Г.В.Федорович. Руководство по выбору средств измерений для оснащения испытательных лабораторий. Часть 3.

 <<назад - далее>>

5. Качество приборов контроля переменных ЭМП, создаваемых ПЭВМ

Требования к приборам, предназначенным для контроля переменных ЭМП, достаточно общи – те, которые предъявляются к приборам для контроля полей, излучаемых промышленными силовыми и высоковольтными установками вполне приложимы к приборам для контроля полей, генерируемых видеодисплейными терминалами (ВДТ) и другими компонентами ПЭВМ. Исключение составляет, пожалуй, только требования к минимизации опасности возникновения электрических разрядов – они излишни при проведении контроля ЭМП от ВДТ.

Поэтому состав и структура квалиметрических таблиц для оценки качества приборов контроля переменныхЭМП, создаваемых ПЭВМ может быть тем же, что и для приборов контроля ЭМП ПЧ. Единственная дополнительная характеристика, которую следует принять во внимание, это возможность отстройки от фона ПЧ при измерении ЭМП в частотном диапазонеI (5 Гц – 2 кГц).

Остановимся подробнее на этой особенности рассматриваемых приборов.

5.1. АЧХ прибора в частотном диапазоне I.

В реальных условиях офисных помещений, учебных классов, диспетчерских и др., вблизи компьютера часто находятся посторонние источники полей промышленной частота 50 Гц, такие как распределительные щитки, провода электропитания, светильники с лампами дневного света. Излучаемые этими источниками ЭМП попадают в частотный диапазон I и накладывается на излучение компьютера. В первом варианте санитарных норм [9] этот фактор не учитывался. Требование строгого выполнения норм часто приводило к конфликтам, когда оборудованные сертифицированными компьютерами рабочие места не проходили аттестацию из-за высокого уровня фона ЭМП ПЧ.

В ныне действующих санитарных нормах [10] предусмотрена специальная методика измерений (см. Приложение 3). В п.3.6 требуется «При проведении измерений должна быть включена вся вычислительная техника, ВДТ и другое используемое для работы электрооборудование, размещенное в данном помещении», однако далее (в п.5.2) говорится о том, что реально можно ограничиться измерением «фоновых уровней ЭМП промышленной частоты (при выключенном оборудовании)». Поводы для конфликтов исчезли, но методика стала логически противоречивой. В самом деле, рабочее место аккредитуется по фактору «электромагнитное излучение, создаваемое компьютером», но сам компьютер при измерениях выключается. Это обстоятельство явилось причиной (не единственной, впрочем) возвращения к вопросу о фильтрации результатов измерения от фона ЭМП промышленной частоты.

В ноябре 2009 г Роспотребнадзор принял к рассмотрению Изменения 1 к СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 [11]. Эти изменения касаются Приложения 3 и предусматривают более логичную процедуру интерпретации результатов измерения ЭМП на рабочих местах операторов ЭВМ при высоком уровне фона ПЧ. В разд.2 появился новый п.2.3, где «рекомендуется использовать средство измерения (СИ), обеспечивающее возможность раздельного измерения ЭП и МП в полосе частот 45 – 55 Гц и в диапазоне 5-2000 Гц с вырезанной полосой частот 45 – 55 Гц». В разд.5 формулируется новая процедура интерпретации результатов измерения ЭМП: «Уровни электрического и магнитного полей на рабочих местах пользователей ПЭВМ следует считать допустимыми, если для полей промышленной частоты они не превышают допустимых для населения: напряженности электрического поля 500 В/м и индукции магнитного поля 5 мкТл, а в оставшейся части диапазона I значений 25 В/м и 0,25 мкТл соответственно».

Смысл такого подхода к результатам измерения ЭМП в частотном диапазоне I состоит в разделении полей на излучаемые компьютером и излучаемые посторонними источниками. Критерий разделения – частота излучаемых полей. Для реализации предлагаемой в [11] методики измерения требуется измерительный прибор, в котором из частотного диапазона I вырезана полоса частот вблизи 50 Гц. До недавнего времени таких приборов на отечественном рынке измерительной аппаратуры не было. В настоящее время ситуация изменилась. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии 16 декабря 2009 г. утвердило тип измерителей параметров электрического и магнитного полей ВЕ-метр-АТ-003 (свидетельство об утверждении типа средств измерений RU.C.34.002A № 37450) и зарегистрировало его в Государственном реестре средств измерения под № 42464-09. Тем самым измеритель ВЕ-метр-АТ-003 допущен к применению в Российской Федерации.

