Az árnyékolás alapelvei mágneses mező

A mágneses tér árnyékolására két módszert alkalmaznak:

Bypass módszer;

Képernyő mágneses tér módszer.

Nézzük meg közelebbről az egyes módszereket.

Mágneses tér tolatásának módszere képernyővel.

Az állandó és lassan változó váltakozó mágneses tér elleni védelemre a mágneses tér képernyővel történő tolatásának módszerét alkalmazzák. A képernyők ferromágneses anyagokból készülnek, nagy relatív mágneses penetrációval (acél, permalloy). Ha van képernyő, akkor a mágneses indukció vonalai főleg annak falai mentén haladnak (8.15. ábra), amelyek mágneses ellenállása alacsony a képernyőn belüli légtérhez képest. Az árnyékolás minősége az árnyékolás mágneses áteresztőképességétől és a mágneses áramkör ellenállásától függ, pl. Minél vastagabb a képernyő, és minél kevesebb varrat és illesztés fut át ​​a mágneses indukciós vonalak irányában, annál nagyobb az árnyékolás hatékonysága.

A mágneses tér képernyő általi eltolásának módja.

Váltakozó nagyfrekvenciás mágneses terek szűrésére a mágneses mező képernyő általi eltolásának módszerét alkalmazzák. Ebben az esetben nem mágneses fémből készült képernyőket használnak. Az árnyékolás az indukció jelenségén alapul. Itt hasznos az indukció jelensége.

Helyezzünk egy rézhengert az egyenletes váltakozó mágneses tér útjába (8.16a ábra). Változó ED-k gerjesztődnek benne, ami viszont váltakozó induktív örvényáramot (Foucault áramokat) hoz létre. Ezen áramok mágneses tere (8.16b. ábra) zárva lesz; a henger belsejében az izgalmas mező felé, azon kívül pedig az izgalmas mező felé irányul. A kapott mezőről (8.16. ábra, c) kiderül, hogy a henger közelében gyengült, azon kívül pedig erősödik, azaz. a mező kiszorul a henger által elfoglalt térből, ami annak árnyékoló hatása, ami annál hatékonyabb lesz, minél kisebb elektromos ellenállás henger, azaz minél nagyobbak a rajta átfolyó örvényáramok.

A felülethatásnak ("bőrhatás") köszönhetően az örvényáramok sűrűsége és a váltakozó mágneses tér intenzitása exponenciálisan csökken, ahogy az ember mélyebbre megy a fémbe.

, (8.5)

Ahol (8.6)

– a mező és az áramerősség csökkenésének mutatója, amelyet ún egyenértékű behatolási mélység.

Itt látható az anyag relatív mágneses permeabilitása;

– a vákuum mágneses permeabilitása, 1,25*10 8 g*cm -1;

– az anyag ellenállása, Ohm*cm;

- frekvencia Hz.

Az egyenértékű behatolási mélység értéke alkalmas az örvényáramok árnyékoló hatásának jellemzésére. Minél kisebb x0, annál nagyobb mágneses teret hoznak létre, amely kiszorítja a hangszedő forrás külső mezőjét a képernyő által elfoglalt térből.

A (8.6) =1 képletben szereplő nem mágneses anyag esetén az árnyékolási hatást csak a és határozza meg. Mi van, ha a képernyő ferromágneses anyagból készül?

Ha egyenlőek, a hatás jobb lesz, mivel >1 (50...100) és x 0 kisebb lesz.

Tehát x 0 az örvényáramok árnyékoló hatásának kritériuma. Érdekes megbecsülni, hogy az áramsűrűség és a mágneses térerősség hányszor kisebb x 0 mélységben, mint a felszínen. Ehhez behelyettesítjük az x = x 0-t a (8.5) képletbe, majd

amiből látható, hogy x 0 mélységben az áramsűrűség és a mágneses térerősség e-szeresére csökken, azaz. 1/2,72 értékre, ami a felületi sűrűség és feszültség 0,37-e. Mivel a mezőgyengülés csak 2,72 alkalommal x 0 mélységben nem elég az árnyékolóanyag jellemzésére, akkor használjon még két x 0,1 és x 0,01 behatolási mélységet, amelyek az áramsűrűség és a térfeszültség 10-szeres és 100-szoros csökkenését jellemzik a felületen lévő értékekhez képest.

Adjuk meg az x 0,1 és x 0,01 értékeket az x 0 értékkel, ehhez a (8,5) kifejezés alapján elkészítjük az egyenletet

ÉS ,

eldöntöttük, melyiket kapjuk

x 0,1 =x 0 ln10 = 2,3x 0 ; (8.7)

x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6x 0

A (8.6) és (8.7) képletek alapján a különböző árnyékoló anyagokra a behatolási mélységek értékeit a szakirodalom megadja. Az érthetőség kedvéért ugyanezeket az adatokat a 8.1. táblázat formájában mutatjuk be.

A táblázat azt mutatja, hogy minden magas frekvencián, a középhullám-tartománytól kezdve nagyon hatékony a 0,5...1,5 mm vastagságú bármilyen fémből készült képernyő. A képernyő vastagságának és anyagának kiválasztásakor ne induljon el elektromos tulajdonságok anyagot, és irányítani kell a mechanikai szilárdságra, merevségre, korrózióállóságra, az egyes részek egyszerű csatlakoztatására és kis ellenállású átmeneti érintkezők kialakítására vonatkozó szempontok, a forrasztás, hegesztés egyszerűsége stb.

