Защита от высоких уровней электромагнитного излучения является важной частью проектирования любой системы, в которой присутствует радиочастотный передатчик. Опасность превышения допустимых норм облучения, в первую очередь затрагивает широкую общественность, однако инженеры решают и другие задачи, например, предотвращение случайного возгорания легковоспламеняющихся жидкостей (например, топлива) или военных боеприпасов. Во всем мире применяется ряд стандартов и руководств для эксплуатации, обеспечивающих безопасные уровни излучения в любой ситуации. Среди прочих:

• ICNIRP –широко применяется в сетях и устройствах связи.
• В IEEE 1528 подробно описывается апробация источников излучения по уровням его абсорбции тканями человеческой головы.

В этих стандартах используется один из двух критериев для оценки уровней излучения:

• Магнитуда полей вблизи источника излучения или в точке наблюдения. Значения этой величины могут быть особым образом отмечены или визуализированы изоповерхностями, показывая области, где может быть измерен допустимый максимальный уровень излучения.
• Энергия, поглощенная человеческим телом близи источника излучения. Удельный коэффициент поглощения (SAR) измеряется в Ваттах на килограмм массы тела, либо, как пространственная пиковая величина (усреднённая к 1 или 10 граммам биологических тканей) или в среднем, для всего человеческого тела.

Гибкая гибридизация методов моделирования в FEKO делает его идеальным инструментом для исследования электромагнитной безопасности и воздействия излучения на человека, поскольку:

• Многоуровневый метод быстрых мультиполей (MLFMM) может быть использован для вычисления ближних полей излучения электрически больших структур. Например, можно визуализировать изоповерхности передатчика глобальной мобильной системе связи (GSM) для изображения границ безопасных зон.
• Гибридизация совместного MLFMM и метода моментов (MoM) с методом конечных элементов (FEM) идеально подходит для вычисления удельного коэффициента поглощения излучения человеком близи источника.

Пример референсных уровней

Определенный допустимый уровень полей, часто называется референсным или контрольным уровнем. Визуализация изоповерхностями является стандартным подходом для изображения границ, внутри которых допустимые уровни полей превышены (запретные зоны). На данной странице показаны примеры запретных зон по стандарту ICNIRP вокруг антенны базовой станции сотовой связи и запретные зоны для безопасности боеприпасов на военном корабле. Пример ICNIRP демонстрирует расположение запретных зон (красный цвет), которые показывают границы, куда не должен входить обученный персонал, тогда как желтыми зонами отмечены области, недоступные для общественного посещения. Точно также для зон безопасности боеприпасов на корабле: красным отмечены области наиболее строго стандартна безопасности, а желтым цветом показаны области менее строгого стандарта.

Пример абсолютных ограничений

Значение удельного коэффициента поглощения, является важным параметром при оценке опасности электромагнитного излучения для человека по руководствам, подготовленным ICNIRP. Программа FEKO была протестирована для использования в подобных сценариях совместно с отраслевым партнером в Соединенном Королевстве. График показывает сравнение результатов моделирования FEKO с измерениями напряженности поля, внутри фантома (манекена), заполненного жидкостью, которая точно характеризует человеческие ткани на рабочей частоте. Превосходное соответствие измеренных и полученных в FEKO результатов, доказывает, что метод конечных элементов (FEM) в FEKO идеально подходит для исследования in situ задач, связанных с поглощением электромагнитного излучения человеческим телом. Алгоритмы FEKO соответствуют как стандартам CENELEC, так и IEEE, строго придерживаются лучших практик для вычисления удельного коэффициента поглощения для того, чтобы обеспечить максимальную уверенность в результатах моделирования.  

FEKO был использован для расчета, как усреднённого по всему телу, так и локального пикового значения удельного коэффициента поглощения для большого количества различных сценариев. Показанный здесь пример, является сценарием расположения четырех фантомов в автомобиле, каждый из которых имеет персональное радиоустройство. Большая металлическая конструкция автомобиля с диэлектрическими телами внутри – непростая геометрия для моделирования, однако гибридный метод MLFMM-FEM в FEKO легко справился с этой задачей. Многоуровневый метод быстрых мультиполей используется для решения электрически больших металлчиеских объектов, тогда как, с помощью метода конечных элементов, ищутся поля внутри диэлектрических объектов, как фантомы людей в данном примере.

Такой же MLFMM-FEM подход может быть использован в тех случаях, где необходимо оценить уровни полей внутри человека, например, по стандарту ARPANSA. Электрические и магнитные поля могут быть легко вычислены в диапазоне частот, затем соответствующим образом масштабированы и суммированы для получения окончательного ответа, как того требует стандарт.

‍По вопросам предоставления временных лицензий на программные решения Altair Feko, тестирования и приобретения, пожалуйста, обращайтесь к специалистам компании ООО "ЭЛМ" по телефонам +7 (495) 005-51-45 или по электронной почте info@elm-c.ru.