Прибор для измерения электромагнитного излучения: что это, для чего нужен, как сделать своими руками. Самодельный измеритель свч-излучения Прибор для обнаружения свч излучения

В соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 для измерений уровней ЭМП в диапазоне частот ≥ 300 МГц – 300 ГГц используются приборы, предназначенные для оценки средних значений плотности потока энергии с допустимой относительной погрешностью: не более ± 40 % в диапазоне ≥ 300 МГц – 2 ГГц и не более ± 30 % в диапазоне свыше 2 ГГц.

Средства измерения ППЭ приведены в таблице 7.4.

Таблица 7.4 – Измерители плотности потока энергии

Измерители плотности потока энергии, приведенные в таблице 7.4, предназначены для измерения средних значений ППЭ электромагнитного поля в широком диапазоне частот. Используются для оценки степени биологической опасности СВЧ излучений в режимах непрерывной генерации и импульсной модуляции в свободном пространстве и ограниченных объемах вблизи мощных источников излучения.

Приборы типа П3, измеряющие ППЭ, состоят из антенн-преобразователей и индикатора. Антенна-преобразователь включает в себя систему последовательно соединенных резистивных тонкопленочных термопарных преобразователей, которые размещены на конической поверхности. При измерениях энергия ЭМП поглощается элементами термопар. На каждой термопаре возникает термо-ЭДС, пропорциональная ППЭ. Измеритель термопары суммирует и усиливает по логарифмическому закону постоянные ЭДС термопар. Отсчет интенсивности ЭМП высвечивается на цифровом табло в децибелах относительно нижнего предела измерений используемой антенны-преобразователя. Среди средств измерений ППЭ имеются приборы, которые могут определять и дозу облучения – суммарную ППЭ за промежуток времени.

В настоящее время для определения плотности потока излучения СВЧ диапазона широко используются приборы: П3-33, П3-33М, П3-40, П3-41 и ИПМ-101М.

Измеритель плотности потока СВЧ излучения П3-33 (П3-33М) представлен на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 – Измеритель потока СВЧ излучения П3-33 (П3-33М).

Многие приборы, предназначенные для измерения ЭМИ, позволяют определить не только ППЭ, но и напряженности электрического и магнитного полей и работают соответственно в различных частотных диапазонах. К такому типу приборов относятся портативный измерительный прибор П3-40 (рисунок 7.2), измеритель напряженности ЭМИ П3-41, измеритель напряженности поля малогабаритный микропроцессорный ИПМ-101М и др.

Рисунок 7.2 – Портативный измерительный прибор П3-40.

1. Описание лабораторной установки

Внешний вид лабораторной установки представлен на рисунке 7.3.

Стенд представляет собой стол, выполненный в виде сварного каркаса со столешницей 1, под которой размешаются сменные экраны 2, используемые для изучения экранирующих свойств различных материалов. На столешнице 1 размещены СВЧ печь 3 (источник излучения) и координатное устройство 4.

Координатное устройство 4 регистрирует перемещение датчика 5 СВЧ поля по осям «X», «Y». Координата «Z» определяется по шкале, нанесенной на измерительную стойку 6, по которой датчик 5 может свободно перемещаться. Это дает возможность исследовать распределение СВЧ излучения в пространстве со стороны передней панели СВЧ печи (элементы наиболее интенсивного излучения).

Датчик 5 выполнен в виде полуволнового вибратора, рассчитанного на частоту 2,45 ГГц и состоящего из диэлектрического корпуса, вибраторов и СВЧ диода.

Координатное устройство 4 выполнено в виде планшета, на который нанесена координатная сетка. Планшет приклеен непосредственно к столешнице 1. Стойка 6 изготовлена из диэлектрического материала (органического стекла), чтобы исключить искажение распределения СВЧ поля.

В качестве нагрузки в СВЧ печи используется огнеупорный шамотный кирпич.

Сигнал с датчика 5 поступает на мультиметр 7, размещенный на свободной части столешницы 1 (за пределами координатной сетки).

Рисунок 7.3 – Лабораторная установка.

В работе используется электронный цифровой мультиметр DT-830D, который может работать в положении вольтметра, амперметра и омметра (см. рисунок 7.4). Для измерения интенсивности излучения СВЧ-печи мультиметр включают в положение «А 2000 µ». В таком положении мультиметр работает в качестве миллиамперметра постоянного тока и применяется для измерения маленьких токов, величиной до 2000 мкА с точностью измерения ± 1 % ± 2 единицы счета.

