод розміщується послідовно на відстані rеп=(0.1,0.2,…0.9)· rес, причому обов" язково на тій же лінії, що й струмовий електрод. Для кожного розташування потенційного електрода rеп виміряється і заноситься в таблицю значення опору.

Далі будується крива залежності значення опору від відстані від ЗП до потенційного електрода rеп. Якщо крива монотонно зростає і має в середній частині горизонтальна ділянка, за еталонне значення опору приймається значення при rеп=0.5· rес. Це означає, що потенційний електрод знаходиться в зоні нульового потенціалу, практично поза зонами впливу ЗП і струмового електрода. Якщо крива не монотонна, що є наслідком впливу різних комунікацій (підземних і надземних), завад і т. і., виміри повторюють в іншому напрямку від ЗП. Якщо крива опору плавно зростає, але не має горизонтальної ділянки (різниця опорів, обмірюваних при rеп=0.4· rес і rеп=0.6· rес більш ніж на 10% перевищує значення, виміряне при rеп=0.5· rес), і відсутні можливість переміщення струмового електрода на більшу відстань, можна використовувати два наступних методи.

За першим методом проводяться дві серії вимірів при rес=2· D і rес=3· D. Криві наносяться на один графік. Точка перетину кривих приймається за точне значення опору розтікання ЗП.

Другий метод відрізняється тим, що в якості потенційного і струмового електродів використовуються існуючі провідні комунікації (кабелі зв" язку і т. і.).

При проведенні вимірів як допоміжні електроди зазвичай застосовують сталеві стрижні або труби діаметром до 50 мм. Стрижні повинні бути очищені від фарби, а в місці приєднання сполучних провідників також від іржі. Стрижні забиваються або угвинчуються в ґрунт на глибину 1.0…1.5 м. Якщо є потреба струмовий електрод виконується з декількох паралельно з" єднаних електродів, розташовуваних по окружності, на відстані 1.0…1.5 м один від одного.

Іноді в якості струмових і потенційних зондів використовують пристрої інших заземлювальних об" єктів, а для подачі струму і виміру потенціалу використовуються ті чи інші існуючі ланцюги.

При виборі або спорудженні струмового електрода необхідно виконати перевірку відповідності опору струмового кола технічним даним приладу, за допомогою якого пропонується провести виміри.

Зрозуміло, ті ж виміри можна провести безпосередньо методом амперметра (вольтметра. Величина струму джерела залежить від величини завад вимірам.

Потрібно також враховувати вплив поля, створюваного великим струмом навантаження, на кола потенційного електрода.

3.2 Моніторинг напруги живлення.

Для оцінки якості напруги в мережі електроживлення 220 В 50 Гц використовують спеціальні прилади (аналізатори, що дозволяють провести моніторинг системи електроживлення протягом тривалого часу в автономному режимі. За результатами вимірів видається підсумкова статистика, що описує зміни таких параметрів напруги живлення, як.

(діюче значення,.

(коефіцієнт несинусоідальності (вміст гармонік), деякі прилади дозволяють одержувати дані по кожній гармоніці (наприклад, з першої по п" ятидесяту),.

(частота,.

(деякі прилади видають статистичну інформацію по короткочасним коливанням напруги (флікер).

Багато приладів також фіксують імпульсні завади, короткочасні провали і викиди напруги, різкі зміни частоти і коефіцієнта несинусоідальності. При аналізі цих осцилограм потрібно пам" ятати, що робочі частоти аналізаторів мережі зазвичай значно нижче, ніж у спеціалізованих осцилографів. Тому імпульсні завади з фронтами порядку декількох мікросекунд можуть відображатися некоректно.

При аналізі напруги електроживлення варто мати загальне представлення про схему електроживлення на об" єкті вимірів. Це дозволяє коректно визначити всі необхідні точки і режими виміру.

Аналогічний моніторинг рекомендується проводити і для вторинних мереж живлення, які слугують для розведення споживачам гарантованого електропостачання від акумуляторної батареї або джерела безперервного живлення. В деяких випадках це дозволяє вчасно виявити такі проблеми, як перевантаження ДБЖ, наявність джерел імпульсних перешкод в самій вторинній мережі електроживлення і т.п.

