MASURAREA CAMPURILOR ELECTROMAGNETICE DIN APROPIEREA RELEELOR DE EMISIE RADIO SI TELEVIZIUNE

MASURAREA CAMPURILOR ELECTROMAGNETICE DIN APROPIEREA RELEELOR DE EMISIE RADIO SI TELEVIZIUNE

Campurile electromagnetice din apropierea emitatoarelor radio si televiziune de mare putere pot avea efecte asupra dispozitivelor electrice, de exemplu aparatura electrica a unui automobil, sau asupra fiintelor vii.

In continuare se prezinta rezultatele masurarii campului electromagnetic in jurul a doua relee, ambele situate la aproximativ 15 km de municipiul Iasi dar in directii opuse:

Releul pe unde medii de la Uricani (frecventa 1053 si puterea de 500 kW) in preajma caruia se afla locuinte, institutii si soseaua principala Iasi - Bacau.

Statia radio Tv Petraria - Bucium (frecventa 101,1 MHz si puterea 10 kW; frecventa 103,12 si puterea 10 kW; frecventa 175,25 MHz si puterea 100 W, frecventa 199, 25 MHz si puterea de 20 kW, etc) in preajma careia se afla locuinte, institutii, locuri de agrement si soseaua Iasi - Bucuresti.

Cunoasterea campurilor langa aceste emitatoare este importanta deoarece publicul are acces in zona, mai mult chiar, langa emitatoarele mentionate exista locuinte, zone de agrement, institutii si sosele principale.

S-au facut masurari comparative utilizandu-se atat un set de senzori de camp apropiat (near-field probe set, model 7405), cat si un set de dipoli ajustabil (model 3121C, ETS, EMECO) conectati la analizorul de spectru IFR 2398.

Referitor la frecventa s-a vizualizat domeniul 100 kHz 500 MHz.

Deoarece in apropierea emitatoarelor campul are o configuratie complexa, ar trebui masurate toate cele trei componente ortogonale ale campului electric (E_x, E_y, E_z) si toate cele trei componente ale campului magnetic (H_x, H_y, H_z).

Asa cum s-a aratat, valoarea efectiva a campului electric rezultant (E) se calculeaza, pe baza valorilor efective ale celor trei componente ortogonale ale campului, cu relatia:

(4.1)

Pentru a estima conformitatea cu nivelele de referinta trebuie ca timpul de mediere sa fie de aproximativ 6 minute.

In cazul in care campul consta din mai multe frecvente (de exemplu, emitatoare cu diverse benzi de frecventa ce lucreaza simultan sau, in general, cand campul are mai multe armonici), pentru a estima conformitatea, se calculeaza un indice normalizat.

Astfel, conformitatea se poate estima pe baza indicelui de expunere relativa ("relative exposure" - RE), care se calculeaza cu relatia:

    (4.2)

unde, la numarator sunt patratele valorilor efective ale tuturor componentelor de frecventa existente simultan in punctul de interes, iar la numitor sunt patratele valorilor nivelelor de referinta corespunzatoare frecventei respective.

Indicii normalizati se calculeaza pentru E², H², S_eq (densitate de putere) conform (4.2), sau cateodata in modul liniar (E, H), iar rezultatul (expunerea relativa -RE) nu trebuie sa depaseasca valoarea 1.

Masurarile efectuate nu au avut ca scop principal evaluarea conformitatii cu anumite reglementari, ci s-a avut in vederea efectuarea unor studii, unor cercetari.

Astfel s-au facut masurari comparative utilizand probe de camp apropiat (E si H), dar si antene pentru masurari in camp indepartat.

Pentru ca timpul de masurare sa nu fie prea mare s-a determinat "valoarea maxima" si "valoarea medie" a campului.

Pentru determinarea valorii maxime, timp de un minut, senzorul de camp a fost orientat in toate directiile prin rotire lenta in jurul centrului sau pentru a trece prin toate pozitiile (inclusiv cele dupa care sunt orientate campurile), iar cu analizorul de spectru setat in modul de lucru 'Trace Max Hold' s-a retinut pentru fiecare frecventa din spectru valoarea cea mai mare a campului, care a fost memorata, iar de pe trasa s-au citit nivelele de camp (varfurile) pentru toate frecventele.