На столешнице 1 имеются гнезда для установки сменных защитных экранов 2, выполненных из следующих материалов:

сетка из оцинкованной стали с ячейками 50 мм;

сетка из оцинкованной стали с ячейками 10 мм;

лист алюминиевый;

полистирол;

Рисунок 7.4 – Мультиметр DT-830D.

Прибор для измерения электромагнитного излучения позволяет выявить негативные волны, идущие от передающих электричество), бытовой техники, электрооборудования. Ионизирующие и неионизирующие потоки невозможно пощупать или увидеть. Несмотря на это, они могут отрицательно влиять на здоровье человека. Между прочим, ученые всего мира продолжают дискуссии о пользе и вреде этих сигналов (ультрафиолетовое, рентгеновское излучение, радиоволны).

Большая опасность таится не в отдельно взятой волне, а в накоплении электромагнитного фона, чему подвержены все живые организмы. Предполагают, что это может приводить к мутациям, изменениям ДНК и раковым заболеваниям.

Профессиональные модификации

Рассмотрим характеристики и возможности приспособлений для измерения ЭМИ, которые используются в экологических службах. Наиболее популярными и точными считаются модификации ПЗ-41 и ПЗ-31.

Прибор для измерения электромагнитного излучения ПЗ-31 предназначен для определения среднеквадратичных параметров интенсивности электрических и магнитных полей. Кроме того, он измеряет амплитуду и импульсы модуляции, концентрацию потока энергии, соответствие электромагнитных полей стандартам СаНПиН и ГОСТА.

Возможности устройства ПЗ-31:

• Фиксирование усредненных показаний результатов текущих параметров концентрации потока энергии и интенсивности магнитных полей за истекшие шесть минут.
• Отбор и сохранение в оперативной памяти полученной информации с возможностью вывода сведений и предельных значений в течение трех с половиной дней работы (от усредненных до предельных значений в диапазоне 1-832).
• Исследование местоположения излучения.
• Выдача звукового сигнала при достижении предельных показателей.

Особенности

Прибор для измерения электромагнитного излучения ЛЭП и других источников марки ПЗ-31 обладает следующим частотным диапазоном:

• По отношению к электрическому полю - 0,03-300 МГц при разности измерения от 2 до 600 В/м.
• В части магнитного компонента - 0,01-30 МГц (0,5-16 А/м).
• В плане концентрирования потока энергии - 300-40000 МГц (0,265-100000 мкВт/кв. см).

Основными плюсами устройства является компактность, малый вес, простота в эксплуатации, длительность работы не менее 60 часов.

ПЗ-41

Этот прибор для измерения электромагнитного излучения в квартире также подходит в качестве тестера при аттестации рабочего места. У него выше точность по выявлению неионизирующих волн. Приспособление обладает широким охватом всевозможных частот, включая длинные сигналы и микроволны. Агрегат позволяет произвести высокоточные замеры радиоактивности любого электрического оборудования.

Меры предосторожности

Абсолютно обезопасить себя от негативного воздействия ЭМИ в современном мире невозможно. Тем не менее прибор для измерения электромагнитного излучения от ЛЭП и других источников электричества позволит выявить особо опасные зоны и предпринять соответствующие меры.

Правила безопасности:

• Желательно не устанавливать бытовые устройства в зоне отдыха, что даст возможность минимизировать воздействие вредного излучения.
• Стараться чаще бывать на природе, вдали от любых источников электричества.
• Регулярно принимать душ или ванну, что позволяет уменьшить статический фон организма, который вырабатывает собственное электромагнитное поле.
• Своевременно менять технику, поскольку некоторые детали после истечения гарантированного срока начинают выделять больше радиоактивных волн.

Как сделать прибор для измерения электромагнитного излучения своими руками?

Это устройство не выдает показатели, однако позволяет услышать электромагнитное поле. Для его изготовления потребуется старый кассетный плеер и клей. Мини-магнитофон необходимо разобрать и вынуть аккуратно основную плату. Главная рабочая деталь - это считывающая головка. Около нее имеется пара проводов на болтах. Крепление следует открутить, а головка останется висеть на шлейфе.