3.3 Контроль електромагнітних полів комп" ютерної техніки.

Достовірне знання рівнів і просторового розподілу електромагнітних полів від різних блоків ПЕОМ є однією з необхідних умов їхньої безпечної експлуатації.

Контроль наявності і рівнів електричних і магнітних полів комп" ютерної техніки здійснюється по дворівневій системі. На першому рівні контроль відповідності комп" ютерної техніки національним або міжнародним вимогам безпеки в частині електромагнітних полів виконуються за заявкою виробника або продавця цієї техніки шляхом проведення сертифікаційних випробувань в спеціалізованих акредитованих лабораторіях. На другому рівні комп" ютерна техніка може перевірятися по санітарно-гігієнічних вимогах безпосередньо на робочих місцях або в аналогічних їм умовах.

3.3.1 Сертифікаційні випробування відеотерміналів та ПЕОМ.

Сертифікація відеотерміналів та ПЕОМ по параметрах електромагнітних полів здійснюється в стаціонарних умовах спеціалізованих акредитованих випробувальними центрів або лабораторій у повній відповідності з положенням про сертифікацію. В цих лабораторіях повинні бути забезпечені спеціальні (обговореними стандартами) умови випробувань для одержання об" єктивних результатів, що мають чисто фізичний зміст і визначаючі якість комп" ютерної техніки безвідносно до реальних умов її експлуатації.

Найбільш повним закордонним документом по даному питанню можна вважати 2-ге видання (1995 р.) шведського стандарту SS 436 14 90 «Комп» ютери й офісна техніка. Методи виміру створюваних ними електричного і магнітного полів" .

Вимір магнітного поля здійснюється в 48 точках (по 16 точок навколо дисплея на трьох рівнях по висоті щодо центра екрана). Вимір електричного поля здійснюється в 4-х точках навколо дисплея. Точки виміру розташовані по окружності з дотичною на відстані 0.5 м від його екрана і центром, який знаходиться в центрі дисплея (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 (Схема розташування контрольних точок при вимірюванні електромагнітних полів (точки вимірювання розташовані рівномірно по окружності).

Вимір змінних електричних і магнітних полів повинні проводитися приладами, що дозволяють здійснювати контроль роздільно в двох частотних діапазонах (5 Гц…2 кГц і 2 кГц…400 кГц. Основна похибка вимірів повинна бути у межах 10%.

Під час проведення вимірів у приміщенні повинні бути виключені всі сторонні джерела електромагнітних полів, які можуть впливати на результати вимірів. Масивні металеві предмети можуть розташовуватися на відстані не ближче 1 м від випробуваного технічного засобу.

Для електричних і магнітних полів в кожному з піддіапазонів частот до протоколу заноситься значення поля перед екраном, а також максимальне значення, отримане при вимірах в інших точках із вказівкою координат цієї точки.

При вимірі електростатичного потенціалу і змінного електричного поля вимірювальні прилади і випробувані технічні засоби повинні бути заземлені на загальну клему заземлення.

3.3.2 Вимірювання електромагнітних полів від комп" ютерної техніки на робочих місцях.

Сертифікаційні випробування дають однозначну і повну картину про якість ПЕОМ. Але при сертифікаційних випробуваннях не враховуються (та й не можуть враховуватися) як можливі комбінації комплектуючих пристроїв на робочих місцях залежно від необхідних задач, так і можливі впливи на створювані поля взаємного розташування цих комплектуючих пристроїв і їх взаємні кабельні з" єднання.

Крім того, в даний час в Україні знаходиться в експлуатації значна кількість обчислювальних комплексів, оснащених старими технічними засобами як вітчизняного, так і закордонного виробництва випуску до 90-х років. Дисплеї цих обчислювальних комплексів, як правило, мають параметри неіонізуючих випромінювань, що в кілька разів перевищують припустимі, і які не проходили ніяких сертифікаційних випробувань.

