Основные характеристики электромагнитного излучения: Электромагнитное излучение: виды, влияние, характеристики, применение

    Основные характеристики электромагнитного излучения [c.5]

    Основные характеристики электромагнитного излучения. Свет имеет двойственную природу волновую и корпускулярную. Волновые характеристики — это частота колебаний, длина волны и волновое число. Квантовая характеристика — это энергия квантов. Частота колебаний (V) показывает число колебаний в одну секунду и измеряется герцах, мегагерцах. Длина волны (А,) показы- [c.91]

    Взаимодействие излучения с химическими частицами является основой спектрохимического анализа, поэтому перед тем как приступить к изложению основных вопросов спектрохимии, необходимо понять некоторые важные характеристики электромагнитного излучения. Для этого полезно представить себе электромагнитную волну. [c.608]

    Частота является основной характеристикой электромагнитных волн. Каждому значению у соответствует определенное монохроматическое излучение. При различных процессах взаимодействия излучения с веществом частота луча не меняется (исключая явление Допплера) [2, 3].  [c.5]

    Основные характеристики генераторов СВЧ-диапа-зона — частота генерируемых колебаний, мощность излучения, уровень шума и диапазон перестройки частоты. Все генераторы электромагнитных колебаний могут быть разделены на три основных фуппы. 

    Природа электромагнитного излучения. Основные характеристики [c.150]

    Фоторезисторы — полупроводниковые резисторы, изменение электрического сопротивления которых происходит под действием электромагнитного излучения. Светочувствительный элемент фоторезистора выполняется из полупроводниковых материалов на основе сернистого или селенистого свинца и кадмия в виде тонкой пленки на стеклянной подложке или прессованной таблетки. Основными характеристиками фоторезистора являются спектральная, люкс-амперная, вольт-амперная и частотная. К основным параметрам относятся кратность изменения сопротивления, темповой и световой фототок, номинальная мощность рассеяния, рабочее напряжение, постоянная времени и др.

    На рис. 22-2 приведены качественные характеристики основных областей электромагнитного спектра. Для этого использована логарифмическая шкала следует учесть, что область, воспринимаемая человеческим глазом видимый спектр), очень мала. Такие, казалось бы, непохожие на свет виды излучения, как гамма-лучи или радиоволны, отличаются от него в сущности лишь частотой и, следовательно, энергией. [c.99]

    Абсорбционная молекулярная спектроскопия и.меет дело со спектрами, характеризующими способность вещества поглощать энергию электромагнитного излучения. Основным спектрофотометрическим законом современной абсорбционной спектроскопии является закон Бугера — Ламберта — Бера, связывающий интенсивности монохромат ического светового потока, падающего на образец (/о) и прошедшего через него (/) с характеристиками молекул поглощающего вещества и концентрацией его в образце  [c.5]

    Все виды взаимодействия излучений со средой можно разделить на две основные группы процессы поглощения и рассеяния. В процессах поглощения, характерных в основном для электромагнитных квантов и нейтронов, первичная падающая частица исчезает , т. е. полностью передает энергию на возбуждение атомов и молекул среды (поглощение света, захват нейтрона) либо помимо этого передает энергию еще и вторичным частицам (фотоэффект, эффект образования пар). В процессах рассеяния падающая частица также передает энергию среде при одновременном изменении направления движения, что важно с позиций пространственного распределения актов взаимодействия в среде. Процессы рассеяния делятся на две группы упругие и неупругие.. При упругих процессах кинетическая энергия системы, состоящей из взаимодействующих падающей частицы (электрона, фотона и т. д.) и атома среды (молекулы, ядра атома), в ходе взаимодействия не меняется. При неупругом рассеянии кинетическая энергия этой системы уменьшается. В процессе поглощения или неупругого рассеяния атомы и молекулы газовой среды переходят из основного в состояние с более высокой энергией (возбужденное вращательное, колебательное, электронное или ядерное) либо происходит ионизация. В конденсированной фазе, кроме того, образуются коллективные возбужденные состояния (фотоны, экси-тоны, плазмоны), а также делокализованные заряды (дырки, электроны проводимости).

    Рассмотрим кратко влияние свойств полупроводника и электромагнитного излучения на перечисленные характеристики фотоэлектрохимического преобразователя энергии (см. также [49]). Связь между К,нг и шириной запрещенной зоны обсуждалась выше. Величина квантового выхода фототока, как следует из уравнения (2.2), определяется соотношением между коэффициентом оптического поглощения света а, толщиной обедненного слоя и диффузионной длиной неосновных носителей Первая из перечисленных величин зависит от типа оптических переходов в полупроводнике, вторая-от концентрации основных носителей [см. уравнения (1.16) и (1.17)], которая регулируется введенными в полупроводник донорными или акцепторными примесями, третья-от совершенства кристаллической структуры материала и концентрации в нем случайных примесей и дефектов, служащих центрами рекомбинации.

    Для определения толщины пластмассовых и лакокрасочных покрытий в настоящее время известен ряд методов электромагнитный, электроиндуктивный, радиоактивного излучения, ультразвуковой и др. В СССР разработано большое число приборов для измерения толщины покрытий. Однако для условий химического предприятия можно использовать лишь несколько толщиномеров. В табл. 37 приведены основные технические характеристики отечественных и зарубежных толщиномеров, применяемых в противокоррозионной технике химического предприятия. 

    Условия применения пленок (А) соответствуют трем иерархическим уровням типу, классу и виду. Основанием для такого деления служат последовательно конкретизируемые характеристики признака А в основном условии применения — при упаковывании изделий в пленку и хранении их в атмосфере (тип А ,, класс А ., вид А — и в дополнительном — при воздействии на упаковку физических полей, ударов, вибрации, атмосферных факторов и т.

    Основной характеристикой элек-фомагнитного излучения является его спектр, т.