A táblázat adataiból az következik 10 MHz-nél nagyobb frekvenciák esetén a 0,1 mm-nél kisebb vastagságú réz és még inkább ezüst film jelentős árnyékoló hatást biztosít. Ezért 10 MHz feletti frekvenciákon teljesen elfogadható a getinax fóliából vagy más szigetelőanyagból készült, réz vagy ezüst bevonattal ellátott képernyők használata.

Az acél képernyőként használható, de ezt csak emlékezni kell a nagy méret miatt ellenállásés a hiszterézis jelensége, az acél képernyő jelentős veszteségeket vezethet be az árnyékoló áramkörökbe.

Szűrés

A szűrés a fő eszköze az egyenáramú és váltakozó áramú ES tápellátási és kapcsolóáramköreiben keletkező konstruktív interferencia csillapításának. Az erre a célra kialakított interferenciaszűrők lehetővé teszik a külső és külső forrásokból származó, vezetett interferenciák csökkentését. belső források. A szűrés hatékonyságát a szűrő által bevezetett csillapítás határozza meg:

dB,

A következő alapvető követelmények vonatkoznak a szűrőre:

Az előírt S hatásfok biztosítása a szükséges frekvenciatartományban (figyelembe véve az elektromos áramkör belső ellenállását és terhelését);

A szűrőn az egyen- vagy váltakozó feszültség megengedett esésének korlátozása maximális terhelési áram mellett;

Biztosítani kell a tápfeszültség elfogadható nemlineáris torzításait, amelyek meghatározzák a szűrő linearitásának követelményeit;

Tervezési követelmények - árnyékolási hatékonyság, minimális teljes méretek és tömeg, biztosítva a normál állapotot termikus rezsim, mechanikai és éghajlati hatásokkal szembeni ellenállás, a kialakítás gyárthatósága stb.;

A szűrőelemeket az elektromos áramkör névleges áramainak és feszültségeinek, valamint az instabilitás okozta feszültség- és áramlökések figyelembevételével kell kiválasztani. elektromos üzemmódés az átmeneti folyamatok.

Kondenzátorok. Független zajcsillapító elemként és párhuzamos szűrőegységként használatosak. Szerkezetileg a zajszűrő kondenzátorok a következőkre oszthatók:

Kétpólusú típus K50-6, K52-1B, ETO, K53-1A;

Támogatás típusa KO, KO-E, KDO;

Átvezető, nem koaxiális K73-21 típusú;

Átvezető koaxiális típusú KTP-44, K10-44, K73-18, K53-17;

Kondenzátor egységek;

A zajszűrő kondenzátor fő jellemzője az impedanciájának a frekvenciától való függése. A körülbelül 10 MHz-ig terjedő frekvenciatartományban az interferencia csökkentése érdekében kétpólusú kondenzátorok használhatók, figyelembe véve vezetékeik rövid hosszát. A referencia zajelnyomó kondenzátorokat 30-50 MHz-es frekvenciáig használják. A szimmetrikus áteresztő kondenzátorokat kétvezetékes áramkörben alkalmazzák 100 MHz-es nagyságrendű frekvenciáig. Az áteresztő kondenzátorok széles frekvenciatartományban működnek, körülbelül 1000 MHz-ig.

Induktív elemek. Független zajcsillapító elemekként és zajszűrő szűrők szekvenciális kapcsolataiként használják őket. Szerkezetileg a leggyakoribb fojtók speciális típusok:

Ferromágneses mag bekapcsolása;

Turn-free.

A zajszűrő fojtótekercs fő jellemzője az impedanciájának a frekvenciától való függése. Alacsony frekvencián ajánlott a PP90 és PP250 márkájú, m-permalloy alapú magnetodielektromos magok használata. A legfeljebb 3 A áramerősségű berendezések áramköreiben fellépő interferencia elnyomására ajánlott DM típusú HF fojtótekercset, nagyobb névleges áram esetén pedig D200 sorozatú fojtótekercset használni.

Szűrők. A B7, B14, B23 típusú kerámia áteresztő szűrőket úgy tervezték, hogy elnyomják az interferenciát az egyenáramú, pulzáló és váltakozó áramú áramkörökben a 10 MHz és 10 GHz közötti frekvenciatartományban. Az ilyen szűrők kialakítását a 8.17. ábra mutatja

A B7, B14, B23 szűrők által bevezetett csillapítás a 10..100 MHz frekvenciatartományban körülbelül 20..30-ról 50..60 dB-re nő, a 100 MHz feletti frekvenciatartományban pedig meghaladja az 50 dB-t.

A B23B típusú kerámia átvezető szűrők kerámia lemezkondenzátorokra és fordulatmentes ferromágneses fojtótekercsekre épülnek (8.18. ábra).

A fordulatmentes fojtótekercsek egy cső alakú ferromágneses mag, amely 50-es osztályú VCh-2 ferritből készül, átvezető csatlakozóra szerelve. Az induktor induktivitása 0,08…0,13 μH. A szűrőház UV-61 kerámia anyagból készült, amely nagy mechanikai szilárdságú. A ház ezüstréteggel van bevonva, hogy alacsony érintkezési ellenállást biztosítson a kondenzátor külső bélése és a földelő menetes persely között, amely a szűrő rögzítésére szolgál. A kondenzátor a külső kerület mentén a szűrőházhoz, a belső kerülete mentén pedig az átvezető terminálhoz van forrasztva. A szűrő tömítését a ház végeinek keverékkel való feltöltése biztosítja.

