10 000 Zagreb, Mihanovićeva 12

STRUČNI RAD

UTJECAJ ANTENE RADIO DISPEČERSKOG SUSTAVA NA

ČOVJEKA

MENTOR: PRIPRAVNIK:

IVANA GAVRANOVIĆ ALEN JAKŠIĆ

SADRŽAJ

1) UVOD………………………………………………………. 42) ELEKTROMAGNETSKO ZRAČENJE…………………….5

2.1) Elektromagnetski val…………………………………... 52.2) Vrste zračenja………………………………………….. 52.3) Spektar neionizirajućeg zračenja………………………. 72.4) Izvori neionizirajućeg zračenja na VHF…...................... 72.4.1)Zračenje baznih stanica………………………………. 72.4.2)Zračenje mobitela……………………………………. 92.5)Interakcija ljudi s EM poljima………………………….. 112.6) EM dozimetrija………………………………………… 122.7)Mjerenje VF polja i mjerni sustav……………………… 132.8)SAR……………………………………………………...15

3) BIOLOŠKI EFEKTI………………………………………... 193.1) Niske frekvencije………………………………………. 203.2) Visoke frekvencije……………………………………... 213.3) Toplinski odziv ljudskog tijela……………………........ 233.3.1)Efekt rezonancije……………………………………... 233.3.2) Biotoplinski učinci…………………………................ 24

4) MJERE ZAŠTITE………………………………………....... 254.1) Zakon o zaštiti od neionizirajućeg zračenja…………….254.2) Mjere zaštite od zračenja………………………………. 284.3) Međunarodne zaštitne smjernice………………………. 29

5) ELEKTROMAGNETSKI MODELI LJUDSKOG TIJELA NA VISOKIM FREKVENCIJAMA……………………………. 325.1) Paralelepipedni model ljudskog tijela………………….. 325.2) Ekvivalentna antena……………………………………. 345.3) Cilindrični model………………………………………. 36

6) RADIO DISPEČERSKI SUSTAV……………………………386.1) Dijelovi radio dispečerskog sustava…..…………………..396.2) Primjena pilotskog tona...………………………………....426.3) Četverofrekventne grupe …………………………………386.4) RD uređaj na vučnom vozilu……………………………..

2

7) PRIKAZ I IZRAČUN IZLOŽENOSTI ČOVJEKA ANTENSKOM SUSTAVU RD UREĐAJA................….... 37

ZAKLJUČAK……………………………………………….. 44

LITERATURA………………………………………………..45

POPIS OZNAKA I KRATICA.…………………………….. 46

SAŽETAK………………….…………………………… 47

PRILOG .............………………………………………… 48

3

1. UVOD

U ovom radu bavit ćemo se elektromagnetskim poljima te njihovim štetnim

utjecajem na ljudsko zdravlje. Čovjek od početka dvadesetog stoljeća izložen je sve

većem utjecaju elektromagnetske energije zbog velikog porasta radijskih i televizijskih

stanica, energetskih instalacija mikrovalnih pećnica u kućanstvima. Uporabom

elektriciteta dolazi do stvaranja elektromagnetskih polja u okolišu. Velikoj većini ljudi

izuzetno je privlačno i zanimljivo ovo područje jer se zapravo svakodnevno bavimo i

sudjelujemo u ovoj problematici. Ljudi su sve više izloženi elektromagnetskim

valovima utjecajem raznih medija za prijenos istih. Konačno, najviše se koristimo

mobilnim telefonima i prijenosnim računalima koji su najveća zagonetka za sve nas. S

obzirom da već i mala djeca koriste mobitele i računala vrlo je važno da istražimo ovo

područje.

Cilj ovog rada je da dobijemo uvid u vrijednosti struje koja se inducira u čovjeku

dok je izložen izvoru elektromagnetskog zračenja i usporedimo vrijednosti sa

propisanim normama (legislativom).

U drugome poglavlju baviti ćemo se vrstama zračenja te opisati interakciju ljudi sa

elektromagnetskim poljima.

U trećem poglavlju prikazati ćemo međunarodne i domaće norme te kazati kako

pravilno rukovati uređajima koji proizvode elektromagnetske valove.

U četvrtom poglavlju govorit ćemo o biološkim efektima, odnosno o štetnom

utjecaju elektromagnetskih polja na niskim, visokim i radio frekvencijama.

U petom poglavlju prikazati ćemo veličinu SAR i određena mjerenja te ćemo

prikazati ponešto o zračenju baznih stanica i mobilnih uređaja što ćemo upriličiti

veličinom koju smo prethodno spomenuli.

U šestom poglavlju opisati ćemo radio-dispečerski sustav koji se koristi na

Hrvatskim željeznicama.

U sedmom poglavlju ćemo preko programa MATLAB prikazati preko grafa i

usporediti dobivene vrijednosti sa dopuštenim međunarodnim i nacionalnim normama

4

utjecaj antene sa radio dispečerskog sustava koji se nalazi neposredno uz željezničku

prugu.

5

2. ELEKTROMAGNETSKO ZRAČENJE

Znamo da je za život na Zemlji potrebna Sunčeva energija, a ta se energija od

Sunca do Zemlje prenosi u obliku elektromagnetskog vala. Svojstvo tih valova je da se

oni mogu širiti kroz prazan prostor te zbog toga i dolazi do nas Sunčeva svjetlost.

Naime, elektromagnetsko zračenje opisujemo sa stajališta prijenosa energije mnoštvom

energetskih paketa ( fotona ) kroz prostor, na ovaj način elektromagnetskom valu

dajemo čestična obilježja jer se tako ponaša mnoštvo mikročestica kada se gibaju

velikom brzinom.

2.1.ELEKTROMAGNETSKI VAL

Elektromagnetski valovi su promjene električnog i magnetskog polja u prostoru

oko nekog naboja, odnosno to je usmjereno širenje vremenski promjenjivog

električnog i magnetskog polja u nekoj sredini. Elektromagnetski valovi se šire

prostorom tako da promjenjivo magnetsko polje stvara promjenjivo električno polje, a

promjenjivo električno polje stvara promjenjivo magnetsko polje. Elektromagnetski

valovi se opisuju pomoću triju veličina, parametara: frekvencija f, energija E i valna

duljina λ.