Determinarea valorii medii, s-a facut tot prin rotirea senzorului pentru a trece prin toate pozitiile, efectuata timp de un minut, dar de aceasta data analizorul a fost setat in modul de lucru "Trace Average". De asemenea, aceasta trasa a fost memorata si de pe ea s-au citit nivelele campului pentru toate frecventele din spectru.

a) Rezultatele masurarii campurilor electromagnetice in zona releului pe unde medii de la Uricani.

Valorile campului electric si ale celui magnetic obtinute cu cativa senzori pentru E si H la aproximativ 400 de metri de releul pe unde medii de la Uricani sunt date in tabelul 4.1.

In cazul utilizarii senzorilor de camp magnetic s-a dat atat valoarea campului electric echivalent in V/m (adica H inmultit cu 377 - conditia de unda plana), cat si marimea masurata adica H in mA/m, pentru ca prin comparatie cu valoarea reala a lui E obtinuta cu senzorul de camp electric sa se poata verifica respectarea conditiei de unda plana.

Referitor la rezultatele din tabelul 4.1, desi punctul de masurare este relativ departat de antena (400 m), configuratia campului este complexa, valorile campului electric obtinute cu senzorii de camp electric sunt mai mari decat cele corespunzatoare undei plane calculate din valorile lui H obtinute la masurarile cu senzori de camp magnetic (impedanta de unda este mai mare de 377 W

Mai mult chiar, au existat diferente mari intre valorile campurilor obtinute cu senzori de acelasi tip (E sau H), mai ales in cazul utilizarii celor doi senzori de camp electric.

Tabelul 4.1

Valorile maxime si medii ale campului electric si magnetic la 400 metri distanta de emitatorul pe 1053 kHz

De asemenea, s-au facut masurari ale campului electric si in interiorul statiei de emisie de la Uricani. Valorile maxime (analizorul in modul de lucru "Max Hold" si senzorul rotit in toate directiile timp de 1 minut) ale campului electric s-au situat in intervalul 50 V/m 250 V/m. Desi unele din aceste valori depasesc nivelele de referinta recomandate de ICNIRP pentru expunerea publicului larg (87 V/m pentru frecventa de 1 MHz), nici una din valorile masurate nu a depasit nivelul de referinta pentru expunere profesionala (personal muncitor avizat), sau medii controlate, care conform ICNIRP este de 610 V/m pentru frecventa de 1 MHz.

S-a masurat campul electric langa un laborator din interiorul cladirii statiei si au fost gasite valori ale campului electric de ordinul a 200 V/m. In interiorul laboratorului, cu usa deschisa, valoarea campului era 120 V/m, iar cu usa laboratorului inchisa, valoarea campului electric a scazut la 64 V/m.

Astfel, printr-o ecranare electromagnetica corespunzatoare, cel putin in locurile unde personalul din statie petrece o mare perioada de timp, valorile campului electric ar putea fi reduse la valori sub limita recomandata chiar pentru publicul larg.

Consideram ca ar trebui efectuate masurari suplimentare ale campului si chiar trasarea unei harti cu valorile campului din preajma emitatorului in vederea reducerii riscului expunerii la camp electromagnetic a personalului ce deserveste statia sau a publicului larg, ce trece prin zona.

De asemenea, trebuie considerate directivitatea senzorilor de camp, metodele de masurare utilizate, etc. Cum s-a mentionat deja, valorile maxime ale campului determinate au fost obtinute prin orientarea senzorului in toate directiile timp de un minut. In acest fel s-a trecut in mod sigur si prin directia in care este orientat campul electric, iar, pentru ca analizorul de spectru lucreaza in modul "Max hold", valoarea cea mai mare a campului a fost retinuta si memorata.

