DE4438794A1

DE4438794A1 - Measuring electromagnetic shielding efficiency of high frequency protective clothing or suit used in work environment

Info

Publication number: DE4438794A1
Application number: DE19944438794
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Heinrich; Horst Jaworek
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1994-10-17
Filing date: 1994-10-17
Publication date: 1996-04-18

Abstract

The shielding efficiency measurement damps out the cavity resonances falsifying the measured value by means of absorber material. The efficiency of the cavity in the body model is reduced by a sleeving of the probes with absorber material as a component part of the body model, before the measurements with or without the protective clothing. A measuring system measures the shielding efficiency of the protective suit or clothing and consists of the body model provided with probes, which can be covered with a HF frequency protective suit, pref. a double walled hollow body with a pref. elliptical section is located in the body, pref. in the breast region of the body model. Which in the inner air space contains the probes (2), and between the double wall (1) contains a homogeneous damping material (3) , pref. a saline soln.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 näher bezeichneten Art. Derartige Schirmdämpfungsmessungen sind z. B. beschrieben von Thoma, P.; Bittner, G. in: Schutz vor elektromagne tischer Strahlung im Mikrowellenbereich - Schutzbrillen, Schutzanzüge, Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeits schutz, Fb Nr. 443 Dortmund 1986.
003The invention relates to a method in the Oberbe handle of claim 1 and to a device of the type specified in the preamble of claim 2. Such shielding measurements are such. B. described by Thoma, P .; Bittner, G. in: Protection against electromagnetic radiation in the microwave range - safety glasses, protective suits, publication series of the Federal Institute for Occupational Safety, Fb No. 443 Dortmund 1986.
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Der Schutz und die Gefährdung von Personen in elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern werden auf Grundlage von Grenzwerten beurteilt. Dazu sind national und international Basisgrenzwerte und abgeleitete Grenzwerte festgelegt.Protecting and endangering people in electrical, magnetic and electromagnetic fields are on Based on limit values. These are national and international basic limit values and derived limit values fixed.

Der Basisgrenzwert, die spezifische Absorptionsrate (SAR), beruht auf der Energieabsorption des Körpers und wird in W/kg angegeben. Wegen der schwierigen Erfassung dieses Wertes ist es üblich, aus Basisgrenzwerten abgeleitete Werte für die Feldstärke und Leistungsflußdichte anzugeben.The basic limit, the specific absorption rate (SAR), is based on the energy absorption of the body and is in W / kg specified. Because of the difficult grasp of this Value, it is common to derive from basic limits Specify values for field strength and power flux density.

In der Nähe von leistungsstarken Sender- und Antennenan lagen können die Grenzwerte überschritten werden, so daß bei notwendigem Aufenthalt von Personen in diesen Bereichen ein weiterer Schutz erforderlich ist. Ein solcher Schutz kann z. B. durch einen Hochfrequenz-Schutzanzug gewährlei stet werden. Die Schutzwirkung eines solchen Anzugs beruht auf dem Prinzip des Faradayschen Käfigs und wird durch ein leitfähiges textiles Material erreicht. Die Schirmdämpfung des Anzuges gilt als Maß für seine Schutzwirkung.Close to powerful transmitters and antennas the limit values can be exceeded, so that if people need to stay in these areas further protection is required. Such protection can e.g. B. guarantee by a high-frequency protective suit be steady. The protective effect of such a suit is based on the principle of the Faraday cage and is replaced by a conductive textile material reached. The shielding attenuation the suit is a measure of its protective effect.

Zur Ermittlung der Schirmdämpfung ist es auch bekannt, Mes sungen an Materialproben vorzunehmen. Dieses Verfahren ist kostengünstig, berücksichtigt aber nicht das Dämpfungsver halten von Nähten, Verschlüssen und Abdeckungen des Schutz anzuges. Bessere und realere Ergebnisse erzielt man durch Messungen an Ganzkörpermodellen.It is also known to determine the shielding attenuation, Mes solutions to material samples. This procedure is inexpensive, but does not take damping into account keeping seams, fasteners and covers of protection suit. Better and more real results can be achieved through Measurements on whole body models.