Umjetno stvoreni elektromagnetski val nastaje jer se oko vodiča kojim teče električna

struja stvara magnetsko polje, dok se na krajevima vodiča kojim teče električna struja

inducira električni napon. Uslijed tih pojava dolazi do prožimanja električnog i

magnetskog polja pa to novo polje zovemo zajedničkim imenom elektromagnetsko

polje. Elektromagnetski valovi poseban su oblik elektromagnetskog polja.

2.2. VRSTE ZRAČENJA

Postoje dvije vrste elektromagnetskog zračenja: ionizirajuće i neionizirajuće

zračenje. Ionizirajuće zračenje u sebi sadrži količine energije koje su sasvim dovoljne

za razbijanje atoma, čime ih mjenjaju u električki nabijene čestice – ione. Primjer

ionizirajućeg zračenja je jezgra nestabilnih atoma. Gama zrake, X-zrake, alfa čestice i

beta čestice imaju dovoljno energije za stvaranje iona dok u praksi atomi svih

elemenata mogu postati ioniziranima. Ova vrsta zračenja ima dokazano štetno

djelovanje na biološke sustave.

6

Neionizirajuće zračenje je dio spektra sa slabom energijom fotona koja nije dovoljna

za razbijanje atomskih veza u ozračenom materijalu. Takvo zračenje ima snažan efekt

zagrijavanja (Sunce, zvijezde, kozmički izvori, munje).

Slika 1. Podjela frekvencija [Poljak D., Izloženost ljudi neionizacijskom zračenju]

7

2.3. SPEKTAR NEIONIZIRAJUĆEG ZRAČENJA

Ovaj spektar možemo podijeliti u dvije vrste elektromagnetskog zračenja: područje

niskih frekvencija (do 30 kHz) i područje visokih frekvencija (od 30 kHz do 300 GHz).

Tablica 1. Frekvencijski spektar elektromagnetskih polja

FREKVENCIJSKI POJAS NAZIV

3-3000 Hz Ekstremno niske frekvencije (ELF)

30-300 kHz Niske frekvencije (LF)

3-30 MHz Visoke frekvencije (HF)

30-300 MHz Vrlo visoke frekvencije (VHF)

300-3000 MHz Ultra visoke frekvencije (UHF)

0,3-390 THz Infracrveno svijetlo (IR)

390-770 THz Vidljivo svijetlo

3000 THz- X- zrake i kozmičke zrake

2.4. IZVORI NEIONIZIRAJUĆEG ZRAČENJA NA VISOKIM

FREKVENCIJAMA

2.4.1. ZRAČENJE BAZNIH STANICA

Područje koje opslužuje bazna stanica naziva se ćelijom. Svaka bazna stanica

predstavlja ekvivalent radio-stanici. Signal se putem kabela prenosi do antena, a zatim

odašilje u obliku EM energije u slobodni prostor koji okružuje ćelijsku baznu stanicu.

Pravilni šesterokut predstavlja optimalni oblik ćelije, u njima je potpuna

pokrivenost cijelog područja signalom. Unutar pojedine ćelije rabe se različiti skupovi

frekvencija u svrhu izbjegavanja interferencija susjednih ćelija. Interferencija među

udaljenim ćelijama se izbjegava korištenjem minimalne razine snage te korištenjem

različitih frekvencija susjednih ćelija.

8

Slika 2. Mobilne ćelije

U trenutku kada korisnik uspostavi vezu, mobilna stanica komunicira s

najbližom baznom stanicom koja poziv prosljeđuje do centrale, a zatim i do drugog

uređaja ili do fiksne mreže. Gibanjem korisnika od ćelije do ćelije sustav automatski

predaje poziv sljedećoj baznoj stanici. Ovo se naziva automatsko preuzimanje

(handover). Komunikacija između dvije bazne stanice uspostavlja se korištenjem

antena u obliku tanjura (dish antena). GSM 900 sustav koristi pojas širine frekvencije

od 25MHz, dok GSM 1800 sustav koristi pojas širine 75MHz. U praksi su po jednoj

ćeliji u uporabi po tri usmjerene antene velikog pojačanja. Maksimalna izloženost

zračenju može se očekivati na razini tla na udaljenosti otprilike 200 metara. Kod

baznih stanica većeg kapaciteta, emitirana snaga se mijenja tijekom vremena ovisno o

broju uspostavljenih poziva.

U ruralnim područjima snaga se dimenzionira tako da pokriva udaljena

područja s ograničenim brojem uporabljenih frekvencijskih pojaseva, dok se u urbanim

područjima snaga raspodjeljuje na nekoliko korisničkih pojaseva unutar manjeg

područja.

Tipična visina objekata na koje se montiraju bazne stanice je 30 do 75 metara.

Antena mora biti postavljena dovoljno visoko da bi okolno područje oko bazne stanice

bilo efikasno pokriveno signalom, a s druge snage dovoljno nisko da ne bi došlo do

neželjenog međudjelovanja sa susjednim odašiljačem. Antene se moraju postavljati

tako da imaju najmanji utjecaj na okoliš. Ćelijska bazna stanica sastoji se od prijemne i

odašiljačke antene. Bazne stanice stvaraju snop zračenja širok u horizontalnoj i uzak u

vertikalnoj ravnini.

9

Procjena potencijalne štetnosti po zdravlje uslijed izloženosti ozračenom polju

baznih stanica određuje se proračunom ili mjerenjem incidentnog polja i gustoće

snage, te usporedbom dobivenih rezultata s referentnim razinama.

2.4.2. ZRAČENJE MOBITELA

Zračenje mobitela je elektromagnetsko zračenje koje razlikujemo po frekvenciji

i snazi. Zračenje mobitela je mikrovalno zračenje frekvencije 900 ili 1800 MHz i snage

otprilike 1W.

