Способ обнаружения источников электромагнитных излучений

Как обнаружить опасное излучение

Современный человек живет в окружении огромного количества объектов, которые являются источниками электромагнитного излучения. О том, какие виды излучения наиболее опасны и как защититься от опасного воздействия, рассказал заместитель гендиректора ННПО им. Фрунзе, входящего в КРЭТ, Илья Аверин.

– Какие виды электромагнитного излучения сегодня окружают человека? Откуда оно берется? Это касается только жителей городов?

– Электромагнитные поля (ЭМП) являются неотъемлемой частью среды обитания человека в современном мире. По степени взаимодействия с человеком их можно разделить на поля естественного происхождения и искусственные поля антропогенного происхождения, как результат деятельности человека.

К естественным, как правило, относят электрическое и магнитное поле Земли, космические источники радиоволн, атмосферное электричество: разряды молний, колебания зарядов в ионосфере. Являясь постоянно действующим экологическим фактором, эти поля во многом определяют эволюционные процессы биосферы Земли, в том числе и человека. Например, резонансные частоты Шумана – явление образования стоячих электромагнитных волн низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой, вызванных грозовыми разрядами, – коррелируют с ритмами работы мозга человека.

К искусственным источникам относятся технические средства, специально созданные для излучения энергии ЭМП, например, различные системы связи, радиолокационные установки, радио и телевизионные вещательные станции. Другой источник искусственного ЭМП – изделия, создающие во внешнем пространстве паразитные электромагнитные излучения (ЭМИ), не связанные с их функциональным назначением. К ним относят системы передачи и распределения электроэнергии и приборы, потребляющие ее: электроплиты, электронагреватели, холодильники, телевизоры, осветительные приборы и т.п.

Уровень ЭМП от искусственных источников излучения в местах их интенсивного использования может значительно превышать естественное фоновое излучение, более чем 1000 раз.

– Какие из этих излучений могут оказывать влияние на человека? И какое?

– Как правило, в своей повседневной деятельности человек имеет дело с радиочастотными полями, которые являются частью электромагнитного спектра. В рамках изучения воздействия ЭМП на человека такие поля лежат в диапазоне частот от 300 Гц до 300 ГГц.

К обычным источникам искусственных радиочастотных полей относят: мониторы и видеодисплеи (3–30 кГц), радиосвязь и радиовещание (30 кГц – 3 МГц), промышленные индукционные нагреватели, РЧ-аппараты для термосварки, аппаратура для медицинской диатермии (30 кГц – 30 МГц), ЧМ-радиовещание (30–300 МГц), телевещание, мобильные телефоны, микроволновые печи, аппаратура для медицинской диатермии (0,3–3 ГГц), радары, спутниковые линии связи, СВЧ-связь (3–30 ГГц), а также различное радиотехническое оборудование СВЧ- и КВЧ-диапазонов (3–300 ГГц).

Радиочастотные поля (РП) представляют собой неионизирующее излучение. В отличие от ионизирующих излучений (рентгеновских и гамма-лучей), они слабы, чтобы разорвать связи, удерживающие вместе молекулы в клетках. Однако радиочастотные поля могут оказывать различное воздействие на биологические системы, такие как клетки, растения, животные и человек. Характер этого воздействия зависит от частоты и напряженности поля.

Предельно допустимые уровни ЭМП определяются исходя из установленных значений энергетической экспозиции и времени воздействия. Для населения в качестве допустимого уровня, как правило, принимаются значения уровней ЭМП, которые при ежедневном воздействии для данного источника не вызывают отклонений в состоянии здоровья.

– Что наиболее опасно: ЛЭП, излучение на производстве, от бытовой техники, компьютеров и т.д.?

– Современный человек живет в окружении огромного количества излучающих объектов, и каждому из нас необходимо знать, что опасно любое электромагнитное излучение независимо от его источника, при этом критерием опасности является превышение его уровня относительно норм, регламентированных санитарно-эпидемиологическим законодательством страны.

Данная нормативная база складывается из 18 нормативных документов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН), которые являются обязательными для исполнения на всей территории России. В частности, для контроля предельно допустимых норм ЭМИ в России существует более 18 нормативных документов по нормированию, методам измерений, санитарных норм и правил, а также около 19 методических указаний по порядку проведения измерений электромагнитных полей в зависимости от диапазона частот и типа излучающих устройств.

