ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Измеритель индукции магнитного поля промышленной частоты предназначен для индивидуального контроля уровня индукции магнитного поля промышленной частоты, воздействующего на обслуживающий персонал электроустановок переменного тока (линии электропередач, распределительные устройства и т.п.), а также для измерения индукции магнитного поля в жилых и производственных помещениях, на рабочих местах, на открытой местности.
Проблема вредного воздействия электромагнитной индукции на человека возникла во второй половине XX века в связи с возросшей ролью техногенных источников электромагнитной индукции, таких как линии электропередач, особенно высоковольтные; электрораспределительные устройства; электроизмерительные устройства, устройства для индукционной и диэлектрической обработки различных материалов; радиостанции, телевизионные станции, в быту и т.п.
Воздействие электромагнитной индукции на живой организм - тепловое и специфическое. Тепловое воздействие - в электромагнитном поле молекулы и атомы поляризуются, а полярные молекулы (вода) ориентируются по направлению электромагнитного поля; в электролитах (кровь, плазма) возникают ионные токи и происходит нагрев тканей. В диэлектриках: сухожилия, хрящи, кости - возможен нагрев за счет поляризации молекул. В результате наблюдается изменение структуры клеток крови, отмечены изменения в эндокринной системе. Тепловое воздействие может стать причиной ряда трофических заболеваний (нарушение питания тканей: ломкость ногтей, волос и т.д.), нарушений центральной нервной системы, сердечно - сосудистой системы; есть опасность воздействия на иммунитет.
Известны феррозондовые трехкомпонентные магнитометры, содержащие магниточувствительный датчик с тремя ортогонально ориентированными феррозондами, подключенными соответственно к входам устройств выделения и преобразования полезного четно-гармонического сигнала в аналоговые или в
кодовые эквиваленты, индицируемые регистрирующим устройством (Семенов Н.М, Яковлев Н.И. Цифровые феррозондовые магнитометры. Л. Энергия, 1978, с.130-136).
Известен малогабаритный измеритель магнитного поля П3-70 для оперативного контроля электромагнитных полей в производственных зонах, помещениях и на рабочих местах. Измеритель основан на одновременном измерении всех пространственных координат поля и является прибором с непрерывной визуальной индикацией измеряемого в каждый момент времени значения. Измеритель ПЗ-70 зарегистрирован в Государственном Реестре средств измерений №35709-07.
Известен измеритель магнитного поля ИМП-05 для измерения среднеквадратического значения магнитной индукции (плотности магнитного потока) электромагнитных полей, создаваемых различными техническими средствами, а также для измерения индукции переменного магнитного поля в жилых, учебных и производственных помещениях и на открытой местности. Измерения проводятся по трем пространственным составляющим путем автоматического вычисления вектора магнитной индукции. Измеритель состоит из двух блоков - ИМП-05/1 и ИМП-05/2 и внешнего сетевого источника питания БПИ-03. Размеры каждого из блоков: 320×90×45 мм, масса каждого из блоков - не более 2 кг. Измеритель ИМП-05 зарегистрирован в Государственном Реестре средств измерений, №17289-03.
За прототип принят измеритель магнитного поля ИМП-05, имеющий сходство с предлагаемым техническим решением по конструкции и по назначению. Однако, измеритель магнитного поля ИМП-05 не позволяет оценивать влияние магнитной индукции на людей за время их нахождения или работы в электромагнитном поле. Измеритель также не позволяет накапливать, суммировать и сохранять результаты измерения воздействия электромагнитных полей на людей, обслуживающих электроустановки переменного тока (линии электропередач, распределительные устройства и т.п.) Измеритель магнитного поля ИМП-05 громоздок по размерам и сложен для работы.
Задача полезной модели - создание устройства для оценки уровня индукции магнитного поля, воздействующего на людей за период времени их нахождения
или работы в электромагнитном поле. Это достигается путем накопления, суммирования и сохранения данных в привязке к текущему времени для индивидуального контроля и учета воздействия электромагнитных полей на людей, в том числе обслуживающих электроустановки переменного тока (линии электропередач, распределительные устройства и т.п.).