Električno polje mobilnog telefona može se smatrati točkastim izvorom

elektromagnetske smetnje koje na relativno kratkim udaljenostima od uređaja ima

veliku jakost.

Jakost polja mobilnog telefona:

E = 7 √ Pr (5)

P- zračena snaga, r- udaljenost od antene mobilnog telefona

Na kratkim udaljenostima polje mobilnog telefona značajno je većeg iznosa nego što

su dopuštene razine imuniteta opreme regulativom EN60601 (norma za medicinsku

opremu).

Postoje dvije vrste odašiljanja tog zračenja u načinu rada mobitela. U trenutku kada je

mobitel neaktivan, odašilje ravni val u kojem je energija jednako raspoređena svugdje

u prostoru. Kada je uređaj aktivan, prilikom razgovora, odašilje se pulsni val jer se ta

energija koju uređaj zrači pohranjuje u pulsevima koji se šalju jedan za drugim.

Slika 3. Ravni val

10

Slika 4. Pulsni val

Mobitel prilikom zračenja grije tkivo zbog fizičke pojave koja se zove električno

grijanje. Molekule vode se počinju okretati i time dobivaju više energije te se više

sudaraju sa susjedima. Posljedica ovih sudara je povišenje tjelesne temperature. Likvor

i moždane tvari su poprilično izložene i slabo su otporne na zračenje pa je za njih

zračenje puno opasnije u odnosu na druge dijelove tijela. Zato toplinsko zračenje

ponajviše utječe na mozak. Pri zračenju od jednog sata procjena promjene temperature

je oko 1°C. U slučaju da dnevno razgovaramo nekoliko sati potencijalna opasnost se

povećava pa se temperatura uha poveća i do 40°C, što je dovoljna vrijednost kako bi

stanice u tijelu počele odumirati. Kod odrasle osobe utjecaj mobitela osjeti se samo na

dijelu glave na koji je prislonjen mobitel, dok kod male djece mobitel utječe na cijelu

glavu, cijeli mozak. U svakom slučaju nužno je da zaštitimo djecu te ih ne navikavamo

na mobitel. Dapače, bilo bi poželjno da im zabranimo uporabu mobitela sve do 12

godine (ovaj zakon je proveden u 20 zemalja SAD-a).

Postoje i oprečna mišljenja i rezultati istraživanja. Primjerice u SAD-u na

istraživanju koje je provedeno na 1800 ljudi rezultati su pokazali da nema poveznice

između tumora i mobitela. Međutim, takve rezultate pobija istraživanje iz Švedske koje

pokazuje da mobilni uređaj povećava rizik od tumora. Također postoje istraživanja

koja se bave utjecajem zračenja na određeno tkivo i u ovim istraživanjima je dokazano

kako prilikom zračenja dolazi do pojačanog lučenja jedne bjelančevine (hsp27).

Protein hsp27 bitan je za funkciju krvožilne barijere oko mozga te je bitan zbog toga

jer sprječava odumiranje stanica, povećava otpornost već postojećih tumora na poznate

terapije i povećava propusnost na granici tkiva i kapilara.

11

Jako veliku ulogu utjecaj mobitela i njegovog zračenja ima na spermije. Ono ih

ubija, a ako koji preživi onemogući ga u kretanju. Muškarcima se smanjuje broj

spermija te se povećava šansa za neplodnost.

Mobiteli štete i DNA te uzrokuju njezino kidanje pogotovo prilikom razgovora

povećava se oštećenje DNA.

2.5. INTERAKCIJA LJUDI S ELEKTROMAGNETSKIM POLJIMA

Ljudska bića su formirana od milijardi stanica koje se pojavljuju u različitim

dimenzijama i oblicima. Skupina stanica formira različite vrste tkiva. Stanice rastu,

mijenjaju se u stalnom procesu koji se naziva mitozom.

Elektromagnetska interakcija može se kategorizirati kroz staničnu strukturu pa

tu interakciju dijelimo na:

- Interakcija sa staničnom membranom

- Interakcija sa citoplazmom

- Interakcija sa jezgrom

Vrlo interesantno područje za istraživanje je proučavanje utjecaja elektromagnetskih

polja na različite aktivnosti kromosoma za vrijeme četiriju faza mitoze ako je tijelo

izloženo djelovanju vanjske sile. Elektromagnetsko polje (umjetno stvorena sila) u

čovjeku uzrokuje induciranje struja i napona koji su po iznosu mnogo viši nego su

njihove prirodne razine u tijelu.

Iako ljudsko tijelo može kompenzirati velik broj efekata koje uzrokuju

elektromagnetska polja, nije u potpunosti istraženo kakve efekte po čovjeka i zdravlje

mogu imati EM polja.

12

2.6. EM DOZIMETRIJA

Istraživanje bioloških efekata EM zračenja izazvalo je potrebu za razvojem

sofisticirane opreme, te razvoj analitičkih i numeričkih metoda za simulaciju

interakcije čovjeka s elektromagnetskim poljem na računalu. Postoje dvije vrste

dozimetrije kojom se bavimo: eksperimentalna i teorijska dozimetrija. One se odnose

na analizu samog izvora zračenja (dozimetrija upadnog polja) ili na proračune i

mjerenja polja induciranih u čovjeku (dozimetrija unutarnjeg polja).

Veličine koje će nam biti potrebne u istraživanju su:

- Jakost električnog polja E (V/m)

- Jakost magnetskog polja H (V/m)

- Gustoća struje J (A/m2)

- Gustoća snage (W/m2)

U daljinskom polju prikladno je mjeriti gustoću snage (E i H u svakoj točci su u fazi)

gdje postoji jednostavna veza između jakosti električnog i magnetskog polja:

E = Z0*H (1)

Kod mobilnih telefona prikladno je mjeriti obje veličine, jer u tom slučaju je mjerna

točka blizu izvora zračenja. U tom području, području bliskog polja, minimumi i

maksimumi E i H polja ne pojavljuju se na istim mjestima već su fazno pomaknuti.