Es ist weiterhin aus Olsen, R. G.; Griner, T. A. in: SPECIFIC ABSORPTION RATE AND RADIOFREQUENCY CURRENT-TO- GROUND IN HUMAN MODELS EXPOSED TO NEAR-FIELD IRRADATION, Health Physics 6/93, June 1993, Volume 64, Number 6, S. 633 bis 637 bekannt, SAR-Messungen vorzunehmen. Diese Messungen basieren auf Temperaturerhöhungen unter dem Einfluß von Hochfrequenzfeldern in einem dem menschlichen Körper nachgebildeten Phantom. Die unterschiedliche Temperatur erhöhung wird mittels empfindlicher Sonden in definierten Zeitabständen mit und ohne Schutzanzug ermittelt. Diese Methode ist sehr zeitaufwendig wegen der erforderlichen Aufheizungs-, Abkühlungs- und Ruhephasen. Die möglichst exakte Nachbildung des menschlichen Gewebes im Modell ist außerdem sehr kostenaufwendig. Hinzu kommt, daß die derzeitig bekannten Körperäquivalente, bestehend aus mehreren Einzelkomponenten, nur eine begrenzte Haltbarkeit haben.It is also from Olsen, R. G .; Griner, T. A. in: SPECIFIC ABSORPTION RATE AND RADIOFREQUENCY CURRENT-TO- GROUND IN HUMAN MODELS EXPOSED TO NEAR-FIELD IRRADATION, Health Physics 6/93, June 1993, Volume 64, Number 6, p. 633 to 637 known to make SAR measurements. These measurements are based on temperature increases under the influence of Radio frequency fields in a human body replica phantom. The different temperature The increase is defined by means of sensitive probes Time intervals with and without protective suit determined. These Method is very time consuming because of the required Heating up, cooling down and resting phases. The most possible exact replica of the human tissue in the model also very expensive. In addition, the currently known body equivalents, consisting of several individual components, only a limited shelf life to have.

Es sind weiterhin aus Thoma, P.; Bittner, G. in: Schutz vor elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellenbereich - Schutzbrillen, Schutzanzüge, Schriftenreihe der Bundesan stalt für Arbeitsschutz, Fb Nr. 443 Dortmund 1986 bekannt, Tests an Schutzanzügen mit Wärmebildkameras vorzunehmen. Dieses Verfahren zeigt durch lokale Erwärmung am Schutz anzug Schwachstellen auf; liefert jedoch keine absoluten Werte für die Schirmdämpfung, die für die Beurteilung des Personenschutzes erforderlich sind.They are also from Thoma, P .; Bittner, G. in: Protection from electromagnetic radiation in the microwave range - Goggles, protective suits, federal government publications Stalt für Arbeitsschutz, Fb No. 443 Dortmund 1986 known, Carry out tests on protective suits with thermal imaging cameras. This process shows by local warming at the shelter suit vulnerabilities on; but does not provide absolute Shielding attenuation values required for the assessment of the Personal protection are required.

Die vierte bekannte Methode ist die im Oberbegriff der Ansprüche berücksichtigte Messung der Feldstärkekomponen ten. Voraussetzung für dieses Verfahren ist ein nichtmetal lisches Körpermodell zur Aufnahme des Schutzanzugs und geeigneter Sonden zur Ermittlung der Feldstärkekomponenten. Das Körpermodell kann kostengünstig als einfacher Holzrah men gefertigt werden.The fourth known method is that in the preamble of Measurement of field strength components taken into account The prerequisite for this procedure is a non-metal lical body model to accommodate the protective suit and suitable probes for determining the field strength components. The body model can be inexpensive as a simple wooden frame men are manufactured.