Прагнення убезпечити користувача старих типів ВДТ від об" єктивно існуючих високих рівнів полів привело до розробки і застосування на практиці деяких захисних засобів і методів, основним з який є захисні екранні фільтри, що знижують рівень електричних полів у бік оператора. Це дозволяє експлуатувати монітори з електричними полями, що перевищують допустимий рівень. Помітно позитивні результати дають і такі методи зниження діючих на операторів полів як раціональне планування розміщення робочих місць, місцеве екранування або застосування радіопоглинаючих матеріалів.

Таким чином, стає очевидним, що умови безпосередньо на робочих місцях можуть істотно впливати на електромагнітні поля, змінюючи їхні рівні порівняно з одержуваними за результатами сертифікаційних випробувань або рекламованих виробником.

З огляду на те, що основною задачею тестування є захист людини, при вимірах на робочих місцях не повинно бути прагнення відтворити процес сертифікаційних випробувань в умовах застосування. Випробування на робочих місцях не повинні підмінювати цей вид випробувань, але повинні давати надійну й достовірну інформацію до проблеми практичного використання людиною сучасних технічних засобів з погляду нормованих гігієнічних вимог.

Коректування, які необхідні при контролі електромагнітних полів на робочих місцях з ПЕОМ без порушення при цьому вимог однозначності і вірогідності в результатах вимірів наведені нижче.

(Похибка приладів, які використовуються для виміру, може бути підвищена до 20% порівняно з 10% для приладів, які використовуються при сертифікаційних випробуваннях.

(Якщо на дисплеї встановлений захисний екранний фільтр, то виміру проводять з даним фільтром. При необхідності оцінити якість фільтра, виміри змінних електричних полів і електростатичного потенціалу проводять з фільтром і без нього.

(Виміри виконують перед екраном дисплея і по радіусі під кутом (45 градусів, якщо за планом робочого місця зрозуміло, що поруч з користувачем немає інших джерел полів, а також, якщо інші співробітники не розташовуються і не можуть розташовуватися з іншої сторони поблизу від даного робочого місця. На рис. 3.3 показано розташування точок вимірювання навколо дисплея ПЕОМ. Слід зауважити, що вимірювання електричного поля проводяться по трьох точках на рівні середини екрану дисплея, а виміри магнітного поля (на двох рівнях: на середині екрану та на 0.3 м нижче середини екрану дисплея.

Рисунок 3.3 (Розташування точок випробування при атестації робочих місць з ПЕОМ:

(Виміру виконують на відстані 50 см від екрана. Однак якщо користувач відповідно до плану робочого місця знаходиться на більшій відстані від дисплея і не може фізично наблизитися до екрана, то виміри проводяться на фактичній відстані розташування користувача.

(Якщо поруч знаходяться інші комп" ютерні місця, то вимірюється поле і від них, з орієнтацією антени приладу для виміру електричного поля з боку цих робочих місць.

Ряд практичних рекомендацій, що можуть бути корисними у практиці виконання вимірів електричних і магнітних полів робочих місць з комп" ютерною технікою такі:

(Раніше допускалася можливість виміру полів з довільним зображенням на екрані (наприклад, зображенням панелі програми Norton Commander. Однак останні дослідження показують [11], що виведене на екран дисплея екранне меню деяких програм (наприклад, меню програми Microsoft Word) призводить до різкого (до трьох і більш раз) збільшенню змінного електричного поля. Дослідження цього питання тривають, але вже зараз однозначно можна сказати (невірний вибір тестової картинки може призвести до забруковування дисплея, який відповідає усім встановленим вимогам та існуючим гігієнічним сертифікатам. Щоб уникнути подібних конфліктів при вимірі перемінних електричних полів на екрані дисплея в обов" язковому порядку повинна бути виведено тестове уніфіковане тестове зображення.

3.3.3 Апаратура контролю електромагнітних полів на робочих місцях з ПЕОМ.

При встановленні допустимих норм на електромагнітні поля від комп" ютерної техніки (точніше, від дисплеїв ПЕОМ) шведські учені, як провідні в галузі встановлення норм щодо відеомоніторів, взяли як параметр, що характеризує поле, його напруженість, що має місце поблизу ПЕОМ за умови присутності оператора. Даний підхід є принципово відмінним від застосовуваного для оцінки якості по рівням електромагнітних полів інших технічних засобів, коли вимірюється напруженість поля технічного засобу у вільному просторі.