Измеритель ВЕ-метр-АТ-003 это средство измерения, полностью соответствующее всем требованиям новых санитарных норм. В частности, пользователь может самостоятельно формировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) измерителя. Она может быть непрерывной во всем частотном диапазоне I, либо иметь «вырез» на промышленной частоте 50 Гц. Первое целесообразно использовать при проведении измерений в условиях низкого фона ПЧ, а второе – если фон ПЧ превышает нормы на излучение компьютера. Так же, как и ВЕ-50, этот прибор снабжен изотропной антенной, объединяющей как электрический, так и магнитный трехкомпонентные датчики, антенна соединена с блоком индикации результатов волоконно-оптической линией связи, обеспечивающей электрическую развязку этих частей прибора.

5.2.Перечень приборов для измерения переменных ЭМП, создаваемых ПВМ, которые рекомендованы в новых СанПиН [11].

Из анализа исключены приборы для измерения статического электричества (СТ-01, ИЭСП-06, ИЭСП-07) и для измерения ЭМП ПЧ (ВЕ-50, П3-50). Оставшиеся приборы перечислены в таблице 9.

Табл.9. Приборы, рекомендованные для измерения ЭМП ПЭВМ

Тип измерительного прибора
1 В&Е-метр -АТ-002
2 В&Е-метр -АТ-003
3 ИЭП-05
4 ИМП-05/1
5 ИМП-05/2
6 ПЗ-70

Табл.10. Перечень качеств, по которым ведется сравнение приборов

i Наименование качества Размерность Вес
1 Выделение ПЧ из диапазона I Б.р. 2
2 Возможность измерения ЭП Б.р. 1
3 Возможность измерения МП Б.р. 1
4 Диапазон измерения ЭП, дБ дБ 1
5 Диапазон измерения МП, дБ дБ 1
6 Погрешность, % % 1
7 Изотропия антенны Б.р. 1
8 Оптическая развязка антенны и индикаторного блока Б.р. 1
9 Наличие компьютерной программы поддержки Б.р. 1
10 Объединение датчиков ЭП и МП Б.р. 0,5
11 Запись результатов в память измерителя Б.р. 0,5
12 Многоуровневое меню Б.р. 0,25

 По сравнению с таблицей, использовавшейся в разд.4, здесь добавлена возможность выделения ПЧ из частотного диапазона I и этому качеству придан вес 2, так как результат измерения ЭМП выделенной частоты 50 Гц позволяет одновременно судить и о выполнении норм по полям ПЧ на рабочем месте оператора ЭВМ. Этот норматив также установлен в новых СанПиН (см.выше). Вес качества «оптическая развязки» снижен до 1, т.к. оно не важно как мера безопасности измерений. 

Дальнейшее вполне аналогично изложенному выше для приборов измерения ЭМП ПЧ. Опуская промежуточные вычисления, приведем таблицу результатов вычисления показателей качества и его отношения к цене прибора.

Таблица 11. Показатели качества и отношения качество/цена для приборов.

ТипСИ Показ. L Цена, т.р. Показ. Р Отнош. L/P
ВЕ-метр -АТ-002 0,353 45 0,96 0,369
ВЕ-метр -АТ-003 1,000 77,5 1,65 0,608
ИЭП-05 0,155 19 0,40 0,384
ИМП-05/1 0,238 27 0,57 0,416
ИМП-05/2 0,214 27 0,57 0,372
ПЗ-70 0,753 87 1,85 0,407

 Приведенные результаты свидетельствуют о том, что измерители отдельных компонент (электрической и магнитной) поля (приборы ИМП и ИЭП) характеризуются минимальным качеством, просто потому, что измеряют не все компоненты ЭМП. Прибор ВЕ-метр-АТ-002 измеряет оба компонента ЭМП, однако имеет однокоординатные датчики и его АЧХ в частотном диапазоне I не соответствует требованиям будущих санитарных правил. Поэтому его показатель качества, хоть и больше, чем у приборов ИМП и ИЭП, однако, также невелик. Измеритель П3-70 представляет собой вполне современный прибор, поэтому показатель качества для него сравнительно велик. Однако датчики ЭП и МП этого прибора не объединены и не развязаны электрически с блоком индикации. Измеритель не сопряжен с какой-либо компьютерной программой поддержки измерений.

Среди приборов контроля переменныхЭМП, создаваемых ПЭВМ, несомненным лидером по качеству является прибор ВЕ-метр-АТ-003, который полностью соответствует всем требованиям новых СанПиН.

Особенностями этой модели ВЕ-метра являются:

1. Одновременные измерения трехкомпонентными датчиками полных векторов электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля при любой ориентации измерительной антенны, одной и для электрического и для магнитного полей.

2. Возможность формирования специальной амплитудно-частотной характеристики в 1-м частотном диапазоне (5 Гц – 2 кГц), позволяющей отстраиваться от фона промышленной частоты и измерять, в помещениях с любым уровнем помех от силового электрооборудования, излучение только компьютеров. 

