Сертификационные испытания

Общие положения

Воздействие электромагнитных полей  на организм человека

Механизм воздействия ЭМП на биологические объекты очень сложен и недостаточно изучен. Но в упрощенном виде это воздействие можно представить следующим образом: в постоянном электрическом поле молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются и ориентируются по направлению поля: в жидкостях, в частности в крови, под электрическим воздействием появляются ионы и, как следствие, токи. Однако ионные токи будут протекать в ткани только по межклеточной жидкости, так как при постоянном поле мембраны клеток, являясь хорошими изоляторами, надежно изолируют внутриклеточную среду.

При повышении частоты внешнего ЭМП электрические свойства живых тканей меняются: они теряют свойства диэлектриков и приобретают свойства проводников, причем это изменение происходит неравномерно. С дальнейшим возрастанием частоты индуцирование ионных токов постепенно замещается поляризацией молекул.

Переменное поле вызывает нагрев тканей человека как за счет переменной поляризации диэлектрика, так и за счет появления токов проводимости. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии электромагнитного поля. На высоких частотах, прежде всего в диапазоне радиочастот (10⁵-10¹¹ Гц), энергия проникшего в организм поля многократно отражается, прелом­ляется в многослойной структуре тела с разными толщинами слоев тканей. Вследствие этого поглощается энергия ЭМП неодинаково, отсюда воздействие на разные ткани происходит также неодинаково.

Тепловая энергия, возникшая в тканях человека, увеличивает общее тепловыделение тела. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять избыточное тепло, возможно повышение температуры тела. Это проис­ходит, начиная с интенсивности поля равной 100 Вт/м³, которая называется тепловым порогом. Органы и ткани человека, обладающие слабо выраженной терморегуляцией, более чувствительны к облучению (мозг, глаза, почки, кишечник, семенники). Перегревание тканей и органов ведет к их заболеваниям, а повышение температуры тела на 1°С и выше недопустимо из-за возможных необратимых изменений.

Исследования показали, что влияние ЭМП высоких частот, и особенно СВЧ, на живой организм обнаруживается и при интенсивностях ниже тепловых порогов, т. е. имеет место их нетепловое воздействие, которое, как предполагают, является результатом ряда микро-процессов, протекающих под действием полей.

Отрицательное воздействие ЭМП вызывает обратимые, а также необратимые изменения в организме: тормодаение рефлексов, понижение кровяного давления (гипотония), замедление сокращений сердца (брадикардия), изменение состава крови в сторону увеличения числа лейкоцитов и уменьшения эритроцитов, помутнение хрусталика глаза (катаракта).

Субъективные критерии отрицательного воздействия ЭМП — головные боли, повышенная утомляемость, раздражительность, нарушение сна, одышка, ухудшение зрения, повышение температуры тела.

Наряду с биологическим действием, электростатическое поле и электрическое поле промышленной частоты обусловливают возникновение разрядов между человеком и другим объектом, имеющим иной, чем у человека, потенциал. Зарегистрированные при этом токи не представляют особой опасности, но могут вызывать неприятные ощущения. В любом случае такого рода воздействия можно предотвратить путем простого заземления крупногабаритных (автобус, крыша деревянного здания и пр.) и протяженных (трубопровод, проволочная изгородь и т. п.) объектов, так как на них из-за большой емкости накапливается достаточный заряд и существенный потенциал, которые могут обусловить заметный разрядный ток.

В последнее время появляются публикации о возможном влиянии неинтенсивных магнитных полей на возникновение злокачественных заболеваний. В частности, ученые Швеции обнаружили у детей до 15 лет, проживающих около ЛЭП, что при магнитной индукции 0,2 мкТл они заболевают лейкемией в 2,7 раза чаще, чем в контрольной группе, удаленной от ЛЭП, и в 3,8 раза

1. Источники и характеристики электромагнитных полей на рабочем месте с ПЭВМ

Под рабочим местом с персональной электронно-вычислительной машиной (далее - ПЭВМ) в контексте данной книги понимается обособленный участок общего рабочего помещения (кабинета, зала, цеха и т.п.), оборудованный необходимым комплексом технических средств вычислительной техники, и в пределах которого постоянно или временно пребывает пользователь (оператор) ПЭВМ в процессе своей трудовой деятельности.