B23B szűrők esetén:

névleges szűrőkapacitások – 0,01-6,8 µF,

névleges feszültség 50 és 250 V,

névleges áram 20A-ig,

A szűrő teljes méretei:

L = 25 mm, D = 12 mm

A B23B szűrők által bevezetett csillapítás a 10 kHz-től 10 MHz-ig terjedő frekvenciatartományban körülbelül 30..50-ről 60..70 dB-re nő, a 10 MHz feletti frekvenciatartományban pedig meghaladja a 70 dB-t.

A fedélzeti ES-k esetében ígéretes a speciális zajcsökkentő vezetékek alkalmazása ferrofillerekkel, amelyek nagy mágneses permeabilitással és nagy fajlagos veszteséggel rendelkeznek. Tehát a PPE márkájú vezetékeknél a beillesztési csillapítás az 1...1000 MHz frekvenciatartományban 6-ról 128 dB/m-re nő.

Ismeretes a többtűs csatlakozók kialakítása, amelyeknél minden érintkezőre egy-egy U alakú zajszűrő van beépítve.

A beépített szűrő teljes méretei:

hossza 9,5 mm,

átmérője 3,2 mm.

A szűrő által bevezetett csillapítás egy 50 ohmos áramkörben 20 dB 10 MHz frekvencián és legfeljebb 80 dB 100 MHz frekvencián.

Digitális elektronikus eszközök tápáramköreinek szűrése.

A digitális integrált áramkörök (DIC) kapcsolása során fellépő, valamint kívülről behatoló impulzuszaj a teljesítménybuszokban a digitális információfeldolgozó eszközök működési zavaraihoz vezethet.

A teljesítménybuszok zajszintjének csökkentése érdekében áramkör-tervezési módszereket alkalmaznak:

A „teljesítmény” buszok induktivitásának csökkentése, figyelembe véve a közvetlen és visszatérő vezetékek kölcsönös mágneses csatolását;

A „teljesítmény” buszok szakaszainak hosszának csökkentése, amelyek általánosak a különféle digitális információs rendszerek áramainál;

Az impulzusáramok széleinek lassítása a „teljesítmény” buszokban zajcsökkentő kondenzátorok segítségével;

Nyomtatott áramköri áramkörök racionális topológiája.

A méret növelése keresztmetszet A vezetők a buszok belső induktivitásának csökkenéséhez vezetnek, és csökkentik az aktív ellenállásukat is. Ez utóbbi különösen fontos a földbusz esetében, amely a jeláramkörök visszatérő vezetéke. Ezért a többrétegű nyomtatott áramköri kártyákban kívánatos, hogy a „teljesítmény” buszokat a szomszédos rétegekben elhelyezkedő vezető síkok formájában készítsék el (8.19. ábra).

A digitális IC-k nyomtatott áramköri egységeiben használt felső teljesítménybuszok keresztirányú méretei nagyobbak, mint a nyomtatott vezetők formájában készült sínek, ezért kisebb az induktivitásuk és az ellenállásuk. További előnyök A szerelt teljesítménybuszok a következők:

Jeláramkörök egyszerűsített útválasztása;

A PP merevségének növelése további bordák létrehozásával, amelyek korlátozóként működnek, és megvédik a szerelt ERE-vel ellátott IC-t a mechanikai sérülésektől a termék telepítése és konfigurálása során (8.20. ábra).

A nyomtatással gyártott és függőlegesen a NYÁK-ra szerelt „power” rudak technológiailag igen fejlettek (6.12c ábra).

Ismeretesek az IC teste alá szerelt szerelt gyűjtősínek kivitelei, amelyek a táblán sorokban helyezkednek el (8.22. ábra).

Az „ellátó” buszok figyelembe vett kialakítása nagy lineáris kapacitást is biztosít, ami a „táp” vezeték hullámimpedanciájának csökkenéséhez, és ennek következtében az impulzuszaj szintjének csökkenéséhez vezet.

Az IC áramelosztást a PP-hez nem sorosan (8.23a ábra), hanem párhuzamosan (8.23b ábra) kell végrehajtani.

Az áramelosztást zárt áramkörök formájában kell alkalmazni (8.23c ábra). Ez a kialakítás elektromos paramétereiben közel áll a szilárd teljesítménysíkhoz. A külső interferenciát hordozó mágneses mező hatása elleni védelem érdekében a PP kerülete mentén külső zárt hurkot kell biztosítani.

Földelés

A földelési rendszer egy elektromos áramkör, amely képes fenntartani egy minimális potenciált, amely egy adott termékben a referenciaszint. A tápegység földelő rendszerének jel- és áram-visszatérő áramköröket kell biztosítania, meg kell védenie az embereket és a berendezéseket az áramforrás áramköreinek hibáitól, és el kell távolítania a statikus töltéseket.

A földelőrendszerekre a következő alapvető követelmények vonatkoznak:

1) a földbusz teljes impedanciájának minimalizálása;

2) a mágneses mezőkre érzékeny zárt földelő hurkok hiánya.

Az ES legalább három különálló földelő áramkört igényel:

Alacsony áramú és feszültségű jeláramkörökhöz;

Nagy teljesítményű áramkörökhöz (tápegységek, ES kimeneti fokozatok stb.)

Karosszériaáramkörökhöz (alváz, panelek, képernyők és fémezés).

Az ES elektromos áramkörei a következő módon vannak földelve: egy ponton és több ponton a legközelebb hivatkozási pont földelés (8.24. ábra)

Ennek megfelelően a földelési rendszereket egypontos és többpontosnak nevezhetjük.

A legmagasabb szintű interferencia az egypontos földelési rendszerben jelentkezik, közös sorba kapcsolt földelőbusszal (8.24 a ábra).