Gustoća struje J se mjeri u područjima niskih frekvencija jer je usko povezana sa

pragom pobude stanica u ljudskom tijelu.

Veličina koja je postala priznata u međunarodnim i nacionalnim normama je SAR.

Ova veličina se svodi na određivanje stupnja specifične apsorpcije snage po kilogramu

tkiva:

13

SAR = σ

2 ρ |E|2 = c ∂ T∂ t (

Wkg

¿ (2)

σ- specifična vodljivost, ρ- gustoća tvari, E- vršna vrijednost jakosti električnog polja,

c- specifični toplinski kapacitet, T- temperatura, t- vrijeme.

Kako bismo izmjerili EM polje inducirano u čovjeku eksperimentiramo sa fantomima

(materijali napravljeni tako da oblikom i kemijskim sastavom oponašaju električna

svojstva ljudskog tijela).

Metode koje nam služe za simulacije interakcije čovjeka s elektromagnetskim valom:

- Metoda konačnih diferencija

- Metoda konačnih elemenata

- Metoda rubnih elemenata

- Metoda momenata

2.7. MJERENJE VF POLJA I MJERNI SUSTAV

Mjernu lokaciju čine mjerne mikrolokacije odnosno mjesta na kojima se mjeri

razina električnog polja. Odabir lokacija treba biti takav da je na odabranoj

mikrolokaciji očekivana najviša razina elektromagnetskog polja respektivno na njenu

okolinu. Pri odabiru lokacija između dvije lokacije iste kategorizacije (profesionalna

izloženost ili povećana osjetljivost) potrebno je birati onu za koju se očekuje veća

razina polja. Lokacija treba biti što bliže smjeru horizontalne orijentacije antene – kada

se radi o usmjerenoj anteni, što bliže anteni, a da se još uvijek radi o mjestu gdje se

može očekivati ljudska nazočnost – pazeći također na vertikalnu usmjerenost antene.

Zatim se postavlja sustav Field Nose i/ili sustav TS – EMF kojim se obavlja mjerenje.

Prijemna antena se mora postaviti na visinu od 1 m iznad površine tla odnosno iznad

razine stopala kako bismo poštovali propis hrvatskih norma.

Mjerni se sustav u općem slučaju sastoji od mjernog senzora, kabela za spajanje i

mjernog instrumenta s pokazivačem. Mjerni se senzor sastoji od antene i detektora.

Spojni kabeli povezuju mjernu sondu s mjernim instrumentom i služe za prijenos

mjernog signala. Slabljenje spojnih kabela mora biti unaprijed poznato kako bi se

moglo naknadno uzeti u obzir pri interpretaciji rezultata ili, ako mjerni instrument to

14

omogućuje, unijeti ga za automatsku korekciju izmjerenih vrijednosti. Ovisno o

odabranom senzoru i mjernom instrumentu, mjerenje razina elektromagnetskog polja

može se provoditi u širem ili užem pojasu frekvencija. Pri širokopojasnom mjerenju

mjeri se ukupna razina svih elektromagnetskih polja koja ulaze u izabrano područje

frekvencija. Na taj se način mogu mjeriti kako vršne tako i efektivne vrijednosti polja i

to bez naknadnih korekcija. Kod uskopojasnih se mjerenja mjeri iznos polja na svakoj

pojedinačnoj frekvenciji, a rezultati se zatim zbrajaju na prikladan način.

Prilikom mjerenja električnog polja baznih postaja koriste se slijedeći instrumenti:

Antena PCD 8250 (eng. Precision Conical Dipole) – proizvođač Austrian Research

Centers Seibersdorf (ARCS). Antena je dipol čiji su elementi u obliku stošca, čime se

postiže dijagram zračenja koji odgovara antenskom dipolu u velikom frekvencijskom

rasponu. Frekvencijski opseg je od 80 MHz do 2,5 GHz.

Antena sPOD 16 (eng. Short Precision Omnidirectional Dipole ) – proizvođač

Austrian Research Centers GmbH -Seibersdorf (ARCS). Antena je skraćeni precizni

omnidirekcijski dipol, koji ima konusno oblikovane elemente zaštićene RF-

transparentnim pokrovom. Takva konstrukcija antene omogućava da dijagram

zračenja bude vrlo sličan dijagramu zračenja idealnog dipola. Frekvencijski opseg je

od 1 GHz do 6 GHz.

Izotropna antena TS-EMF, kojoj je frekvencijski opseg je od 30 MHz do 2,5 GHz.

Antenski sustav TS-EMF električki upravlja s tri ortogonalne osi antene koje se

nalaze u radomu. Na taj način se postiže sukladnost s odredbama norme HRN EN

61566:2001 koja traži da se mjerenjem tri ortogonalne komponente električnog polja

minimizira utjecaj polarizacije elektromagnetskog polja.

Analizator spektra koji se koristi je ROHDE&SCHWARZ FSH 6 čiji frekvencijski

opseg iznosi od 100 kHz do 6GHz.

Analizator spektra je prijenosni model ANRITSU MS2711B frekvencijskog opsega

od 100 kHz do 3 GHz.

15

2.8. SAR

SAR je specifična apsorbirana (upijena) količina energije koja iskazuje snagu zračenja

koju upija tkivo tijela za vrijeme izloženosti izvoru zračenja. To je prirast apsorpcije

energije u tkivu usrednjena masom tkiva, odnosno vremenska promjena prirasta

energije dW kojeg apsorbira element mase dm sadržan u elementu volumena dV

gustoće mase ρ:

SAR = dPdm =

ddm*

dWdt =

ddt *

dWdm =

ddt *

dWρdV [W/kg] (3)

SAR služi za određivanje normi vezanih za izlaganje čovjeka EM zračenju na visokim

frekvencijama. SAR se također može izraziti u skladu s relacijom (3) preko gustoće

snage, preko induciranog električnog polja:

SAR= dPdm =

dPρdV =

σρ |E|2 (4)

Proporcionalan je kvadratu jakosti električnog polja induciranog u čovjeku, a fizikalno

predstavlja mjeru lokalne brzine zagrijavanja tkiva.