К понятию "рабочее место" относятся также и учебные места в компьютерных классах.

На рабочих местах (РМ) с ПЭВМ можно выделить два вида пространственных полей:

-поля, создаваемые собственно ПЭВМ;

-поля, порожденные другими (посторонними) окружающими рабочее место источниками.

Вклад собственного поля ПЭВМ в суммарное поле можно оценить по разности показаний измерительного прибора при работающей и выключенной (отключенной от розеток питающей сети) ПЭВМ при одном и том же положении и ориентации антенны измерителя.

Современная ПЭВМ является энергонасыщенным аппаратом с потреблением до 200-250 Вт, содержащим несколько электро- и радиоэлектронных устройств с различными физическими принципами действия. Поэтому она создает вокруг себя поля с широким частотным спектром и пространственным распределением, такие как:

• электростатическое поле;

• переменные низкочастотные электрические поля;

• переменные низкочастотные магнитные поля.

Потенциально возможными вредными факторами могут быть также:

• рентгеновское и ультрафиолетовое излучения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) дисплея ПЭВМ;

• электромагнитное излучение радиочастотного диапазона;

• электромагнитный фон (электромагнитные поля, создаваемые
сторонними источниками на рабочем месте с компьютерной техникой).

Сразу же отметим, что рентгеновское и ультрафиолетовое излучения экранов ВДТ можно назвать лишь потенциально существующими вредными факторами. Дело в том, что экраны современных дисплеев делают из стекла, не прозрачного для рентгеновского излучения, возникающего в трубке, а ультрафиолетовое излучение при испытаниях не обнаруживается даже в самых старых моделях дисплеев. Излучения радио­частотного диапазона от электронных узлов компьютерной техники также существенно ниже предельно допустимых уровней, регламентируемых санитарными нормами. Соответственно, эти факторы (потенциально опасные, но не имеющие места при практической работе с ПЭВМ) не рассматриваются далее в настоящей книге.

Электростатическое поле возникает за счет наличия электростатического потенциала (ускоряющего напряжения) на экране ЭЛТ. При этом появляется разность потенциалов между экраном дисплея и поль­зователем ПЭВМ. Наличие электростатического поля в пространстве вокруг ПЭВМ приводит, в том числе к тому, что пыль из воздуха оседает на клавиатуре ПЭВМ и затем проникает в поры на пальцах, вызывая заболевания кожи рук.

Электростатическое поле вокруг пользователя ПЭВМ зависит не только от полей, создаваемых дисплеем, но также от разности потенциалов между пользователем и окружающими предметами. Эта разность потенциалов возникает, когда заряженные частицы накапливаются на теле в результате ходьбы по полу с ковровым покрытием, при трении материалов одежды друг о друга и т.п.

В современных моделях дисплеев приняты кардинальные меры для снижения электростатического потенциала экрана. Но нужно помнить, что разработчиками дисплеев применяются различные технические способы для борьбы с данным фактором, в том числе и, так называемый, компенсационный способ, особенность которого заключается в том, что снижение потенциала экрана до требуемых норм обеспечивается лишь в установившемся режиме работы дисплея. Соответственно, подобный дисплей имеет повышенный (в десятки раз более установившегося значения) уровень электростатического потенциала экрана в течение 20...30-ти секунд после своего включения и до нескольких минут после выключения; что достаточно для электризации пыли и близлежащих предметов.

Источниками переменных электрических и магнитных полейв ПЭВМ являются узлы, в которых присутствует высокое переменное напряжение, и узлы, работающие с большими токами. Типичные пространственные распределения переменного магнитного поля и переменного электрического поля вокруг дисплея ПЭВМ показаны на рис. 1.1. и рис. 1.2., соответственно.