Государственные стандарты являются наиболее общими документами и содержат требования, нормы и правила, направленные на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Санитарные правила и нормы более подробно регламентируют гигиенические требования к конкретным ситуациям облучения и отдельным видам продукции. В ряде СанПиН установлены нормативы по воздействию ЭМП на население. Санитарные нормы, как правило, сопровождаются методическими указаниями по методам контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.

– Представители каких профессий под угрозой? Как можно обеспечить их безопасность?

– Наиболее подвержены воздействию опасных уровней ЭМП специалисты и операторы, работающие с открытыми источниками ЭМИ, в процессе регулировки и эксплуатации высокоэнергетического оборудования (например, вблизи антенных систем).

При решении вопросов контроля электромагнитных излучений основным измерительным инструментом являются измерители напряженности поля и плотности потока энергии (ППЭ).

В России разработкой и организацией данных средств измерений, а также средств их метрологического обеспечения в процессе выпуска и эксплуатации занималось АО «СКБ РИАП» из Нижнего Новгорода. Предприятием с 1970 года разработано более 22 моделей измерителей электромагнитного излучения. В основном они были разработаны в 70-80-х годах по заказу Минобороны. Разработанный парк приборов составлял основу метрологического обеспечения контроля предельно допустимых уровней ЭМИ в России и странах СНГ на соответствие действующим нормам, а также широко использовался при экспериментальных исследованиях в процессе разработки норм воздействия на человека и окружающую среду.

– Можно ли говорить в современном мире о некоей «электромагнитной гигиене» или культуре пользования окружающими нас приборами?

– Понимание «электромагнитной гигиены» – это двустороннее движение производителя и пользователя. Это нахождение решений, обеспечивающих выполнение условий функционирования технических средств и окружающих нас приборов при минимальных воздействиях на окружающую среду, со стороны производителя и безусловном исполнении рекомендаций производителя человеком, эксплуатирующим оборудование (естественно, если эта информация присутствует в руководстве по эксплуатации и не скрывается, а само изделие сертифицировано по условиям безопасности).

– Есть ли планы изготовления портативных бытовых устройств для замера излучения типа дозиметров и т.п.?

– Планы есть. На сегодня существуют некоторые проблемы по их реализации. К примеру, не проработан рынок, конструктивно-технологические решения, применяемые в измерителях ЭМИ, достаточно дорогостоящие для использования в бытовых дозиметрах. Также не понятен социальный статус бытовых дозиметров, все измерители ЭМИ выпускаются с государственной поверкой, стоимость которой может превышать 10 тысяч рублей.

– Где лучше работают службы по обеспечению безопасности и жестче требования законодательства – в России или странах ЕС?

– В настоящее время нормативная база России и стран ЕС имеет тенденцию на сближение. В свое время в СССР нормирование ПДУ было гуманнее. Так, например, ранее в СВЧ-диапазоне допустимый уровень для населения нормировался не более 1 мкВт/кв. см, сейчас допустимый уровень увеличился до 10 мкВт/кв. см. Нормирование электромагнитного излучения за рубежом ведется исходя из повреждающего действия с учетом теплового рассеивания энергии электромагнитного поля в теле человека, забывая, например, о специфике мощных импульсных излучений малой длительности при их большой скважности, то есть при малых средних значениях. В отечественной практике есть достаточно много работ, указывающих на влияние электромагнитных полей более низких уровней.

События, связанные с этим

Для пилотируемого полета на Луну потребуется до шести пусков «Ангары»

КРЭТ разработал авиационные патроны-ловушки нового типа

Источник

способ обнаружения и распознавания источника электромагнитного излучения

Изобретение может быть использовано для определения местоположения априорно неизвестных источников радиоизлучения по излучениям их передатчиков. Достигаемым техническим результатом является повышение достоверности обнаружения и идентификации источника электромагнитного излучения путем использования информации ионосферного отражения сигнала в низкочастотном (НЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах. Способ включает прием в ВЧ и НЧ диапазонах магнитной составляющей поля по нескольким ортам, определение у принятого сигнала амплитуды, несущей частоты, вид и параметры модуляции, наличие гармонических составляющих несущей частоты, время начала и окончания существования сигнала, вид временной функции и пеленг на его источник, сравнивают время начала и окончания существования сигналов в ВЧ диапазоне, у которых обнаружено две и более гармонических составляющих несущей частоты, с временем начала и окончания существования сигналов в НЧ диапазоне, выделяют те пары сигналов источников излучения, у которых разница во времени прихода сигналов постоянна, вид модуляции ВЧ сигнала и вид временной функции НЧ сигнала одинаковы, а направления пеленгов на сигналы в НЧ и ВЧ диапазонах совпадают. При выполнении этих условий сигнал идентифицируют как принадлежащий к распознаваемому источнику электромагнитного излучения. 8 ил.

Формула изобретения

Способ обнаружения и распознавания источника электромагнитного излучения, включающий прием в высокочастотном диапазоне магнитной составляющей электромагнитного поля по нескольким ортам, определение амплитуды и несущей частоты, соответствующей максимуму амплитудного спектра сигнала для определения пеленга на источник излучения при превышении установленного порога обнаружения, отличающийся тем, что определяют в высокочастотном диапазоне вид и параметры модуляции принятого сигнала, наличие гармонических составляющих несущей частоты, время начала и окончания существования сигнала, дополнительно осуществляют прием сигнала в низкочастотном диапазоне, определяют амплитуду, частоту, вид временной функции и пеленг на его источник, сравнивают время начала и окончания существования сигналов в высокочастотном диапазоне, у которых обнаружено две и более гармонических составляющих несущей частоты, с временем начала и окончания существования сигналов в низкочастотном диапазоне, вид модуляции сигналов высокочастотного диапазона и вид временной функции сигналов низкочастотного диапазона и выделяют те пары сигналов источников излучения, у которых разница во времени прихода сигналов постоянна, вид модуляции высокочастотного сигнала и вид временной функции низкочастотного сигнала одинаковы, а направления пеленгов на сигналы в низкочастотном и высокочастотном диапазонах совпадают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения местоположения априорно неизвестных источников радиоизлучения по излучениям их передатчиков, для обнаружения ионосферных каналов обеспечения сверхдальней радиолокации, анализа воздействия мощного электромагнитного излучения на ионосферу с целью оценки негативного воздействия на ионосферу и биообъекты.

Проблемы определения с высокой точностью местоположения и распознавание источников электромагнитного излучения (передатчиков, «нагревных стендов», радионагревательных комплексов) связаны с совершенствованием систем связи и радиотехнического обеспечения, использующих сложные сигналы с малой спектральной плотностью мощности. В связи с энергетической скрытностью сложных сигналов необходимо минимизировать число приемных позиций (US, патент 5719584, МПК G01S 3/02, 1998 г.), а для сохранения однозначности результатов требуется увеличение числа приемных позиций (FR, патент 2688892, МПК G01S 3/40, 1989 г.).

Известен способ многопозиционного определения местоположения передатчиков декаметровых волн по патенту RU № 2285935, МПК G01S 5/04, 2005 г., в котором для повышения точности определения местоположения передатчиков по широкому классу сигналов, включая сложные сигналы с малой спектральной плотностью мощности, устраняют аномальные ошибки измерений на основе комбинации однопозиционного и многопозиционного способов определения координат, при этом учитывается дополнительная информация о закономерностях ионосферного распространения сигналов передатчика.

Известен способ распознавания сигналов систем связи по патенту RU № 2340910, МПК G01R 23/16, 2008 г., при котором осуществляется адаптивная многоступенчатая настройка параметров системы приема и цифровая обработка сигнала: преобразование Фурье, получение спектров сигнала и измерение его частотных параметров (средняя частота спектра, ширина его полосы частот).

Так как предлагаемое техническое решение основано на воздействии электромагнитного излучения на ионосферу, то в качестве прототипа принят способ однопунктовой дальнометрии источников электромагнитного излучения по патенту RU № 2118836, МПК G01S 5/02, 1998 г., в котором дальность определяется по времени задержки ионосферного отражения относительно сигнала земной волны, высоте отражающего слоя ионосферы и учитываются характеристики сигнала, для чего определяют опорную частоту электромагнитного излучения, соответствующую максимуму амплитудного спектра сигнала.

Практически все вышеуказанные способы обнаружения и определения источника электромагнитного излучения тем или иным путем решают задачу повышения точности определения местоположения (координат, дальности, направление излучения) источников, которая является важнейшей характеристикой таких измерений, а ее улучшение актуальной задачей.

Технической задачей предлагаемого способа является повышение достоверности обнаружения и распознавания (идентификации) источника электромагнитного излучения (нагревного стенда) путем использования информации ионосферного отражения сигнала нагревного стенда в низкочастотном (НЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах.

Для достижения технического результата предлагается способ однопозиционного обнаружения и распознавания источника электромагнитного излучения, включающий прием в высокочастотном диапазоне магнитной составляющей электромагнитного поля по нескольким ортам, определение амплитуды и несущей частоты, соответствующей максимуму амплитудного спектра сигнала для определения пеленга (направления прихода электромагнитного излучения) на источник излучения при превышении установленного порога обнаружения, в котором дополнительно определяют в высокочастотном диапазоне вид и параметры модуляции (индекс, девиация, время девиации и т.д.) принятого сигнала, наличие гармонических составляющих несущей частоты, время начала и окончания существования сигнала, дополнительно осуществляют прием сигнала в низкочастотном диапазоне, определяют амплитуду, частоту, вид временной функции и пеленг на его источник, сравнивают время начала и окончания существования сигналов в высокочастотном диапазоне, у которых обнаружено две и более гармонических составляющих несущей частоты, с временем начала и окончания существования сигналов в низкочастотном диапазоне, вид модуляции сигналов высокочастотного диапазона и вид временной функции сигналов низкочастотного диапазона, и выделяют те пары сигналов источников излучения, у которых разница во времени прихода сигналов постоянна, вид модуляции высокочастотного сигнала и вид временной функции низкочастотного сигнала одинаковы, а направления пеленгов на сигналы в низкочастотном и высокочастотном диапазонах совпадают. При выполнении этих условий сигнал идентифицируют, как принадлежащий к распознаваемому источнику электромагнитного излучения (нагревному стенду).

На фиг.1 приведена блок-схема, поясняющая принцип построения алгоритма распознавания сигналов предлагаемым способом; на фиг.2 — пример спектрального распределения в ВЧ диапазоне частот с исключением постоянно работающих радиосредств (частоты 2.8 и 6.5 МГц); на фиг.3 — исключение сигналов, не превышающих установленный порог обнаружения; на фиг.4 — панорамный обзор сигнала частотой 4.3 МГц, превышающего порог обнаружения для определения частоты модуляции (маркер на чертеже соответствует частоте модуляции 6.8-7.0 кГц); на фиг.5 — определение закона модуляции сигнала частотой 4.3 МГц (гармонический); на фиг.6 — поиск в НЧ диапазоне сигналов с частотами, равными модуляционным частотам сигналов в ВЧ диапазоне (частота 7 кГц присутствует и совпадает с модуляционной частотой сигнала 4.3 МГц в ВЧ диапазоне); на фиг.7 — вид временной диаграммы сигнала НЧ диапазона (сравнение времени существования сигнала, совпадение вида с законом модуляции сигнала частотой 4.3 МГц показывает на принадлежность сигнала 4.3 МГц к сигналу нагревного стенда); на фиг.8 — структурная схема устройства для реализации способа.

Выполнение способа основано на определении и сравнении ключевых параметров высокочастотного (в диапазоне от 2 до 12 МГц) и низкочастотного (в диапазоне от 0,8 Гц до 100 кГц) электромагнитных излучений. Определение параметров производится с помощью цифровой обработки сигналов, осуществляемой над массивами данных, полученных с трех приемных каналов (магнитной составляющей по ортам X/Y/Z геомагнитного поля) каждого преобразователя магнитного поля.

В частности, используются алгоритмы многоточечного быстрого преобразования Фурье, вычисления сверток и статистической обработки. Определение пеленга источников электромагнитного излучения производится путем попарной взаимной корреляционной обработки сигналов на выходах приемно-усилительных трактов устройства для осуществления способа.

По-операционно предлагаемый способ заключается в следующем:

— устанавливается порог обнаружения сигналов (отношение сигнал/шум составляет около 13 дБ);

— устанавливается полоса анализа 5 кГц для сканирования частотного диапазона;

— производится анализ радиоэлектронной обстановки с формированием банка данных постоянно работающих радиосредств (радиостанций, радиомаяков, РЛС и др.) по критерию превышения среднего уровня гармоники установленного порога обнаружения (первичный анализ приводится 1 сутки);

— исключаются из анализа частоты, включенные в банк данных (фиг.2);

— устанавливается полоса анализа 200 Гц для сканирования частотного диапазона и поиска сигналов источников радиоизлучений ИРИ (нагревных стендов);

— производится поиск сигналов и анализ по критерию превышения среднего уровня гармоники установленного порога обнаружения (фиг.3);

— определяются их параметры (несущая частота, вид и частота модуляции, наличие 2-ой и 3-ей гармоник несущей частоты (фиг.4-5));

— идентификация источника излучения: однозначный критерий принадлежности к нагревному стенду — наличие гармоник несущей частоты (две и более), так как это подтверждает нелинейность источника электромагнитного излучения (неоднородность отражающей среды в ионосфере);

— производится определение пеленга на источник ВЧ излучения при превышении сигнала источника излучения на 10 дБ установленного порога обнаружения;

— поиск модуляционных частот в низкочастотном диапазоне (фиг.6);

— определение параметров сигнала в низкочастотном диапазоне;

— определение пеленга на источник НЧ излучения при превышении сигнала источника излучения на 10 дБ установленного порога обнаружения;

— сравнение данных параметров ВЧ и НЧ излучений и определение возможного предназначения работы нагревного стенда в этот период с этими режимами (фиг.7).

Передача данных на выход устройства: центральная частота, вид модуляции, пеленг, время.

Устройство для осуществления данного способа (фиг.8) состоит из двух частей: низкочастотной и высокочастотной.

Низкочастотная часть включает преобразователь магнитного поля 1 (три стержневые антенны) для измерения в поддиапазоне 0,8-40 Гц, преобразователь магнитного поля 2 (три стержневые антенны) для измерения в поддиапазоне 60-10000 Гц, магнитную изотропную рамочную антенну 3 для измерения в поддиапазоне 10-100 кГц. Каждый из трех каналов преобразователей 1-3 подключены к блоку обработки 4, входы-выходы которого соединены через волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) с блоком сопряжения 5, входы-выходы которого через USB-порт подключены к персональному компьютеру 6.

Синхронизация работы блоков осуществляется посредством источников высокостабильной тактовой частоты 7 и 11, в качестве которых использован приемник GPS.

Высокочастотная часть комплекса включает магнитную изотропную антенну 8 для измерения в диапазоне 2-12 МГц, с трех каналов которой сигналы поступают на блок обработки 9, входы-выходы которого через USB-порт подключены к персональному компьютеру 10.

Объединяет обе части комплекса сетевой концентратор (HUB) 12, входы-выходы которого через Ethernet-порт соединены соответственно с входами-выходами персональных компьютеров (ПК) 6 и 10 и являются выходом устройства.

Прием сигналов осуществляется магнитными преобразователями (антенны) 1-3, 8, каждый из которых имеет три независимых идентичных канала приема магнитной составляющей электромагнитного поля по ортам X/Y/Z, размещенными в одной приемной системе. Сигналы НЧ диапазона поступают в модуль предварительных усилителей блока обработки 4, где широкополосный усилитель с программируемым коэффициентом усиления и высоким подавлением синфазной помехи, а также НЧ-фильтр приводят сигналы к требуемому уровню. Далее сигналы в блоке обработки 4 поступают на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и в центральный процессор предварительной обработки сигналов. Мультиплексированный сигнал по шине данных передается в контроллер оптического приемо-передатчика и через волоконно-оптическую линию связи — на блок сопряжения 5.

Для координатно-временной привязки сигналов используется GPS-приемник с возможностью передачи ежесекундного сигнала точного времени (широта, долгота, время, дата) и решающий задачу пеленгации на источник, удовлетворяющий условиям регистрации. Прием, преобразование оптического сигнала в электрический сигнал, его демультиплексирование и передача на контроллер USB-порта производится в блоке сопряжения 5 (НЧ диапазона) и в блоке 9 (ВЧ диапазона). Передача-прием данных ПК 6 и 10 между ВЧ и НЧ частями устройства по каналам связи Ethernet.

Предложенная совокупность признаков позволяет использовать при обнаружении и определении источника излучения информацию о закономерностях и особенностях ионосферного распространения сигналов в высокочастотном и низкочастотном диапазонах излучений, когда ионосфера выполняет роль детектора, механизм действия которых пока не изучен. В результате использования данного способа число возможных сигналов, подлежащих анализу, уменьшается, повышая достоверность идентификации источника излучения.

Источник

Вам также может понравиться

Ясень семена способ распространения

Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической

Ярлыки способы создания ярлыков ос windows

Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки

Японское удобрение фуджима способ применения

Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка

Японский чай способ заварки

Технология заваривания японского чая Известно, что