1. Экспериментальная часть измерение параметров электромагнитных полей Общие сведения 1 3

• Название: 1. Экспериментальная часть измерение параметров электромагнитных полей Общие сведения 1 3
• Дата: 29.01.2022
• Размер: 1.89 Mb.
• Имя файла: elektromagnit.docx
• Тип: Документы; #345372
• страница: 2 из 2

Расчёт ошибки измерений


1. По методу Стьюдента для прямых измерений рассчитайте погрешности E_X, E_Y, E_Z:

E_X   , E_Y   , E_Z   .

Коэффициент Стьюдента  возьмите из таблицы 5 (значение доверительной вероятности указывает преподаватель).

E_X^м+с/п =3,27 E_Y^м+с/п=3,95 E_Z^м+с/п=46,38

E_X^м+с/з=35 E_Y^м+с/з=47,84 E_Z^м+с/з=43,58

E_X^м/п =0,77 E_Y^м/п=0,77 E_Z^м/п=4,36

E_X^м/з =10,97 E_Y^м/з=63,65 E_Z^м/з=29,74

E_X^с/п =15,79 E_Y^с/п=7,82 E_Z^с/п=40,98

E_X^с/з =16,44 E_Y^с/з=15,64 E_Z^с/з=41,7

2. Далее рассчитайте случайную погрешностьE_СЛ:
E_СЛ  ,

где , , , – средние арифметические значения напряжённости электрического поля и её компонент (см. таблицу 3).

E_СЛ^м+с/п 46,65

E_СЛ^м+с/з 73,21

E_СЛ^м/п 4,66

E_СЛ^м/з 71,01

E_СЛ^с/п 43,33

E_СЛ^с/з 47,46

Таблица 5

Значения коэффициентов Стьюдента  для различных значений доверительной

вероятности W и числа измерений N

Число измерений N	Значения коэффициентов Стьюдента 
	при W  0,4	при W  0,6	при W  0,8	при W  0,9	при W  0,95	при W  0,99
2	0,33	1,38	3,08	6,31	12,71	63,66
3	0,29	1,06	1,89	2,92	4,30	9,93
4	0,28	0,98	1,64	2,35	3,18	5,84
5	0,27	0,94	1,53	2,13	2,78	4,60
6	0,27	0,92	1,48	2,02	2,57	4,03
7	0,27	0,91	1,44	1,94	2,45	3,71
8	0,26	0,90	1,42	1,90	2,37	3,50
9	0,26	0,89	1,40	1,86	2,31	3,36
10	0,26	0,88	1,38	1,83	2,26	3,25

3. Оцените приборную погрешность E_ПР (в нашем случае она принимается равной 2 % от среднего значения измеренной величины ).

E_ПР^м+с/п=0,87 E_ПР^м/з= 1,5

E_ПР^м+с/з= 1,5 E_ПР^с/п=0,97

E_ПР ^м/п= 0,1 E_ПР^с/з=0,95
4. Вычислите полную погрешность измерения напряжённости электрического поля:

E  .

E^м+с/п= 46,66 E^м/з=71,02

E^м+с/з=73,22 E^с/п=43,34

E^м/п= 4,66 E^с/з=47,47

5. По методу Стьюдента для прямых измерений рассчитайте погрешности B_X, B_Y, B_Z:

B_X   , B_Y   , B_Z   .

В_X^м+с/п =53,59 В_Y^м+с/п=145 В_Z^м+с/п=64,9

В_X^м+с/з=10,49 В_Y^м+с/з=29,44 В_Z^м+с/з=18,12

В_X^м/п =30,67 В_Y^м/п=132,58 В_Z^м/п=58,64

В_X^м/з =19,75 В_Y^м/з=12,04 В_Z^м/з=23,54

В_X^с/п =14,19 В_Y^с/п=2,96 В_Z^с/п=4,36

В_X^с/з =32,74 В_Y^с/з=3,54 В_Z^с/з=3,07
Коэффициент Стьюдента  возьмите из таблицы 4 (значение доверительной вероятности указывает преподаватель).
6. Далее рассчитайте случайную погрешностьB_СЛ:

B_СЛ  ,

где , , , – средние арифметические значения индукции магнитного поля и её компонент (см. таблицу 4).

В_СЛ^м+с/п 166,5

В_СЛ^м+с/з 36,1

В_СЛ^м/п 148,16

В_СЛ^м/з 33

В_СЛ^с/п 14,76

В_СЛ^с/з 33,05

7. Оцените приборную погрешность B_ПР (в нашем случае она принимается равной 2 % от среднего значения измеренной величины ).

