DE102008008613B4

DE102008008613B4 - Messverfahren für EMV- und EMVU-Anwendung zur Beurteilung der Einhaltung von Feldstärkegrenzwerten

Info

Publication number: DE102008008613B4
Application number: DE200810008613
Authority: DE
Inventors: Ralf Esprester
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: DE102008008613A1

Abstract

Messverfahren für EMV- und EMVU-Anwendung zur Beurteilung der Einhaltung von Feldstärkegrenzwerten, welche in europäischen und nationalen Richtlinien per Gesetz vorgeschrieben sind, mit folgenden Schritten:
– Messen der Stärken des Magnetfeldes, des elektrischen Feldes und des elektromagnetischen Feldes mit jeweils einem für die Feldart geeigneten Sensor und nachgeschalteten Verstärker, wobei die Messempfindlichkeit des jeweiligen Sensors einschließlich seines nachgeschalteten Verstärkers einen Frequenzgang hat, der invers zum Verlauf des gemäß der geltenden Norm erlaubten Grenzwertes über der Frequenz ist.
– Anzeigen eines sich auf Grund des Frequenzgangs der Messempfindlichkeit ergebenden Relativwertes zum gemäß der Norm erlaubten frequenzabhängigen Grenzwert, welcher den Grad der Unter- oder Überschreitung des Grenzwertes zu beurteilen gestattet.

Description

Der Stand der Technik geht aus den folgenden Quelle hervor:

(1) DE 298 10 794 U1 „Messgerätesystem für Elektrosmog” Gebrauchsmuster.
(2) Röhrkasten, W.: „Messtechnik für die Elektromagnetische Umweltverträglichkeit (EMV-U) im Hinblick auf das Bundesimissionsschutzgesetz (BImSchG)”. Erschienen in: telekom praxis, Heft 10, 1997, S. 14–18.
(3) DE 203 19 384 U1 „Einrichtung zum Aufnehmen und Aufbereiten von Störfeldern und Störstrahlen”/Gebrauchsmusterschrift.