Затем плата помещается обратно в корпус, а оставшийся элемент приклеивается снаружи при помощи клея. В качестве динамика будет служить внешний аналог либо наушники. Прислонив считывающую головку к телевизору, вы услышите электромагнитное излучение. Чем новее телевизионный приемник, тем слабее звук, что говорит о пониженном количестве ЭМИ. Считывать информацию можно на расстоянии до 400 мм. Примечательно, что излучение дают любые мобильные телефоны, зарядка для них и даже телевизионный пульт.

Детектор СВЧ-волн

Схема такого самодельного прибора состоит из нескольких блоков, включающих в себя измерительную головку, питающие источники, микроамперметр, рабочую плату.

Головка для измерения - это вибратор полуволнового типа, к которому присоединяются диоды типа Д-405, дающие возможность выпрямлять ток Кроме того, на нем крепится конденсатор на 1000 пФ на текстолитовой пластине.

Полуволновой вибратор представляет собой пару отрезков трубок диаметром 10 мм и длиной 70 мм. Подойдут заготовки из алюминия или другого немагнитного материала. Минимальное расстояние между краями элементов составляет не более 10 мм, чтобы была возможность размещения диода. Предельная дистанция между торцами труб не должно превышать 150 мм, что соизмеримо с половиной длины волны частоты в 1ГГц.

Чем толще будут трубки, тем меньше вибратор подвергается искажению величины, в зависимости от частоты сигнала. Для точной градации шкалы необходимо использовать калиброванный генератор нужной частоты. Разметку желательно проводить нескольких частот. Такое приспособление позволит ориентировочно измерить ЭМИ, но не является сверхточным устройством. Как альтернатива, имеется возможность приобретения комплекта деталей для создания детектора, который можно собрать самостоятельно, однако погрешность будет и у него.

В заключение

Заботясь о своем здоровье в плане влияния ЭМИ на организм, многие пользователи задумываются, как называется прибор для измерения электромагнитного излучения? Выше рассмотрены несколько профессиональных и самодельных моделей. Если вы озабочены возможностью проявления негативного поля, лучше обратиться к специалистам. Приблизительные значения можно выявит при помощи бытовых и самодельных приспособлений.

Рассмотрим принцип работы детектора.

Простейшим приемником, как известно, является детекторный. И такие приемники диапазона СВЧ, состоящие из приемной антенны и диода, находят свое применение для измерения СВЧ мощности.

Самым существенным недостатком является низкая чувствительность таких приемников. Для того, чтобы уверенно обнаружить изменение тока диода под действием СВЧ поля, требуется амплитуда СВЧ на диоде в несколько десятков милливольт. Это очень низкая чувствительность, она соответствует обнаружению передатчика 10 мВт на расстоянии всего нескольких метров.

Чтобы резко повысить чувствительность детектора не усложняя СВЧ головки (т.е. без усилителей, преобразователей и т.п.), была разработана схема детекторного СВЧ приемника с модулируемой задней стенкой волновода.

Детектор СВЧ поля с рупорной антенной

СВЧ головка при этом почти не усложнилась, добавился только модуляторный диод VD2, a VD1 остался детекторным.

Рассмотрим процесс детектирования.

СВЧ сигнал принятый рупорной (или диэлектрической) антенной поступает в волновод. Поскольку задняя стенка волновода короткозамкнута, в волноводе устанавливается режим стоячих волн. Причем, если детекторный диод будет находиться на расстоянии полуволны от задней стенки - он будет в узле (т.е. минимуме) поля, а если на расстоянии четверти волны - то в пучности (максимуме). То есть, если мы будем электрически передвигать заднюю стенку волновода на четверть волны (подавая модулирующее напряжение с частотой 3 кГц на VD2), то на VD1, вследствие перемещения его с частотой 3 кГц из узла в пучность СВЧ поля, выделится НЧ сигнал с частотой 3 кГц, который может быть усилен и выделен обычным УНЧ.

Таким образом, если на VD2 подать прямоугольное модулирующее напряжение, то при падении СВЧ поля с VD1 будет снят продетектированный сигнал той же частоты. Этот сигнал будет противофазен модулирующему (что с успехом будет использовано в дальнейшем для выделения полезного сигнала из наводок) и иметь очень малую амплитуду.

То есть вся обработка сигнала будет производиться на НЧ, без дефицитных СВЧ деталей. Из СВЧ техники потребуется изготовить по чертежам головку, которая не требует никакой настройки.

