проводившемся 21-22 июня 2001 г.

в Электротехническом институте

(г. Санкт-Петербург)

Москва 2001

УДК 550.838.

Любимов В.В. Малогабаритные анализаторы спектра естественных и искусственных электромагнитных микрополей. Препринт No.4 (1143) М.: ИЗМИРАН, 2001. -11 c.

На протяжении последних лет в ИЗМИРАН проводятся научные исследования, связанные с влиянием естественных магнитных полей на здоровье человека. В процессе проведения работ создано несколько моделей новых магнитометров, позволяющих измерять постоянные и переменные магнитные поля, проводить спектральный анализ, изучать их пространственные характеристики и проводить электромагнитный мониторинг окружающей среды.

К числу вновь созданных инструментов относятся переносные hand-held магнитометры серии "MAGIC" и интеллектуальные магнитометры серии "IMPEDANCE", построенные на основе феррозондовых и холловских датчиков. Новые приборы удобны в применении в как в полевых, так и в лабораторных условиях, надежны и просты в обращении и имеют низкую стоимость.

Материалы работы опубликованы автором на 4-м Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии "ЕМС-2001", проводившемся в г. Санкт-Петербурге в июне 2001 г.

In IZMIRAN are conducted researches сonnecting with the

influence effect of natural magnetic fields (MF) on the man's health. In the process of the work is created several models of new magnetometers allowing to measure constantly and variable MF, to conduct spectral analysis, to study their spatial characteristics and to conduct the electromagnetic control of surrounding environment. To number of new created instruments refer hand-held magnetometers of the "MAGIC"-type and intellectual magnetometers of the "IMPEDANCE"-type built on fluxgate and Hall- sensors of MF. New instruments convenient in application in how in field, so and in laboratory conditions, reliable and simple in using and have low cost.

Ó ИЗМИРАН, 2001 г.

НАУЧНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНСТРУМЕНТАРИЯ

Анализ научных публикаций последних лет, посвященных описанию результатов исследований биологического действия электромагнитных полей (ЭМП) на органы и системы живого организма [1-3, 14], показывает о наличии чувствительности к воздействиям ЭМП практически всех основных физиологических систем, которые обеспечивают оптимальное его функционирования и взаимодействия с окружающей средой. Известно, что ЭМП может влиять на организм как на уровне физико-химических условий протекания ферментных реакций в клетках, так и являться «стрессорным» механизмом, воздействующим на его регуляторные системы [1].

С появлением результатов, свидетельствующих о влиянии ЭМП на здоровье человека, не утихает полемика «о достоверности их получения». Основным поводом для таких сомнений является не столько отсутствие четких представлений о механизмах действия ЭМП, сколько то, что в большинстве своем исследователи использовали достаточно разрозненные показатели величины его экспозиции. То есть отсутствовал как общий подход в применении экспозиционных доз воздействия ЭМП при проведении экспериментов, так и необходимые для проведения этих экспериментов средства измерений и контроля ЭМП.

С появлением в начале 90-х годов современных инструментов, позволяющих с высокой точностью контролировать процесс создания и параметры ЭМП при проведении медико-биологических исследований и электромагнитного мониторинга (ЭММ) окружающей среды в помещениях [2-8], появилась реальная возможность к систематизации проводимых исследований, решению вопросов электромагнитной совместимости результатов исследований, их воспроизводимости и нормирования действия ЭМП на человека..

Развитие современной бытовой техники и средств связи, когда реальное место проведения исследований может подвергаться влиянию нескольких различного типа источников ЭМП и излучений [2, 10], ставит вопросы создания универсальных средств их обнаружения и инструментального контроля, позволяющих фиксировать спектральные характеристики ЭМП и его пространственный градиент в месте проведения эксперимента. С применением, например, анализаторов спектра ЭМП появляется хорошая возможность контролировать амплитуду и изменение ЭМП в широкой полосе частот, определять и моделировать уровни влияния каждого конкретного источника излучений и помех эксперименту.

На протяжении последних лет в ИЗМИРАН в этом направлении постоянно проводятся работы по созданию уникальных научных приборов, которые наряду с заданными специальными техническими характеристиками, должны обладать такими всем необходимыми параметрами как:: удобством применения в полевых и лабораторных условиях, надежностью, простотой в обращении и низкой стоимостью [4-8]. Активным толчком к идее создания анализаторов спектра ЭМП послужили не только бурное развитие и внедрение компьютерной и офисной техники на рабочих местах, но и проводимые в институте научные исследования о влиянии естественных магнитных полей (МП) на организм человека [3, 10, 13, 14].