    В табл. 2.8 даны основные характеристики излучения описанных ранее ускорителей. Все ускорители, дающие пучки ускоренных электронов, можно использовать для генерирования тормозного излучения. Возникающая при этом электромагнитная радиация имеет непрерывный спектр энергии от нуля до энергии тормозящихся электронов. Энергия тормозного излучения, приведенная в таблице, соответствует максимальной или пику на кривой распределения. Термины непрерывный и пульсирующий пучок означают, что радиация может быть получена в виде пучка постоянной интенсивности или отдельными импульсами, следующими с частотой, определяемой конструкцией ускорителя. Часто пульсирующий пучок имеет интенсивность (в импульсе) гораздо большую, чем непрерывный пучок. Энергия положительных ионов в таблице относится к однозарядньш ионам.

    Этot метод, основанный на квантовом эффекте резонансного поглощения электромагнитного излучения веществом, находит широкое применение в исследованиях молекулярной структуры жидкой воды. Однако при использовании этого метода возникают принципиальные трудности. Пе зная детально структуру воды и, тем более, характеристику водной системы, затруднительно использовать метод теоретического моделирования. Размытость колебательных полос жидкой воды мешает получению большинства спектральных характеристик. Сильное поглощение во всей области основных колебаний заставляет работать со слоями жидкости микронной [c.34]

    Фотосъемка как метод экспериментального изучения гидродинамики двухфазных систем получила широкое распространение в практике научно-исследовательской работы. Основными преимуществами этого метода являются простота реализации измерительной схемы и ее обслуживания. В ряде случаев информация о течениях в двухфазных системах, полученная с помощью фотосъемки, оказывается влолне достаточной не только для качественных оценок, но и для количественного анализа характеристик движения фаз. Фотосъемка позволяет зафиксировать мгновенное состояние исследуемого объекта ее применение предполагает, что стенки аппарата, в котором изучается гидродинамика двухфазной системы, должны быть прозрачными для электромагнитного излучения в видимой части спектра, В некоторых случаях достаточно иметь прозрачными только часть стенок аппарата. [c.21]

    Важным этапом в развитии учения о строении вещества явилось открытие квантовой природы лучистой энергии (Планк, 1900) и разработка квантовой теории. Все виды электромахнитного излучения могут быть описаны единой шкалой электромагнитных волн (рис. 2), основной характеристикой которых является длина волны к или частота колебаний связанные между собой простым соотношением = с, гдес—скорость света. В общем спектре электромагнитных колебаний значительный участок зани- [c.8]

Краткая характеристика видов электромагнитного излучения

Электромагнитное излучение — это очень интересное и одновременно сложное физическое явление, исследование которого началось еще в далекие годы XVII века. Первые волновые теории света (старые варианты электромагнитного излучения) восходят к временам Гюйгенса. Плодотворным периодом, с точки зрения интенсивного исследования и развития электромагнитного излучения является XVIII-XIX вв., поскольку именно в это время были изобретены инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения, была построена теория электромагнитного поля классической физики, а также начато изучение квантовой физики др.

Подробнее о измерении электромагнитного излучения в квартире

Электромагнитное излучение подразделяется на радиоволны, видимый свет, терагерцовое, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение и жесткое (гамма-излучение).

Радиоволны — электромагнитные волны с длиной волны> 500 мкм (частотой <6×10 12 гц). Они обладают многофункциональным применением: радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, радиолокация, радиометрология др. Во всех перечисленных случаях радиоволны являются средством передачи на расстояние без проводов той или иной информации: речи, телеграфных сигналов, изображения.

Видимый свет — область спектра электромагнитных волн, которая непосредственно воспринимается человеческим глазом. Волны с длиной меньше 380 нм называют ультрафиолетовыми, больше 750 нм — инфракрасными. Чувствительность человеческого глаза к волнам разной частоты в видимом диапазоне разная. Она имеет максимум в середине диапазона (зеленый цвет) и уменьшается в направлении границ. Это значит, что среди источников света одинаковой интенсивности, зеленый источник казаться ярче, чем красный или голубой.

Терагерцовое излучение — вид электромагнитного излучения, спектр частот которого расположен между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами. Данный вид излучения уже находит применение в некоторых отраслях народного хозяйства и повседневной жизни людей. Например, в системах безопасности используется терагерцовое излучение для сканирования багажа и людей, которое, в отличие от рентгеновского, не наносит вреда организму. С его помощью можно разглядеть спрятанные под одеждой человека металлические, керамические, пластиковые и другие предметы на расстояниях до десятков метров. Очень важным является его использование в медицинской практике, в частности, внедрение терагерцовых томографов с помощью которых можно исследовать верхние слои тела — кожу, сосуды, мышцы — до глубины в несколько сантиметров.

Инфракрасное излучение — оптическое излучение с длиной волны больше, чем у видимого излучения, соответствующего длине волны, превышающей примерно 750 нм. Человеческий глаз не видит инфракрасного излучения, органы чувств некоторых других животных, например, змей и летучих мышей, воспринимают инфракрасное излучение, что помогает им хорошо ориентироваться в темноте. Инфракрасные лучи излучаются всеми телами, имеющими температуру выше абсолютного нуля, максимум интенсивности излучения зависит от температуры.

Ультрафиолетовое излучение — спектр электромагнитных колебаний, которое составляет около 5% плотности потока солнечного излучения и является жизненно необходимым фактором, оказывающий благотворное влияние на организм, снижает чувствительность организма к некоторым воздействиям. Оптимальные дозы лучей активизируют действие сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов дыхания, улучшают кровообразование, оказывают антирахитическое и бактерицидное действие. Продолжительность воздействия больших доз излучения может привести к поражениям кожи и органов зрения. Эффективным методом защиты от ультрафиолетового излучения является экранирование источников излучения. Рабочие места ограждают ширмами, щитами, оборудуют кабины, как средства индивидуальной защиты используют спецодежду, спецобувь, перчатки, защитные очки и щитки со светофильтрами.