Vrijednosti SAR-a ovise o:

- Parametrima incidentnog polja,

- Svojstvima tijela koje je izloženo zračenju,

- Refleksijskim i transmisijskim efektima podloge.

Sljedeće što ćemo pokazati su vrijednosti SAR-a za proizvođače Nokiu, Samsung i

Sony.

SAR (0,94W/kg) SAR(0,34W/kg) SAR(1,10W/kg)

Slika 5. Vrijednosti SAR-a [www.gsmarena.com]

16

Ove vrijednosti SAR-a nam pokazuju da je izloženost najveća kod Sony Ericsson Neo

(zadnji desno), a najmanja kod Samsung Galaxy S II (uređaj koji se nalazi u sredini).

Svakako, svi uređaji su prošli normu koja je potrebna kako bi se pojavili na tržištu.

(podaci preuzeti sa www.gsmarena.com).

Na slici 6. pokazati ćemo količinu SAR-a na pojedinim dijelovima tijela na različitim

frekvencijama. Na njoj je vidljivo da je najopasnije područje, odnosno područje na

kojem čovjek izlaže vlastito tijelo većem riziku je na frekvenciji od približno 70 MHz.

Najviše stradavaju gležnjevi, koljena i vrat. Ovi dijelovi tijela su podložni većoj

apsorpciji energije, SAR-a.

Slika 6. SAR na različitim frekvencijama [Electotechnical Compatibility Laboratory-

NICT]

Iduće mjerenje je pri razgovoru mobilnim aparatom u dizalu. Na slici 7.

uspoređujemo količinu apsorbirane energije u prostoru koji nema barijera (priroda) te u

17

dizalu. Također vidimo da je mnogo opasnije razgovarati u liftu nego van njega.

Postoji veća doza opasnosti iz razloga što je u dizalu slabiji signal i automatski mobitel

više zrači pokušavajući postići bolji signal. Za naše tijelo to predstavlja opasnost i u

ovim situacijama najbolje je ne koristiti mobitel.

Slika 7. SAR u dizalu i izvan njega [Electotechnical Compatibility Laboratory-NICT]

Na slici 8. Vidimo promjenu temperature, odnosno povišena je temperatura u predjelu

glave na kojem se koristi mobitel prilikom razgovora. S obzirom da ljudsko tijelo vrši

termoregulaciju u intervalu od 6 minuta možda bi idealno bilo koristiti mobilne uređaje

do tog perioda da se glava ne bi previše zagrijavala. Posljedica korištenja mobitela

duže od 6 minuta je vidljiva iz slike.

18

Slika 8. Zagrijavanje ljudske glave prilikom razgovora na mobitel[Computer

Simulation Technology-http://www.cst.com]

19

3. BIOLOŠKI EFEKTI

Biološki efekti su promjene koje izaziva prolaz zračenja u živim organizmima.

Svaka i najmanja promjena može utjecati na stanicu, tkivo ili organizam u cjelini.

Protjecanjem kroz tijelo ioniziraju se molekule čime dolazi do promjena pa čak i

razaranja organskih makromolekula tijela. Procesi o kojima govorimo u tijelu mogu

izazvati niz bioloških promjena čija je posljedica biološka reakcija na zračenje.

Biološki efekti zračenja mogu se pojaviti na pojedincu (somatski efekti), ali također se

mogu pojaviti i u potomstvu ozračenog pojedinca ako se oštetio genetski kod (genetski

efekti). Vrlo rijetko se ozračivanjem mogu dobiti i neke pozitivne stvari (kod

liječenja). Određena doza zračenja neće jednako utjecati na svaki organizam. Možemo

kazati da su manje osjetljiva tkiva koja imaju već diferenirane stanice. Mnogo više su

osjetljiva starija tkiva i izuzetno mlade stanice (starci, djeca). Veza između

elektromagnetskih polja i živih bića uvelike ovisi o frekvenciji narinutog

elektromagnetskog polja kojemu je tkivo izloženo. Na niskim frekvencijama električna

i magnetska polja mogu se promatrati odvojeno, dok na visokim frekvencijama postoji

elektromagnetsko polje kao cjelina.

Električna polja koja se induciraju u tijelu značajno se razlikuju za mnogo redova

veličine od vrijednosti koje se dobivaju u slobodnom prostoru. Za magnetsko polje ne

vrijedi isti slučaj, jer magnetsko polje ostaje nepromijenjeno u odnosu na polje izvan

tijela. Razlog tome je taj što biološka tkiva nemaju karakter magnetskih materijala.

Biološki efekti zračenja ovise i o trajanju i o učestalosti zračenja, te o raspodjeli doze

po tijelu. Dokazano je da je za srednje i velike doze odnos između primljene doze i

bioloških efekata tog zračenja na ljudima linearan, što znači koliko je puta veća

primljena doza toliko je puta veći i biološki efekt. Za male doze odnos između

primljene doze i bioloških efekata nije poznat.

20

3.1. NISKE FREKVENCIJE

Električna polja ekstremno niske frekvencije (ELF) dobro eleiminiraju vodljive

prepreke i prodiru u tijelo u manjoj mjeri. Sam učinak ELF se u velikoj mjeri prigušuje

na vodljivoj površini tijela, a samo manjim dijelom prodire u unutrašnjost tijela gdje

neznatno utječe na stvaranje lokalnog električnog polja. Vremenski promjenjivo

magnetsko polje vanjskog karaktera prodire u tijelo te dolazi do induciranja struja i

stvaranja lokalnog električnog polja. Takvo stvoreno lokalno električno polje nastalo

indukcijskom silom djeluje na nabijene čestice i dipole u organskom tkivu. Dolazi do

gibanja električki nabijenih čestica, mijenja se orijentacija dipola i inducira se napon na

membranama. Većina ovih efekata su uzrokovana lokalnim električnim poljem u tijelu

što je znanstveno dokazano. Učinci koji se manifestiraju su:

- Neugodna i bolna stimulacija osjetilnih ili motoričkih neurona

- Podražaji mišićnog tkiva (trzanje tijela)

- Podraživanje neurona ili utjecaj unutar moždanog tkiva

- Stimulacija srčanih kontrakcija (ventrikularna fibrilacija srca)

- Zagrijavanje samo površine tkiva

- Zagrijavanje tkiva.