Pentru un punct de masurare s-a procedat in doua moduri: in modul descris mai sus, in care caz valoarea maxima determinata a fost 202 V/m; in celalalt mod, s-au masurat valorile campului electric dupa trei directii perpendiculare si s-a determinat valoarea efectiva a campului rezultant conform relatiei (4.1).

Astfel, cele mai mari valori efective ale campului obtinute dupa trei directii perpendiculare au fost E_z = 104 V/m; E_y = 40 V/m; E_x = 108 V/m. De exemplu E_z a fost obtinut prin orientarea senzorului dupa directia z, fara a fi miscat timp de un minut, perioada in care analizorul de spectru, tot in modul de lucru "Max Hold", a retinut valoarea efectiva cea mai mare a campului dupa aceasta directie. Daca se calculeaza valoarea efectiva a campului electric rezultant prin radical din suma patratelor celor trei componente, se obtine E = 155 V/m.

Oricum prin primul mod de determinare, timpul de masurare este redus de trei ori si, cel putin in cateva cazuri pentru care s-au facut masurari comparative, valorile obtinute au fost acoperitoare (valori mai mari decat cele obtinute prin calcului valorii efective a campului rezultant - vectorul camp magnetic).

Trebuie specificat totusi ca incertitudinile de masurare ale campului sunt mari (chiar peste 50 %), fiind datorate si directivitatii senzorului, polarizarii campului, etc.

b) Rezultatele masurarii campurilor electromagnetice in zona statiei Petraria -Bucium.

Pentru statia radio-TV Petraria - Bucium s-au facut masurari ale campului electric si magnetic in mai multe zile si in mai multe locuri: la o distanta de aproximativ 400 de metri fata de pilonul de sustinere a antenelor; la o distanta de aproximativ 30 de metri de pilonul de sustinere a antenelor; in interiorul statiei.

b1) Nivelele campurilor la aproximativ 400 m de pilonul de sustinere a antenelor, intr-o zona cu amenajari turistice (masurari efectuate in anul 2003)

Figura 4.1 arata valorile maxime ale campului electric ("trace max hold") in domeniul de frecventa 100 kHz 500 MHz obtinute cu senzorul de camp apropiat 904 E.

Fig. 4.1. Valorile maxime ale lui E in domeniul de frecventa 100 kHz 500 MHz obtinute cu senzorul 904 E

Fig. 4.2. Valorile maxime ale lui E in domeniul de frecventa 90 MHz 110 MHz obtinute cu antena dipol ajustabil

Deoarece valoarea cea mai mare a campului electric (5,01 V/m - "maximum" si 3,981 V/m - "mediere", conform tabelului 4.2 a fost obtinuta la frecventa de 102,1 MHz, s-au reluat masurarile cu antena dipol ajustabil si cu analizorul de spectru in domeniul de frecventa 90 MHz 110 MHz. In acest mod s-au separat cele doua frecvente apropiate, adica 101, 1 MHz si 103,12 MHz, cum se poate observa in figura 4.2 si tabelul 4.3.

Valorile maxime si medii ale campului electric obtinute cu senzorul 904 E in domeniul de frecventa 100 kHz 500 MHz si valorile maxime si medii ale lui E obtinute cu antena dipol ajustabil in domeniul de frecventa 90 MHz 110 MHz sunt date in tabelele 4.2, respectiv 4.3.

De asemenea, in tabelul 4.4 se dau valorile campului magnetic si ale campului electric echivalent obtinute cu senzorul de camp magnetic 901 H.

Tabelul 4.2

Valorile maxime si medii ale campului electric (proba de camp electric 904 E ) in domeniul de frecventa 100 kHz 500 MHz, la 400 metri distanta de pilonul statiei Petraria - Bucium

Tabelul 4.3

Valorile maxime si medii ale campului electric pentru doua frecvente apropiate obtinute cu dipolul ajustabil

Tabelul 4.4

Valorile maxime si medii ale campului magnetic (proba de camp magnetic 901 H ) in domeniul de frecventa 100 kHz 500 MHz, la 400 metri distanta de pilonul statiei Petraria - Bucium