Рентгеновское излучение, пулюевское излучение или Х-лучи — коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны от 10 нм до 0.01 нм. В электромагнитном спектре диапазон частот рентгеновского излучения лежит между ультрафиолетом и гамма-лучами. Рентгеновское излучение, невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Это его свойство имеет важное значение для медицины, промышленности и научных исследований. Проходя сквозь исследуемый объект и попадая потом на фотопленку, рентгеновское излучение изображает на ней его внутреннюю структуру. Поскольку проникающая способность рентгеновского излучения различна для разных материалов, менее прозрачны для него части объекта дают более светлые участки на фотографии, чем те, по которым излучение проникает хорошо.

Жесткое (гамма-излучение) — электромагнитное излучение высокой энергии с длиной волны менее 1 ангстрем. Образуется в реакциях с участием атомных ядер и элементарных частиц. Гамма-лучи имеют наибольшую проницаемость из всех видов радиации, соответственно, от них труднее защититься. Гамма-излучение используется в медицине для лечения опухолей, для стерилизации помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов. Гамма-излучение применяют также для получения мутаций с последующим отбором хозяйственно-полезных форм. Так, выводят высокопродуктивные сорта микроорганизмов (например, для получения антибиотиков) и растений. Влияние радиации на живой организм вызывает в нем различные оборотные и не оборотные биологические изменения (подробнее о измерении уровня радиации в кравтире). И эти изменения делятся на две категории — соматические, вызванные непосредственно у человека, и генетические, возникающие у потомков. Тяжесть воздействия радиации на организм человека зависит от того, как происходит это влияние — сразу или порциями. Большинство органов успевает восстановиться, поэтому они лучше переносят серию кратковременных доз, по сравнению с той же суммарной дозой облучения за один раз.

Основные характеристики электромагнитного излучения

Содержание:

Основные характеристики электромагнитного излучения

• Основные характеристики электромагнитного излучения Спектральный и другие оптические методы анализа основаны на использовании различных явлений и эффектов, возникающих в результате взаимодействия вещества с электромагнитным излучением.

• Поскольку свет имеет два свойства: волны и частицы, мы будем использовать два типа свойств: волны и кванты. Волновые характеристики включают частоту колебаний, длину волны и волновое число, а также квантово-квантовую энергию. Частота вибрации v указывает частоту, измеренную в герцах (Гц).

Высокие частоты измеряются в килогерцах (1 кГц = 103 Гц), мегагерцах (1 МГц = 106 Гц) и т. Д. Людмила Фирмаль

Например, красный свет характеризуется частотой 4 • 1014 Гц и зеленым цветом 6-10-14 Гц. Длина волны K указывает минимальное расстояние между точками, которые вибрируют в одной и той же фазе. Это линейная единица, измеренная в метрах (м) и долях -SI (сантиметрах (см), миллиметрах (мм), нанометрах (I нм = 10-9 м) и т. Д.).

Например, зеленый свет представляет собой электромагнитные волны, если длина волны L = 500 … 550 нм или 5-10-5 … 5,5 * 10-5 см, обычно в зависимости от длины волны электромагнитного спектра. Различают следующие разделы: * До введения СИ длины волн были выражены в миллиметрах (1 т \ х = 1 нм = = ym) в ангстремах (1L = 0,1 нм = 10 мкм) Разрыв спектрального участка у излучения

• Кстати, 10 или 10 «.10» м рентгеновского излучения 10 400. 10-8. 4-10 «УФ 400 760 мкм или 4-U-7 … 7,6-10 «м видимого света 760,10 ° im или 7,6 * 10 ~ 7,10 Джм инфракрасного излучения 10 4 м 1 м СВЧ или очень долго Малыши l> 1 м радиоволна Длина волны и частота вибрации взаимосвязаны по соотношению V = S / K Где с — скорость света Если скорость света выражена в см / с, а длина волны выражена в см, v = 3-10,0 D «v выражается в Гц.

Например, для зеленого света, я = 500 нм-5-10-5 см, 1 час- З-Ю10, м 14 г Тота v = * | 7 ^ пр = 6,1014 Гц. Обратная величина длины волны называется волновым числом v и обычно выражается в обратных сантиметрах (см -1). о * я Энергия электромагнитного излучения определяется соотношением E = HV Где h — постоянная Планка, равная 6,62-IG-34 Дж-с. Чтобы получить 1 моль энергии, это значение должно быть умножено на число Авогадро. E = 6,62,10 «34 • 6,02 • 1023v = 3,99-10», 0v, где £ выражено в Дж / моль.

Например, для зеленого света, v ‘= 1 5 = 2 -104 см-1. Людмила Фирмаль

Смотрите также:

Решение задач по аналитической химии

Электромагнитное излучение. Виды и применение. Влияние

Электромагнитное излучение представлено одноименными волнами, которые приводятся в возбуждение под воздействием различных объектов излучения в виде молекулярных, атомных и заряженных частиц.

Существует несколько его разновидностей:

• Видимый свет. Это излучение, способное восприниматься человеческим зрением. Волновая длина достаточно короткая и варьируется в пределах 380-780 нанометров.
• Инфракрасное. Представляет собой что-то среднее между световым излучением и волнами радио.
• Радиоволны. Отличаются наибольшей длиной и вмещают в себя все разновидности излучения, волны которых характеризуются длиной от полумиллиметра.
• Ультрафиолетовое. Излучение, приносящее вред живому организму.
• Рентгеновское. Производится электронными частицами и нашло широкое применение в медицине.
• Гамма-излучение. Имеет самую короткую длину волн, представляя высокий уровень опасности для человеческого организма.

Характеристику любой электромагнитной волны составляют три основных параметра:

1. Частота. Выражает количество гребней волны, проходящих в течение одной секунды. Мера измерения -герцы.
2. Поляризация. Описывает колебания электромагнитных волн в поперечном направлении. Поляризованным излучение становится при волновых колебаниях, происходящих в одной плоскости. На практике данное явление можно встретить в кинотеатрах на сеансах 3Д. Посредством поляризации в 3Д-очках происходит разделение картинки.
3. Длина. Представляет собой расстояние, соединяющее точки электромагнитного излучения, которые колеблются в пределах одной фазы.

