RU206778U1

RU206778U1 - Мобильный СВЧ дозиметр

Info

Publication number: RU206778U1
Application number: RU2020122918U
Authority: RU
Inventors: Константин Леонидович Губский; Андрей Борисович Симаков; Игорь Николаевич Водохлебов; Татьяна Анатольевна Сугробова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Лазер Ай"
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2021-09-28

Abstract

Полезная модель относится к области обеспечения электромагнитной безопасности и может быть использована для непрерывного контроля получаемой дозы СВЧ-энергии на рабочих местах и в быту.Устройство включает первый и второй материал, имитирующий биоткань, четыре идентичные измерительные детекторы, измеряющие мощность СВЧ электромагнитного излучения, устройство обработки данных и управления, соединенное электрическими цепями с каждым из измерительных детекторов, корпус в форме прямоугольного параллелепипеда из прозрачного для СВЧ ЭМИ. Перечисленные элементы обеспечивают регистрацию удельной поглощенной мощности СВЧ ЭМИ. Кроме того, устройство содержит приемник сигналов системы глобального позиционирования GPS и приемник сигналов мобильной сотовой связи GSM, первый и второй контроллер, генератор тактовых сигналов и устройство памяти, причем выход приемника сигналов GPS подключен к первому входу первого контроллера, выход приемника сигналов GSM подключен ко второму входу первого контроллера, выход первого контроллера соединен с первым входом второго контроллера, второй вход второго контроллера подключен к выходу устройства обработки данных и управления, третий вход второго контроллера соединен с выходом генератора тактовых сигналов, а выход второго контроллера соединен с устройством памяти. Благодаря этим элементам и их связям обеспечивается одновременная запись измеренных значений удельной поглощенной мощности СВЧ ЭМИ и координат, определяющих местоположение пользователя устройства в эти моменты. Таким образом, полезная модель позволяет определить и наиболее «опасные» с точки зрения воздействия ЭМИ на здоровье человека объекты.Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает повышение информативности мониторинга вредного воздействия СВЧ электромагнитного излучения на организм человека за счет «анализа» сохраняемых в процессе измерений последовательностей регистрируемых значений удельной поглощенной мощности СВЧ электромагнитного излучения (ЭМИ) и координат, определяющих местоположение пользователя в соответствующие временные интервалы. 1 ил.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области обеспечения электромагнитной безопасности и может быть использовано для непрерывного контроля получаемой дозы СВЧ-энергии на рабочих местах и в быту.

Уровень техники

Из существующего уровня техники известно устройство для экологического мониторинга вредного воздействия СВЧ излучения сотового телефона (СТ) на организм человека [1], содержащее последовательно включенные приемную антенну, детектор СВЧ электромагнитного излучения (СВЧ ЭМИ), блок измерения уровня СВЧ излучения, контроллер, блок индикации превышения санитарной нормы, а также блок измерения продолжительности СВЧ излучения, включенный между выходом детектора СВЧ излучения и соответствующим входом контроллера. Контроллер выполняет функции определения накопленной во времени дозы воздействия СВЧ излучения на организм человека и сравнения ее с санитарной нормой. Недостатком устройства является то, что при обработке результатов измерения дозы не учитывается явление отражения СВЧ от поверхности объекта, на котором размещен детектор. Мощность отраженной волны может составлять значительную часть мощности падающей, поэтому в результат измерений вносится существенная ошибка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению, принятым за прототип, является устройство для измерения удельной поглощенной мощности СВЧ ЭМИ, описанное в [2], содержащее первый материал, имитирующий биоткань, первый измерительный детектор, измеряющий мощность СВЧ электромагнитного излучения, и второй измерительный детектор, идентичный первому измерительному детектору, устройство обработки данных и управления, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит второй материал, имитирующий биоткань, третий измерительный детектор и четвертый измерительный детектор, идентичные первому измерительному детектору, и корпус в форме прямоугольного параллелепипеда из прозрачного для СВЧ электромагнитного излучения (неполярного) диэлектрика, причем первый материал, имитирующий биоткань, размещен под частью внутренней поверхности первой грани корпуса, первый измерительный детектор расположен на внешней поверхности первой грани корпуса над частью первого материала, имитирующего биоткань, второй материал, имитирующий биоткань, прилегает к нижней поверхности первой грани корпуса и расположен рядом с первым материалом, имитирующим биоткань, второй измерительный детектор расположен на участке внешней поверхности первой грани корпуса, к которой не прилегает снизу ни первый материал, ни второй материал, имитирующие биоткань, на нижних поверхностях первого материала и второго материала, имитирующих биоткань, расположены третий измерительный детектор и четвертый измерительный детектор соответственно, причем третий измерительный детектор расположен вне проекции первого измерительного детектора на нижнюю поверхность материала, устройство обработки и управления расположено внутри корпуса и соединено электрическими цепями с каждым из измерительных детекторов соответственно, а толщины первого материала и второго материала, имитирующих биоткань, равны глубинам проникновения электромагнитного излучения для нижней (h_н) и верхней (h_в) граничной частоты регистрируемого измерительными детекторами диапазона (значения нижней (h_н) и верхней (h_в) граничной частоты приведены в [2]. Благодаря тому, что первый измерительный детектор, расположенный на внешней поверхности первой грани корпуса из прозрачного для СВЧ ЭМИ (неполярного) диэлектрика регистрируют суммарное значение мощностей падающей и отраженной от первого материала, имитирующего биоткань, СВЧ электромагнитных волн, а второй измерительный детектор, расположенный на внешней поверхности первой грани корпуса, измеряет мощность только падающей СВЧ электромагнитной волны удается повысить точность измерения устройством удельной поглощенной мощности СВЧ ЭМИ. Недостатком устройства является то, что оно, позволяя с более высокой точностью, чем другие аналоги, определяет накопленную пользователем устройства за довольно длительный период времени дозу СВЧ ЭМИ, не представляет, однако, возможности обнаружить временные промежутки и те объекты и территории, где пользователь подвергается наибольшему воздействию СВЧ ЭМИ.