In cazul utilizarii senzorului de camp magnetic (tabelul 4.4) s-a dat atat valoarea campului electric echivalent in V/m (adica H inmultit cu 377 - conditia de unda plana), cat si marimea masurata adica H in mA/m, pentru ca prin comparatie cu valoarea reala a lui E obtinuta cu senzorul de camp electric sa se poata verifica respectarea conditiei de unda plana.

b2) Nivele campurilor la aproximativ 30 m de pilonul pentru sustinerea antenelor, in curtea statiei

In curtea statiei Pietroasa - Bucium s-a masurat campul electric si campul magnetic la o distanta de 30 metri de pilonul statiei. La inceput, am determinat valorile maxime si valorile medii ale campului cu analizorul de spectru setat pentru intreg domeniul de frecventa ("full span") si pentru domeniul de frecventa 100 kHz 500 MHz. Pentru a vizualiza mai bine principalele emisiuni am efectuat masurari ale campului in doua domenii de frecventa inguste si anume domeniul de frecventa 90 105 MHz (posturi de radio) si domeniul 150 MHz 210 unde sunt incluse principalele posturi de televiziune.

Valorile maxime si valorile medii ale campului electric obtinute cu proba de camp electric 904E si cu analizorul de spectru setat pe rand in cele doua domenii de frecventa sunt date in tabelele 4.5 si 4.6.

Tabelul 4.5

Valorile maxime si medii ale campului electric (proba de camp electric 904E) in domeniul de frecventa 90 MHz 105 MHz, la 30 metri distanta de pilonul statiei Petraria - Bucium

Tabelul 4.6

Valorile maxime si medii ale campului electric (proba de camp electric 904E) in domeniul de frecventa 150 MHz 210 MHz, la 30 metri distanta de pilonul statiei Petraria - Bucium

Pentru aceleasi doua domenii de frecventa, prin utilizarea probei de camp magnetic 901H s-au determinat valorile maxime si valorile medii ale campului magnetic, valori ce sunt date in tabelul 4.7 si tabelul 4.8.

Tabelul 4.7

Valorile maxime si medii ale campului magnetic (proba de camp magnetic 901H) in domeniul de frecventa 90 MHz 105 MHz, la 30 metri distanta de pilonul statiei Petraria - Bucium

Tabelul 4.8

Valorile maxime si medii ale campului magnetic (proba de camp magnetic 901H) in domeniul de frecventa 150 MHz 210 MHz, la 30 metri distanta de pilonul statiei Petraria - Bucium

In cazul utilizarii senzorului de camp magnetic 901H (tabelele 4.7 si 4.8), s-a dat atat valoarea campului electric echivalent in V/m (adica H inmultit cu 377 - conditia de unda plana), cat si marimea masurata adica H in mA/m, pentru ca prin comparatie cu valoarea reala a lui E obtinuta cu senzorul de camp electric, sa se poata verifica respectarea conditiei de unda plana.

Din compararea tabelelor 4.5 cu 4.7 si 4.6 cu 4.8 se observa ca punctul de masurare este in regiunea de camp apropiat, impedanta de unda este mai mare de 377 (sursa de camp electric), iar valorile campului magnetic sunt relativ mici.

b3) Nivele campurilor in interiorul cladirii statiei (masurari efectuate in anul 2005)

S-au efectuat masurari ale campului electric in interiorul cladirii de la statiei Petraria Bucium.

Valorile maxime si valorile medii ale campului electric pentru cele doua domenii de frecventa (90 MHz -105 MHz si 150 MHz - 210 MHz) in care sunt incluse majoritatea posturilor de emisie se dau in tabelele 4.9 si 4.10.

Tabelul 4.9

Valorile maxime si medii ale campului electric (proba de camp electric 904E) in domeniul de frecventa 90 MHz 105 MHz, in interiorul cladirii statiei Petraria - Bucium

Tabelul 4.10

Valorile maxime si medii ale campului electric (proba de camp electric 904E) in domeniul de frecventa 150 MHz 210 MHz, in interiorul cladirii statiei Petraria - Bucium