U sljedećem primjeru imamo izmjerene vrijednosti inducirane struje kratkog spoja te

pripadne gustoće struje u cilindričnom modelu ljudskog tijela za slučaj dobro

uzemljenog čovjeka. Pretpostavljena je izloženost čovjeka polju od 530 V/m,

frekvencije 60 Hz.

21

Tablica 4. Inducirana aksijalna struja i gustoća struje u petama za cilindrični model

Metoda

proračuna

Metoda momenata

Metoda rubnih elemenata

Analitičko rješenje

Struja kratkog

spoja

9,64 10,11 9,8

Gustoća struje

(µA/m2)

157 169 163

3.2. VISOKE FREKVENCIJE

Tijelo koje je izloženo električnim i magnetskim poljima niskih frekvencija

zanemarivo apsorbira energiju i dolazi do blagog i zanemarivog porasta temperature u

tijelu. Međutim, izloženost tijela frekvencijama višim od 100 kHz može dovesti do

značajne apsorpcije energije što uzrokuje porast temperature u tijelu.

Elektromagnetska polja možemo dijeliti na četiri područja. Ta područja su

poredana tako da promjene na tijelu približno odgovaraju frekvencijskom spektru

kojega promatramo.

1. Od 100 kHz do 20 MHz

- Apsorpcija u trupu opada rapidno sa frekvencijom, pojavljuje se značajna

apsorpcija u vratu i nogama.

22

2. Od 20 MHz do 300 MHz

- Na ovim frekvencija dolazi do visoke apsorpcije u cijelome tijelu, a čak su

moguće i veće vrijednosti u nekim dijelovima tijela gdje su postignute

rezonancije, najviše u glavi.

3. Od 300 MHz do nekoliko GHz

- U ovom frekvencijskom spektru dolazi do nejednolike apsorpcije lokalnog

karaktera.

4. Iznad 10 GHz

- Apsorpcija se primarno događa na koži.

Apsorbirana energija ovisi o raznim faktorima. Jako puno ovisi o dimenzijama

izloženog tijela. Ako ljudsko tijelo nije uzemljeno, njegova rezonantna frekvencija sa

stajališta apsorpcije energije iznosi oko 70 MHz. Za više osobe ta rezonantna

frekvencija iznosi nešto više. Za niže osobe, bebe, i osobe koje se nalaze u sjedećem

položaju rezonantna frekvencija može iznositi i 100 MHz. Općepoznato je da oko

vodiča pod naponom postoji električno polje, a oko vodiča kojim protječe električna

struja nastaje magnetsko polje. Pri tome je jakost električnog polja (kV/m)

proporcionalna naponu, a jakost magnetskog polja (T) proporcionalna jakosti struje

koja teče vodičem. Stoga zaključujemo da svuda gdje postoji struja i napon, postoje

električna, magnetska ili elektromagnetska polja.

Elektromagnetska energija širi se prostorom u obliku elektromagnetskog vala, koji

predstavlja prostorno širenje međusobno povezanih i vremenskih promjenljivih

električnih i magnetskih polja.

Djelovanje elektromagnetskih valova na radiofrekvencijama na žive organizme

možemo promatrati na raznim razinama uključujući molekularnu, substaničnu,

organsku ili sistemsku, ili čitavo tijelo. Svakako bioefekte dijelimo na:

- Efekti visokog intenziteta (toplinski efekti)

- Efekti srednjeg intenziteta (atoplinski efekti)

- Efekti niskog intenziteta (ne-toplinski efekti)

RF zračenje uzajamno djeluje s biološkim sustavom putem oscilacije slobodnih

nosilaca naboja i rotacije polarnih molekula vode i relaksacije proteina. Apsorbirana RF

23

energija je zapravo kinetička energija što uzrokuje povećanje temperature u biološkom

tkivu. Sam prijenos topline u okoliš moguć je tek nakon što je obavljen prijenos topline

na površinu tijela.

Prijenos topline odvija se na jedan od triju sljedećih mehanizama:

1. Vođenje topline – proces pri kojem se prijenos topline odvije putem molekulske

difuzije

2. Toplinsko zračenje – gubitak topline uslijed zračenja kroz kožu

3. Isparavanje – gubitak topline prilikom znojenja.

Efekti koji se javljaju pri radiofrekvencijama su ponajprije nejednolika raspodjela

zagrijavanja određenih dijelova tijela. Prilikom korištenja mobilnih uređaja to se

najviše manifestira (oko, glava). Kako bismo odredili količinu zračenja, veličina

pomoću koje prikazujemo količinu zagrijanosti, ozračenosti, jest SAR (već je

prethodno spomenuta).

3.3. TOPLINSKI ODZIV LJUDSKOG TIJELA

Osnovni biološki efekt elektromagnetskih polja visokih frekvencija jest zagrijavanje

tkiva. U slučaju da je apsorbirana energija u ljudskom tijelu dovoljno velika može doći

do nekontroliranog porasta temperature u tijelu rušeći pri tome unutarnje

termoregulacijske mehanizme ljudskog tijela.

3.3.1. EFEKT REZONANCIJE

Energija se mnogo bolje apsorbira na frekvencijama bliskim rezonantnim

frekvencijama pri kojima nastupa maksimalno zagrijavanje. Značajna apsorpcija

događa se na rezonantnoj frekvenciji od 70-80 MHz ako je tijelo izolirano od zemlje i

to za prosječnog čovjeka visine 160-170 cm, pri čemu je visina tijela po iznosu

ekvivalentna dvije petine valne duljine EM vala. Ta frekvencija iznosi oko 35 do

40MHz kad je osoba uzemljena, te raste ako se razmatraju ljudi nižeg rasta ili djeca.