К настоящему времени создано несколько моделей новых приборов, позволяющих проводить измерение постоянных и переменных МП (в том числе и одновременно), проводить их спектральный анализ и изучать их пространственные характеристики [4-10]. В их число входят: переносные магнитометры серии ”MAGIC” (МF-01М, МF-03G, МH-06М, MAF-08) и интеллектуальные магнитометры серии “IMPEDANCE” (IDL-04M, IDL-07M, IDL-10).

Традиционным направлением в институте остается создание различных типов диагностических магнитометров (ДМ) для проведения ЭММ и проведения экологических исследований, в том числе для исследования естественных ЭМП. Так, в последние годы было продолжено создание новых моделей индикаторов магнитной бури (ИМБ) и регистраторов магнитной активности на базе цифровых систем сбора и накопления информации типа “IDL”, позволяющих кроме магнитометрических подключать и другие датчики физических полей [4, 6, 9].

Новые приборы для анализа спектра магнитных микрополей

В период с 1999 по 2001 гг. разработаны и изготовлены приборы, позволяющие проводить одновременные измерения как постоянной составляющей МП, так и ее переменной части. Основной упор здесь был сделан на создание приборов, позволяющих проводить измерения с высокой точностью (и с помощью только одного датчика МП) как вариаций естественного переменного МП до частот порядка 20…100 Гц, так и ЭМП искусственного происхождения, проводить их спектральный анализ, получать результаты этого анализа в реальном времени. Было создано три типа различных компонентных приборов, позволяющих проводить исследования как в полевых, так и в лабораторных условиях, основные достоинства которых обсуждаются ниже.

ДМ – ИМБ MAGIC MF-01M - это новая, современная модификация ранее созданного аналогового ИМБ типа MF-01 [5]. Отличительными особенностями MF-01M являются: наличие встроенного в магнитный измерительный преобразователь (МИП) дополнительного канала измерения переменных МП (в частотном диапазоне от 0 до 300…500 Гц) и цифрового вольтметра, встроенного в блок индикации (БИ), позволяющего (наряду с аналоговыми световым и звуковым индикаторами) визуализировать процесс измерения постоянного МП в цифровой форме по основному измерительному каналу с фиксацией его максимального значения. Отсчетная точность по цифровому каналу – 1 нТл. Наличие в БИ аналоговых выходов у обоих измерительных каналов позволяет осуществлять одновременную фиксацию и спектральный анализ изменения естественного постоянного и переменного МП в реальном времени при помощи персонального компьютера (ПК) с встроенной платой АЦП или при подключении типового аналогового регистратора. Питание MF-01M осуществляется от сетевого адаптера напряжением постоянного тока 9…12 В.

Анализатор МП IDL-07M предназначен для проведения ЭММ окружающей среды, для контроля МП в месте проведения медицинских и магнитобиологических исследований. Имеет малогабаритный высокочувствительный датчик МП (размером 50 х 20 х 20 мм, массой 50 г), соединенный кабелем длиной 5 м с БИ (размеры 200 х 40 х 125 мм). Прибор позволяет проводить измерение постоянного МП в пяти измерительных диапазонах: ± (0,02; 0,2; 2; 20 и 100) мкТл с одновременной регистрацией и спектральным анализом переменных МП в частотном диапазоне от 0 до 300 Гц при помощи подключенного к аналоговым выходам IDL-07M ПК. Оригинальное программное обеспечение реализует цифровую фильтрацию и накопление получаемых в реальном времени данных, что позволяет визуализировать результаты измерения и анализа (спектр переменного МП) на дисплее ПК. Прибор питается от сети переменного тока (220 в, 50 Гц) при помощи сетевого адаптера напряжением постоянного тока 9…12 В (Потребляемая мощность не более 2 Вт.). Масса прибора не превышает 1 кг.

Анализатор МП MAGIC MH-06M представляет собой простой и компактный hand-held-прибор со встроенным датчиком МП (датчик Холла), цифровым 3,5-разрядным табло и источником питания (батарея «6F22»), размер корпуса которого 160 х 65 х 25 мм, а масса – не более 150 г. Его основное назначение – проведение ЭММ окружающей среды, рабочих мест, обнаружение источников искусственных ЭМП и излучений в частотном диапазоне от 0 до 200 кГц. Максимально возможное измеренное МП – не более 200 мкТл, при этом отсчетная точность по цифровому табло – 0,1 мкТл. Прибор имеет аналоговые выходы по обоим измерительным каналам (напряжение 0…2 В), позволяющие подключать их, при проведении работ в помещениях, к ПК (со встроенным АЦП) или к входу стандартного анализатора спектра. В этом случае предусмотрено питание МН-06М от внешнего источника постоянного тока напряжением 9 В.

