ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕФОНОВ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

АННОТАЦИЯ

Целью работы является оценка степени электромагнитной безопасности при использовании мобильных телефонов. Для оценки степени электромагнитной безопасности были выбраны Европейские стандарты. Задачи исследования измерение величины электрического поля мобильных телефонов, расчёт значения, удельного коэффициента поглощения энергии.

Ключевые слова: электромагнитные излучения, электрическое поле, мобильный телефон, коэффициент удельного поглощения энергии (SAR).

Введение. Из года в год развитие индустрии мобильных телефонов не останавливается. Производительность, мощность и функционал телефонов увеличивается с каждой новым модельным рядом. Существенно увеличилось и время их использования абонентами в течение дня. При этом уровень воздействия электромагнитного излучения так же возрос. Кроме того, следует отметить, что как низкое излучение, так и высокое поглощение на небольших участках биологической ткани могут оказывать негативное влияние на пользователя [2-4]. Поэтому исследования в этой области остаются актуальными и сегодня.

Сотовая связь является наиболее встречающимся источником ЭМП для обычного человека в наше время. Что привило к принципиальным изменениям характеристик электромагнитной среды. При работе сотового телефона ЭМП проникают в ткани пользователя, способствуя разогреву облучаемой области. Этот эффект воздействия на человека изучен более плотно [1-3]. Однако кроме тепловых эффектов действия ЭМП мобильной связи, присутствуют и нетепловые. Выделено несколько направлений, позволяющие предположить механизмы передачи информации о высокочастотном воздействии на организм. Такие как резонансные колебания, вызываемые внешними полями при совпадении частот внешнего воздействия и частот колебаний клетки; акустоэлектрические колебания клетки; процесс передачи информации в клетку через мембрану за счет изменения величины ионного тока [8-10].

Несмотря на более чем двадцатилетнюю историю изучения вопросов механизмов взаимодействия высокочастотного излучения с биологическими системами, понимание этих процессов до настоящего времени носит дискуссионный характер [3].

Целью исследования является оценка степени электромагнитной безопасности при различных режимах использовании мобильных телефонов.

Задачи:

• измерить величины электрического поля на выбранных телефонах в различных режимах работы.
• рассчитать значения, удельного коэффициента поглощения энергии(SAR) мобильных телефонов в различных режимах работы.
• проанализировать, сравнить полученные значения удельного коэффициента поглощения энергии(SAR) с нормированными значениями.

Методы исследования. Для оценки степени электромагнитной безопасности при использовании мобильных телефонов в качестве численного критерия используется величина SAR [2]. SAR — это величина, показывающая максимальную удельную мощность, поглощаемую объемом пространства, единицей измерения является ватт на килограмм (Вт/кг).

Значения SAR вычисляется по формуле:

                                                                                (1)

где σ – проводимость материала в данном объеме См/м,

ρ – удельная плотность вещества, кг/м³

E – напряженность электрического поля, В/м

Так как нам требуется оценить степени электромагнитной безопасности при различных режимах использовании значения плотности и проводимости роли не играют. Для выполнения работы за величины проводимости и удельной плотности взяты значения головного мозга, как наиболее подвергающегося излучению органа. Следовательно, вычисления величины SAR сводятся к измерению величины напряженности электрического поля.

Для измерения величин напряженности электрического поля был взят измерительно-индикаторный блок ОКТАВА 110А с антенной П6-71.

Измерения были проведены в пяти режимах пользования: в режиме ожидания, в режиме входящего звонка, в режиме исходящего звонка, в режиме прослушивания музыки или игры, в режиме интернет пользования [5-7].

Измерения проводятся на расстояние 2-3 см от экрана телефона в течение 10 секунд, при фильтре антенны 50 Гц.

Для каждого из пяти режимов работы телефона находилась величина SAR по формуле (1).

Результаты исследования и их обсуждение.

Для измерения были выбраны сотовые телефоны различных производителей и годов выпуска. Результаты измерения величины электрического поля сотовых телефонов в различных режимах работы представлены в таблице 1. По стандартам ICNIRP: SAR_ПДЗ = 2 Вт/кг [1].

Таблица 1.

Значение Величина электрического поля (E), в/м.

По полученным данным с помощью формулы (1) рассчитаем удельные коэффициенты поглощения и его средние значения. Полученные результаты представлены в таблице 2 и на диаграмме 1.

Таблица 2.

Расчетные значения SAR, Вт/кг

Диаграмма 1. Среднее значение SAR, Вт/кг

На основании результатов наших исследований мы заключаем, что в режимах входящего и исходящего звонка наименьшая степень электромагнитной безопасности.