Razni dijelovi tijela mogu se ponašati kao rezonatori. Rezonanatna frekvencija glave

odraslog čovjeka iznosi primjerice oko 400MHz, dok rezonantna frekvencija glave

novorođenčeta oko 700MHz.

24

3.3.2. BIOTOPLINSKI UČINCI

Postoji nekoliko vrsta biotoplinskih učinaka na temelju kojih procjenjujemo štetnost

pojedinog zračenja.

Toplinski učinci nastaju prilikom apsorbiranja EM energije u mjeri dovoljnoj za

porast temperature u uzorku tkiva za oko 0,1°C.

Atoplinski učinci su promjene u organizmu koje nemaju značajnog utjecaja, izostaje

značajniji porast temperature.

Netoplinski učinci u kojima nema nikakve promjene u organizmu.

Učinci koji su štetni po ljudski organizam se osjete na frekvencijama između 1MHz do

10GHz i rezultiraju porastom temperature iznad 1°C.

25

4. MJERE ZAŠTITE

Neionizirajuće zračenje i njegov utjecaj na biološko tkivo nisu još dovoljno

istraženi. Prema dosadašnjim istraživanjima i zaključcima organizam promatramo kao

medij (sredstvo) kroz koji se širi elektromagnetski val.

Organizam opisujemo električnim konstantama, gdje je biološko tkivo dielektrik s

gubicima kojega opisujemo približno pripadajućim permitivnostima i vodljivostima.

Ovo shvaćanje dolazi u pitanje jer biološko tkivo ne možemo sa sigurnošću tretirati

kao sredinu s gubicima, odnosno materiju koja samo dalje prenosi energiju kao

posrednik.

4.1. ZAKON O ZAŠTITI OD NEIONIZIRAJUĆEG ZRAČENJA

Zakon o zaštiti od neionizirajućeg zračenja donesen je u Hrvatskoj 07.

listopada 1999. godine. Ovim se Zakonom uređuje zaštita od neionizirajućeg zračenja

u svrhu smanjivanja opasnosti za zdravlje osoba koje rukuju izvorima neionizirajućeg

zračenja i osoba koje su izložene neionizirajućem zračenju. Na snazi je također i

Pravilnik o ograničenjima jakosti elektromagnetskih polja za radijsku opremu i

telekomunikacijsku terminalnu opremu

(Narodne novine 183/04; koji je donesen na osnovu Zakona o telekomunikacijama

(Narodne novine 76/99, 128/99 i 68/01) 2004. godine od strane Ministarstva mora,

turizma, prometa i razvitka. Oba spomenuta Pravilnika donose temeljna ograničenja i

granične vrijednosti referentnih veličina za izloženost ljudi elektromagnetskim

poljima. Pravilnik MZ u smislu zaštite ljudskog bića od elektromagnetskog zračenja

razlikuje područje povećane osjetljivosti i profesionalne izloženosti. Područja

povećane osjetljivosti su područja stambenih zona u kojima se osobe mogu zadržavati i

24 sata dnevno, škole, ustanove predškolskog odgoja, rodilišta, bolnice, smještajni

turistički objekti, dječja igrališta te površine neizgrađenih parcela namijenjene prema

urbanističkom planu za jednu od prethodno navedenih namjena. Područja

profesionalne izloženosti su područja radnih mjesta koja nisu u području povećane

osjetljivosti i na kojima se pojedinci mogu zadržavati do 8 sati dnevno, pri čemu je

kontrolirana njihova izloženost elektromagnetskim poljima. Pravilnik MMTPR ne

predviđa razliku između graničnih razina elektromagnetskih polja za profesionalnu

26

izloženost i za područja povećane osjetljivosti. Međutim, temeljem usporedbe razina

referentnih veličina dade se zaključiti da se radi o graničnim razinama za područja

povećene osjetljivosti.

Na međunarodnoj razini dane su smjernice (Guidelines for Limiting Exposure

to Time-Varying Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields (up to 300 GHz) [6]

od strane Međunarodnog povjerenstva za zaštitu od neionizirajućeg zračenja (ICNIRP,

International

Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) u kojima su definirane granične

vrijednosti za iznose vremenski promjenjivih električnih i magnetskih polja u

slobodnom prostoru, zasebno za opću i radnu populaciju. Te su smjernice donesene na

temelju znanstvenih istraživanja i spoznaja o štetnom učinku elektromagnetskog

zračenja na

zdravstveno stanje ljudi. Također, Europska unija izdala je direktive 2004/40/EC [7],

2008/46/EC [8] i preporuku 1999/519/EC [9] koje se odnose na minimum zahtjeva za

zaštitu ljudi od rizika za zdravlje i njihovu sigurnost. Temeljem navedenog te

usporedbom Hrvatskih propisa i onih u Europskoj uniji dade se zaključiti da su

hrvatski propisi oštriji što bi značilo da su građani RH bolje zaštićeni.

Tablica 2 donosi usporedni prikaz izraza po kojima se računaju granične razine

električnog polja i gustoće snage prema Pravilniku MZ i Pravilniku MMTPR te

spomenutim europskim direktivama i preporukama. Osim toga, izračunate su i

granične razine, tj. najviše dopuštene

vrijednosti za frekvenciju 925 MHz. Obzirom da je to najniža frekvencija promatranog

područja, na toj će frekvenciji granična razina biti najstroža.

Iz tablice 2 može se uočiti da su u Republici Hrvatskoj granične razine električnog

polja za područja profesionalne izloženosti 2,2 puta strože, a za područja povećane

osjetljivosti 2,5 puta strože od propisa Europske unije. Ako pak promatramo gustoću

toka snage ekvivalentnog ravnog vala, u Republici Hrvatskoj su granične vrijednosti za

područja profesionalne izloženosti 5 puta strože, a za područja povećane osjetljivosti

6,3 puta

strože od onih u međunarodnim i europskim propisima.