Die Schirmdämpfung ergibt sich aus der Differenz der Feld stärkekomponenten (elektrische und/oder magnetische Feld stärke) mit und ohne Schutzanzug. Derartige Messungen sind in üblichen Meßhallen oder unter Freifeldbedingungen durch führbar. Es kann handelsübliche EMV-Meßtechnik für die elektrische und magnetische Feldstärke eingesetzt werden. Dabei ist es unwesentlich, ob die Sendeantenne innerhalb oder außerhalb des Anzuges angeordnet ist.The shielding loss results from the difference in the field starch components (electric and / or magnetic field strength) with and without protective suit. Such measurements are in usual measuring halls or under free field conditions feasible. It can be commercially available EMC measurement technology for the electrical and magnetic field strength can be used. It is immaterial whether the transmission antenna is inside or is placed outside the suit.

Nachteilig ist das freie Volumen im Anzug, das abhängig von den geometrischen Abmessungen zu Resonanzen führt. Hinzu kommt, daß geringe Veränderungen der äußeren Kontur des Anzuges das Meßergebnis beeinflussen und die Reproduzier barkeit mit erheblichen Toleranzen verbunden ist.The disadvantage is the free volume in the suit, which depends on the geometric dimensions lead to resonances. In addition comes that slight changes in the outer contour of the Suit influence the measurement result and the reproduc availability is associated with considerable tolerances.

Der Einsatz von üblichen Dämpfungsmaterialien im Anzug zur Vermeidung von Hohlraumresonanzen führt zur Beeinträch tigung der Sondenfunktion und ist daher nicht vorteilhaft. Das gleiche gilt für Meßanordnungen mit einer Person im Anzug. Mit einer solchen Anordnung kann nur die magnetische Feldstärkekomponente ausreichend genau ermittelt werden.The use of usual damping materials in a suit Avoiding cavity resonance leads to adverse effects adjustment of the probe function and is therefore not advantageous. The same applies to measuring arrangements with one person in the Suit. With such an arrangement, only the magnetic Field strength components can be determined with sufficient accuracy.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor richtung für Routine- und Kontrollmessungen zu entwickeln und einzuführen, das die Vorteile der relativen Messung der Feldstärkekomponenten nutzt und die genannten Nachteile des Verfahrens vermeidet.The object of the invention is to provide a method and a develop direction for routine and control measurements and introduce the benefits of relative measurement of the Field strength components uses and the disadvantages of Avoids procedural.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren entsprechend dem Kennzeichen des Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung entsprechend dem Kennzeichen des Patentanspruch 2 gelöst, die vorteilhaft entsprechend dem Patentanspruch 3 weitergebildet sein kann.This task is accomplished through a procedure according to the Characteristic of claim 1 and by a device solved according to the characterizing part of claim 2, which advantageously according to claim 3 can be trained.

Die Erfindung und ihre Wirkungsweise wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehö rigen Zeichnung zeigt die Fig. 1 ein Ganzkörpermodell.The invention and its mode of operation are explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, Fig. 1 shows a full body model.

Damit wird eine Vorrichtung zur Aufnahme des Schutzanzuges und der Sonden vorgestellt, die in der Umgebung des Meßortes, vorrangig im Brustbereich, den menschlichen Körper nachbildet, die Sondenfunktion nicht beeinflußt, aber bei geeigneter Dimensionierung Resonanzen im Schutzanzug verhindert.This is a device for receiving the protective suit and the probes presented in the vicinity of the Measurement site, primarily in the chest area, the human Reproduces the body, does not affect the probe function, but with appropriate dimensioning resonances in Protective suit prevented.

