5. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований
Сравнивая полученные теоретические и экспериментальные результаты, можно сказать, что выводы, сделанные в итоге теоретического анализа, оказались в принципе верными.
На самом деле, вариант подключения спиралей IV (противофазное возбуждение при противоположном направлении намотки спиралей) оказался наиболее соответствующим техническому заданию.
Из девяти решений, рассматриваемых в варианте IV, после теоретического анализа наиболее соответствующими техническому заданию являлись следующие: а2=11,5мм.
а1 =9 мм; d= 12 мм. (вариант IV-a)
а2 =7,75 мм; d = 16 мм. (вариант IV-б)
а3=6,5 мм; d = 20 мм. (вариант IV-в)
Проведя экспериментальные исследования, можно утверждать, что именно система связанных спиралей имеющая геометрические параметры 1), 2) или 3), наиболее соответствует по своим характеристикам техническому заданию.
Однако, сравнивая полученные теоретические и экспериментальные результаты, легко увидеть, что в случае 1) и случае 3) на рабочей частоте 40МГц замедление n в теории и на практике имеет достаточно серьезное расхождение по величине.
Зато в случае 2) теоретические и экспериментальные результаты практически совпадают.
Таким образом связанные цилиндрические спирали УВЧ-излучателя для физиотерапии с рабочей частотой 40 МГц (наружный диаметр излучатель 23 мм) имеют следующие геометрические параметры:
диаметр наружной спирали - 23 мм;
диаметр внутренней спирали - 15,5 мм;
шаг спирали - 16 мм.
А также, спирали подключаются противофазно и имеют противоположное направление намотки.
Осталось добавить, что погрешность между теоретическими и экспериментальными результатами в разных случаях составила от 4% до 6%, что находится в пределах нормы.
6. Конструкция предлагаемого УВЧ - излучателя
В предыдущих разделах были определены геометрические параметры связанных цилиндрических спиралей.
Конструкция излучателя для УВЧ - физиотерапии на связанных цилиндрических спиралях представлена на рис. 19 и рис. 20:
Рисунок 19
|
Внутренняя спираль
Внешняя спираль
Съемный колпак из диэлектрика
Ввод электромагнитной энергии
Внутренний проводник
коаксиального входа
Внешний проводник коаксиального входа.
Рисунок 20
где:
2a1=15,5 мм - диаметр внутренней спирали;
2a2 =23 мм - диаметр внешней спирали;
d=16 мм - шаг спирали;
ψ1= 71̊ - угол между направлением намотки внутренней спирали и продольной осью;
ψ2 = 77 ̊ - угол между направлением намотки внешней спирали и продольной осью.
Съемный колпак необходимо изготавливать из диэлектрика с малыми электромагнитными потерями, например, из фторопласта.
Рисунок 21
Излучение осуществляется следующим образом. Излучатель 1 (рисунок 21 ) устанавливается вдоль поверхности облучаемого объекта 2, диэлектрическая проницаемость которого превышает диэлектрическую проницаемость вакуума. И формируют в излучателе 1 замедленную электромагнитную волну с фазовой скоростью νф, близкой или превышающей скорость света  в объекте, то есть обеспечивают выполнение условия  . Здесь ε - относительное значение диэлектрической проницаемости в материале объекта 2, с - скорость света в вакууме.
При выполнении указанного выше условия происходит излучение замедленной волны в объект 2, причем интенсивность P и направление излучения зависят от соотношения между фазовой скоростью νф и скоростью плоской электромагнитной волны в объекте 2, а также от величины зазора δ между излучателем 1 и поверхностью объекта 2.
Необходимость обеспечения зазора δ была вызвана сильным влиянием объекта 2 на фазовую скорость νф, величина которой уменьшается при уменьшении δ, вследствие чего нарушается указанное выше условие излучения.
Влияние объекта 2 на фазовую скорость νф замедленной волны в излучателе 1, вызванное диэлектрическими свойствами материала объекта тем больше, чем больше нормальная составляющая напряженности электрического поля на поверхности объекта 2, обращенной к излучателю 1. Эта составляющая вместе с продольной составляющей напряженности электрического поля и перпендикулярной составляющей напряженности магнитного поля образуют волну электрического типа, существующую в любой замедленной волне в большинстве случаев вместе с волной магнитного типа, образуя гибридную волну. В отличие от быстрых волн в замедленной волне волна магнитного типа может существовать только с волной электрического типа. Поэтому необходимое для эффективного излучения обеспечение доступа поля к поверхности объекта 2 сопровождается уменьшением фазовой скорости νф.
Предлагаемая конструкция позволяет обеспечить доступ к поверхности объекта 2 только полю волны магнитного типа. Достигают это благодаря тому, что облучаемую поверхность объекта экранируют от поля волны электрического типа с помощью анизотропно-проводящей поверхности, в качестве которой используют экранный проводник (внешнюю спираль) 2. В этом случае внешняя спираль, на которой наводятся электрические заряды противоположные по знаку зарядам на внутренней спирали, практически полностью экранирует поверхность объекта 2 от поля волны электрического типа. Благодаря этому диэлектрическая проницаемость материала объекта 2 почти не влияет на фазовую скорость νф, что позволяет уменьшать зазор δ между излучателем 1 и поверхностью объекта 2 до сколь угодно малой величины, обеспечивая требуемую интенсивность излучения.