Технический результат заявляемой полезной модели направлен на повышение информативности результатов контроля вредного воздействия СВЧ электромагнитного излучения на организм человека, выполняемого с помощью компактного устройства, благодаря «анализу» сохраняемых в процессе длительного сеанса измерений последовательностей измеренных значений удельной поглощенной мощности СВЧ ЭМИ и координат, определяющих местоположение пользователя в моменты записи измеренных данных в память устройства.

Раскрытие сущности полезной модели

Технический результат достигается тем, что устройство (мобильный СВЧ дозиметр) содержащее первый материал, имитирующий биоткань, первый измерительный детектор, измеряющий мощность СВЧ электромагнитного излучения, и второй измерительный детектор, идентичный первому измерительному детектору, устройство обработки данных и управления, а также второй материал, имитирующий биоткань, третий измерительный детектор и четвертый измерительный детектор, идентичные первому измерительному детектору, и корпус в форме прямоугольного параллелепипеда из прозрачного для СВЧ электромагнитного излучения (неполярного) диэлектрика, причем первый материал, имитирующий биоткань, размещен под частью внутренней поверхности первой грани корпуса, первый измерительный детектор расположен на внешней поверхности первой грани корпуса над частью первого материала, имитирующего биоткань, второй материал, имитирующий биоткань, прилегает к нижней поверхности первой грани корпуса и расположен рядом с первым материалом, имитирующим биоткань, второй измерительный детектор расположен на участке внешней поверхности первой грани корпуса, к которой не прилегает снизу ни первый материал, ни второй материал, имитирующие биоткань, на нижних поверхностях первого материала и второго материала, имитирующих биоткань, расположены третий измерительный детектор и четвертый измерительный детектор соответственно, причем третий измерительный детектор расположен вне проекции первого измерительного детектора на нижнюю поверхность материала, при этом устройство обработки и управления расположено внутри корпуса и соединено электрическими цепями с каждым из измерительных детекторов соответственно, а толщины первого материала и второго материала, имитирующих биоткань, равны глубинам проникновения электромагнитного излучения для нижней (h_н) и верхней (h_в) граничной частоты регистрируемого измерительными детекторами диапазона характеризуется тем, что дополнительно содержит приемник сигналов системы глобального позиционирования GPS и приемник сигналов мобильной сотовой связи GSM, первый контроллер, второй контроллер, генератор тактовых сигналов и устройство памяти, причем выход приемника сигналов системы глобального позиционирования GPS подключен к первому входу первого контроллера, выход приемника сигналов мобильной сотовой связи GSM подключен к второму входу первого контроллера, выход первого контроллера соединен с первым входом второго контроллера, второй вход второго контроллера подключен к выходу устройства обработки данных и управления, третий вход второго контроллера соединен с выходом генератора тактовых сигналов, а выход второго контроллера соединен с устройством памяти.

Ниже приведен пример конкретной реализации устройства. Он поясняется чертежом, приведенной на фиг. 1.

На фиг 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства представлена блок-схема предлагаемого устройства. Позициями на чертеже обозначены:

1 - первый материал, имитирующий биоткань;

2 - первый измерительный детектор;

3 - второй измерительный детектор;

4 - устройство обработки данных и управления;

5 - третий измерительный детектор;

6 - четвертый измерительный детектор;

7 - второй материал, имитирующий биоткань;

8 - корпус;

9 - приемник сигналов системы глобального позиционирования GPS;

10 - приемник мобильной сотовой связи GSM;

11 - первый контроллер;

12 - второй контроллер;

13 - генератор тактовых сигналов генератор тактовых сигналов;

14 - устройство памяти.