По частотному спектру эти электромагнитные поля разделяются на две группы:

 

Рис. 1.1. Силовые линии магнитного поля вокруг дисплея.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              Рис. 1.2. Пространственная диаграмма распределения

 

интенсивности электрического поля вокруг дисплея (а горизонтальной плоскости)

• поля, создаваемые блоком сетевого питания и блоком кадровой развертки дисплея (основной энергетический спектр этих полей сосредоточен в диапазоне частот до 1 кГц);

• поля, создаваемые блоком строчной развертки и блоком сетевого питания ПЭВМ (в случае, если он импульсный); основной энергетический спектр этих полей сосредоточен в диапазоне частот от 15 до 100 кГц.

По своему энергетическому спектру две указанные группы полей четко разделены. Этот факт успешно используется при испытаниях компьютерной техники, когда при оценке ее качества измеряют уровни создаваемых полей при широкой полосе пропускания в двух различных частотных поддиапазонах; - первый поддиапазон - 5 Гц....2 кГц, второй поддиапазон - 2 кГц.... 400 кГц.

Особо необходимо отметить, что в спектре электромагнитных полей, создаваемых дисплеем, присутствуют составляющие, частоты которых существенно ниже частоты кадровой развертки. Это низкочастоные электромагнитные колебания от единиц герц до нескольких десятков герц, частоты которых близки к частотам биоритмов человеческого организма. В этом принципиальное отличие дисплеев ПЭВМ по их потенциальной экологической опасности в сравнении с обычными бытовыми электроприборами и другими излучающими техническими средствами, которые по роду своего использования могут находиться (как и дисплей ПЭВМ) в близком контакте с человеком.

Электромагнитные поля, порожденные посторонними (не входящими в состав ПЭВМ) источниками, называют иногда фоновыми полями. Характер этих полей, их пространственное распределение и уровни определяются физическими особенностями источников, положением их по отношению к рабочему месту. Часто фоновые поля имеют общий источник - сеть электропитания, дающую существенный вклад в общий энергетический спектр полей на частоте 50 Гц и ее гармониках. Это вклад во многом зависит от организации электросети и контура заземления, удаленности и расположения рабочего места относительно ро­зеток питания и других элементов сети. Источниками фоновых низкочастотных полей являются также другие технические средства, в том числе бытовые (кондиционеры, вентиляторы, пылесосы, кухонная техника.), а также массивные не заземленные металлические предметы (решетки, стеллажи и т.п.).

Аппаратура для контроля электромагнитных полей, создаваемых компьютерной техникой

Вопрос о приборах для измерения полей от компьютерной техники является одним из принципиальных в решении проблем, связанных с обеспечением безопасности при работе с ПЭВМ, и требует особо серьезного рассмотрения. Неверный выбор средств контроля может привести к качественно неверным результатам измерений, необъективной оценке качества контролируемой техники и безопасности рабочих мест по условиям труда.

В чем же причина такой особой ситуации?

Исторически корни данного вопроса уходят к разработке в конце 80-х годов под руководством Шведского института защиты от излучений так называемого "Шведского стандарта" MPR II. Отметим лишь то обстоятельство, что при установлении допустимых норм на электромагнитные поля от компьютерной техники (точнее, от дисплеев ПЭВМ) шведские ученые взяли в качестве параметра, характеризующего поле, его напряженность, которая имеет место вблизи ПЭВМ в присутствии оператора. Данный подход является принципиально отличным от применяемого для оценки качества по уровням электромагнитных полей других технических средств, когда измеряется напряженность поля технического средства в свободном пространстве.

Критерием качества ПЭВМ в данном случае является значение напряженности электрического и магнитного поля, которое воздействует на оператора, когда он находится на своем рабочем месте перед техническим средством. Подобная концепция принята также в введенных в России государственных стандартах и санитарных нормах по безопасности компьютерной техники.

Физическая сущность описанного выше подхода заключается в следующем: - оператор, находясь в непосредственной близости от ПЭВМ, концентрирует на себя силовые линии электрического поля; соответственно, реальное поле, воздействующее на оператора в месте его расположения, будет иным, чем поле в той же точке, но при отсутствии оператора. Именно для таких условий определены регламентированные Российскими стандартами и стандартом MPR I! нормы на уровни электрических полей компьютерной техники.

