Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru czesci rzeczywistej wektora Poyntinga w polu bliskim zródel promieniowania elektromagnetycznego, stosowane zwlaszcza w badaniach biologicznej aktywnosci pól elektromagnetycznych.Czesc rzeczywista wektora Poyntinga odpowiada czesci rzeczywistej gestosci mocy promienio¬ wanej przez zródlo pola elektromagnetycznego, reprezentujacej moc bezpowrotnie wypromienio- wana, a wiec mogaca sie przemieszczac ze zródla do dowolnie umieszczonych cial pochlaniajacych te moc. Z polskiego opisu patentowego nr 127 300, znane jest urzadzenie do pomiaru modulu wektora Poyntinga, który jest odpowiednikiem modulu wektora gestosci mocy promieniowanej przez zródlo pola elektromagnetycznego. Urzadzenie zawiera czujniki natezen pól elektrycznego i magnetycznego o stalopradowych sygnalach wyjsciowych, które sa podawane na wejscia czlonu mnozacego. Sygnal wyjsciowy czlonu mnozacego jest wprost proporcjonalny do modulu wektora Poyntinga. Z punktu widzenia ochrony organizmów zywych przed szkodliwym oddzialywaniem pól elektromagnetycznych, pomiaru modulu wektora Poyntinga nie jest wystarczajacy, gdyz dokladnosc okreslenia mocy absorbowanej, na przyklad przez organizm, na podstawie pomiaru modulu wektora Poyntinga jest nieduza.Wynalazek dotyczy urzadzenia do pomiaru czesci rzeczywistej wektora Poyntinga w polu bliskim, zawierajacego czlon mnozacy, którego wyjscie jest polaczone z ukladem pomiarowym.Istota wynalazku polega na wyposazeniu urzadzenia w czujnik natezenia skladowych elektry¬ cznej i magnetycznej pola elektromagnetycznego o dwóch wyjsciach zmiennopradowych, które sa polaczone z wejsciami czlonu mnozacego. Sygnal wyjsciowy czlonu mnozacego jest iloczynem wartosci chwilowych natezenia skladowych elektrycznej i magnetycznej orazcosinusa kata przesu¬ niecia fazowego miedzy przebiegami czasowymi tych skladowych, a wiec stanowi miare czesci rzeczywistej wektora Poyntinga. Korzystne jest umieszczenie w torze przynajmniej jednego wejs¬ ciowego sygnalu czlonu mnozacego przesuwnika fazy, który spelnia role czlonu korygujacego bledy fazowe.Zasadnicza zaleta wynikajaca ze stosowania urzadzenia wedlug wynalazku jest mozliwosc pomiaru czesci rzeczywistej wektora Poyntinga w polu bliskim zródel promieniowania przy wykorzystaniu techniki antenowej. Urzadzenie pozwala na dokladne okreslenie mocy absorbowa¬ nej przez ciala, co pozwala na skuteczna ochrone organizmów zywych przed szkodliwym oddzialy¬ waniem pól elektromagnetycznych.2 130155 Przedmiot wynalazku jest objasniony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urzadzenia do pomiaru czesci rzeczywistej wektora Poyntinga, wyposazonego w czujnik o dwóch wyjsciach zmiennopradowych zbudowany przy wykorzystaniu jednej anteny ramowej z czesciowym ekranem elektrostatycznym, fig. 2 — schemat blokowy urzadzenia wyposazonego w czujnik o dwóch wyjsciach zmiennopradowych i sferycznej charakte¬ rystyce promieniowania, a fig. 3 — schemat blokowy urzadzenia wyposazonego wczujnik o dwóch wyjsciach zmiennopradowych zbudowanych przy wykorzystaniu anteny ramowej obciazonej podwójnie.Przyklad I. Urzadzenie do pomiaru czesci rzeczywistej wektora Poyntinga zawiera czujnik I natezen skladowych elektrycznej i magnetycznej pola o dwóch wyjsciach zmiennopradowych.Czujnik I stanowi kolowa ramowa antena 1, która na polowie swej dlugosci jest wyposazona w elektrostatyczny ekran 2 i jest polaczona z filtrami 3, 4 i szerokopasmowymi wzmacniaczami 5.Ramowa antena 1 jest z jednej strony uziemiona, a z drugiej strony jest polaczona poprzez dolnoprzepustowy filtr 3 z wejsciem