ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения индукции магнитного поля в широком диапазоне частот.
Биофизики и врачи, изучающие физиологические процессы, происходящие под влиянием магнитного поля в организме человека, отмечают влияние магнитного поля на систему кровообращения, состояние кровеносных сосудов, активность переноса кислорода через кровь к окружающим тканям, транспортировку питательных веществ через полупроницаемые мембраны клеток. По степени чувствительности различных систем организма к магнитному полю первое место занимает нервная, затем эндокринная системы, органы чувств, сердечнососудистая система, кровь, мышечная, пищеварительная, выделительная, дыхательная и костная системы. В связи с этим имеет значение как учет воздействия индукции магнитного поля, так и ограничение его влияния на производственный персонал, находящийся в условиях повышенного влияния магнитных полей.
Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.4.1191-03, касающиеся оценки воздействия физических факторов производственной среды, а именно электромагнитных полей в производственных условиях, устанавливают требования к условиям труда работающих, подвергающихся в процессе трудовой деятельности профессиональному воздействию электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов.
Предельно допустимые уровни постоянного магнитного поля оцениваются и нормируются дифференцировано - в зависимости от времени воздействия магнитного поля на работника в условиях общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия.
При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) ПМП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью.
Согласно СанПиН 2.2.4.1191-03 предельно допустимый уровень магнитной индукции постоянного магнитного поля в условиях общего воздействия при длительности работ от одного часа до шести часов составляет 10 мТл (табл.1). Предельно допустимый уровень магнитной индукции магнитного поля частотой 50 Гц в условиях общего воздействия на все тело при длительности воздействия до одного часа составляет 200 мТл (табл.2).
С учетом требований СанПиН 2.2.4.1191-03 разрабатываются и создаются устройства, позволяющие учитывать уровни воздействия и планировать время пребывания человека в условиях воздействия магнитных полей.
Уровень техники, касающийся устройств для измерения индукции магнитного поля:
Известен ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИМП-5, разработанный Научно-производственным предприятием «Циклон-Трест» http://www.ciklon.ru/prod/pribor.htm) для измерения магнитной индукции переменных магнитных полей при аттестации рабочих мест по условиям труда, при гигиенической оценке безопасности производственного оборудования и бытовой техники, безопасности производственных зон и рабочих мест, селитебных территорий, жилых и производственных помещений.
Известен ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ (пат. РФ №2425398, МКИ G01V 3/08, G01R 33/02) для измерения магнитной индукции переменного электромагнитного поля в диапазоне частот от единиц герц до 1 МГц.
Устройство содержит: магнитоиндукционный датчик, состоящий из двух обмоток; дифференциальный усилитель; кодоуправляемый магазин емкостей. Выход кодоуправляемого магазина емкостей подключен двумя ключами к каждой емкости, входящей в кодоуправляемый магазин. Магнитоиндукционный датчик, кодоуправляемый магазин емкостей и дифференциальный усилитель выполнены в виде вытянутой жесткой конструкции.
Недостатком этих устройств является отсутствие возможности оперативной оценки и сигнализации на месте проведения работ персоналом, пребывающим в условиях высокого уровня индукции магнитного поля и невозможность накопления и сохранения данных об уровне индукции магнитного поля.
Известен измеритель индукции магнитного поля (патент на полезную модель РФ №78581, МКИ G01R 27/26 2008 г.), содержащий первичный преобразователь магнитной индукции, усилители, аналого-цифровой преобразователь, процессор, источник питания, блок оперативной памяти, часы и контроллер.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности оперативной оценки на месте проведения работ и сигнализации о влиянии магнитного поля на персонал, работающий в условиях высокого уровня индукции магнитного поля.
Наиболее близким к заявляемому объекту является ИНДИКАТОР МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ (пат. РФ №2457501, МКИ G01R 33/02), используемый для выбора безопасных для человека мест его жизнедеятельности и определения местоположения скрытой электропроводки при проведении ремонтных работ. Индикатор содержит автономный источник питания, датчик переменного магнитного поля, усилитель переменного напряжения, устройство световой сигнализации устройство с мигающим светодиодом, двухполупериодный выпрямитель переменного напряжения и устройство звуковой индикации. Уровни индукции магнитного поля, при которых происходит включение устройства световой сигнализации, выбраны равными 0,2 мкТл и 2 мкТл на частоте 50 Гц.
Это техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатки данного устройства:
- отсутствие возможности оперативной оценки на месте проведения работ персоналом, пребывающим в условиях высокого уровня индукции магнитного поля;
- невозможность накопления и сохранения данных об уровне индукции магнитного поля и времени на месте проведения работ.
Задача полезной модели - обеспечение оперативной оценки на месте проведения работ путем сигнализации об уровне индукции магнитного поля и сигнализации об опасности для персонала, пребывающего в условиях высокого уровня индукции магнитного поля и передача информации об уровне индукции магнитного поля и текущем времени на внешний компьютер для дальнейшей статистической обработки, накопления и сохранения информации.
Поставленная цель достигается тем, что измеритель индукции магнитного поля, включает источник питания, преобразователь магнитной индукции с датчиками, соединенными прямой связью с усилителями, и сигнальное устройство с мигающим светодиодом В состав измерителя дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, процессор, блок оперативной памяти, часы, контроллер с входящим в
него источником питания, а в сигнальное устройство введены цифро-аналоговый преобразователь и преобразователь "напряжение-частота". Усилители соединены прямыми связями с аналого-цифровым преобразователем, процессор соединен прямыми и обратными связями с аналого-цифровым преобразователем, блоком оперативной памяти, часами, контроллером и цифро-аналоговым преобразователем. Цифро-аналоговый преобразователь соединен прямыми связями с преобразователем "напряжение-частота" и светодиодом, частота мигания которого выбрана пропорциональной величине индукции магнитного поля, а постоянное свечение светодиода служит сигналом опасности для персонала, пребывающего в условиях воздействия индукции магнитного поля. Блок оперативной памяти выполнен перепрограммируемым для очередного индивидуума из обслуживающего персонала для накопления, сохранения и статистической обработки информации об уровне индукции магнитного поля и текущего времени нахождения каждого индивидуума на месте выполнения работ, а к выходу контроллера во время передачи данных об уровне магнитной индукции и времени воздействия магнитного поля на месте производства работ подключают внешний компьютер.
На чертеже представлена функциональная схема измерителя индукции магнитного поля.
Измеритель содержит корпус 1, преобразователь магнитной индукции 2 с трехкомпонентным датчиком магнитной индукции, усилители 3, 4, 5, аналого-цифровой преобразователь 6, процессор 7, блок оперативной памяти 8, электронные часы 9, контроллер 10 с источником питания, присоединяемый к внешнему компьютеру (на чертеже не показан), сигнальное устройство 11, цифро-аналоговый преобразователь 12, преобразователь "напряжение-частота" 13 и импульсный светодиод 14.
Работа измерителя: сигнал магнитной индукции, воспринимаемый преобразователем 2 с трехкомпонентным датчиком, через усилители 3, 4, 5 и через аналого-цифровой преобразователь 6 передается на процессор 7. Процессор 7 собирает информацию от трехкомпонентного датчика магнитной индукции преобразователя 2 и вычисляет модуль вектора магнитной индукции по формуле:
x
y
z
где B, B и B - ортогональные составляющие вектора магнитной индукции и в виде цифрового кода передает полученную информацию в блок оперативной памяти 8, одновременно записывая в процессор 7 текущее время электронных часов 9. Цифровой код, соответствующий величине магнитной индукции, поступает от процессора 7 на вход цифро-аналогового преобразователя 12 сигнального устройства 11, преобразуется в аналоговый сигнал и через преобразователь "напряжение-частота" 13 в виде коротких импульсов поступает на импульсный светодиод 14.
Частота мигания импульсного светодиода пропорциональна величине индукции магнитного поля, причем при приближении к максимальной величине индукции магнитного поля сигналом опасности для персонала, пребывающего в условиях воздействия индукции магнитного поля, является постоянное свечение светодиода.
Контроллер 10, соединенный с процессором 7, служит для присоединения измерителя к источнику подзаряда и для передачи информации, полученной измерителем, на внешний компьютер.
Для использования измерителя одним и тем же человеком повторно или для использования измерителя другим человеком блок оперативной памяти 8 выполнен в виде узла, перепрограммируемого и подключаемого через процессор 7 к внешнему компьютеру для накопления и сохранения информации для дальнейшей статистической обработки об уровне индукции магнитного поля и текущем времени нахождения каждого индивидуума на месте выполнения работ.
Настоящая полезная модель соответствует условию патентоспособности «новизна» и условию промышленной применимости.
Техническая документация на измеритель индукции магнитного поля разработана в ООО НТЦ «ИНОКС», г.Новосибирск
Измеритель индукции магнитного поля планируется к выпуску в ООО НТЦ «ИНОКС», г.Новосибирск.