Распространение электромагнитного излучения возможно в любой среде, начиная плотным веществом и заканчивая вакуумом. При этом скорость распространения волны в вакуумном пространстве достигает 300 тысяч км в секунду. К примеру звуковые волны, в вакууме не распространяются.

Электромагнитное излучение имеет энергию, основной характеристикой которой является ее напряженность. Существует постоянное и переменное поле электромагнитных волн.

Первое — характеризуется напряженностью, которая обуславливается силой, оказывающей каталитическое действие на токовый проводник. В качестве единицы напряжения выступает ампер. Переменная разновидность совмещает в себе магнитную и электрическую разновидности магнитных полей, которые расширяются в пространстве в виде волн.

Область распространения включает в себя три зоны:

• Ближнюю – индукционную.
• Промежуточную – интерференционную.
• Дальнюю — волновую.

Известно, что для электромагнитных волн характерны определенные свойства, о которых впервые заговорил Максвелл. Эти свойства обуславливаются различиями и зависимостью от параметра длины. Именно в соответствии с этими параметрами волны электромагнитных полей подразделяются на диапазоны, которые, в свою очередь, имеют достаточно условную шкалу, поскольку расположенные рядом частоты накладывают свои свойства друг на друга.

К таковым — относятся:

• Высокая проникающая способность.
• Быстрая скорость растворения в веществе.
• Негативное и благотворное влияние на человека.

Свое широкое применение электромагнитное излучение получило только в конце 19-го века, когда активно развивалась радиосвязь, посредством которой стало возможно общение на далеком расстоянии.

В качестве главных электромагнитных источников выступают крупные объекты промышленного масштаба, а также различные электрические линии передач. Помимо этого, рассматриваемый вид излучения получил активное применение в военной сфере. Там они представлены радарами и другими электрическими приборами, имеющих сложное устройство.

В медицинской области для лечения разнообразных болезней применяется инфракрасное излучение. Кроме этого:

• Посредством рентгеновского обследования становится возможным выявление внутренних повреждений в человеческом организме.
• Лазер позволяет проводить операции, которые требуют ювелирной точности и т.п.

Однако, несмотря на перечисленную выше пользу, электромагнитное излучение может спровоцировать возникновение ряда негативных признаков:

• Повышенную усталость.
• Боли в голове.
• Тошнотные позывы и т.п.

Повышенное воздействие определенных видов электромагнитных волн способно привести к повреждениям органов, расположенных внутри, и мозговой центральной нервной системы, что впоследствии чревато психическими расстройствами.

Во избежание столь отрицательных влияний существуют определенные стандарты, которые регулируют безопасность электромагнитного воздействия. Так, для каждого из видов электромагнитного излучения разработаны конкретные документы регулирующего характера в виде гигиенических норм и радиационных стандартов.

Электромагнитное излучение влияет на человеческий организм и остается до конца неизученным, по причине чего рекомендуется свести к минимуму его воздействие.

Главным преимуществом ЭМИ является его активное применение в медицинской сфере. Посредством рентгеновского и инфракрасного излучений становится возможным обследование внутренних органов с последующим выявлением возможных заболеваний.

К недостатку же электромагнитного излучения следует отнести негативное воздействие на организм человека в случаях, когда это влияние превышает нормы. По возможности его необходимо избегать. Более того, известен накопительный эффект биологического влияния излучения: чем он длительней, тем более негативнее последствия.

Многолетнее воздействие способно привести к:

• Серьезным сбоям в гормональной системе.
• Злокачественным заболеваниям.
• Болезням крови и т.п.

Простым обывателям может быть непонятна схожесть между разными, на первый взгляд, объектами электромагнитного излучения, к примеру:

• Трубка рентгена.
• Печка, от которой исходит тепло.
• Фотопленка.
• Радиоприемник.
• Антенна телевизора.

Первые объекты — электромагнитные источники, вторые — представлены приемниками. Также отличается и влияние определенных видов излучения на живой организм, к примеру:

• Рентген и излучение гамма-частицами провоцируют повреждение тканевых структур и внутренних органов.
• Видимый свет при определенных условиях может негативно повлиять на зрение.
• Инфракрасные лучи могут оказывать чрезмерный нагрев на организм.
• При этом радиоволны практически никак не ощущаются.

Однако перечисленные выше отличия выступают различными аспектами одного явления. Электромагнитное излучение обладает волнами, которые имеют схожую распространительную скорость в пространстве. При этом количество колебаний в течение временной единицы может измеряться в широких диапазонных значениях. Окружающее нас пространство насыщено электромагнитным излучением, которое связано не только с радиоволнами, но и с окружающими телами.

Похожие темы:

В рубрику «Защита информации и каналов связи» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Общие вопросы электромагнитной совместимости в кабельных линиях передачи данных

И.В. Дорофеев, главный инженер ООО «АйКорд»

В данной статье рассматриваются вопросы электромагнитного влияния на кабельные линии передачи информационных или голосовых данных. В качестве наиболее распространенных кабелей, применяемых для прокладки в пределах зданий, в настоящее время используются волоконно-оптические и кабели типа «витая пара». Вследствие диэлектрического характера первых электромагнитное влияние на волоконно-оптические линии существенно не отразится на распространении сигнала. Однако этого нельзя сказать о медных кабелях, для которых может быть использовано понятие электромагнитной совместимости (ЭМС).

Применительно к нашему случаю под ЭМС понимают способность нормального функционирования кабельных линий передачи данных в условиях воздействия на них электрических, магнитных и электромагнитных полей, существующих в окружающей обстановке, а также возможность не создавать недопустимые помехи другим объектам.

Физические принципы передачи сигналов

Рассмотрим основные физические принципы передачи, наведения или излучения электромагнитных волн в кабелях типа «витая пара». Передача полезного сигнала по паре витых проводников осуществляется в широком диапазоне частот как посредством тока, протекающего в проводниках, так и посредством поперечной электромагнитной волны, образованной данным током (так называемой TEM-волны).