Сказанное является основополагающим для понимания, как должна быть выполнена аппаратура для контроля полей ПЭВМ. Аппаратура должна имитировать присутствие вблизи ПЭВМ оператора, она должна работать как фантом человека и измерять именно ту величину электрического поля, которая имеет место в его присутствии на рабочем месте перед дисплеем ПЭВМ.

В соответствии с этим, ГОСТ Р 50949-96 и MPR1I однозначно определяют требования к конструкции антенны прибора для измерения напряженности электрической составляющей электромагнитного поля ПЭВМ, которая должна быть отличной по конструкции от антенн других измерительных приборов, используемых для контроля полей других технических средств*¹. Согласно ГОСТ Р 50949-96, приемная антенна данного прибора (Рис. 6.1.) должна представлять собой металлизированный с двух сторон диэлектрический диск диаметром 300 мм.**¹ На обращенной к измеряемому объекту стороне диска должна быть выделена активная измерительная поверхность - круг диаметром 100 мм с центром в центре диска. Остальная проводящая поверхность лицевой и обратной стороны диска должна быть заземлена.

 

        

 

 

Рис. 6.1.  Антенна для контроля электрического поля от компьютерной техники

1,-активная измерительная поверхность; 2. - экранирующая поверхность

 

В  этом заключается первое принципиальное отличие приборов для контроля электрических полей ПЭВМ от приборов, ранее используемых службами Госсанэпиднадзора России для контроля полей технических средств.

Для сравнительной оценки ПЭВМ по уровням создаваемых ими электромагнитных полей можно применять измерительные приборы с другим типом антенны; но нужно помнить, что замеры при этом будут носить только качественный характер. Их нельзя использовать для установления соответствия ПЭВМ нормам по электрическим полям.

Второе принципиальное отличие заключается в том, что измерение электромагнитных полей от ПЭВМ должно производиться в строго регламентированных полосах частот: первая полоса - 5 Гц....2 кГц, вторая

 

*' Аналогичный подход был принят и в последующих международных нормативных документах, в частности в стандарте Швеции SS 436 1490 «Компьютерная техника - методы измерения создаваемых ими электрического и магнитного поля». 1995 s. **' Что примерно эквивалентно поверхности голова-грудь оператора.

 

Последствия этого могут быть самыми печальными.

Представим себе, что некая фирма заключив договор со школой на комплектование компьютерного класса, провела сертификационные испытания своих компьютеров в системе сертификации ГОСТ Р, получила на них сертификат соответствия и поставила продукцию заказчику (школе). В школе монтируют компьютерный класс (с выполнением всех рекомендуемых требований электромагнитной безопасности), вызывают местные службы Госсанэпиднадзора и те (используя приборы для контроля электромагнитных полей с иным типом приемной антенны и иными полосами измеряемых частот) бракуют смонтированный компьютерный класс по причине превышения допустимых уровней электрических полей и дают предписание о его закрытии*'.

Является жизненной и другая ситуация. Предположим, школа решила проверить на соответствие нормам по электромагнитным полям рабочие места в уже существующем компьютерном классе (с приобретенной ранее компьютерной техникой). Местные службы Госсанэпиднадзора произвели замеры на рабочих местах и дали гигиеническое заключение о соответствии этих рабочих мест санитарным нормам. В последствии родители, обеспокоенные плохим самочувствием детей, обратились в другую испытательную лабораторию, и ее специалисты установили факт несоответствия используемой компьютерной техники нормам электромагнитной безопасности.

Дело может дойти до судебного или арбитражного разбирательства. Однако можно заранее предугадать решение суда: - правильными будут признаны результаты тех замеров и испытаний, при выполнении которых использовалась аппаратура, соответствующая действующим в настоящее время на территории России государственным стандартам Российской Федерации**¹. Такое решение будет принято вне зависимости от того, какие ведомственные нормативные и методические документы разработаны другими организациями и вне зависимости от того, какие методики выполнения измерений указаны в инструкциях по эксплуатации на конкретные приборы.

*' Авторам данной книги уже приходилось сталкиваться на практике с подобными случаями.