Изучив диаграмму 1, можно увидеть, что в режимах входящего и исходящего звонка удельный коэффициент поглощения, превышает норму SAR_ПДЗ, и превышения идут в кратных размерах. Именно в этих режимах антенна нашего телефона работает на максимальной мощности, для быстрого установления соединения.

Согласно диаграмме 1 уровень удельного коэффициента поглощения (SAR) во всех представленных выше телефонах превышает или очень близок к значению SAR_ПДЗ. А это так же говорить об низком уровне электромагнитной безопасности.

Но нам нужно учитывать ряд факторов, которые повлияли на результаты исследования. А это, невозможность обеспечить одинаковые условия для всех телефонов. В следствии, зависимость значений величины напряженности от технического состояния устройства и индивидуальных настроек пользователя телефона. Так же в работе не было учтено время использования телефона в различных режимах.

Исходя из полученных результатов исследования, следует придерживаться ряда рекомендаций для уменьшения влияния излучения сотового телефона:

1. Подносить телефон к уху следует после установления соединения, т.к. в это время телефон работает на максимальной мощности (момент установления соединения в большинстве телефонов легко можно определить по соответствующей индикации на дисплее).
2. Меньше звонить из автомобилей и другого транспорта, т.к. их металлические корпуса ухудшают уровень сигнала, тем самым заставляя телефон работать с большей мощностью.
3. При разговоре в помещении стараться находиться вместе с лучшим уровнем приема, например, подойдите к окну.
4. При выборе мобильного телефона стоит обращать внимание на уровень SAR конкретной модели.
5. Носить телефон подальше от тела, желательно в сумке.
6. Не пользоваться мобильным телефоном без необходимости. [2,3]

Это необходимый минимум, который позволит увеличить степень электромагнитной безопасности при использовании вашего телефона.

Заключение.

В ходе исследования выявлено, что в режимах работы входящего и исходящего звонка большинство исследованных телефонов превышают нормированный уровень SAR. Общая степень влияния излучения телефонов находиться примерно на одном уровне, с незначительной разницей. А это указывает на то, что добиться снижения его, скорее всего невозможно по технологическим причинам. Изменить какие-либо характеристики мощности мы не можем в угоду функциональным значениям наших устройств. Например, снизив значительно мощности антенн, мы получим  не устойчивый сигнал, постоянные помехи, а также потери сигнала. А это не устроит пользователей, то есть нас с вами. Упрощение функциональных возможностей телефонов не предвидится 10 -15 лет, а даже, наоборот.

Из выше сказанного следует, уменьшение степени влияния излучения телефонов напрямую зависит от самих пользователей. Каждый сам решает придерживаться ли рекомендаций по использованию сотовых телефонов или нет. В конечном итоге нам как пользователям не следует забывать о присутствии такого фактора, как электромагнитные излучения телефонов, в нашей жизни.

Список литературы:

1. Александров Ю.А., Остапенко А.А., Гентош А.В. Исследование уровня электромагнитных излучений от некоторых технических устройств // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2014. – № 28. – С. 188-199.
2. Вершинин А.Е., Авдонина Л.А. Влияние сотовых телефонов на здоровье человека // Вестник Пензенского государственного университета. — 2015. — № 3. — С. 175-179. — ISSN 2410-2083.
3. Дворникова П.Д., Дворникова В.Д. Влияние мобильного телефона на здоровье человека // Научный электронный журнал Меридиан. – 2019. – № 15 (33). – С. 222-224.
4. Кисель Н.Н. Исследование распределения электромагнитных полей внутри биологических объектов // Известия ЮФУ. – Технические науки. – 2016. – №3 (176). – С. 65-75.
5. Мусаткина Б.В. Проблемы нормирования и инструментального контроля электромагнитного излучения мобильных телефонов // Сборник научных трудов SWorld. – 2012. – Т.,11. – № 3. – С. 19-22.
6. Пчёльник О.А., Нефёдов П.В. Электромагнитное излучение мобильных телефонов и риск для здоровья пользователей // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 10-10. – С. 1971-1975.
7. Савичева С.А., Гайнутдинов Т.А. Расчет SAR микрополосковых антенн сотовых телефонов // T-COMM: телекоммуникации и транспорт. – 2009. – S2. – С.23-26.
8. Усанова Л.Д., Усанова А.Д Исследование эффективности применения устройств защиты биообъекта от электромагнитного излучения сотового телефона // Известия высших учебных заведений. – Физика. – 2010. – Т.,53. – № 3-2. – С. 193-196.
9. Хачатуров А.А., Морозов И.В. Электромагнитные излучения от мобильных телефонов // В сборнике: Образование, наука, производство. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. – 2015. – С. 449-455.
10. Ямщиков В. А. Экологическая опасность сотовой телефонии // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития. – 2020. – №1.