Dabei ist davon auszugehen, daß im Bereich des Oberkörpers nur die äußeren Schichten des menschlichen Körpers eine wesentliche Dämpfung bewirken und die Lunge einen hohen Luftanteil beinhaltet. Das ist durch den Einsatz eines doppelwandigen, hochfrequenzdurchlässigen Hohlkörpers 1 berücksichtigt, in dessen innerem Teil die Sonden 2 angeordnet sind, und dessen doppelwandiger Teil mit einem geeigneten homogenen Dämpfungsmaterial 3 gefüllt ist.It can be assumed that in the area of the upper body only the outer layers of the human body bring about substantial damping and that the lungs contain a high proportion of air. This is taken into account by the use of a double-walled, radio-frequency-permeable hollow body 1 , in the inner part of which the probes 2 are arranged, and the double-walled part of which is filled with a suitable homogeneous damping material 3 .

Mit einer solchen Vorrichtung können, bei Vermeidung der erwähnten Nachteile, die Vorteile der relativen Feldstärke messung weiterhin genutzt werden, bei einem nur geringen Kostenmehraufwand für die Herstellung des Ganzkörpermodells einschließlich des doppelwandigen Hohlkörpers. With such a device, while avoiding the mentioned disadvantages, the advantages of the relative field strength measurement can still be used, with only a small Additional costs for the production of the whole body model including the double-walled hollow body.

Die Wirkungsweise der Erfindung beruht auf dem räumlich begrenzten und dennoch räumlich definierten Einsatz der Dämpfungswirkung geeigneter Materialien bei Verwendung einer einfachen relativen Messung der Feldstärkekomponenten mit und ohne Schutzanzug. Bedingt durch die relative Messung bestehen bezüglich der exakten Nachbildung des Körpergewebes keine Anforderungen. Der Einsatz z. B. von Kochsalzlösung als Dämpfungsmaterial liefert ausreichend genaue Ergebnisse.The operation of the invention is based on the spatial limited yet spatially defined use of the Damping effect of suitable materials when used a simple relative measurement of the field strength components with and without protective suit. Due to the relative Measurement exist with regard to the exact replica of the Body tissue no requirements. The use z. B. from Saline as a damping material provides sufficient accurate results.

Die Vorrichtung zur Aufnahme des Schutzanzuges und der Sonden besteht aus einem geeigneten nichtmetallischen Ganzkörpermodell mit einem doppelwandigen Hohlkörper. Der doppelwandige Hohlkörper kann im Brustbereich vorrangig einen elliptischen aber auch jeden anderen Querschnitt aufweisen, wie aus der Fig. 1 erkennbar ist. Auch die Sondenanordnung im Brustbereich ist aus Fig. 1 erkennbar. Messungen mit dieser Vorrichtung nach dem angegebenen Verfahren haben gezeigt, daß Eigenresonanzen des Anzuges vermieden und eine gute Reproduzierbarkeit der Dämpfungs werte erzielt werden konnte.The device for holding the protective suit and the probes consists of a suitable non-metallic whole body model with a double-walled hollow body. The double-walled hollow body may have an elliptical cross section in the chest area, but also any other cross section, as can be seen from FIG. 1. The probe arrangement in the chest area can also be seen from FIG. 1. Measurements with this device according to the specified method have shown that natural resonances of the suit can be avoided and good reproducibility of the damping values can be achieved.

Claims

1. A method for measuring the shielding of high-frequency protective suits, in which the differences between the elec trical and magnetic field strength components in the high-frequency field are determined with and without protective suit, and in which the resulting resonance in the protective suit falsifying the measured value is suppressed by absorber material, thereby indicates that the quality of a cavity in the body model is reduced by covering the probes with absorber material as part of the body model before the measurements with and without a protective suit, and only then are the usual comparative relative measurements carried out.

2. Device for measuring the shielding attenuation of high frequency quenz protective suits that probe from one body model exists, which with the high-frequency Protective suit is pullable, thereby ge indicates that in the fuselage, preferred wise in the chest area of the body model, a double wall diger hollow body with preferably elliptical cross cut, the probes in the inner airspace, and a homogeneous damping between the double walls material, preferably a saline solution.

3. Device according to claim 2, characterized by at least one vertical non-conductive subdivision of the hollow body, including damping material.