**' Вопрос целесообразно рассмотреть также под другим углом зрения. Естественно, никто не может запретить измерять поля любым прибором -средством измерений этих полей, включенным в Государственный реестр средств измерений. Однако установить факт соответствия или несоответствия ПЭВМ действующим нормам по электрическим полям (и соответственно, принимать адекватное решение) Вы имеете право только в том случае, если замеры проводились с антенной по ГОСТ Р 50949-96 в виде диска.

 

Из всех разработанных, включенных в последние годы в Госреестр средств измерений и выпускаемых в настоящее время в России приборов для контроля низкочастотных электромагнитных полей всем требованиям международных стандартов по измерению полей дисплеев и всем требованиям государственного стандарта Российской федерации ГОСТ Р 50949-96 (по погрешности, конструктивному исполнению и т.д.) удовлетворяют (и соответственно, могут использоваться при сертификационных испытаниях компьютерной техники) приборы: - ИМП-04 (для измерения магнитной составляющей электромагнитного поля) и ИЭП-04 (для измерения электрической составляющей электромагнитного поля), показанные на рисунке 6.2.

Рис. 6.2. Прибор ИЭП-04

 

Напряженности электрического поля

Измеритель электрического поля ИЭП-04 укомплектован также дипольной антенной. С этой антенной прибор проходит метрологическую поверку по поверочной схеме, принятой в России, и может использоваться не только для измерения переменных электрических полей компьютерной техники, но и для измерения любых других переменных электрических полей в частотном диапазоне от 5 Гц до 400 кГц независимо от природы их возникновения.

При аттестации рабочих мест с формальной точки зрения также можно было бы пользоваться приборами, указанными в ГОСТ Р 50949-96 (это регламентирует ГОСТ Р 50923-96). Однако сами разработчики ГОСТ Р 50923-96 признают, что этот ГОСТ несовершенен и требует до. При измерениях на рабочих местах можно использовать и другие приборы, но в обязательном порядке имеющие приемную антенну для измерения электрической составляющей полей компьютеров в виде диска диаметром 300 мм, что определено международными стандартами и государственными стандартами Российской Федерации. Аналогичное распространяется и на приборы для оперативного контроля рабочих мест. Но нужно помнить, что в помещении может присутствовать также электрических фон промчастоты 50 Гц. Измерение этого фона должно осуществляться уже другим прибором - с иной приемной ан­тенной, не вносящей искажений в структуру измеряемого поля, либо прибором с двумя различными антеннами. Один из таких приборов (ИЭП-05), которым можно измерять как поля компьютеров в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50923-96 и ГОСТ Р 50923-96, так и поля промчастоты 50 Гц, представлен на рисунке 6.3.

Кроме дисковой антенны этот прибор укомплектован т.н. «дипольной» антенной. Приемники электрического поля (диполи) в такой антенне расположены на диэлектрической штанге, на расстоянии порядка 50 сантиметров от точки, находящейся в контакте с рукой оператора. При таком исполнении полностью исключается влияние на измеряемое поле как используемого для этого средства измерений, так и оператора, проводящего измерения. Достоверность получаемых результатов измерений, их точность при этом существенно повышается.

Если в помещении расположены какие-либо другие технические средства (кроме компьютеров), то их низкочастотные электрические поля нужно измерять также с дипольной антенной, не вносящей искажения в измеряемое поле.

Для измерений на рабочих местах с компьютерной техникой можно рекомендовать комплект приборов, изображенный на рисунке 6.4. Комплект состоит из двух приборов ИМП-05 для измерения индукции переменного магнитного поля, прибора ИЭП-05 для измерения напряженности переменного электрического поля и специализированного прибора ИЭСП-01для измерения электростатического потенциала экранов дисплеев ПЭВМ.

 

 

 

Рис. 6.4. Комплект приборов для контроля электрических и магнитных

 полей ПЭВМ и ВДТ

 

Конструктивно приборы размещены в небольшом пластмассовом кейсе и имеют как автономное, так и сетевое питание, что делает их особенно удобными для оперативного контроля электромагнитной обстановки, контроля рабочих мест при вводе их в эксплуатацию и при аттестации по условиям труда.