Minél távolabb van a földelési pont, annál nagyobb a potenciálja. Nem használható nagy energiafogyasztású áramkörökben, mivel a nagy teljesítményű FU-k nagy visszatérő földáramot hoznak létre, amely befolyásolhatja a kis jelű FU-kat. Ha szükséges, a legkritikusabb FU-t a referenciaföldelési ponthoz a lehető legközelebb kell csatlakoztatni.

A nagyfrekvenciás áramkörökhöz (f≥10 MHz) többpontos földelési rendszert (8.24 c ábra) kell használni, amely a RES FU-t a referencia földelési ponthoz legközelebb eső pontokon köti össze.

Érzékeny áramkörök esetén lebegő földelő áramkört használnak (8.25. ábra). Egy ilyen földelési rendszer megköveteli teljes elszigeteltségáramkörök a házból (nagy ellenállás és kis kapacitás), in másképp hatástalannak bizonyul. Az áramkörök táplálhatók napelemekkel vagy akkumulátorokkal, és a jeleknek transzformátorokon vagy optocsatolókon keresztül kell belépniük az áramkörbe, illetve elhagyniuk azt.

A kilenc sávos digitális szalagos meghajtó esetében a figyelembe vett földelési elvek megvalósításának példája a 8.26. ábrán látható.

A következő földi buszok vannak: három jel, egy táp és egy test. Az interferenciára leginkább érzékeny analóg FU-k (kilenc érzékelős erősítők) két különálló földbusz segítségével vannak földelve. A harmadik jelbuszra, a földre csatlakozik kilenc íráserősítő, amelyek magasabb jelszinten működnek, mint az olvasási erősítők, valamint vezérlő IC-k és adattermékekkel rendelkező interfész áramkörök. Három motor egyenáramés ezek vezérlő áramkörei, relékei és mágnesszelepei a teljesítménybusz földelésére vannak kötve. A legérzékenyebb hajtótengely motorvezérlő áramkör a test referenciapontjához legközelebb van csatlakoztatva. Az alváz földelő busza az alváz és a ház összekapcsolására szolgál. A jel-, a táp- és az alváz földelőbusz a másodlagos tápegység egy pontján össze van kötve. Megjegyzendő, hogy a megújuló energiaforrások tervezése során célszerű szerkezeti kapcsolási rajzokat készíteni.

Az elektromos mezők forrása ipari frekvencia meglévő elektromos berendezések (elektromos vezetékek, induktorok, hőberendezések kondenzátorai, betápláló vezetékek, generátorok, transzformátorok, elektromágnesek, mágnesszelepek, félhullámú vagy kondenzátor típusú impulzusrendszerek, öntött és fémkerámia mágnesek stb.) áramvezető részei. ).

Hosszú távú expozíció elektromos mező az emberi szervezetben zavarokat okozhat funkcionális állapot idegrendszer és szív- és érrendszer. Ez fokozott fáradtságban, a munkavégzés minőségének romlásában, szívfájdalomban, vérnyomás- és pulzusváltozásban fejeződik ki.

Az ipari frekvenciaáramok elektromos mezőjének hatása elleni kollektív védelem fő típusai az árnyékoló eszközök - az elektromos berendezések szerves részét képezik, amelyeket a nyitott kapcsolóberendezésekben és a felsővezetékeken lévő személyzet védelmére terveztek.

Árnyékoló berendezés szükséges a berendezések ellenőrzésekor és az üzemi kapcsoláskor, a munkafolyamat ellenőrzésekor. Szerkezetileg az árnyékoló eszközöket előtetők, előtetők vagy fémkötelekből, rudakból, hálókból készült válaszfalak formájában tervezték.

A hordozható képernyőket elektromos berendezések karbantartási munkáihoz is használják eltávolítható előtetők, előtetők, válaszfalak, sátrak és pajzsok formájában.

Az árnyékoló eszközöket korróziógátló bevonattal kell ellátni és földelni kell.

A rádiófrekvenciás elektromágneses mezők forrásai:

a 60 kHz - 3 MHz tartományban - fémek (edzés, izzítás, olvasztás, forrasztás, hegesztés stb.) és egyéb anyagok indukciós feldolgozására szolgáló berendezések árnyékolatlan elemei, valamint rádiókommunikációban és műsorszórásban használt berendezések és műszerek;

3 MHz - 300 MHz tartományban - rádiókommunikációban, műsorszórásban, televízióban, gyógyászatban használt berendezések és műszerek árnyékolatlan elemei, valamint a dielektrikumok hevítésére szolgáló berendezések (műanyag keverékek hegesztése, műanyagok hevítése, fatermékek ragasztása stb.);

a 300 MHz - 300 GHz tartományban - a radarban, rádiócsillagászatban, rádióspektroszkópiában, fizioterápiában stb. használt berendezések és műszerek árnyékolatlan elemei.

Hosszú távú rádióhullámoknak való kitettség különféle rendszerek az emberi szervezetnek változatos következményei vannak.

A rádióhullámoknak minden tartományban a legjellemzőbbek a központi normál állapottól való eltérések idegrendszerés az emberi szív- és érrendszerre. A kitett személyzet szubjektív érzései közé tartoznak a gyakori panaszok fejfájás, álmosság vagy általános álmatlanság, fáradtság, gyengeség, fokozott izzadás, memóriavesztés, szórakozottság, szédülés, elsötétülés a szemekben, ok nélküli szorongás, félelem stb.