3. Электрическая развязка антенны от блока индикации, посредством использования оптоволоконной линии связи, обеспечивает минимальное искажение измеряемого поля и, соответственно, минимальные ошибки измерения. 

4.  Рекордно малая для комбинированных переносных приборов погрешность измерения 15% приближает измеритель ВЕ-метр-АТ-003 к классу стационарного лабораторного оборудования. 

5.  Широкий диапазон климатических условий применения прибора (например: по температуре от -10 С до +55 С) позволяет использовать его для контроля норм по уровням электромагнитных полей на селитебных территориях во все сезоны и во всех климатических регионах страны.  

6. Инкорпорированность измерителя в программный комплекс «НТМ-ЭкоМ», существенно облегчает проведение множественных измерений уровней ЭМП при проведении аттестации рабочих мест и производственного контроля. Это достигается за счет автоматизации планирования измерений, анализа их результатов и оформления итоговой документации (рабочих журналов, протоколов, заключений).  Эти обстоятельства позволили прибору ВЕ-метр -АТ-003 занять лидирующее положение в списке приборов, рекомендованных в документе [3] к применению в целях контроля уровней ЭМП, создаваемых на рабочих местах пользователей ПЭВМ. Сравнительно невысокая стоимость прибора (следует учесть, что его можно использовать также и в задачах контроля уровней ЭМП промышленной частоты 59 Гц) увеличивает разрыв (почти вдвое)при переходе к отношению качество/цена.  

6. Приборы контроля ЭМП в СВЧ диапазоне.   Требования к приборам для измерения ЭМП в СВЧ диапазоне не детализированы в соответствующих нормативных документах. Тем не менее, их можно сравнивать, например, по метрологическим характеристикам. Ниже для сравнения друг с другом взяты приборы, перечисленные в книге [12], откуда позаимствована таблица 12.

Здесь марки приборов даны в первом столбце в строках с третьей по шестую. В следующих столбцах приведены данные по максимальной регистрируемой прибором частоте, максимальному потоку и по погрешности измерений. Первые два свойства, очевидно, имеют положительный знак Si вклада в суммарное качество прибора, последнее – отрицательный. В последних двух строках таблицы 3 приведены относительные веса вкладов каждого из качеств (ненормированные Gi и нормированные Hi). Считаем, что главное – большой частотный диапазон измерений (вес 4), а амплитудный диапазон и погрешность измерений – менее значимы (веса 2).  

Таблица 12. Измерители потоков электромагнитного излучения в СВЧ диапазоне.

Наименование СИ Max частота, ГГц Max поток, мВт/см² Погрешн. (дБ)
Номер качества i 1 2 3
П3-24 178,4 30 2,5
П3-30 40 100 3,2
П3-31 40 100 3
П3-41 60 100 3
П3-33 4,5 0,25 3
П3-33М 18,5 100 2
Min{Qi} 4,5 0,25 2
Max{Qi} 178,4 100 3,2
Веса Gi 4 2 2
Нормир. веса Hi 0,50 0,25 0,25

Все приборы более или менее однотипны, построены по одинаковым схемам. Непринципиальные отличия имеются только в удобстве использования и в мощности компьютерных программ поддержки. Они не учитываются при квалиметрическом анализе, т.к. не упомянуты в нормативных документах. Опуская подробности вычислений, приведем сразу таблицу 13 с результатами.   

Таблица 13. Результаты вычисления качества L для приборов.

Наименование СИ L цена Р L/P
П3-24 0,87 247 1,79 0,48
П3-30 0,35 147 1,06 0,33
П3-31 0,44 125 0,91 0,48
П3-41 0,49 201 1,45 0,34
П3-33 0,08 50 0,36 0,23
П3-33М 0,79 60 0,43 1,84

Видно, что измеритель П3-24 представляет собой наиболее качественный прибор, в основном – из-за очень высокой граничной частоты регистрации, которой придан наибольший вес. Однако, по своим точностным параметрам этот измеритель отстает от других приборов. Если им придать больший вес, на первое место выходит прибор П3-33М, который при распределении весов, определенном в табл.12,  второй по качеству. В третьем столбце табл.13 дана цена прибора (в тыс.руб.), а в четвертом – масштабированная цена. В последнем столбце, так же как и в табл.2, приведено отношение качества к цене. По этому параметру измеритель П3-33М выходит на первое место, благодаря своей небольшой цене (вдвое меньше средней) при сопоставимом с наилучшим прибором качестве. Лидировавший по качеству прибор П3-24 отстает по соотношению качество/цена из-за непомерно большой стоимости (почти вдвое превосходящей среднюю по группе).

наверх

Скачать документ