Сигнал, распространяющийся в проводниках, имеет одинаковую амплитуду. Кроме того, сигналы в каждом из проводников противофазны. Такой вид сигнала называется сбалансированным, полезный же сигнал в этом случае является разностью напряжений между двумя проводниками.

В том случае, когда проводники в кабеле свиты симметрично друг другу, излучаемые проводниками электромагнитные поля взаимно компенсируются, тем самым сводя к минимуму излучение кабеля во внешнее пространство. Симметричный кабель также называют сбалансированным. В сбалансированном кабеле внешние электромагнитные наводки влияют на амплитуды, но не на разность сигналов в проводниках.

В реальной ситуации кабели типа «витая пара» не могут быть идеально сбалансированы. Чем больше кабель разбалансирован, тем больше величина нескомпенсированного тока, излучаемого в пространство (эффект контурной антенны), а соответственно и тока, возникающего в проводниках в результате внешнего электромагнитного воздействия. Наводка дополнительного несбалансированного тока в кабеле приводит к ухудшению распознавания сигнала или снижению скорости передачи информации.

Источники электромагнитного излучения

В первую очередь источники электромагнитного излучения следует разделить на функциональные и нефункциональные. К функциональным можно отнести источники помех, которые возникают в результате работы устройства (например, излучающего передатчика) по прямому назначению. Нефункциональные источники создают электромагнитное излучение вследствие неидеальности конструкции -например, дроссельные катушки люминесцентных ламп. С излучением от вторых можно и нужно бороться, при возникновении помех от функциональных источников следует искать компромиссное решение, определив, что важнее: работа источника излучения или окружающего его оборудования.

Следующим критерием является разделение по естественному или искусственному происхождению. Также помехи могут быть узкополосными или широкополосными. Узкополосные источники могут создавать узкие полосы излучения на нескольких кратных частотах, широкополосные помехи могут занимать от 10-15% полосы полезного сигнала вплоть до генерации «белого шума» во всем спектре. Следует заметить, что естественных узкополосных источников в природе не наблюдается. Искусственные широкополосные источники могут иметь характерное излучение, вызванное импульсными или переходными процессами.

В зависимости от типа источника помехи решение задачи ЭМС может быть разделено на две части: уменьшение электромагнитной интерференции (Electro Magnetic Interference, EMI) и уменьшение радиочастотной интерференции (Radio Frequency Interference, RFI). Для первого влияния характерны низкие частоты (десятки-сотни герц) и большие амплитуды, для второго — небольшие амплитуды и высокие частоты (десятки-сотни мегагерц).

Наиболее наглядно классификация источников электромагнитных помех представлена в табл. 1.

Защита кабельных линий от внешних электромагнитных воздействий

В данном разделе приводятся некоторые рекомендации, которых следует придерживаться при проектировании кабельных линий или при решении уже возникших проблем ЭМС.

При решении задач ЭМС следует, пользуясь табл. 1, определить возможные источники помех и их характер, а затем выработать методы снижения электромагнитной нагрузки. В общем случае все методы, приведенные ниже, будут способствовать улучшению ЭМС. Задача специалиста — на основе данных обследований объекта, особенностей и параметров помехи и общих рекомендаций расположить методы по ранжиру в соответствии с технической и экономической эффективностью и целесообразностью внедрения возможных изменений.

Из экономических рекомендаций можно отметить использование продукции известных производителей с хорошей репутацией, качество производства которых позволяет гарантировать хороший баланс проводников в кабеле. Заметим, что применение качественной продукции не отменяет требований правильного монтажа, хотя хорошо сбалансированный кабель позволяет создать достаточный запас по сигнальным параметрам и уменьшить влияние человеческого фактора.

Из технических рекомендаций укажем следующие решения:

а) разнесение кабельных линий и источников помех в пространстве;
б) экранирование слаботочных кабельных линий;
в) экранирование силовых кабельных линий или источников помех;
г) ограничение длины параллельного пробега слаботочных и силовых кабелей;
д) корректное использование системы заземления силовых и слаботочных кабелей;
е) снижение излучения источников электромагнитных помех.

Рассмотрим каждый из пунктов более подробно.

А. Пространственное разнесение

Разнесение кабелей и источников помех в пространстве является наиболее простым и эффективным способом снижения электромагнитной нагрузки. Электромагнитное излучение затухает обратно пропорционально степени расстояния. Степень затухания зависит от реальных условий и может изменяться от 1/л/г до 1/r3, где r — расстояние между точкой излучения и точкой наблюдения, в зависимости от:

• частот, на которых осуществляется взаимная связь;
• расстояния между объектами ЭМС, то есть от их нахождения в ближней, резонансной или дальних зонах;
• типа излучаемой электромагнитной волны или положения векторов электромагнитного поля;
• потерь в среде.

Б. Экранирование слаботочных кабельных линий

Еще одним способом уменьшения влияния внешних источников на кабель является экранирование. Экранирование может осуществляться двумя способами:

• использованием кабеля в экране или металлической оплетке;
• размещением кабеля в металлическом кабельном канале.

В обоих случаях металлические экраны должны быть надежно заземлены. Особенно внимательно следует относиться к заземлению экранированных кабелей: возможны случаи, когда при нарушении топологии заземления или качества его монтажа электромагнитное влияние не улучшается, а ухудшается.

В. Экранирование силовых линий или источников помех

Альтернативным вариантом экранирования является экранирование силовых линий или источников электромагнитных помех. Применение металлических экранов достаточной толщины позволяет эффективно уменьшать электрическую составляющую электромагнитного поля. К сожалению, эффективно уменьшить магнитную составляющую можно только путем применения магнитоди-электрических материалов с высоким показателем магнитной диэлектрической проницаемости, имеющих крайне высокую стоимость.