Излучение замедленной волны происходит под углом φ к поверхности объекта 2, определяемом соотношением  . При увеличении фазовой скорости νф угол φ возрастает, при уменьшении νф направление излучения поворачивается к продольной оси (по стрелке А), совпадая с ней при  , при этом, однако описанный выше эффект излучения прекращается.
7.Охрана труда
7.1 Оценка возможных опасных и вредных производственных факторов
Трудовой кодекс Российской Федерации 30 декабря 2001 года № 197-ФЗ.Статья 209.Основные понятия.
Охрана труда - система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.
Условия труда - совокупность факторов производственной среды и трудового процесса, оказывающих влияние на работоспособность и здоровье работника.
Вредный производственный фактор - производственный фактор, воздействие которого на работника может привести к его заболеванию.
Опасный производственный фактор - производственный фактор, воздействие которого на работника может привести к его травме.
Опасные и вредные производственные факторы по природе действия делятся на следующие группы (ГОСТ 12.0.003-74(99)):
-физические;
-химические;
- психофизиологические;
- биологические;
Можно выделить ряд физических факторов которые могут негативно воздействовать на персонал в рабочем помещении (в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 (99)):
повышенный уровень электромагнитных излучений;
повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;
вероятность возникновения пожара;
повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;
повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;
пониженная или повышенная влажность воздуха;
недостаточная освещенность рабочей зоны;
повышенный уровень шума на рабочем месте;
повышенный уровень вибрации;
Электроопасность.
Электрические установки, приборы и агрегаты широко распространены в различных отраслях техники и в быту и представляют большую потенциальную опасность для человека, так как в процессе эксплуатации или проведения профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Специфическая опасность электроустановок: токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате пробоя изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждали бы человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека. Проходя через организм человека, электрический ток вызывает термическое, электрическое, электролитическое, биологическое и механическое действие. Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве тканей и биологических сред, что вызывает в них биологические расстройства. Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, крови и проявляется в изменении их физико-химического состава. Механическое действие тока приводит к разрыву мышечных тканей. Биологическое действие тока выражается в способности раздражать и возбуждать живые ткани организма. Любое из перечисленных воздействий тока может привести к электрической травме, вызванной воздействием электрического тока или электрической дуги (ГОСТ 12.1.038-82). Опасность поражения электрическим током зависит от ряда факторов: величина и частота тока, время воздействия , пути прохождения тока через организм, индивидуальных особенностей человека (физическое развитие, масса тела, возраст и пр.). В результате воздействия электрического тока возможны ожоги, нарушение дыхания и кровообращения, механические повреждения (ушибы, переломы) и др.. Нарушение сердечной деятельности может привести к смерти.
Пожароопасность.
В современных ЭВМ высокая плотность размещения элементов электронных схем, близость друг к другу соединительных проводов, коммутационных кабелей представляет серьезную пожароопасность. Источником пожара может быть короткое замыкание, искрение или например чрезмерный нагрев. Опасность при пожаре представляют: токсичные продукты горения, выделяемые горящими материалами и предметами (теплоизоляционные, акустические, декоративные и другие синтетические отделочные материалы), воздействие огня и высокие температуры. Воздействие этих факторов на человека может привести к отравлению, тепловым ударам, ожогам различной степени и смерти.
Шум и вибрация.
Для рабочих мест ВЦ (вычислительных центров) характерно наличие всех видов шумов: механического, аэродинамического, электрического. Технические средства создают механический шум; установки кондиционирования, компрессоры- аэродинамический; преобразователи напряжения- электромагнитный.
Проявление вредного воздействия шума на организм человека разнообразно: затруднение разборчивости речи, снижение работоспособности, обратимые и необратимые потери слуха, механическое повреждение органов слуха, воздействие на центральную и вегетативную нервную системы (через них на внутренние органы). Может вызвать головную боль, бессонницу, ослабление внимания, ухудшение памяти. Вибрации также могут неблагоприятно действовать на организм человека. Они могут быть причиной функциональных расстройств нервной и сердечнососудистой систем (спазмы сосудов), а также опорно-двигательного аппарата. Они также могут быть причиной головных болей, головокружении, повышенной утомляемости. Возможно также ухудшение состояния желудочно-кишечного тракта, головного и спинного мозга. Вибрации способны оказывать действия на все органы. Особо вредными считаются колебания с частотой 6-9 Гц, близкой к частоте колебаний человека (ГОСТ 12.1.036-81(2001)). При вибрациях таких частот возникает вредный резонанс, который увеличивает колебания внутренних органов, расширяя их или сужая. |