Az elektromágneses hullámforrásokkal végzett munka biztonságának biztosítása érdekében a tényleges szabványos paraméterek szisztematikus ellenőrzését végzik a munkahelyeken és azokon a helyeken, ahol a személyzet tartózkodhat. A szabályozás az elektromos és mágneses tér erősségének mérésével, valamint az energiaáram sűrűségének mérésével történik az Egészségügyi Minisztérium jóváhagyott módszerei szerint.

A személyzet rádióhullámokkal szembeni védelmét minden típusú munkánál alkalmazzák, ha a munkakörülmények nem felelnek meg a szabványok követelményeinek. Ezt a védelmet végrehajtják a következő módokonés azt jelenti:

összehangolt terhelések és teljesítményelnyelők, amelyek csökkentik az energiaáramlási mező erősségét és sűrűségét elektromágneses hullámok;

a munkahely és a sugárforrás árnyékolása;

a berendezések racionális elhelyezése a dolgozószobában;

kiválasztás racionális rezsimek berendezések üzemeltetése és a személyzet munkarendje;

megelőző védőfelszerelés használata.

A fényvisszaverő képernyők nagy elektromos vezetőképességű anyagokból készülnek, mint például fémek (tömör falak formájában) vagy fém hátlappal ellátott pamutszövetek. A tömör fém ernyők a leghatékonyabbak, és már 0,01 mm vastagságukban is körülbelül 50 dB-lel (100 000-szeres) csillapítják az elektromágneses mezőt.

Az elnyelő képernyők gyártásához rossz elektromos vezetőképességű anyagokat használnak. Az abszorbeáló sziták speciális összetételű préselt gumilemezek formájában készülnek, kúpos tömör vagy üreges tüskékkel, valamint karbonilvassal töltött porózus gumilemezek formájában, préselt fémhálóval. Ezeket az anyagokat a sugárzó berendezés keretére vagy felületére ragasztják

3.5.Védelem a lézersugárzás.
Lézeres vagy optikai kvantumgenerátor- ez egy generátor elektromágneses sugárzás optikai tartomány, a kényszerített (stimulált) sugárzás használatán alapul. Egyedi tulajdonságaik miatt (távolsági sugárirányosság, koherencia) kizárólag széles körű alkalmazás V különböző területeken ipar, tudomány, technológia, kommunikáció, mezőgazdaság, orvostudomány, biológia stb.
A lézerek besorolása a lézersugárzás kezelőszemélyzetre gyakorolt ​​veszélyességi fokán alapul. Ezen osztályozás szerint a lézereket 4 osztályba sorolják:
1. osztály (biztonságos) - a kimenő sugárzás nem veszélyes a szemre;

II. osztály (alacsony kockázatú) - a közvetlen vagy tükröződő sugárzás veszélyes a szemre;
III. osztály (közepes veszélyességű) - a közvetlen, tükröződő és diffúz sugárzás a fényvisszaverő felülettől 10 cm távolságra veszélyes a szemre és (vagy) a közvetlen vagy tükröződő sugárzás veszélyes a bőrre;
IV. osztály (nagyon veszélyes) - a diffúz sugárzás a visszaverő felülettől 10 cm távolságra veszélyes a bőrre.
A keletkezett lézersugárzás veszélyességi fokának felmérésének vezető kritériumai a teljesítmény (energia), a hullámhossz, az impulzus időtartama és a besugárzási expozíció.
Rendkívül megengedett szintek, a lézerek tervezésére, elhelyezésére és biztonságos üzemeltetésére vonatkozó követelményeket a 2392-81 számú „A lézerek tervezésére és üzemeltetésére vonatkozó egészségügyi normák és szabályok” szabályozza, amelyek lehetővé teszik olyan intézkedések kidolgozását, amelyek biztosítják a biztonságos munkavégzés feltételeit a lézerrel végzett munka során. lézerek. Az egészségügyi normák és szabályok lehetővé teszik az MPL-értékek meghatározását az optikai tartomány minden egyes üzemmódjához és szakaszához speciális képletek és táblázatok segítségével. A maximálisan megengedett besugárzási szinteket a lézerek működési módjának figyelembevételével különböztetik meg - folyamatos üzemmód, monoimpulzus, impulzus-periodikus.
A sajátosságoktól függően technológiai folyamat A lézeres berendezéssel végzett munka során a személyzet főként visszavert és szórt sugárzásnak van kitéve. A biológiai tárgyakban (szövetekben, szervekben) a lézersugárzás energiája különféle átalakulásokon mehet keresztül, és a besugárzott szövetekben szerves elváltozásokat (primer hatás) és nem specifikus funkcionális természetű változásokat okozhat ( másodlagos hatások), amelyek a szervezetben sugárzás hatására keletkeznek.
A lézersugárzásnak a látószervre gyakorolt ​​hatása (a kisebb funkcionális károsodástól a teljes látásvesztésig) főként a hatás hullámhosszától és lokalizációjától függ.
Lézerek használatakor nagy teljesítményűés bővítjük azokat gyakorlati használat a véletlen sérülés veszélye nemcsak a látószervre, hanem a látószervre is bőr sőt a belső szervek további változásokkal a központi idegrendszeri és endokrin rendszerek.
A lézersugárzás okozta sérülések megelőzése mérnöki, műszaki, tervezési, szervezési, egészségügyi és higiéniai intézkedések rendszerét foglalja magában.
A II-III osztályú lézerek használatakor a személyzet expozíciójának elkerülése érdekében vagy el kell keríteni a lézerzónát, vagy le kell árnyékolni a sugársugarat. A képernyőknek és kerítéseknek a legalacsonyabb reflexiós anyagból kell készülniük, tűzállónak kell lenniük, és nem bocsáthatnak ki mérgező anyagokat lézersugárzás hatására.
A IV. veszélyességi osztályú lézerek külön elkülönített helyiségekben helyezkednek el, és felszereltek távirányító a munkájuk.
Ha több lézert helyez el egy helyiségben, ki kell zárni a különböző létesítményeken dolgozó kezelők kölcsönös besugárzásának lehetőségét. Azokba a helyiségekbe, ahol a lézerek találhatók, a működésükhöz nem kapcsolódó személyek nem léphetnek be. A lézerek vizuális beállítása védőfelszerelés nélkül tilos.
A zaj elleni védelem érdekében megfelelő intézkedéseket kell tenni a berendezések hangszigetelésére, hangelnyelésére stb.
A lézerrel végzett munka során biztonságos munkakörülményeket biztosító személyi védőfelszerelések közé tartoznak a speciális szemüvegek, pajzsok és maszkok, amelyek a maximális határértékre csökkentik a szem expozícióját.
Egyéni védőfelszerelés csak akkor használható, ha a kollektív védőfelszerelés nem teszi lehetővé az egészségügyi szabályok követelményeinek teljesítését.