Из наиболее распространенных методов реализации данного пункта можно отметить использование электрических кабелей в металлических оплетках или каналах либо, например, экранирование специализированных помещений металлическими проводниками или листами. Во втором случае, то есть при экранировании помещений, так называемая «сетка Фарадея» также выполняет функции системы уравнивания потенциалов.

Г. Ограничение длины параллельного пробега слаботочных и силовых кабелей

В табл. 2 приведены величины разноса слаботочных и силовых кабелей при параллельной прокладке. Данные значения носят общий характер, и зачастую параметры разноса можно снизить. Распространенной ошибкой является прокладка слаботочных и силовых кабелей в одном пучке. Это не только противоречит нормам на ЭМС, но и является нарушением требований п. 2.1.16 Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Д. Корректное заземление силовых и слаботочных кабелей

Как говорилось в пункте Б, корректное использование системы заземления позволяет улучшить электромагнитную обстановку. Между тем ошибки в топологии или реализации заземления могут привести к тому, что заземляющий проводник или экран кабеля станет дополнительным источником электромагнитных помех.

Для заземления проводников целесообразно использовать телекоммуникационное заземление, которое соединено с главной заземляющей шиной (ГЗШ) здания или контуром повторного заземления здания только в одной точке. Все элементы пассивного оборудования и оплеток кабелей должны быть заземлены с использованием промышленных специализированных решений. В качестве примера на рисунке показаны варианты правильного и неправильного заземления оплетки кабеля.

С точки зрения заземления экрана кабеля идеальным является случай, когда параллельно кабелю прокладывается заземляющий проводник, выполняющий функцию уравнивания потенциалов и существенно снижающий паразитные токи на оплетке.

В реальной ситуации такая возможность существует на магистральных линиях связи здания, на обоих концах которых есть телекоммуникационное заземление. Если же кабель прокладывается до абонентского устройства, то монтаж такого проводника, как правило, не осуществляется. В этом случае нужно обеспечить заземление оплетки кабеля с одного конца и исключить возможность объединения защитного электрического и телекоммуникационного заземления.

Таким образом, следует учесть, что применение неэкранированных решений зачастую более оправдано, чем использование некорректно выполненных экранированных систем.

Е. Снижение излучения источников электромагнитных помех

Не всегда есть возможность изменить параметры электромагнитного излучения источника помех, особенно внешнего происхождения. Тем не менее для некоторых видов оборудования уменьшение уровня излучения не только возможно, но и необходимо, так как приводит к более эффективному функционированию источника помехи.

В первую очередь это относится к силовым кабелям, в которых нарушен порядок чередования фаз. Появление тока на нейтральном проводнике силового кабеля приводит к увеличению излучения кабеля на основной частоте 50 Гц и на частоте третьей гармоники 150 Гц. Ситуация усугубляется, если в цепи существуют множественные объединения нейтрального и заземляющего проводника, в результате которых несбалансированный ток появляется в петлях, образованных этими двумя проводниками.

Для снижения электромагнитного излучения и устранения описанных выше проблем необходимо внести изменения в схему электроснабжения. Для потребителей электрической мощности, которые представляют собой нелинейную нагрузку (например, импульсные источники питания), целесообразно увеличивать сечение нейтрального проводника относительно фазного для уменьшения излучения на частоте третьей гармоники. Данное требование в большей мере относится не к распределенным, а к сосредоточенным в одном месте потребителям, например к источникам бесперебойного питания, кабельные трассы которых могут проходить в непосредственной близости от слаботочных кабелей.

Еще одним объектом, на котором возможно уменьшение электромагнитного излучения, являются люминесцентные лампы. Замена электромагнитной пускорегулирующей аппаратуры на электронную позволяет уменьшить излучения как при переходных процессах при включении лампы, так и при стационарной работе светильника.

Защита кабельных линий от несанкционированного доступа

Задача защиты кабельных линий от несанкционированного доступа (НСД) имеет несколько другую логику, нежели подход, изложенный в предыдущем пункте, где кабельная линия рассматривалась как приемник. Здесь же следует рассматривать кабель как источник излучения, то есть передатчик.

С точки зрения российских норм и правил защита кабельных линий подпадает под действие стандартов по защите информации. Стандарты делятся на открытые, например ГОСТ Р 50739-95 «Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования», и на закрытые, разработанные Федеральной службой по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК России). Создание информационных систем, которые обрабатывают и передают сведения, составляющие государственную тайну, строго регламентируется закрытыми нормами. При защите коммерческой тайны, как правило, применяются те же самые принципы.

Из классической электродинамики известно, что характеристики источников электромагнитных волн, например антенн, идентичны на прием и на передачу (принцип взаимности). Таким образом, большинство рекомендаций, связанных с уменьшением влияния внешних источников, будут способствовать уменьшению излучения самих информационных кабелей. Дополнительно для защиты информации могут применяться различного рода фильтры и широкополосные генераторы шума.

Выводы

При выполнении элементарных требований в большинстве случаев создания кабельных систем задача ЭМС решается «по умолчанию». Поскольку кабели типа «витая пара» обладают достаточной устойчивостью к электромагнитным воздействиям, то для обычных офисных приложений достаточно использовать неэкранированные решения, избегая прокладки кабельных линий в непосредственной близости от источников электромагнитных помех. Также следует заметить, что очень редко неблагоприятная электромагнитная обстановка приводит к полному нарушению связи; как правило, снижается скорость передачи данных, которую трудно оценить без отдельного, специально проведенного анализа.

Для решения специальных задач или размещения кабельных трасс в условиях сложной электромагнитной обстановки следует принимать решения, пользуясь рекомендациями, изложенными в данной статье.

