Ионизирующие и электромагнитные излучения и их воздействие на организм человека, страница 5

   ,                                               (1.7)

откуда следует, что поток мощности убывает пропорционально квадрату расстояния от источника.

При воздействии поля на биообъект необходимо также принимать во внимание соотношение радиуса кривизны волнового фронта rи геометрических размеров объекта d, например, человеческого тела, рис. 1.2. Если , то падающую волну следует считать сферической, но в случае  волновой фронт вблизи объекта можно считать плоским.

Рисунок 1.2 Соотношение радиуса кривизны волнового фронта и геометрических размеров облучаемого объекта

Таким образом, расстояние от источника излучения и размеры объекта по сравнению с длиной волны излучения являются важнейшими параметрами источника ЭМИ с точки зрения гигиенического нормирования. Существующие нормативы относятся преимущественно к волновой области, так как дозиметрия и оценка биологического действия в области несформировавшейся волны имеет определенные технические трудности.

1.4  Уровень излучения

Выбор характеристик уровня излучения исторически установился в радиотехнике в связи с особенностями методов измерения EиH на разных частотах. На низких частотах облучаемый объект почти всегда находится в области несформировавшейся волны, где зависимость между EиH носит сложный характер, а в волновой области можно ограничиться измерением плотности потока энергии (ППЭ).

Поэтому при частоте колебаний электромагнитного поля ниже 300 МГц в качестве характеристик уровняизлучения принимают амплитуды электрической (E) и магнитной (Hили B) составляющих поля. Для целей нормирования E измеряется в единицах В/м, H ─ в А/м, B─ в мкТл.

При частоте выше 300 МГц уровень ЭМИ характеризуют плотностью потока энергии (ППЭ) (или интенсивностью, или энергетической освещенностью), т.е. энергией, переносимой от источника излучения через нормально расположенную единичную площадку в единицу времени в зоне сформировавшейся волны. ППЭ измеряется и приводится в справочниках в единицах мкВт/см².

1.5  Спектральный состав излучения

Гармонические ЭМИ частоты  являются абстракцией. Даже такой прибор как лазер не является источником строго монохроматического излучения. Реальные источники всегда характеризуются определенной полосой частот . Более того, большинство технических информационных устройств используют для передачи информации широкополосные сигналы. В связи с этим вводится понятие рабочей частоты, которая имеет максимальную спектральную интенсивность и является частотой несущего колебания.

Поясним это обстоятельство. Согласно формуле (1.8), поток мощности пропорционален четвертой степени частоты и обратно пропорционален квадрату расстояния, , поэтому, чтобы передать электромагнитный сигнал на большое расстояние используют высокочастотный источник и применяют модуляцию, т.е. изменение высокочастотного несущего колебания в соответствии с изменением низкочастотного информационного сигнала. В процессе модуляции может изменяться частота, амплитуда или фаза несущего колебания, как показано на рис.1.3.

Рисунок 1.3 Виды сигнала: а) гармонический; б) дискретный (цифровой); в) амплитудно-модулированный; г) частотно-модулированный; д) фазово-модулирован-ный.

Пусть, например, колебания тока в передающей антенне модулированы по амплитуде (рис.1.3в) и описываются формулой:

,                               (1.8)

где  ─ несущая частота,  ─ частота модуляции амплитуды тока, , k ─ глубина модуляции амплитуды тока, . Используя тригонометрические формулы, легко убедиться, что модулированное колебание представляет сумму трех гармонических колебаний с частотами :

.                  (1.9)

На рис.1.5 показаны схематически спектры (а) сигнала, близкого к монохроматическому, и (в) сигнала с амплитудной модуляцией. Более сложный модулированный сигнал приближенно может быть представлен в виде суммы нескольких монохроматических компонент с помощью разложения в конечный (бесконечный) ряд Фурье [9]:

                                      (1.10)

где  ─ частота основной гармоники,  ─ частота гармоник,  ─ амплитуда гармоник.