A mágneses tér árnyékolására két módszert alkalmaznak:

Bypass módszer;

Képernyő mágneses tér módszer.

Nézzük meg közelebbről az egyes módszereket.

Mágneses tér tolatásának módszere képernyővel.

Az állandó és lassan változó váltakozó mágneses tér elleni védelemre a mágneses tér képernyővel történő tolatásának módszerét alkalmazzák. A képernyők ferromágneses anyagokból készülnek, nagy relatív mágneses penetrációval (acél, permalloy). Ha van képernyő, akkor a mágneses indukció vonalai főleg annak falai mentén haladnak (8.15. ábra), amelyek mágneses ellenállása alacsony a képernyőn belüli légtérhez képest. Az árnyékolás minősége az árnyékolás mágneses áteresztőképességétől és a mágneses áramkör ellenállásától függ, pl. Minél vastagabb a képernyő, és minél kevesebb varrat és illesztés fut át ​​a mágneses indukciós vonalak irányában, annál nagyobb az árnyékolás hatékonysága.

A mágneses tér képernyő általi eltolásának módja.

Váltakozó nagyfrekvenciás mágneses terek szűrésére a mágneses mező képernyő általi eltolásának módszerét alkalmazzák. Ebben az esetben nem mágneses fémből készült képernyőket használnak. Az árnyékolás az indukció jelenségén alapul. Itt hasznos az indukció jelensége.

Helyezzünk egy rézhengert az egyenletes váltakozó mágneses tér útjába (8.16a ábra). Változó ED-k gerjesztődnek benne, ami viszont váltakozó induktív örvényáramot (Foucault áramokat) hoz létre. Ezen áramok mágneses tere (8.16b. ábra) zárva lesz; a henger belsejében az izgalmas mező felé, azon kívül pedig az izgalmas mező felé irányul. A kapott mezőről (8.16. ábra, c) kiderül, hogy a henger közelében gyengült, azon kívül pedig erősödik, azaz. a mező kiszorul a henger által elfoglalt térből, ami annak árnyékoló hatása, ami minél hatékonyabb lesz, minél kisebb lesz a henger elektromos ellenállása, pl. minél nagyobbak a rajta átfolyó örvényáramok.

A felülethatásnak ("bőrhatás") köszönhetően az örvényáramok sűrűsége és a váltakozó mágneses tér intenzitása exponenciálisan csökken, ahogy az ember mélyebbre megy a fémbe.

, (8.5)

Ahol (8.6)

– a mező és az áramerősség csökkenésének mutatója, amelyet ún egyenértékű behatolási mélység.

Itt látható az anyag relatív mágneses permeabilitása;

– a vákuum mágneses permeabilitása, 1,25*10 8 g*cm -1;

– az anyag ellenállása, Ohm*cm;

- frekvencia Hz.

Az egyenértékű behatolási mélység értéke alkalmas az örvényáramok árnyékoló hatásának jellemzésére. Minél kisebb x0, annál nagyobb mágneses teret hoznak létre, amely kiszorítja a hangszedő forrás külső mezőjét a képernyő által elfoglalt térből.

A (8.6) =1 képletben szereplő nem mágneses anyag esetén az árnyékolási hatást csak a és határozza meg. Mi van, ha a képernyő ferromágneses anyagból készül?

Ha egyenlőek, a hatás jobb lesz, mivel >1 (50...100) és x 0 kisebb lesz.

Tehát x 0 az örvényáramok árnyékoló hatásának kritériuma. Érdekes megbecsülni, hogy az áramsűrűség és a mágneses térerősség hányszor kisebb x 0 mélységben, mint a felszínen. Ehhez behelyettesítjük az x = x 0-t a (8.5) képletbe, majd

amiből látható, hogy x 0 mélységben az áramsűrűség és a mágneses térerősség e-szeresére csökken, azaz. 1/2,72 értékre, ami a felületi sűrűség és feszültség 0,37-e. Mivel a mezőgyengülés csak 2,72 alkalommal x 0 mélységben nem elég az árnyékolóanyag jellemzésére, akkor használjon még két x 0,1 és x 0,01 behatolási mélységet, amelyek az áramsűrűség és a térfeszültség 10-szeres és 100-szoros csökkenését jellemzik a felületen lévő értékekhez képest.