szerokopasmowego wzmacniacza 5. Elektrostatyczny ekran 2 jest polaczony poprzez pasmowoprzepustowy filtr 4 z wejsciem drugiego szerokopasmowego wzmacniacza 5. Pole elektromagnetyczne indukuje w ramowej antenie 1 sile elektromotoryczna, której wartosc zalezy od natezenia skladowej pola magnetycznego prostopadlej do plaszczyzny, w której lezy antena 1, czestotliwosci pola oraz elektrycznych wymiarów anteny 1. Do pomiarów w polu bliskim stosuje sie anteny o wymiarach znacznie mniejszych od dlugosci fali elektromagnety¬ cznej, natomiast w celu zapewnienia niezaleznego od czestotliwosci przebiegu indukowanej sily elektromotorycznej stosuje sie obciazenie anteny 1 dolnoprzepustowym filtrem 3 o dobranym tlumieniu. W pasmie pomiarowym urzadzenia sygnal wyjsciowy pierwszego szerokopasmowego wzmacniacza 5 jest proporcjonalny do wartosci chwilowej natezenia normalnej skladowej pola magnetycznego. Sily elektromotoryczne indukowane w ekranie 2 i w nieekranowej czesci ramowej anteny 1 sa zalezne od natezenia skladowej pola elektrycznego stycznej do plaszczyzny, w której lezy antena 1. Sily te sa doprowadzane do pasmowoprzepustowego filtru 4, a nastepnie do drugiego szerokopasmowego wzmacniacza 5. Sygnal wyjsciowy tego wzmacniacza 5 jest proporcjonalny do chwilowej wartosci natezenia skladowej stycznej pola elektrycznego. Dobór parametrów filtrów 3, 4 pozwala na uzyskanie identycznych przesuniec fazowych w obu torach obciazajacych antene 1, jednak dla skorygowania ewentualnych bledów fazowych korzystne jest stosowanie w urzadzeniu przesuwnika fazy 6. Przesuwnik fazy 6 jest dolaczony do wyjscia pierwszego szerokopasmowego wzmacniacza 5. Sygnaly wyjsciowe przesuwnika fazy 6 i drugiego szerokopasmowego wzmacnia¬ cza 5 sa mnozone w mnozacym czlonie 7, którego sygnal wyjsciowyjest proporcjonalny do iloczynu EH cosv?, gdzie E oznacza wartosc chwilowa natezenia skladowej stycznej pola elektrycznego, H — wartosc chwilowa natezenia skladowej normalnej pola magnetycznego pomiedzy przebiegami czasowymi natezen skladowych: normalnej pola magnetycznego i stycznej pola elektrycznego. Mierzony iloczyn stanowi czesc rzeczywista wektora Poyntinga. Przykladowe urzadzenie wedlug wynalazku wspólpracuje z pomiarowym ukladem 8 oraz z sygnalizatorem 9.Pomiarowy uklad 8 sklada sie z detektora 10 wartosci skutecznej dolaczonego do wyjscia mnoza¬ cego czlonu 7 i wyposazonego w wyjsciowy wskaznik 11. Do wyjscia detektora 10 jest dolaczony sygnalizator 9, który sklada sie z komparatora 12 o regulowanym poziomie komparacji, steruja¬ cego generatorem 13 pracujacym na czestotliwosciach 1 Hz i 1 kHz, który zasila przetwornik elektroakustyczny. Po przekroczeniu ustalonej w komparatorze 12 wartosci napiecia wyjsciowego detektora 10, przetwornik elektroakustyczny wytwarza przerywany sygnal akustyczny sygnalizu¬ jacy o przekroczeniu granicy strefy ochronnej.Przykladll. Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera czujnik I o zmiennopradowych sygna¬ lach wyjsciowych i sferycznej charakterystyce promieniowania. Czujnik I sklada sie z trzech kolowych ramowych anten 1, wyposazonych w elektrostatyczne ekrany 2 i usytuowanych prosto¬ padle wzgledem siebie. Ekrany 2 poszczególnych anten 1 sa polaczone z oddzielnymi pasmowo- przepustowymi filtrami 4, do których wyjsc sa dolaczone kwadratory 14, natomiast ramowe anteny 1 sa polaczone z oddzielnymi dolnoprzepustowymi filtrami 3, do których wyjsc sa dolaczone kolejne kwadratory 14. Sygnaly wyjsciowe kwadratorów 14 sa proporcjonalne do kwadratów chwilowych wartosci poszczególnych skladowych przestrzennych natezen pól