Die vorliegende Erfindungsmeldung handelt von einem vereinfachten Messverfahren für Elektromagnetische Verträglichkeits-(abgekürzt EMV) und Elektromagnetische Umweltverträglichkeits-(abgekürzt EMVU) Anwendungen, welches zwar Feldstärkemessungen durchführt, jedoch Relativwerte zum erlaubten Grenzwert anzeigt.
Feldstärke-Messverfahren sind bekannt. Diese sind in der Regel mit einer Feldstärke-Anzeige ausgestattet, die z. B. in V/m für elektrische bzw. in A/m für magnetische Feldstärke geeicht ist. Es ist auch üblich, diese angezeigten Feldstärkewerte unabhängig von der jeweiligen Frequenz des zu messenden Elektrischen (E-) bzw. Magnetischen (H-) bzw. Elektromagnetischen (EM-) Feldes zu bestimmen.
In den nationalen Richtlinien z. B. BGV B11 „Berufsgenossenschaftliche Vorschrift für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit” oder europäischen Richtlinien, wie 2004/40/EG „Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer...” sind solche Grenzwerte in Tabellen und Kurven angegeben. Aus den dort definierten Expositions-Grenzwerten sind sogenannte „Auslösewerte” definiert, welche die noch erlaubten Feldstärkebelastungen abhängig von der Frequenz des belastenden Feldes ergeben. Die zulässigen Feldstärkebelastungen sind bei niedrigen Frequenzen (z. B. 50 Hz Techn. Wechselstrom) sehr hoch, zu mittleren Frequenzen nehmen diese etwa um 6 dB je Oktave ab. Ein Beispiel solch eines in Kurvenform dargestellten Verlaufs der erlaubten elektrischen Feldstärke in V/m über der Frequenzachse zeigt 1 Ein Blockschaltbild der prinzipiellen Messanordnung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Ansprüchen 1–3 zeigt 2.
Da einschlägige Messverfahren den jeweils aktuell gemessenen Felsdstärkewert anzeigen, muß der Fachmann auch noch die Frequenz berücksichtigen, um beurteilen zu können, ob die gemessenen Werte im Bereich des Erlaubten liegen.
Eine Messanordnung nach dem beanspruchten Verfahren zeigt einen Relativwert zum erlaubten Feldstärk grenzwert an, z. B. in dB geeicht. Nach Anspruch 1 ist die Frequenz des zu beurteilenden Feldes mit dem Frequenzgang dieses erlaubten Grenzwertes bereits berücksichtigt. Dies gelingt mit einem zum Frequenzgang des Feldstärkegrenzwertes, wie er in der jeweiligen Vorschrift bzw. Richtlinie gefordert ist, breitbandig inversen Frequenzgang der Messanordnung des Messverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 (siehe den gestrichelten (relativen) Verstärkungsverlauf in 1). Der mit der Messung Beauftragte muss also gar nicht wissen, bei welcher Frequenz dieses Messverfahren die Feldbelastung misst. Da die Sensoren des neuartigen Messverfahrens nach Anspruch 1 ebenfalls breitbandiger Natur sind, ist es auch nicht nötig, etwa dem Frequenzbereich des festgestellten Feldes entsprechend abgestimmte Antennen oder Sensoren auszuwählen.
Da die Anwendung und die Bedienung einer Messapparatur gemäß dem geschilderten Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6 in einer leicht verständlichen Art und Weise beschreibbar ist, könnte beispielsweise diese Messung von einem in einem Spezialkurs angelernten Bediensteten durchgeführt werden, der nicht unbedingt eine einschlägige Ingenieurs-Ausbildung und mehrjährige Praxis im Sachgebiet EMV und EMVU haben müsste, so wie es derzeit noch verlangt wird. Erst wenn Überschreitungen der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte nachgewiesen sind, sollte es eines Fachmanns bedürfen, der dann für Abhilfe sorgt. Dies ist gerade für mittelständische Betriebe eine erhebliche Erleichterung, wenn es um den Nachweis der EMV- bzw. EMVU-Unbedenklichkeit z. B. der Arbeitsplätze, der hergestellten Maschinen und Anlagen geht.
Wegen der Einfachheit des Messverfahrens und der heute verfügbaren miniaturisierten Bauelemente und wegen des geringen Strombedarfs ist ein Messgerät nach dem in Ansprüchen 1 bis 6 genannten Verfahren in handlichen Dimensionen herstellbar. Batteriebetrieb ist ohnehin erforderlich, da die Elektrische Feldstärke bei tiefen Frequenzen nur Netzstrom-unabhängig (also ohne 230 V – Netzzuleitung) unverfälscht bestimmbar ist. Da der Mensch die Feldkonfiguration im Allgemeinen verändert, muß der Messaufbau z. B. auf einem Holztisch erfolgen. Während der Messvorgänge darf das Messgerät nicht berührt werden. Es darf daher nicht am menschlichen Körper getragen werden.
Die Erfindung ist nachfolgend näher beschrieben.
Entsprechend der 2 besteht eine nach dem beanspruchten Verfahren ausgebildete Messanordnung aus mehreren Sensoren 1, 2, 3, nachgeschalteten Verstärkern 4, 5, 6 und der gemeinsamen Auswerteeinheit 7. Die Anzeige-Einheit 8 zeigt z. B. mit Leuchtdioden (LEDs) den in 3 dB Stufen geeichten Relativwert zum Grenzwert an. Leuchtet z. B. die dritte LED neben der Grenzwert LED, so ist die festgestellte Expositionsbelastung etwa 9 dB geringer als der als Grenzwert ausgewiesene „Auslösewert” der einschlägigen Richtlinie.
Sensor 1 diene zur Aufnahme des elektrischen Feldes, Sensor 2 für das magnetische Feld, beide jeweils im Frequenzbereich von z. B. 16 2/3 Hz bis 20 MHz. Der Verstärker 4 und der Sensor 1 haben zusammen einen inversen Frequenzgang zum Grenzwert-Verlauf der einzuhaltenden gesetzlichen Mindestvorschrift hinsichtlich des elektrischen Feldes, so wie dieser in 1 gestrichelt angedeutet ist. Für Sensor 2 und Verstärker 5 gilt Entsprechendes hinsichtlich des magnetischen Feldes. Ab 20 MHz geht man in den gesetzlichen Richtlinien davon aus, dass E- und H-Feld über den Feldwellenwiderstand des freien Raums gekoppelt sind. Als Sensor 3 genügt daher eine aktive Antenne, welche den Frequenzbereich bis über 1 GHz hinaus überstreicht. Der nachfolgende Verstärker 6 verwirklicht in ähnlicher Weise wie Verstärker 4 und 5 den erforderlichen Frequenzgang, mit dem die gesetzlich vorgeschriebene Grenzwertkurve für die elektromagnetische Feldbelastung eingehalten wird.
Bei einer EMV-Untersuchung müssen die Messwerte als dokumentarische Nachweise festgehalten sein. Dies besorgt ein angeschlossener Kleinrechner 9, der die gemessenen Relativwerte zunächst speichert. Nach Abschluss einer Messreihe wird der Rechner mit einem Protokoll-Drucker verbunden, welcher die Messwerte zu Papier bringt. Alternativ kann man ein mobiles Speichermedium (z. B. Speicher-Stick) nutzen, um die Messwerte festzuhalten.
Aus Einfachheitsgründen können die Sensoren 1 bis 3 einkanalig ausgeführt sein, entsprechend sind die nachgeschalteten Verstärker auch nur einkanalig. Um eindeutige Messwerte zu erhalten, ist dann allerdings jede EMV bzw. EMVU-Messreihe zeitsequentiell in allen drei orthogonalen Raumachsen durchzuführen.