Все описанные выше приборы прошли Государственные метрологические испытания во ВНИИФТРИ и включены в Государственный Реестр средств измерений как измерители переменных электрических и магнитных полей, создаваемых производственными и бытовыми источниками, включая компьютерную технику. В пределах своих технических характеристик они могут использоваться также для измерения переменных магнитных полей независимо от природы их возникновения.

Погрешность при измерении уровней электрических и магнитных полей, определенных действующими в России нормами, составляет у приборов ИМП-04 и ИЭП-04 не более 10 %, а у приборов ИМП-05 и ИЭП-05 - не более 20 %. Это соответствует требованиям по погрешности, регламентируемым государственным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 51070-97 для измерителей напряженности электрических и магнитных полей, предназначенных для контроля норм по электромагнитной безопасности в области охраны природы, безопасности труда и населения.

Прошли Государственные испытания во ВНИИФТРИ и также включены в Государственный Реестр для измерения переменных электрических и магнитных полей в диапазонах частот 5 Гц....400 кГц. приборы ПЗ-28 и ВЕ-метр (ВЕ-МЕТР-АТ-002) Но эти приборы в их штатном исполнении не укомплектованы дисковой антенной и для измерения переменных электрических полей дисплеев по ГОСТ Р 50949-96 не предназначены.

 

 

Рис 6.5

Средством измерения электростатического потенциала экранов дисплеев  в соответствии с требованиями ГОСТ Р  50948-96 и СанПиН 2.2.2.542-96 по методике ГОСТ Р 50949-96 является прошедший в 198 году и включенный в Гос-: реестр прибор ИЭСП-01, изображенный  на рисунке 6.5.

Прибор состоит из индикаторного блока и измерительной пластины, которая должна применяться при измерении электростатического потенциала в соответствии с методологией, установленной в ГОСТ Р 50949-96. Он поставляется как отдельно, так и в комплекте с приборами ИЭП-05 и ИМП-05.

В последние годы за рубежом также разработан целый ряд приборов для контроля низкочастотных переменных электрических и магнитных полей технических средств как специализированных, так и общего применения. Однако вряд ли стоит рекомендовать их массовое приобретение органами Госсанэпиднадзора, органами охраны труда и другими организациями. Разработанные и освоенные в настоящее время в производстве отечественные приборы по метрологическим характеристикам не уступают их зарубежным аналогам при существенно более низкой (в три-четыре раза) цене.

 Контроль электромагнитных полей компьютерной техники.

Достоверное знание уровней и пространственного распределения электромагнитных полей от различных блоков ПЭВМ является одним из необходимых условий их безопасной эксплуатации.

Контроль наличия и уровней электрических и магнитных полей компьютерной техники осуществляется (как уже отмечалось в предыдущей главе) по двухуровневой системе. На первом уровне контроль соответствия компьютерной техники национальным или международным требованиям безопасности в части электромагнитных полей производятся по заявке производителя или продавца этой техники путем проведения сертификационных испытаний в специализированных аккредитованных лабораториях. На втором уровне компьютерная техника может проверяться по санитарно-гигиеническим требованиям непосредственно на рабочих местах или в аналогичных им условиях.

Сертификационные испытания

Сертификация ВДТ и ПЭВМ по параметрам электромагнитных полей (нормы на которые установлены ГОСТ Р 50949-96 и СанПиН 2.2.2.542-96) осуществляется в стационарных условиях специализиро­ванных аккредитованных испытательных центров или лабораторий в полном соответствии с положением о сертификации в Российской Фе­дерации. В этих лабораториях должны быть обеспечены специальные (оговоренные стандартами) условия испытаний для получения объективных результатов, имеющих чисто физический смысл и определяющие качество компьютерной техники безотносительно к реальным условиям ее эксплуатации.

В России методы сертификационных испытаний регламентированы государственным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 50949-96. Наиболее полным зарубежным документом по данному вопросу можно считать 2-е издание (1995 г.) шведского стандарта SS 436 14 90 "Компьютеры и офисная техника. Методы измерения создаваемых ими электрического и магнитного полей".