elektrycznego i magnetycznego. Po zsumowaniu tych sygnalów w sumujacych czlonach 15, oddzielnych dla130155 3 skladowych pól elektrycznego i magnetycznego, a nastepnie spierwiast kowani u w pierwiastkuja¬ cych czlonach 16, otrzymuje sie przebiegi czasowe napiec wprost proporcjonalnych do chwilowych wartosci natezen pól elektrycznego i magnetycznego, niezaleznie od polaryzacji promieniowanego przez zródlo pola elektromagnetycznego. Oobór parametrów filtrów 3,4 pozwala na zapewnienie jednakowych przesuniec fazowych warunkujacych pomiar czesci rzeczywistej wektora Poyntinga.Pierwiastkujace czlony 16 sa polaczone z mnozacym czlonem 7, jeden — bezposrednio, a drugi poprzez przesuwnik fazy 6 korygujacy bledy fazowe. Wyjsciowy sygnal mnozacego czlonu 7 jest miara czesci rzeczywistej wektora Poyntinga, analogicznie jak w przykladzie pierwszym. Przykla¬ dowe urzadzenie wspólpracujace z pomiarowym ukladem 8, który dolacza sie poprzez trójpoloze- niowy przelacznik 17. Uklad 8 zawiera detektor 10 wartosci skutecznej, detektor 18 wartosci maksymalnej i wyjsciowy wskaznik 11. Trójpolozeniowyprzelacznik 17jest polaczony z wejsciem przesuwnika fazy 6, z wejsciem i wyjsciem mnozacego czlonu 7, co pozwala zarówno na pomiar czesci rzeczywistej wektora Poyntinga, jak równiez natezen skladowych elektrycznej i magnety¬ cznej pola.Przyklad III. Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera czujnik I o zmiennopradowych syg¬ nalach wyjsciowych zbudowany W oparciu o kolowa, ramowa antene 1 obciazona symetrycznie impedorami 19. Spadki napiec na impedorach 19 sa podawane na wejscia oddzielnych wstepnych wzmacniaczy 20, a wyjscia wzmacniaczy 20 sa polaczone z wejsciami dwóch sumujacych czlonów 15. Jeden z sumujacych czlonów 15 jest polaczony poprzez dolnoprzepustowy filtr 3 z wejsciem drugiego szerokopasmowego wzmacniacza 5, a drugi sumujacy czlon 15 jest polaczony poprzez pasmowoprzepustowy filtr 4 z wejsciem drugiego szerokopasmowego wzmacniacza 5. Tak zbudo¬ wany czujnik dziala na zasadzie wykorzystania wrazliwosci ramowej anteny 1 zarówno na skla¬ dowa magnetyczna, jak i na skladowa elektryczna pola elektromagnetycznego. Rozdzielenie sygnalów na sygnaly proporcjonalne do natezen poszczególnych skladowych pola jest realizowane za pomoca impedorów 19, wstepnych wzmacniaczy 20 i sumujacych czlonów 15. Wyjsciowy sygnal jednego sumujacego czlonu 15 jest róznica sygnalów wyjsciowych wstepnych wzmacniaczy 20, proporcjonalna do wartosci chwilowych skladowej stycznej natezenia pola elektrycznego, a wyjs¬ ciowy sygnal drugiego sumujacego czlonu 15 jest suma sygnalów wyjsciowych wstepnych wzmac¬ niaczy 20, proporcjonalna do wartosci chwilowych skladowej normalnej pola magnetycznego.Wyjsciowe sygnaly czujnika I sa mnozone w mnozacym czlonie 7, którego sygnal wyjsciowy jest miara czesci rzeczywistej wektora Poyntinga.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do pomiaru czesci rzeczywistej wektora Poyntinga, zawierajace czlon mnozacy, którego wyjscie jest polaczone z ukladem pomiarowym, znamienne tym, ze jest wyposazone w czujnik (I) natezenia skladowych elektrycznej i magnetycznej pola elektromagnetycznego o dwóch wyjsciach zmiennopradowych, które sa polaczone z wejsciami mnozacego czlonu (7). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w torze przynajmniej jednego wejsciowego sygnalu mnozacego czlonu (7) jest wlaczony przesuwnik fazy (6).130 155 4 i~j I 6 7 £ 13 12 n 9 r Fig. 1. 14 "7 4 14 "7 y ,15 16 4 14 rCZFLT 14 71 "7 "7 "7 14 Cr7LT7 15 15 v?r* Fig. 2 6 "7C l/t I 17 10 11 -*H u la-nJ t€ ^MS _!___73_^Is_ |130155 20 1§ 3 5 Fig. 3 PL