Claims

Messverfahren für EMV- und EMVU-Anwendung zur Beurteilung der Einhaltung von Feldstärkegrenzwerten, welche in europäischen und nationalen Richtlinien per Gesetz vorgeschrieben sind, mit folgenden Schritten: – Messen der Stärken des Magnetfeldes, des elektrischen Feldes und des elektromagnetischen Feldes mit jeweils einem für die Feldart geeigneten Sensor und nachgeschalteten Verstärker, wobei die Messempfindlichkeit des jeweiligen Sensors einschließlich seines nachgeschalteten Verstärkers einen Frequenzgang hat, der invers zum Verlauf des gemäß der geltenden Norm erlaubten Grenzwertes über der Frequenz ist. – Anzeigen eines sich auf Grund des Frequenzgangs der Messempfindlichkeit ergebenden Relativwertes zum gemäß der Norm erlaubten frequenzabhängigen Grenzwert, welcher den Grad der Unter- oder Überschreitung des Grenzwertes zu beurteilen gestattet.
Messverfahren nach Anspruch 1, bei dem aus allen drei Relativwerten ein gemeinsamer Relativwert gebildet und zur Anzeige gebracht wird.
Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verstärker hochintegrierte, breitbandige Halbleiteroperationsverstärker sind und die Frequenzgangcharakteristiken durch eine Beschattung mit RC-Gliedern erreicht werden.
Messverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Eingangswiderstand des Verstärkers für den Magnetfeldsensor 50 Ohm ist und bei starken Magnetfeldern der Magnetfeldmessbereich mit einem 50-Ohm 10, 20 oder 40 dB- Dämpfungsglied nach höheren Werten hin erweitert werden kann.
Messverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Messbereichserweiterung für das elektrische Feld durch eine Teilabschirmung des elektrischen Sensors erfolgt.
Messverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Sensor für das elektromagnetische Feld eine aktive Antenne verwendet wird und die Messbereichserweiterung für das elektromagnetische Feld durch Verändern der Länge eines Antennenstabes der aktiven Antenne erfolgt.