Поставленная задача решается тем, что в измерителе индукции магнитного поля, состоящем из корпуса, первичного преобразователя магнитной индукции в виде трехкомпонентного датчика магнитной индукции, усилителей, аналого-цифрового преобразователя, процессора и источника питания, в измеритель дополнительно введены блок оперативной памяти, электронные часы и контроллер. Электронные часы соединены через процессор с блоком оперативной памяти прямой и обратной связью, а блок оперативной памяти соединен через процессор прямой и обратной связью с аналого-цифровым преобразователем и прямой и обратной связью через контроллер с компьютером, подключаемым на время передачи данных об уровне магнитной индукции и времени воздействия магнитного поля на каждого человека, обслуживающего объект.
Блок оперативной памяти выполнен в виде узла, перепрограммируемого для каждого очередного индивидуума из обслуживающего персонала или повторного воздействия магнитного поля на одного и того же человека. Блок оперативной памяти служит для индивидуального контроля и учета воздействия магнитного поля путем суммирования, накопления и сохранения информации об уровне магнитной индукции и текущем времени нахождения индивидуума в условиях воздействия магнитного поля.
На фигуре представлена структурная схема измерителя магнитного поля. В корпусе 1 установлены первичный преобразователь магнитной индукции 2 в виде трехкомпонентного датчика магнитной индукции, масштабные усилители 3, 4, 5, аналого-цифровой преобразователь 6, процессор 7, блок оперативной памяти 8, электронные часы 9, контроллер 10, источник питания (аккумуляторная батарея) 11 и светодиодный индикатор 12.
Работает измеритель магнитного поля следующим образом.
Магнитное поле воздействует на трехкомпонентный датчик 2, преобразующий величину индукции магнитного поля по трем координатным осям в электрические сигналы:
x
y
z
где B, B, B - значение индукции магнитного поля по осям координат X, Y, Z, ω - частота магнитного поля.
Масштабные усилители 3, 4, 5 масштабируют эти электрические сигналы по уровням соответствующим входам многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, преобразующего сигнал в двоичный код, поступающий на процессор 7, осуществляющий цифровую обработку сигнала и вычисление модуля вектора магнитной индукции по формуле:
Полученная информация усредняется процессором за определенный промежуток времени и в виде цифрового кода записывается на сохранение в блок оперативной памяти 8 одновременно с показаниями электронных часов 9 о текущем времени процесса измерения.
Электронные часы 9 соединены через процессор 7 с блоком оперативной памяти 8 прямой и обратной связью, а блок оперативной памяти 8 соединен через процессор 7 прямой и обратной связью с аналого-цифровым преобразователем 6 и прямой и обратной связью через контроллер 10 с компьютером, подключаемым на время передачи данных об уровне магнитной индукции и времени воздействия магнитного поля на каждого человека, обслуживающего объект. Прямая связь между процессором 7, блоком оперативной памяти 8, электронными часами 9 и связь с компьютером через контроллер 10 осуществляются для передачи данных в компьютер, а обратная связь осуществляется для введения данных из компьютера в блок оперативной памяти 8, процессор 7 и электронные часы 9.
Структура организации оперативной памяти - последовательный ряд за 10-30 минут усредненных значений индукции магнитного поля, приведенных по времени к продолжительности рабочей смены.
Режим работы измерителя магнитной индукции (установки времени усреднения) задается от внешнего временно подключаемого компьютера через контроллер 10. Контроллер 10 выполняет следующие функции: связь измерителя с внешним компьютером, передача собранных данных, синхронизация работы электронных часов, установка режимов работы и введение в оперативную память от компьютера ранее полученной информации.
Источник питания измерителя - встроенная аккумуляторная батарейка 11, подзаряжаемая от внешнего источника питания. Контроль за зарядкой аккумуляторной батарейки осуществляется по светодиодному индикатору 12.
Малогабаритный измеритель магнитной индукции разработан научно-производственным центром «ИНОКС» (г.Новосибирск) и предназначен для использования в качестве индивидуального дозиметра для контроля уровня индукции магнитного поля промышленной частоты, воздействующего на обслуживающий персонал электроустановок переменного тока (линии электропередач, распределительные устройства и т.п.). Благодаря компактности исполнения измеритель вмещается в корпус размером 110×55×30 мм и имеет вес около 150 грамм.