В_ПР^м+с/п=4,09 В_ПР^м/з= 0,65

В_ПР^м+с/з= 0,7 В_ПР^с/п=0,28

В_ПР ^м/п= 2,77 В_ПР^с/з=0,61

8. Вычислите полную ошибку измерения индукции магнитного поля:

B  .

В^м+с/п= 166,6 В^м/з=33,1

В^м+с/з=36,2 В^с/п=14,77

В^м/п= 148,18 В^с/з=33,05

4. 
   Запись результатов измерений. Выводы по работе
   

E^м+с/п 43,3446,66 В/м

E^м+с/з 76,4573,22 В/м

E^м/п 54,66 В/м

E^м/з 76,4571,02 В/м

E^с/п 48,4243,34 В/м

E^с/з 47,6547,47 В/м
В^м+с/п 204,88166,6 нТл

В^м+с/з 35,1436,2 нТл

В^м/п 138,55148,18 нТл

В^м/з 32,2633,1 нТл

В^с/п 13,9614,77 нТл

В^с/з 30,5133,05 нТл
Вывод:


2. Теоретическая часть: темы рефератов
Выбор темы осуществляется по номеру студента в списке группы: первый пишет реферат по теме 1, второй – по теме 2 и так далее вплоть до темы 10. Одиннадцатый студент пишет реферат вновь по теме 1, двенадцатый – по теме 2 и так далее вплоть до темы 20. Двадцать первый студент опять получает в качестве задания тему 1, двадцать второй – тему 2 и далее...
Тема 1 Защита от постоянных электрических полей

В рассказе должны быть освещены следующие аспекты проблемы:

1) приведены примеры основных источников постоянных электрических полей;

2) дано определение основных параметров, которыми количественно характеризуется постоянное электрическое поле;

3) приведены предельно допустимые нормы воздействия постоянных электрических полей на человека;

4) приведены примеры приборов для измерения постоянных электрических полей;

5) рассказано о способах и средствах защиты от постоянных электрических полей;

6) указано, что является основным источником постоянных и переменных электрических и магнитных полей на рабочем месте учащегося.


3.2 Задачи
Таблица с номерами задач по вариантам приведена в Приложении 2 (в конце данных методических указаний).
Задача 1.10 Вычислить плотность потока энергии на расстоянии 2 м от СВЧ-печи мощностью 1 кВт, если на внешнее излучение уходит 10 % мощности. Принять СВЧ-печь за точечный источник мощностью 1 кВт.

Дано:

S_ПДУ  10 мВт/см²  10 Вт/м²

  10 %  0,1

r_ПДУ  2м

Найти: Р₀  ?

Решение:

Если считать печь точечным источником излучения, то испускаемая энергия, приходящаяся на единицу площади фронта волны в единицу времени (то есть плотность потока энергии или плотность мощности), на расстоянии r от источника равна:

S(r)  .

Поскольку при продолжительности воздействия излучения не более 20мин предельный допустимый уровень плотность потока энергии (согласно санитарным нормам S_ПДУ  10 Вт/м² – см. условие задачи), то это означает, что находиться около источника можно только на расстояниях r  r_ПДУ, на которых модуль S(r) вектора Умова-Пойнтинга (плотность потока энергии) будет меньше, чем S_ПДУ:

S_ПДУ  =0,1*1000/4*3,14*2=3,98В/м²
Задача 2.10 Вычислите напряженность магнитного поля от силовой сети в кабине электровоза, работающего на постоянном токе. Оцените плотность энергии электромагнитного поля. Провод считать полубесконечным: токосъёмник расположен непосредственно над кабиной машиниста; расстояние до провода 2,3 м. Напряжение в контактной сети 3 кВ, развиваемая локомотивом мощность равна 4000 кВт.



Дано:

r  2,3 м

  90

U_ЭФ  3 кВ

P  410⁶ Вт

Найти: B  ?



Задача 3.10 Медный экран уменьшает амплитуду проходящей сквозь него нормально падающей электромагнитной волны частотой 1 МГц в 6 раз. Во сколько раз ослабит волну стальной экран такой же толщины?

Дано:

λ  0,1 м

N  100

Найти: х  ?
Решение:

Амплитуда нормально падающей электромагнитной волны, вошедшей в материал экрана, снижается с расстоянием в соответствии с законом:
Е  Е₀ е^–δх,

где   .