Опубликовано: Журнал «Технологии и средства связи» #3, 2006
Посещений: 22487

Статьи по теме

В рубрику «Защита информации и каналов связи» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Основные характеристики электромагнитных излучений (полей) доклад по безопасности жизнедеятельности

Основные характеристики электромагнитных излучений (полей) Источники электромагнитных излучений Известно, что около проводника, по которому протекает ток, возникают одновременно электрическое и магнитное поля. Если ток не меняется во времени, эти поля не зависят друг от друга. При переменном токе магнитное и электрическое поля связаны между собой, представляя единое электромагнитное поле. Электромагнитное поле обладает определённой энергией и характеризуется электрической и магнитной напряжённостью, что необходимо учитывать при оценке условий труда. Источниками электромагнитных излучений служат радиотехнические и электронные устройства, индукторы, конденсаторы термических установок, трансформаторы, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, генераторы сверхвысоких частот и др. Современные геодезические, астрономические, гравиметрические, аэрофотосъёмочные, морские геодезические, инженерно-геодезические, геофизические работы выполняются с использованием приборов, работающих в диапазоне электромагнитных волн, ультравысокой и сверхвысокой частот, подвергая работающих опасности с интенсивностью облучения до 10 мкВт/см2. Биологическое действие электромагнитных излучений Электромагнитные поля человек не видит и не чувствует и именно поэтому не всегда предостерегается от опасного воздействия этих полей. Электромагнитные излучения оказывают вредное воздействие на организм человека. В крови, являющейся электролитом, под влиянием электромагнитных излучений возникают ионные токи, вызывающие нагрев тканей. При определённой интенсивности излучения, называемой тепловым порогом, организм может не справиться с образующимся теплом. Нагрев особенно опасен для органов со слаборазвитой сосудистой системой с неинтенсивным кровообращением (глаза, мозг, желудок и др.). При облучении глаз в течение нескольких дней возможно помутнение хрусталика, что может вызвать катаракту. Кроме теплового воздействия электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечно-сосудистой системы, обмена веществ. Длительное воздействие электромагнитного поля на человека вызывает повышенную утомляемость, приводит к снижению качества выполнения рабочих операций, сильным болям в области сердца, изменению кровяного давления и пульса. Оценка опасности воздействия электромагнитного поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощённой телом человека. Список литературы Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http:// www.ssga.ru/

Электромагнитное излучение — обзор

Электромагнитное излучение.

Электромагнитное излучение — это электрическое и магнитное возмущение, перемещающееся в пространстве со скоростью света (2,998 × 108 м / с). Он не содержит ни массы, ни заряда, а перемещается в пакетах лучистой энергии, называемых фотонами или квантами. Примеры электромагнитного излучения включают радиоволны и микроволны, а также инфракрасное, ультрафиолетовое, гамма и рентгеновское излучение. Некоторые источники электромагнитного излучения включают источники в космосе (например,г., солнце и звезды), радиоактивные элементы и промышленные устройства. ЭМ проявляет двойственную природу волн и частиц.

Электромагнитное излучение распространяется в форме волны с постоянной скоростью. Волновые характеристики электромагнитного излучения находятся в зависимости скорости от длины волны (расстояние по прямой линии одного цикла) и частоты (циклов в секунду или герц, Гц), выраженных в формуле

c = λv

, где c = скорость, λ = длина волны и v = частота.

Поскольку скорость постоянна, любое увеличение частоты приводит к последующему уменьшению длины волны. Следовательно, длина волны и частота обратно пропорциональны. Все формы электромагнитного излучения сгруппированы в соответствии с длиной волны в электромагнитный спектр, показанный на Рисунке 1-3.

Частичная природа электромагнитного излучения проявляется во взаимодействии ионизирующих фотонов с веществом. Количество энергии (E), обнаруженное в фотоне, равно его частоте ( ν ), умноженной на постоянную Планка (h):

E = νh

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте фотона.Энергия фотона измеряется в эВ или кэВ (килоэлектронвольтах). Энергетический диапазон диагностического рентгеновского излучения составляет от 40 до 150 кэВ. Гамма-лучи, рентгеновские лучи и некоторые ультрафиолетовые лучи обладают достаточной энергией (> 10 кэВ), чтобы вызвать ионизацию.

Энергия электромагнитного излучения определяет его полезность для диагностической визуализации. Из-за чрезвычайно короткой длины волны гамма-лучи и рентгеновские лучи способны проникать через большие части тела. Гамма-лучи используются при визуализации радионуклидов. Рентгеновские лучи используются для получения изображений на обычной пленке и компьютерной томографии (КТ).Видимый свет применяется для наблюдения и интерпретации изображений. Магнитно-резонансная томография (МРТ) использует радиочастотное электромагнитное излучение в качестве среды передачи (см. Рис. 1-3).

Основные свойства электромагнитных волн — Учебное пособие по Java

Основные свойства электромагнитных волн — Учебное пособие по Java

Электромагнитное излучение характеризуется широким диапазоном длин волн и частот, каждая из которых связана с определенной интенсивностью (или амплитудой) и количеством энергии. Это интерактивное руководство исследует взаимосвязь между частотой, длиной волны и энергией и позволяет посетителю регулировать интенсивность излучения и приводить волну в движение.

Учебное пособие инициализируется с появлением в окне видимой световой волны с длиной волны 650 нанометров (красный свет) и амплитудой 61 кандела. Энергии, связанные с волнами в учебном пособии, отображаются под окном и указаны в единицах кДж / моль . Чтобы настроить длину волны (и одновременно частоту) волны, переместите ползунки Wavelength или Frequency влево или вправо. По мере перемещения ползунков новые значения длины волны и частоты появляются над ползунками, цвет волны изменяется, чтобы соответствовать значению для видимого света, связанного с длиной волны, а энергия, связанная с волной, появляется под окном обучения.Амплитуду волны можно регулировать с помощью ползунка Amplitude , и результирующие значения интенсивности будут отображаться над ползунком, измеренные в канделах. Чтобы остановить распространение волны, нажмите кнопку Propagation Stop , расположенную в нижней правой части окна обучения. Волна может быть перезапущена, снова нажав на кнопку, которая изменится на кнопку Start , когда волна остановлена.