* * *

Информацию о ранее созданных портативных анализаторе частотного спектра МП серии MAGIC MAF-08, предназначенном для определения и фиксации источников вредных электромагнитных излучений в частотном диапазоне от 5 Гц до 100 кГц, и о носимом анализаторе спектра электромагнитной обстановки типа IDL-10, предназначенном для проведения ЭММ в локальных помещениях, можно узнать из литературы [6, 12]. А сведения о созданных современных ДМ, IDL-04M, ФИМИ-1 и ТМИ-01, предназначенных для анализа градиента вариаций ЭМП, диагностики уровня электромагнитного загрязнения и работы в экранированных помещениях, можно почерпнуть соответственно из публикаций и проспекта [8, 10], [5] и [11].

Все указанные выше приборы прошли метрологическую аттестацию, лабораторные и натурные испытания в различных условиях применения. В настоящее время известно, что в ЦФП ИОФ РАН организован выпуск малой серии ДМ типа ТМИ-01.

Литература

1. ГИЧЕВ Ю.П., ГИЧЕВ Ю.Ю. Влияние ЭМП на здоровье человека Аналитический обзор. (Серия: «Экология». Выпуск 52). Новосибирск, 1999. – 91 с.

2. ГРИГОРЬЕВ Ю.Г., СТЕПАНОВ В.С., ГРИГОРЬЕВ О.А., МЕРКУЛОВ А.В. Электромагнитная безопасность человека. Справочно-информационное пособие. Российский националь-ный комитет по защите от неионизирующих излучений, 1999. –146 с.

3. ЛЮБИМОВ В.В. Биотропность естественных и искусственно созданных электромагнитных полей. Аналитический обзор. Препринт No.7 (1103) М.: ИЗМИРАН, 1997. - 85 с.

4. ЛЮБИМОВ В.В. Вопросы экологии человека: электромагнитные микродозы и современные приборы для их обнаружения в производственных и жилых помещениях // Материалы Международной школы-семинара – ACS’98 «Автоматизированные и компьютерные системы в науке, технике и промышленности». М.: МГУ, 1998. С.158-159.

5. ЛЮБИМОВ В.В. Диагностические магнитометры для проведения электромагнитного мониторинга в условиях города и современные методы и средства индивидуально-массовой визуализации его результатов. Обзор. Препринт No.6 (1116) М.: ИЗМИРАН, 1998. - 20 с.

6. ЛЮБИМОВ В.В. Искусственные и естественные ЭМП в окружающей человека среде и приборы для их обнаружения и фиксации. Препринт No.11 (1127) М.: ИЗМИРАН, 1999. - 28 с.

7. ЛЮБИМОВ В.В. Новые приборы для исследования гипомагнитных полей и помещений. Препринт No.12a (1128) Троицк: ИЗМИРАН, 1999. – 14 с.

8. ЛЮБИМОВ В.В. Новые приборы для измерения градиента источников магнитного поля в различных средах. Препринт No. 3 (1142) М.: ИЗМИРАН, 2001. - 10 c.

9. ЛЮБИМОВ В.В. Приборы «ИМПЕДАНС» для геофизики и медицины // Приборы и техника эксперимента. М.: Наука, 2000. No.2. С. 157-158.

10. Любимов В.В. Электромагнитные поля естественного и искусственного происхождения в геосфере: их биотропность и инструментальный контроль // Материалы Международной конференции «Потоки и структуры в жидкостях» (Москва, 20-22 июня 2001 г., Институт проблем механики РАН). М.: ИПМ РАН, 2001. С.146-148.

11. Магнитометр ТМИ-01. Проспект Центра физического приборостроения (ЦФП) ИОФ РАН. Троицк, 2001.

12. Международная геофизическая конференция «300 лет горно-геологической службе России» (4-6 Октября 2000 г., С.-Петербург). Тезисы докладов. С.-Петербург: ВИРГ-Рудгеофизика, 2000. – 610 с.

13. Рагульская М.В., Любимов В.В. Приборное изучение воздействий естественных магнитных полей на БАТ человека: методы, средства, результаты // Журнал радиоэлектроники. No.11. М.: Наука, 2000. (http://jre.cplire.ru/jre/nov00/).

14. Электромагнитные поля и здоровье человека // Материалы 2-й Международной конференции «Проблемы электромагнитной безопасности человека. Фундаментальные и прикладные исследования. Нормирование ЭМП: философия, критерии и гармонизация» (20-24 сентября 1999 г., г. Москва). М., 1999. – 406 с.

Любимов Владимир Валерьевич

МАЛОГАБАРИТНЫЕ АНАЛИЗАТОРЫ СПЕКТРА ЕСТЕСТВЕННЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МИКРОПОЛЕЙ.

Подписано к печати 13.08.2001 г.

Усл. печ. л. 0,7 Бесплатно. Заказ 25 .

Тираж 50 экз.

Отпечатано в ИЗМИРАН

142190, г. Троицк, Московской области.