Рассмотрим на примере рабочую конструкцию детектора СВЧ поля "Антирадар".

Волновод и рупор

Волновод и рупор выполняется из тонкой меди или луженой жести. Можно использовать и фольгированный стеклотекстолит, предварительно отполировав фольгу и покрыв ее спиртоканифольным флюсом (чтобы не окислялась).

Необходимо соблюдать особую осторожность при обращении с СВЧ диодами. Они боятся электростатического электричества и при пробое чувствительность по СВЧ полю падает на порядок и более. При проверке тестером, пробитый электростатикой диод ведет себя точно также, как и исправный. Поэтому при работе с СВЧ диодами надо соблюдать те же меры предосторожности, что и при работе с МОП транзисторами.

Принципиальная схема электронной начинки детектора СВЧ поля.

Схема электронной начинки детектора СВЧ поля

Этот простой детектор я не собирался рисовать. Но масса писем с вопросами по настройке моих конвертеров MMDS показала, что даже начинающие радиолюбители пытаются повторить их. Не советовал бы браться за СВЧ устройства новичкам в радиотехнике. Опытные радиолюбители всегда имеют под рукой подобные самодельные “фишечки” вроде этого детектора. Вот для тех, у кого еще такой приставки нет, эта публикация. Этот пробник я сделал для настройки ВЧ трактов своих спутниковых приемников и использовал совместно с генератором качающейся частоты. Оказалось, что его удобно использовать не только для СВЧ, но и других радиоустройств, даже для тех к которым у меня были заводские измерительные приборы. И последущие 15 лет я постоянно им пользовался.

Основой пробника является СВЧ диод от пеленгаторов или радарных установок. В старой военной технике он часто использовался. Надев на него ПХВ трубку обернул его медной лентой с заземляющим хвостиком и припаял непосредственно на тонкий вывод диода разделительный конденсатор КМ-4а и резистор. Выводом этого конденсатора касался исследуемой схемы. Второй вывод диода и получившийся цилиндр медного экрана завершил пружинящими контактами. Эту насадку одевал на коаксиальную головку осциллографического щупа. Потом я делал такие детекторы с разными диодами как самостоятельные осциллографические щупы. Почему нужен осциллограф? Оказалось, что применение именно осциллографа как индикатора выпрямленного постоянного тока имеет много преимуществ. Во первых у осциллографа высокоомный вход (обычно 1 МОм) и получившийся пробник мало нагружает обмеряемую цепь. К тому же высокоомная нагрузка детектора обеспечивает его линейность, что позволяет измерять очень малые напряжения (милливольты). Высокая чувствительность осциллографа и динамичное отображение огибающей измеряемого сигнала позволяют использовать пробник для сравнения частот методом биений на гармониках радиочастотного генератора (ГСС), наблюдать процессы самовозбуждения схем, большие шумы и вообще сигнал в динамике. Диод детектора предназначен для рабочих длинн

волн ~3 см (10ГГц), поэтому детектор достаточно линеен в широкой полосе частот. И хотя это только индикатор, но и им можно точно измерять величину напряжения или коэффициент усиления устройств используя метод замещения. Прямое же измерение по шкалам осциллографа дает лишь приблизительную оценку уровня сигнала. При применении детектора не подавайте на него напряжение более 1 вольта, иначе испортите диод. Для настройки более мощных устройств, сделайте другой щуп с более высоковольтным диодом, подходящим для ваших целей. В детекторе я применял диоды Д405А,Д405Б,Д605,Д602,КД514А,Д18. Последние два на частотах ниже 1ГГц. Так же область допустимых входных напряжений можно расширить применив емкостной делитель напряжения на входе детектора. Длины выводов для подключения к схеме должны быть как можно короче, нормально 1-2 см. Земляной вывод сделан в виде шинки 10 мм шириной, и при измерениях его нужно подключать в первую очередь. Измеритель- ный шуп забивается в изоляционную шайбу а её закрепляем в корпусе кернением по кругу. Механические нагрузки на конденса тор С1 должны быть исключены, дабы не повредить его обкладки. В этом пробнике выходной сигнал имеет отрицательную полярность. Для смены полярности отобра жения или разверните диод или исполь зуйте инверсный вход осциллографа. Все детали и сам корпус детектора собираются пайкой легкоплавким припоем. Особенно это важно для диода. 73! UO5OHX ex RO5OWG.