Іншими словами (- критерієм якості ПЕОМ в даному випадку є значення напруженості електричного і магнітного поля, що впливає на оператора, коли він знаходиться на своєму робочому місці перед технічним засобом.

Фізична сутність описаного вище підходу полягає в наступному: оператор, знаходячись у безпосередній близькості від ПЕОМ, концентрує на собі силові лінії електричного поля, відповідно, реальне поле, що впливає на оператора в місці його розташування, буде іншим, ніж поле в тій же крапці, але при відсутності оператора. Саме для таких умов визначені регламентовані Російськими стандартами і «шведськими стандартами» MPR II або ТСО «99 норми на рівні електричних полів комп» ютерної техніки.

Апаратура для вимірювання електромагнітних полів імітувати присутність поблизу ПЕОМ оператора, вона повинна працювати як фантома людини і вимірювати саме ту величину електричного поля, що має місце в його присутності на робочому місці перед дисплеєм ПЕОМ.

" Шведський стандарт" MPRII та держстандарт Російської Федерації ГОСТ Р 50 949−96 чітко визначають вимоги до конструкції антени приладу для виміру напруженості електричної складової електромагнітного поля ПЕОМ, що повинна бути відмінної по конструкції від антен інших вимірювальних приладів, використовуваних для контролю полів інших технічних засобів. Відповідно до стандартів приймальня антена даного приладу (рис. 3.4) повинна являти собою металізований з обох сторін діелектричний диск діаметром 300 мм. На зверненій до вимірюваного об" єкта стороні диска повинна бути виділена активна вимірювальна поверхня (коло діаметром 100 мм, яке знаходиться в центрі диска. Інша провідна поверхня лицьової і зворотної сторони диска повинна бути заземлена.

Рисунок 3.4 (Антена для контролю електричного поля комп" ютерної техніки: 1) активна вимірювальна поверхня, 2) екрануюча поверхня.

В цьому полягає перша принципова відмінність приладів для контролю електричних полів ПЕОМ від приладів, які використовуються установами сертифікації для контролю полів інших технічних засобів. При використанні іншою, відмінної від описаної стандартом, антени при проведенні випробувань, результати будуть мати лише якісний характер і не можуть використовуватися для порівняння з нормами вищезазначених стандартів.

Друга принципова відмінність полягає в тім, що вимір електромагнітних полів від ПЕОМ повинно створюватись в чітко регламентованих смугах частот: перша смуга (5 Гц…2 кГц, друга смуга (2 кГц…400 кГц. Вибір зазначених частот виміру визначається особливістю частотного спектра полів, які створюються дисплеями ПЕОМ. Норми на рівні електромагнітних полів, регламентовані діючими стандартами, в зазначених двох частотних піддіапазонах розрізняються на порядок (див. таблицю 3.1).

Таблиця 3.1 (Допустимі рівні електромагнітного поля в різних піддіапазонах [10,17].

Діапазон частот.

MPR II.

TCO 95.

СанПиН 2.2.2.542−96.

Електростатичний потенціал.

(500 В.

(500 В.

(500 В.

Електричне поле.

5 Гц…2 кГц (смуга 1).

(25 В/м.

(10 В/м.

(25 В/м.

2 кГц…400 кГц (смуга 2).

(2.5 В/м.

(1 В/м.

(2.5 В/м.

Вище 400 кГц.

(.

(.

(.

Магнітне поле.

5 Гц…2 кГц (смуга 1).

(250 нТл.

(200 нТл.

(250 нТл.

2 кГц…400 кГц (смуга 2).

(25 нТл.

(25 нТл.

(25 нТл.

Вище 400 кГц.

(.

(.

(.

Тож для вимірювань електромагнітних полів не може використовуватись широкосмугові вимірювальні прилади, оскільки при їхньому використанні неможливо чітко ідентифікувати рівень полів в кожному з названих вище піддіапазонів частот. Неефективне також використання для таких вимірювань вузькосмугових (селективних) вимірювальних приймачів, оскільки при цьому процес виміру перетворюється в дуже трудомістку задачу (визначення сумарної енергії поля в заданому діапазоні частот за результатами виміру його спектральних складових.

При розгляді питань можливості застосування тих чи інших приладів для контролю електромагнітних полів комп" ютерної техніки варто чітко розрізняти два рівні (дві рівнобіжні галузі) виконання вимірів:

(сертифікаційні випробування ПЕОМ,.

(оперативний контроль робочих місць з ПЕОМ.

При проведенні вимірювань користуються трьома приладами (по одному на кожен параметр: для вимірювання електростатичного потенціалу на поверхні дисплею, для вимірювання напруженості електричного поля і для вимірювання індукції магнітного поля. прикладом таких приладів можуть слугувати російські розробки ИЕСП-01, ИЕП-05 та ИМП-05 відповідно [11]. Названі прилади можуть поставлятись в одному комплекті, створюючи комплекс для контролю електричних та магнітних полів ПЕОМ та відеодисплейних терміналів. Слід зазначити, що прилад ИЕП-05 комплектуються окрім дискової також і дипольною антеною (рис. 3.5), яка не вносить спотворень у поле. Приймачі електричного поля (диполі) в такій антені розташовані на діелектричній штанзі на відстані близько 50 см від точки, яка знаходиться в контакті з рукою оператора. За такого виконання повністю виключається вплив на вимірювальне поле як вимірювального засобу, так і оператора, який проводить вимірювання. Вірогідність отримуваних результатів вимірювань та їхня точність при цьому суттєво збільшуються.

Рисунок 3.5 (Дипольна антена.

Окрім того, якщо в приміщенні розташовані будь-які інші технічні засоби (крім комп" ютерів), то їх низькочастотні електричні поля потрібно вимірювати також з дипольною антеною, що не вносить спотворень у вимірюване поле.

ВИСНОВКИ.

За проведеним дослідженням можна зробити такі висновки:

1) найбільші завади в електромережі виникають через неякісне енергопостачання, відсутність або невірність виконання контуру заземлення будівлі, відсутність або невірність виконання захисту від ударів блискавок та грозових розрядів,.

2) найсуттєвішим просторовими ЕМЗ можна вважати завади від електротехнічного устаткування будівлі, в якій знаходиться офісне приміщення: магнітне поле, що створюється кабельними лініями, розподільчими щитками та силовими трансформаторами негативно впливає як на електронне устаткування (зокрема відеомонітори ПЕОМ і телекомунікаційні пристрої), так і на людей, які працюють у приміщенні,.

3) складна негативна електромагнітна обстановка створюється також на робочих місцях з комп" ютерною технікою, основним джерелом завад на яких є відеомонітор ПЕОМ та блоки електроживлення пристроїв комп" ютерної техніки,.

4) найчастіше негативна ЕМО в приміщенні створюється через невірне розташування електротехнічного устаткування будівлі та робочих місць з комп" ютерною технікою, порушення стандартів і норм прокладання кабельних систем електроживлення і встановлення електротехнічного обладнання,.

5) недосконалість національної нормативної бази щодо забезпечення ЕМС та убезпечення ЕМО,.

6) окремо слід наголосити, що невиконання стандартів та норм ЕМС, а також електромагнітної безпеки, або відсутність національних стандартів є найчастішою причиною негативної ЕМО в офісних приміщеннях,.

7) відсутність офіційних методик визначення та контролю електромагнітної безпеки місць з ПЕОМ, а також установ сертифікації ВДТ ПЕОМ, значно ускладнюють вирішення проблеми забезпечення безпечної ЕМО,.

8) використання ВДТ, що має сертифікат відповідності стандартам MPR II, TCO 92 або TCO 95, значно покращить ЕМО на робочому місці, а використання ВДТ, що має сертифікат відповідності стандарту ТСО 99 повністю зніме питання про негативний вплив ЕМП ВДТ,.

9) також є небезпечною неувага до розташування та конфігурації будь-яких робочих місць, оскільки поряд можуть знаходитись потужні джерела ЕМЗ або провідникові конструкції.

Надалі необхідно також досліджувати проблеми ЕМС та захисту інформації в локальних обчислювальних мережах, інтегрованих телекомунікаційних мережах та комп" ютерних радіомережах.

РЕКОМЕНДАЦІЇ.

При дослідженні проблеми ЕМО офісного приміщення були розроблені такі рекомендації:

1) система електроживлення приміщення має бути виконана з витримкою відповідних стандартів і норм, зокрема до всіх розеток має бути підведений кабель заземлення, електрична мережа живлення комп" ютерної техніки повинна бути виконана окремо від побутової електромережі, щоб виключити взаємний вплив електричних навантажень,.

2) проектування потужних систем електроживлення та прокладання кабелів високовольтних електромереж, встановлення іншого високовольтного електротехнічного устаткування має здійснюватись виходячи з умови забезпечення найкращої ЕМО у прилеглих приміщеннях,.

3) слід продовжити розробку нормативних документів щодо безпечної ЕМО та забезпечення ЕМС, а також дослідженню факторів впливу, методів визначення ЕМО,.

4) необхідно продовжити розробку методів та засобів захисту від ЕМЗ, які створюються в офісному приміщенні,.

5) необхідно впровадити національну систему сертифікації інформаційної та комп" ютерної техніки на ЕМС та електромагнітну безпеку, або офіційно використовувати міжнародні стандарти або нормативні документи,.

6) із застарілими відеомоніторами потрібно застосовувати захисні фільтри для зменшення електростатичного потенціалу екрану та напруженості електричного поля,.

7) за можливістю використовувати замість відеомоніторів на основі ЕПТ рідиннокристалічні відеомонітори або плазмові панелі, які є цілком безпечними за рівнем ЕМВ, а окрім того, через мале енергоспоживання, обладнані кращим за ЕМС блоком електроживлення,.

8) для зменшення завад електромережі потрібно застосовувати мережні фільтри, але такі, що відповідають вимогам електромагнітної безпеки,.

9) слід дотримуватись умов безпечної експлуатації обігрівальних приладів та мікрохвильових печей.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ.

1. Council Directive № 89/336 of May 1989 on the Approximation of the Laws of the Member States relating to EMC.

2. Электроэнергетика, Защита От Помех: internet.

3. Д. Уайт. Электронная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Справочник. (М: Советское радио, 1977. (348 с. (1 том: общие вопросы, межисточниковые помехи), 1978 (272 м (2 том: внутрисистемные помехи 1979 ((3 том: измерения).

4. Петровский В. И., Седельников Ю. Е. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов. (М.: Радио и связь, 1986. (216 с.

5. Буга Н. Н. и др. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов/Н. Н. Буга, В. Я. Конторович, В. Н. Носов, Под ред. Н. Н. Буги. (М.: Радио и связь, 1993. (240 с.

6. Центр Электромагнитной безопасности: internet.

7. Державні санітарні норми і правила при виконанні робіт в невимкнених електроустановках напругою до 750 кВ включно, Київ (1997.

8. Державні санітарні норми і правила захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань, Київ (1996.

9. Электромагнитные поля и здоровье человека: internet.

10. Санитарные правила и нормы 2.2.2.542−96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы», утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 14 июля 1996 г. N 14.

11. Государственное научно-производственное предприятие «Циклон-Тест»: internet.

12. Электропитающие устройства электроакустической и кинотехнической аппаратуры / Векслер Г. С., Пилинский В. В. (К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. (383 с.

13. Подавление электромагнитных помех в цепях электропитания / Г. С. Векслер, В. С. Недочетов, В. В. Пилинский и др. (К.: Тэхника, 1990. (167 с.

14. IEC 1000−2-3 (1992) Radiated phenomena and conducted phenomena at frequencies other than mains frequencies.

15. Иванов В. А., и др. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств/В. А. Иванов, Л. Я. Ильницкий, М. И. Фузик. (К. Техніка, 1983. (120 с.

16. Челышев В. Д. Приёмные радиоцентры: Основы теории и расчёта высокочастотных трактов. М.: Связь, 1975. 264 с.

17. The Swedish confederation of professional employees: MPR II standard, TCO 9x standards.