Устройство содержит первый материал 1, имитирующий биоткань, первый измерительный детектор 2 и второй измерительный детектор 3, идентичный первому измерительному детектору 2, устройство 4 обработки данных и управления, третий измерительный детектор 5 и четвертый измерительный детектор 6, идентичные первому измерительному детектору 2, второй материал 7, имитирующий биоткань, и корпус 8 в форме прямоугольного параллелепипеда из прозрачного для СВЧ ЭМИ (неполярного) диэлектрика, первый материал 1, имитирующий биоткань, размещен под частью внутренней поверхности первой грани корпуса 8, первый измерительный детектор 2 расположен на внешней поверхности первой грани корпуса 8 над частью первого материала 1, имитирующего биоткань, второй материал 7, имитирующий биоткань, прилегает к нижней поверхности первой грани корпуса 8 рядом с первым материалом 1, имитирующим биоткань, второй измерительный детектор 3 расположен на участке внешней поверхности первой грани корпуса 8, к которой не прилегает снизу ни первый материал 2, ни второй материал 7, имитирующие биоткань, на нижних поверхностях первого материала 2 и второго материала 7, имитирующих биоткань, расположены третий измерительный детектор 5 и четвертый измерительный детектор 6 соответственно, причем третий измерительный детектор 5 расположен вне проекции первого измерительного детектора 2 на нижнюю поверхность материала 1, устройство 4 обработки и управления расположено внутри корпуса 8 и соединено электрическими цепями с каждым из измерительных детекторов 2, 3, 5, 6 соответственно, а толщины первого материала 2 и второго материала 7, имитирующих биоткань, равны глубинам проникновения электромагнитного излучения для нижней (h_н) и верхней (h_в) граничной частоты регистрируемого измерительными детекторами диапазона (полосы пропускания) СВЧ электромагнитного излучения соответственно,

В корпусе 8 расположены приемник сигналов системы глобального позиционирования GPS 9 и приемник сигналовмобильной сотовой связи GSM 10, первый контроллер 11, второй контроллер 12, генератор тактовых сигналов 13 и устройство памяти 14, причем выход приемника сигналов системы глобального позиционирования GPS 9 подключен к первому входу первого контроллера 11, выход приемника мобильной сотовой связи GSM 10 подключен ко второму входу первого контроллера 11, выход первого контроллера 11 соединен с первым входом второго контроллера 12, второй вход второго контроллера 12 подключен к выходу устройства обработки данных и управления 4, третий вход второго контроллера 12 соединен с выходом генератора тактовых сигналов 13, а выход второго контроллера 13 соединен с устройством памяти 14.

В предлагаемом устройстве использованы стандартные элементы современной техники.

Работает устройство следующим образом. СВЧ ЭМИ воздействует на устройство, мощность падающего электромагнитного излучения определяется вторым измерительным детектором 3 (корпус 8 устройства изготавливается из прозрачного для СВЧ ЭМИ (неполярного) диэлектрика и практически не отражает падающую электромагнитную волну). Первый измерительный детектор 2 измеряет не только мощность падающей электромагнитной волны, но и мощность электромагнитной волны, отраженной от первого материала 1, имитирующего биоткань. Третий измерительный детектор 5 определяет мощность прошедшего через первый материал 1, имитирующий биоткань, СВЧ ЭМИ. Четвертый измерительный детектор 6 регистрирует мощность прошедшего через второй материал 1, имитирующий биоткань, СВЧ ЭМИ. Толщина первого материала 1, имитирующего биоткань, выбирается равной глубине проникновения электромагнитного излучения для нижней граничной частоты (h_H) регистрируемого диапазона СВЧ ЭМИ, на которой мощность СВЧ ЭМИ ослабляется в е раз [3]. Толщина второго материала 7, имитирующего биоткань, выбирается равной глубине проникновения электромагнитного излучения для верхней граничной частоты (h_B) регистрируемого диапазона СВЧ ЭМИ. Алгоритм расчета удельной поглощенной мощности СВЧ ЭМИ в каждом временном интервале измерения идентичен описанному в прототипе [2],