Adjuk meg az x 0,1 és x 0,01 értékeket az x 0 értékkel, ehhez a (8,5) kifejezés alapján elkészítjük az egyenletet

ÉS ,

eldöntöttük, melyiket kapjuk

x 0,1 =x 0 ln10 = 2,3x 0 ; (8.7)

x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6x 0

A (8.6) és (8.7) képletek alapján a különböző árnyékoló anyagokra a behatolási mélységek értékeit a szakirodalom megadja. Az érthetőség kedvéért ugyanezeket az adatokat a 8.1. táblázat formájában mutatjuk be.

A táblázat azt mutatja, hogy minden magas frekvencián, a középhullám-tartománytól kezdve nagyon hatékony a 0,5...1,5 mm vastagságú bármilyen fémből készült képernyő. A képernyő vastagságának és anyagának megválasztásakor nem az anyag elektromos tulajdonságaiból kell kiindulni, hanem azokra kell támaszkodni a mechanikai szilárdságra, merevségre, korrózióállóságra, az egyes részek egyszerű csatlakoztatására és kis ellenállású átmeneti érintkezők kialakítására vonatkozó szempontok, a forrasztás, hegesztés egyszerűsége stb.

A táblázat adataiból az következik 10 MHz-nél nagyobb frekvenciák esetén a 0,1 mm-nél kisebb vastagságú réz és még inkább ezüst film jelentős árnyékoló hatást biztosít. Ezért 10 MHz feletti frekvenciákon teljesen elfogadható a getinax fóliából vagy más szigetelőanyagból készült, réz vagy ezüst bevonattal ellátott képernyők használata.

Az acél árnyékolóként használható, de ne feledje, hogy a nagy ellenállás és hiszterézis jelenség miatt az acél képernyő jelentős veszteségeket okozhat az árnyékoló áramkörökben.

MÁGNESES ÁRNYÉKOLÁS(mágneses védelem) - egy tárgy védelme a mágneses hatásoktól. mezők (állandó és változó). Modern Számos tudományterületen (geológia, paleontológia, biomágnesesség) és technológiai területen (űrkutatás, atomenergia, anyagtudomány) végzett kutatások gyakran nagyon gyenge mágneses terek mérésével függnek össze. mezők ~10 -14 -10 -9 T széles frekvencia tartományban. A külső mágneses mezők (például a Föld T mezője T zajjal, az elektromos hálózatokból és a városi közlekedésből származó mágneses zaj) erős interferenciát okoznak a rendkívül érzékeny eszközök működésében. magnetometrikus felszerelés. A mágnesesség hatásának csökkentése mezők be erős fokozat meghatározza a mágneses vezetés lehetőségeit mérések (lásd pl. Biológiai tárgyak mágneses mezői

A ferromágneses anyagból készült üreges henger árnyékoló hatása ( 1 - külső henger felülete, 2 -belső felület). Maradék mágneses mező a henger belsejében

Ferromágneses képernyő- lap, henger, gömb (vagy héj k--l. más alakú) anyagból magas mágneses permeabilitás m alacsony maradék indukció Az rés kicsi kényszerítő erő N s. Egy ilyen képernyő működési elvét egy homogén mágneses térbe helyezett üreges henger példájával szemléltethetjük. mező (ábra). Külső indukciós vezetékek mag. mezőket B a közegről a szitaanyagra való átmenet során a külső mezők észrevehetően sűrűbbé válnak, és a henger üregében az indukciós vonalak sűrűsége csökken, azaz a hengeren belüli mező gyengül. A mezőgyengülést az f-loy írja le

Ahol D- henger átmérője, d- falvastagság, - mag. a fal anyagának áteresztőképessége. Az M. e. hatékonyságának kiszámításához. kötetek decom. konfigurációk gyakran használnak fájlt

ahol az ekvivalens gömb sugara (majdnem a képernyő méreteinek átlagos értéke három egymásra merőleges irányban, mivel a képernyő alakja kevéssé befolyásolja a magnetoelektromos rendszer hatékonyságát).

Az (1) és (2) képletekből következik, hogy nagy mágneses térrel rendelkező anyagok használata. permeabilitás [például permalloy (36-85% Ni, maradék Fe és ötvöző adalékok) vagy mu-fém (72-76% Ni, 5% Cu, 2% Cr, 1% Mn, maradék Fe)] jelentősen javítja a minőséget képernyők (vasnál). Látszólag kézenfekvő módja a fejlesztésnek árnyékolás a fal megvastagodása miatt nem optimális. A rétegek közötti hézagokkal rendelkező többrétegű képernyők hatékonyabban működnek, amihez az együtthatók árnyékolás egyenlő az együttható szorzatával. oszt. rétegek. Ez többrétegű képernyők (mágneses anyagokból készült külső rétegek, amelyek telítettek, amikor magas értékeket BAN BEN, belső - permalloyból vagy mu-metalból) képezik a mágnesesen védett helyiségek tervezésének alapját biomágneses, paleomágneses stb.kutatáshoz. Meg kell jegyezni, hogy a védőanyagok, például a permalloy használata számos nehézséggel jár, különösen azzal a ténnyel, hogy azok magnézium. deformáció alatti tulajdonságok és ez azt jelenti. a hő romlik, gyakorlatilag nem teszik lehetővé a hegesztést, ami azt jelenti. hajlatok és egyéb mechanikai terhelések Modernben mag. A ferromágneseket széles körben használják képernyőkben. fém üvegek(metglasses), zár a mágnesességben. tulajdonságai a permallommal szemben, de nem annyira érzékenyek a mechanikai hatásokra befolyásolja. A metglass csíkokból szőtt szövet lágy mágnesek készítését teszi lehetővé. képernyők szabad forma, és a többrétegű árnyékolás ezzel az anyaggal sokkal egyszerűbb és olcsóbb.