По условию задачи амплитуда должна измениться в 100 раз, то есть
N  Е₀/Е  е^δх.
Взяв натуральный логарифм от обеих частей равенства, получим
lnN  δх, или x  lnN/δ  lnN/  lnN/ .
Значения μ и σ находим по таблице 1: μ ≈ 1, σ_Сu  6,41∙10⁷ (Ом∙м)^–1; с/λ  310⁸/0,1  310⁹ с^–1. Тогда, с учётом того, что μ₀  4π∙10^–7 Гн/м,
x  lnN/  ln100/  5,3∙10^–6 м.
Ответ: Толщина медного экрана для ослабления электромагнитной волны в два раза должна быть не менее 5,3 10^–6 м.

Задача 4.10 В комнате для испытаний радиоэлектронного оборудования в течение полутора часов поддерживается электрическое поле промышленной частоты напряжённостью 6 кВ/м, затем в течение часа – поле напряжённостью 8 кВ/м, потом в течение двух часов – поле напряжённостью 18 кВ/м; в остальное время напряжённость электрического поля равна 3 кВ/м. Может ли работник находиться в этой комнате в течение восьмичасового рабочего дня без специальных средств защиты?

Дано:

E₁  6 кВ/м, t₁  1,5 ч

E₂  8 кВ/м, t₁  1 ч

E₃  18 кВ/м, t₁  2 ч

E₄  3 кВ/м

t₀ 8 ч

Найти: T_ПР  ?
Решение:

Для ответа на поставленный вопрос нужно найти приведённое время

T_ПР  8(t₁/T₁  t₂/T₂  …),

где в диапазоне значений напряжённости от 20 кВ/м до 60 кВ/м

Т₁  (60/Е₁)²

Т₂  (60/Е₂)²

Т₃  (60/Е₃)²

Время пребывания в поле напряжённостью 1 кВ/м не регламентируется.

Поэтому в нашем случае

T_ПР  8(t₁/T₁  t₂/T₂  t₃/T₃)  8[t₁/(60/Е₁)²  t₂/(60/Е₂)²  t₃/(60/Е₃)²] 

 8[1,5/(60/6)²  1/(60/8)²  2/(60/18)²]  2,93ч

Приведённое время не должно превышать 8 часов, в данном случае оно меньше, поэтому при описанном режиме работы сотруднику допускается находиться в данной комнате без специальных средств защиты.
Ответ: При описанном режиме работы сотруднику допускается находиться в данной комнате без специальных средств защиты.


Задача 5.10 Необходимо оценить соответствие санитарным нормам параметров электромагнитного поля вблизи бытового электрического чайника, подключённого к автомобильному аккумулятору. Какой из приборов, описания которых представлены в Приложении 1, следует использовать для этих целей? Выбор обоснуйте сравнением характеристик прибора и параметров поля, подлежащих измерению (для оценки величины этих параметров используйте литературу [4 – 13]).

Измеритель уровней электромагнитного излучения П3-41






Прибор предназначен для измерения плотности потока энергии и среднеквадратичных значений напряжённости электрического и магнитного полей в режиме непрерывной генерации при проведении контроля уровней электромагнитного поля на соответствие требованиям ГОСТ Р 51070, ГОСТ 12.1.006-84, ГН 2.1.1/2.2.4.019-90, МУК 4.3.1167-02, СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, СанПиН 2.1.2.1002-00, СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03.

Измеритель зарегистрирован в Госреестре средств измерений под № 27826-04 и допущен к применению в РФ. Основная область применения: контроль окружающей среды в части электромагнитных излучений органами Государственной санитарно-эпидемиологический службы, лабораториями по охране труда и организациями, обеспечивающими электромагнитную безопасность рабочих мест и населения.
Таблица 7

Основные технические характеристики измерителя П3-41

Тип антенны	Диапазон частот	Пределы измерения
		Напряжённость		Плотность потока энергии, мкВт/см2
		E, В/м	H, А/м
АП-1(ППЭ)	0,3 – 40 ГГц	1 – 615	---	0,26 – 100000
АП-2(ППЭ)	0,3 – 40 ГГц	61,4 – 1940	---	1000 – 1000000
АП-3(Е)	0,03 – 300 МГц	0,5 – 300	---	0,066 – 23800
АП-4(Е)	0,03 – 300 МГц	10 – 1500	---	26,5 – 600000
АП-5(Н)	0,03 – 50 МГц	---	0,05 – 8	---

Питание прибора осуществляется от встроенных аккумуляторных батарей с напряжением от 2,0 до 3,5 В типоразмера R6 по классификации МЭК.

1^ При напряженности электростатического поля от 20 кВ/м до 60 кВ/м или при напряжённости электрического поля частотой 50 Гц – от5 кВ/м до 20 кВ/м.