Электромагнитная волна движется или распространяется в направлении, перпендикулярном колебаниям вектора электрического и магнитного осциллирующего поля, перенося энергию от своего источника излучения к неопределенному конечному пункту назначения.Эти два поля взаимно перпендикулярны. По соглашению и для упрощения иллюстраций векторы, представляющие электрические и магнитные колебательные поля электромагнитных волн, часто опускаются, хотя предполагается, что они все еще существуют.

Передается ли на радио от радиостанции, тепло, излучаемое духовкой, печью или камином, рентгеновские лучи зубов или видимый и ультрафиолетовый свет, исходящий от солнца, — все это различные формы электромагнитного излучения. разделяют фундаментальные волнообразные свойства.Каждая форма электромагнитного излучения, включая видимый свет, периодически колеблется с пиками и впадинами и отображает характеристическую амплитуду , длину волны и частоту , которая определяет направление, энергию и интенсивность излучения.

Стандартной единицей для всего электромагнитного излучения является величина длины волны (в вакууме), которая обычно выражается в нанометрах для видимой части спектра.Каждый нанометр представляет собой одну тысячную микрометра и измеряется расстоянием между двумя последовательными пиками (см. Рисунок 1). Соответствующая частота волны излучения, количество синусоидальных циклов (колебаний или полных длин волн), которые проходят заданную точку в секунду, пропорционально обратной величине длины волны. Частота обычно измеряется в Гц, ( Гц, ) или циклах в секунду ( Гц, ). Таким образом, более длинные волны соответствуют излучению с более низкой частотой, а более короткие длины волн соответствуют излучению с более высокой частотой.

Различные длины волн и частоты различных форм электромагнитного излучения принципиально схожи в том, что все они движутся с одинаковой скоростью — около 186 000 миль в секунду (приблизительно 300 000 километров в секунду), обычно известной как скорость света (и идентифицированная с переменной c ). Электромагнитное излучение (включая видимый свет) проходит 149 миллионов километров (93 миллиона миль) от Солнца до Земли примерно за 8 минут. Напротив, автомобилю, разгоняющемуся со скоростью 100 километров в час (60 миль в час), потребуется 177 лет, чтобы совершить такую ​​же поездку в один конец.Всего за одну секунду свет может семь раз обогнуть Землю.

Длина волны света и всех других форм электромагнитного излучения связана с частотой относительно простым уравнением:

ν = c / λ

, где c — скорость света (измеряется в метрах. в секунду), ν — частота света в герцах (Гц), а λ — длина волны света, измеренная в метрах. Из этого соотношения можно сделать вывод, что длина волны света обратно пропорциональна частоте.Увеличение частоты приводит к пропорциональному уменьшению длины волны света с соответствующим увеличением энергии фотонов, составляющих свет. При входе в новую среду (например, стекло или воду из воздуха) скорость и длина волны света уменьшаются, хотя частота остается неизменной.

Соавторы

Мэтью Парри-Хилл , Роберт Т. Саттер и Майкл У. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильных магнитных полей, 1800 г. Ист. Пол Дирак., Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.

Электромагнитное излучение | Спектр, примеры и типы

Электромагнитное излучение , в классической физике, поток энергии со универсальной скоростью света через свободное пространство или через материальную среду в виде электрических и магнитных полей, которые составляют электромагнитные волны, такие как радиоволны, видимый свет, и гамма-лучи. В такой волне изменяющиеся во времени электрическое и магнитное поля взаимно связаны друг с другом под прямым углом и перпендикулярно направлению движения.Электромагнитная волна характеризуется своей интенсивностью и частотой ν изменения электрического и магнитного полей во времени.

Британская викторина

36 вопросов из самых популярных научных викторин «Британники»

Насколько хорошо вы знаете астрономию? А как насчет квантовой механики? В этой викторине вы ответите на 36 самых сложных вопросов из самых популярных викторин «Британника» о науках.Его завершат только лучшие мастера викторины.

С точки зрения современной квантовой теории электромагнитное излучение — это поток фотонов (также называемых квантами света) через пространство. Фотоны — это пакеты с энергией h ν, которые всегда движутся с универсальной скоростью света. Обозначение h — это постоянная Планка, а значение ν такое же, как и частота электромагнитной волны в классической теории. Фотоны, имеющие одинаковую энергию h ν, все похожи, и их плотность числа соответствует интенсивности излучения.Электромагнитное излучение проявляет множество явлений при взаимодействии с заряженными частицами в атомах, молекулах и более крупных материальных объектах. Эти явления, а также способы создания и наблюдения электромагнитного излучения, способ, которым такое излучение встречается в природе, и его технологические применения зависят от его частоты ν. Спектр частот электромагнитного излучения простирается от очень низких значений в диапазоне радиоволн, телевизионных волн и микроволн до видимого света и за его пределами до значительно более высоких значений ультрафиолетового света, рентгеновских лучей и гамма-лучей.

В этой статье обсуждаются основные свойства и поведение электромагнитного излучения, а также его различные формы, включая их источники, отличительные характеристики и практическое применение. В статье также прослеживается развитие как классической, так и квантовой теории излучения.

Общие соображения

Возникновение и важность

Около 0,01 процента массы / энергии всей Вселенной происходит в форме электромагнитного излучения.В нее погружена вся человеческая жизнь, и современные коммуникационные технологии и медицинские услуги особенно зависят от той или иной ее формы. Фактически, все живые существа на Земле зависят от электромагнитного излучения, получаемого от Солнца, и от преобразования солнечной энергии путем фотосинтеза в растительную жизнь или путем биосинтеза в зоопланктон, основной этап пищевой цепи в океанах. Глаза многих животных, в том числе человека, приспособлены к тому, чтобы быть чувствительными и, следовательно, видеть самую обильную часть электромагнитного излучения Солнца, а именно свет, который составляет видимую часть его широкого диапазона частот.Зеленые растения также обладают высокой чувствительностью к максимальной интенсивности солнечного электромагнитного излучения, которое поглощается веществом, называемым хлорофиллом, который необходим для роста растений посредством фотосинтеза.