Nagy elektromos vezetőképességű anyagból készült képernyők(Cu, A1 stb.) a váltakozó mágneses mezők elleni védelemre szolgálnak. mezőket. Külső váltáskor mag. induktív módon mezők keletkeznek a képernyő falaiban. áramok, amelyek lefedik az árnyékolt térfogatot. Magn. ezen áramok tere a külsővel ellentétes irányban irányul. felháborodást és részben kompenzálja azt. 1 Hz együttható feletti frekvenciákhoz. árnyékolás NAK NEK gyakoriságával arányosan növekszik:

Ahol - mágneses állandó, - a fal anyagának elektromos vezetőképessége, L- képernyőméret, - falvastagság, f- körkörös frekvencia.

Magn. A rézből és A1-ből készült képernyők kevésbé hatékonyak, mint a ferromágnesesek, különösen az alacsony frekvenciájú elektromágnesesek esetében. de a könnyű gyártás és az alacsony költség gyakran előnyösebbé teszi őket.

Szupravezető képernyők. Az ilyen típusú képernyők működése azon alapul Meissner-effektus- a mágnes teljes elmozdulása. mezők egy szupravezetőből. Bármilyen külső változással mag. szupravezetőkben áramlik, áramok keletkeznek, amelyek összhangban Lenz szabálya kompenzálni ezeket a változásokat. A közönséges vezetőkkel ellentétben az induktív szupravezetők. az áramok nem fakulnak, és ezért kompenzálják a fluxus változását a külső áram teljes fennállása alatt. mezőket. Az a tény, hogy a szupravezető ernyők nagyon alacsony hőmérsékleten és a kritikusnál meg nem haladó mezők mellett is működhetnek. értékek (lásd Kritikus mágneses tér), jelentős nehézségekhez vezet a nagy, mágnesesen védett „meleg” térfogatok tervezése során. A felfedezés azonban oxid magas hőmérsékletű szupravezetők(OBC), amelyet J. Bednorz és K. Müller készített (J. G. Bednorz, K. A. Miiller, 1986), új lehetőségeket teremt a szupravezető mágnesek alkalmazásában. képernyők. Nyilvánvalóan a technológia leküzdése után Az SBC-k gyártási nehézségei miatt szupravezető ernyőket használnak olyan anyagokból, amelyek a nitrogén forráspontján (és a jövőben esetleg szobahőmérsékleten) szupravezetővé válnak.

Megjegyzendő, hogy a szupravezető által mágnesesen védett térfogaton belül megmarad az a maradék mező, amely a képernyő anyagának szupravezető állapotba való átmenetének pillanatában létezett. Ennek a maradékmezőnek a csökkentésére speciális intézkedéseket. Például vigye át a képernyőt szupravezető állapotba a földihez képest alacsony mágneses tér mellett. mezőben a védett kötetben, vagy használja a „felfújó képernyők” módszert, amelyben a képernyő összehajtott héja szupravezető állapotba kerül, majd kitágul. Az ilyen intézkedések egyelőre lehetővé teszik a maradék mezők T értékre való csökkentését kis térfogatokban, amelyeket szupravezető ernyők korlátoznak.

Aktív interferencia védelem mágneses mezőt létrehozó kompenzáló tekercsekkel hajtják végre. az interferenciamezővel nagyságrendileg megegyező, irányában ellentétes tér. Algebrai hozzáadással ezek a mezők kioltják egymást. Naib. Ismeretesek a Helmholtz-tekercsek, amelyek két azonos koaxiális körkörös tekercs árammal, amelyeket a tekercsek sugarával megegyező távolság választ el egymástól. Meglehetősen homogén mag. közöttük középen jön létre a mező. Három hely kompenzálására. az alkatrészekhez legalább három pár tekercsre van szükség. Az ilyen rendszerekre számos lehetőség kínálkozik, és választásukat konkrét követelmények határozzák meg.

Az alacsony frekvenciájú interferenciák (0-50 Hz frekvenciatartományban) elnyomására jellemzően aktív védelmi rendszert használnak. Ennek egyik célja az utólagos kompenzáció. mag. a Föld mezői, amelyek rendkívül stabil és erős áramforrásokat igényelnek; a második a mágneses eltérések kompenzációja. mezők, amelyekhez mágneses érzékelőkkel vezérelt gyengébb áramforrások használhatók. mezők, pl. magnetométerek nagy érzékenység- tintahal ill fluxgates.BAN BEN nagymértékben a kompenzáció teljességét ezek az érzékelők határozzák meg.

Létezik fontos különbség aktív mágneses védelem képernyők. Magn. A képernyők kiküszöbölik a zajt a képernyő által korlátozott teljes hangerőben, míg az aktív védelem csak a helyi területen szünteti meg az interferenciát.

Minden mágneses elnyomó rendszer interferencia esetén rezgéscsillapításra van szükség. védelem. Képernyők és mágneses érzékelők vibrációja. A mező maga is kiegészítések forrásává válhat. interferencia

Megvilágított.: Rose-Ince A., Roderick E., Bevezetés a fizikába, ford. angolból, M., 1972; Stamberger G. A., Eszközök gyenge állandó mágneses mezők létrehozására, Novoszibirszk, 1972; Vvedensky V.L., Ozhogin V.I., Ultrasensitive magnetometry and biomagnetism, M., 1986; Bednorz J. G., Muller K. A., Lehetséges magas Tc szupravezetés a Ba-La-Cr-O rendszerben, "Z. Phys.", 1986, Bd 64, S. 189. S. P. Naurzakov.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete