СПОСОБ ОЦЕНКИ МАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
METHOD OF ASSESSING MAGNETIC SAFETY

Область техники
Изобретение относится к измерениям переменных магнитных полей и может найти применение при контроле их соответствия нормам безопасности воздействия на человека или технические средства.
Уровень техники
Магнитные поля, создаваемые электрооборудованием переменного тока, представляющие биологическую опасность для человека и влияющие на электромагнитную совместимость технических средств, в общем случае могут иметь линейную составляющую (магнитное поле, индуцируемое переменным током в фиксированном направлении) и вращающуюся составляющую, индуцируемую двумя и более смещенными в пространстве и сдвинутыми по фазе переменными токами.
Воздействие линейного магнитного поля промышленной частоты на человека и живые организмы нормируется стандартом ГН 2.1.8/2.2.2.2267-07, согласно которому предельно допустимый уровень напряженности магнитного поля на человека составляет 4,0 А/м.
Воздействие линейного магнитного поля промышленной частоты на технические средства нормируется российским стандартом ГОСТ Р51318-34-99 (соответствует международному стандарту МЭК61000-4-8-93), согласно которому предельно допустимое уровень напряженности составляет 1,0 А/м.
Предельно допустимые санитарные нормы на напряженность вращающегося магнитного поля в настоящее время отсутствуют, однако, из проведенных медико-статистических и биологических исследований [А.Д.Белкин «Структурно-функциональные изменения в организме при действии электромагнитных полей на биообъекты: физические модели и эксперимент». Дисс. на соискание ученой степени доктор биологических наук. Новосибирский медицинский институт, 1999 г.] следует, что этот вид магнитного поля представляет собой гораздо большую биологическую опасность и должен быть нормирован более жесткими предельно допустимыми уровнями, чем линейное магнитное поле.
Известны способы измерения напряженности как линейных, так и вращающихся полей, существующих по отдельности [1-6]. Однако в местах использования трехфазного электроснабжения переменные магнитные поля промышленной частоты, окружающие человека и технические средства, как правило, содержат обе указанные составляющие, т.е. представляют собой суперпозицию линейного и вращающегося магнитных полей.
Известные способы измерения напряженности поля не позволяют оценить составляющие указанной суперпозиции независимо, для того чтобы сравнить каждую из них с соответствующим предельно допустимым уровнем.
Раскрытие изобретения
Задача, решаемая изобретением, - получение возможности с помощью стандартизованных измерительных средств оценить безопасность воздействия на человека или техническое средство суперпозиции линейного и вращающегося магнитных полей с использованием раздельных норм на их предельно допустимые уровни.
Технический результат изобретения - возможность объективной оценки магнитной безопасности в контролируемой точке пространства при воздействии суперпозиции линейного и вращающегося переменных магнитных полей, имеющих раздельные предельно допустимые нормы. Объективность оценки обеспечивается возможностью раздельной оценки линейной и вращающейся составляющих магнитного поля и выполнением измерений стандартными измерительными приборами, прошедшими государственную сертификацию, без необходимости создавать и сертифицировать новые средства измерения для осуществления способа.
3
1мах
в
л
Предметом изобретения является способ оценки безопасности воздействия суперпозиции вращающегося и линейного магнитных полей, заключающийся в том, что в контролируемой точке пространства регистрируют показание H трехкоординатного магнитометра и максимальное показание H однокоординатного магнитометра, полученное при изменении его ориентации, вычисляют значения вращающейся H и линейной H составляющих напряженности магнитного поля по формулам
л
3
в
H=H-H,
3
где k - калибровочный коэффициент трехкоординатного магнитометра, а затем сравнивают вычисленные значения составляющих напряженности магнитного поля с их предельно допустимыми уровнями.
Эта совокупность признаков обеспечивает решение поставленной задачи и получение указанного технического результата.
Осуществление способа
При обследовании помещения предварительно выбирают области и точки пространства, в которых должна быть оценена магнитная безопасности (на рабочих местах или в местах размещения магниточувствительных технических средств). Затем в выбранных контрольных точках поочередно проводят оценку магнитной безопасности следующим образом.
3
1мах.
Для проведения оценки используют сертифицированные и с неистекшим сроком поверки трехкоординатный и однокоординатный магнитометры (например, магнитометр ПЗ-70 или ИМП-5/1 и магнитометр ВЕметрАТ002 соответственно), которые поочередно помещают в контролируемую точку. Поместив в контролируемую точку трехкоординатный магнитометр, регистрируют его показание H. Поместив в контролируемую точку однокоординатный магнитометр, изменяют его ориентацию и сравнивают получаемые показания между собой до получения максимального показания H, которое регистрируют.
3
1мах
в
Используя полученные результаты измерений, вычисляют отношение H/H, а затем значение вращающейся составляющей H магнитного поля по формуле
,
3
л
3
в
где k - калибровочный коэффициент трехкоординатного магнитометра. После этого вычисляют линейную составляющую магнитного поля по формуле H=H-H.
в
л
Вычисленные значения составляющих H и H сравнивают с предельно допустимыми уровнями, нормированными для вращающегося и линейного магнитных полей соответственно.
x
y
z
3
Калибровочный коэффициент, занесенный в паспорт трехкоординатного магнитометра, определяют при его покоординатной калибровке следующим образом: оси трех однокоординатных датчиков трехкоординатного магнитометра поочередно располагают вдоль эталонного линейного магнитного поля, определяя при этом однокоординатные калибровочные коэффициенты k, k и k, и вычисляют коэффициент k из выражения
.
3
Полученный коэффициент k может быть представлен в виде , где Δ - инструментальная погрешность, без учета которой .
л
в
В случае отсутствия обоснованных предельно допустимых санитарных норм Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует для любого магнитного поля промышленной частоты использовать норматив напряженности не более 0,2 мкТл, т.е. не более 0,16 А/м [«Electromagnetic field and public health Extremely low frequency fields and cancer». ВОЗ. Информационный листок №263 (октябрь 2001 г.)]. С учетом этого и упомянутой выше нормы на линейное магнитное поле (H<4,0 А/м) норма на вращающееся магнитное поле должна лежать в пределах H=(0,16÷4,0) А/м. В нижеприведенных примерах, иллюстрирующих осуществление предлагаемого способа, санитарная норма напряженности вращающегося магнитного поля условно принята равной 0,5 А/м.
в
л
Аналогичным образом по предлагаемому способу может оцениваться и безопасность воздействия суперпозиции магнитных полей на технические средства. При этом значения H и H сравниваются с их предельно допустимыми уровнями по нормам электромагнитной совместимости.
3
1мax
3
1мах
Пример 1. Показания магнитометров составили H=1,70 А/м и H=1,43 А/м, а их отношение H/H=1,19.
Тогда, пренебрегая инструментальной погрешностью Δ, получим
;
;
л
3
в
H=H-H=1,26 А/м<4,0 А/м.
л
В этом гипотетическом примере обе составляющие магнитного поля и их суперпозиция в контролируемой точке будут оценены как безопасные для человека, но опасные, например, для приборов пожарной и охранной сигнализации, подпадающих под действие указанной выше нормы H<1,0 А/м для технических средств.
3
1мах
3
1мax
Пример 2. Показания магнитометров составили H=2,0 А/м и H=1,43 А/м. Вычисленное отношение H/H=1,40.
Тогда, пренебрегая инструментальной погрешностью Δ, получим
;
;
л
3
в
H=H-H=0,9 А/м<4,0 А/м.
в
В этом гипотетическом примере вращающая составляющая магнитного поля и суперпозиция в целом в контролируемой точке будут оценены как опасные для человека. Для технических средств поле также опасно, поскольку H>1,0 А/м.
3
Значения k могут быть уточнены с учетом инструментальной погрешности Δ.
Источники информации
1. Патент RU 2074402 «Способ измерения характеристик магнитного поля», МПК G01R 33/00, 1997 г.
2. Патент «Способ измерения напряженности вращающегося электрического поля» RU 21309U1, МПК G01R 29/08, 2001 г.
3. Патент RU 2179323 «Способ получения распределения векторной функции магнитной индукции периодического магнитного поля», МПК G01R 33/02, 2002 г.
4. Патент RU 2218577 «Способ измерения полного вектора магнитного поля», МПК G01R 33/02, 2003 г.
5. Патент RU 2290655 «Способ измерения направления магнитного поля», МПК G01R 33/02, 2006 г.
6. Патент «Способ определения параметров магнитного поля электроустановок» RU 2310875, МПК G01R 33/00, 29/08, 2007 г.