Первый приемник сигналов системы глобального позиционирования GPS 9 принимает сигналы от системы глобального позиционирования GPS, определяющие координаты пользователя устройством (мобильным дозиметром СВЧ-дозиметром) на соответствующей карте местности, которая с помощью приемника сигналов мобильной сотовой связи GSM 10 записывается в память первого контроллера 11. Выходной сигнал первого контроллера 11, содержащий информацию о координатах пользователя заявляемого устройства, поступает на первый вход второго контроллера 12, при этом значение удельной поглощенной мощности СВЧ ЭМИ с выхода устройства обработки данных и управления 4 подается на второй вход второго контроллера 12. По сигналу генератора тактовых сигналов 13 информация о координатах пользователя и значение удельной поглощенной мощности СВЧ ЭМИ с выхода второго контроллера 12 записывается в устройство памяти 14 (флэш-память). Эта информация может быть выведена из устройства памяти 14 на персональный компьютер и проанализирована, в результате такого анализа могут быть определены «опасные» объекты, вблизи (или внутри) которых постоянно или в определенные периоды времени наблюдаются высокие значения мощности СВЧ ЭМИ. Так как все элементы предлагаемого устройства достаточно миниатюрны (в измерительных детекторах могут использоваться печатные антенны) и располагаются внутри корпуса (за исключением первого и второго измерительных датчиков), устройство может быть компактным и доступным для широкого применения в различных условиях.

Заявляемое устройство обладает новым качеством, отличающим его от прототипа [2], - обеспечивает не только регистрацию накопленной дозы СВЧ ЭМИ, но позволяет определить и наиболее «опасные» с точки зрения воздействия ЭМИ на здоровье человека объекты, вблизи которых пользователь находится в рабочее время, а также в свободное время: дома, на регулярных маршрутах следования на работу, на отдыхе и т.п.

Список литературных источников

1. Патент на полезную модель РФ №65241 МПК G01R 29/08. Устройство для экологического мониторинга вредного воздействия СВЧ излучения сотового телефона на организм человека / Автор Световидов В.Н. Заявка №2007110417/22 от 22.03.2007, опубл. 27.07.2007 Бюл. №21)

2. Патент на изобретение РФ №2648290, МПК G01R 29/08. Устройство для измерения удельной поглощенной мощности СВЧ электромагнитного излучения / Авторы: Водохлебов И.Н., Гурковский Б.В., Онищенко Е.М. и др. // Заявка №201646726 от 29.11.2016, опубл. 23.03.2018, Бюл. №9

3. J.M. Osepchyk, R.C. Peterson / Safety Standards for Exposure to RF Electromagnetic Fields // Browse Journals & Magazines. IEEE Microwave Magazine // June 2001. - Volume: 2. - Issue: 2. - P. 57-69.

Claims

Мобильный СВЧ-дозиметр, содержащий первый материал, имитирующий биоткань, первый измерительный детектор, измеряющий мощность СВЧ электромагнитного излучения, и второй измерительный детектор, идентичный первому измерительному детектору, устройство обработки данных и управления, второй материал, имитирующий биоткань, третий измерительный детектор и четвертый измерительный детектор, идентичные первому измерительному детектору, и корпус в форме прямоугольного параллелепипеда из прозрачного для СВЧ электромагнитного излучения (неполярного) диэлектрика, причем первый материал, имитирующий биоткань, размещен под частью внутренней поверхности первой грани корпуса, первый измерительный детектор расположен на внешней поверхности первой грани корпуса над частью первого материала, имитирующего биоткань, второй материал, имитирующий биоткань, прилегает к нижней поверхности первой грани корпуса и расположен рядом с первым материалом, имитирующим биоткань, второй измерительный детектор расположен на участке внешней поверхности первой грани корпуса, к которой не прилегает снизу ни первый материал, ни второй материал, имитирующие биоткань, на нижних поверхностях первого материала и второго материала, имитирующих биоткань, расположены третий измерительный детектор и четвертый измерительный детектор соответственно, причем третий измерительный детектор расположен вне проекции первого измерительного детектора на нижнюю поверхность материала, устройство обработки и управления расположено внутри корпуса и соединено электрическими цепями с каждым из измерительных детекторов соответственно, а толщины первого материала и второго материала, имитирующих биоткань, равны глубинам проникновения электромагнитного излучения для нижней (h_н) и верхней (h_в) граничной частоты регистрируемого измерительными детекторами диапазона, отличающийся тем, что дополнительно содержит приемник сигналов системы глобального позиционирования GPS и приемник сигналов мобильной сотовой связи GSM, первый контроллер, второй контроллер, генератор тактовых сигналов и устройство памяти, причем выход приемника сигналов системы глобального позиционирования GPS подключен к первому входу первого контроллера, выход приемника сигналов мобильной сотовой связи GSM подключен ко второму входу первого контроллера, выход первого контроллера соединен с первым входом второго контроллера, второй вход второго контроллера подключен к выходу устройства обработки данных и управления, третий вход второго контроллера соединен с выходом генератора тактовых сигналов, а выход второго контроллера соединен с устройством памяти.