27

Tablica 2.Granične vrijednosti referentnih veličina za frekvencijsko područje GSM 900

PROPISI

Područje izloženosti

Frekvencija

[MHz]

Električno

polje

[V/m]

Gustoća

snage

[W/m2]

Pravilnik MZ PrI

400-2000 1,375 f1/2 f/200

925 41,82 4,63

PoO

400-2000 0,55 f1/2 f/1250

925 16,73 0,74

Pravilnik MMTPR PrI

400-2000 1,375 f1/2 -

925 41,82 -

PoO

400-2000 0,55 f1/2 -

925 16,73 -

ICNIRP PrI

400-2000 3f1/2 f/40

925 91,24 23,13

PoO

400-2000 1,375f1/2 f/200

925 41,82 4,63

EU direktiva

2004/40/EC

PrI

400-2000 3f1/2 f/40

925 91,24 23,13

EU preporuka

1999/519/EC

PrI + PoO

400-2000 1,375f1/2 f/200

925 41,82 4,63

4.2. MJERE ZAŠTITE OD ZRAČENJA

28

Postoji zakon kojim se uređuje zaštita od neionizirajućeg zračenja u svrhu smanjivanja

opasnosti za zdravlje osoba koje rukuju izvorima neionizirajućeg zračenja i osoba koje

su izložene neionizirajućem zračenju.

Mjere zaštite od neionizirajućeg zračenja jesu:

1. propisivanje graničnih razina i kontrola izloženosti ljudi neionizirajućem zračenju,

2. proračun i procjena razina zračenja u okolišu izvora neionizirajućeg zračenja,

3. mjerenje razine zračenja u okolišu izvora neionizirajućeg zračenja,

4. vremensko ograničavanje izloženosti ljudi neionizirajućem zračenju,

5. označivanje izvora neionizirajućeg zračenja i prostora u kojima su smješteni,

6. uporaba zaštitne opreme pri radu s izvorima neionizirajućeg zračenja ili radu u

prostorima s neionizirajućim zračenjem,

7. određivanje uvjeta za smještaj, nabavu i uporabu izvora neionizirajućeg zračenja,

8. obrazovanje i stručno usavršavanje rukovatelja vezano uz zaštitu od neionizirajućeg

zračenja,

9. utvrđivanje i praćenje zdravlja osoba koje su na radnim mjestima izložene

neionizirajućem zračenju,

10. osobna i uzajamna zaštita ljudi od izlaganja neionizirajućem zračenju,

11. osiguranje stručnih radnika, tehničkih, financijskih i drugih uvjeta za provedbu

mjera zaštite od neionizirajućeg zračenja,

12. vođenje evidencije o izvorima neionizirajućeg zračenja i o izloženosti rukovatelja

izvorima neionizirajućeg zračenja,

13. nadzor nad izvorima neionizirajućeg zračenja i nad primjenom mjera zaštite.

[NN 91/10 članak 7.]

Izvori elektromagnetskih polja ili uređaji, postrojenja i građevine koji sadrže izvore

elektromagnetskih polja smiju se upotrebljavati i stavljati u promet samo ako

ispunjavaju temeljne zahtjeve sukladno njihovoj namjeni i u uvjetima primjene ne

zrače i ne izlažu ljude zračenju iznad graničnih razina propisanih za elektromagnetska

polja.

Temeljne zahtjeve za izvore, uređaje, postrojenja i građevine koje sadrže izvore

elektromagnetskih polja iz stavka 1. ovoga članka te granične razine tih polja, postupke

njihova provjeravanja i uvjete za dobivanje ovlasti za obavljanje tih postupaka propisat

29

će pravilnikom, uz prethodno pribavljeno mišljenje ministra nadležnog za elektroničke

komunikacije, ministar nadležan za zdravstvo.

4.3. MEĐUNARODNE ZAŠTITNE SMJERNICE

Međunarodne norme i preporuke propisuju granične razine elektromagnetskog

zračenja na dvije razine:

Temeljna ograničenja – veličine međudjelovanja elektromagnetske energije s

biološkim tkivom izražene kao specifična brzina apsorpcije SAR i gustoća

struje J [A/m2] inducirane u biološkom tkivu.

Referentne granične razine – veličine koje opisuju incidentno elektrmagnetsko

polje (jakost električnog polja E, jakost magnetskog polja H i gustoća snage

elektromagnetskog vala S [W/m2])

Većina zemalja Zapadne Europe prihvatila je propisane norme ICNIRP. Na slici 6 su

nam prikazane vrijednosti električnog polja za opću(general) i radnu (occupational)

populaciju po ICNIRP normama.

Slika 9. Dopuštene razine EM zračenja [http://www.t.ht.hr]

Iz prethodne slike nam je vidljivo da su najveće vrijednosti električnog polja dosegnute za

frekvencije koje su približno istog reda veličine kao i one koje koristimo za komunikaciju

30

mobilnim uređajima. Te vrijednosti su nešto više za opću populaciju u odnosu na radnu

(profesionalnu) populaciju.

Profesionalna populacija je skupina ljudi koja se odnosi na radnike koji su podvrgnuti

redovnom liječničkom pregledu i otporniji su od opće populacije u koju se ubrajaju starci,

djeca i osobe koje su boležljive pa se za takvu skupinu ljudi sigurnosni faktor snižava za 5

puta.

Tablica 3. Vrijednosti SAR-a za pojedine dijelove tijela opće i radne populacije

Frekvencija SAR cijelog tijela SAR lokalnog karaktera (glava,trup)

SAR lokalnog karaktera (ruke, noge)

10MHz

-

10GHz

Radnici

Pučanstv

o

Radni

ci

Pučanstv

o

Radnici

Pučanstvo

0,4 0,08 10 2 20 4

Sve vrijednosti SAR-a usrednjavaju se kroz vremenski interval od 6 minuta. Vršne granične vrijednosti za frekvencije do 100 kHz dobivaju se tako da se efektivna vrijednost pomnoži s 1,414.

Za frekvencije od preko 10 MHz preporučuje se da ekvivalentna gustoća snage ravnog vala ne prelazi pripadnu granicu ekvivalentne gustoće snage ravnog vala iz tablice pomnožene sa 1000.

Čovjek je najosjetljiviji na frekvencijama od 10-400 MHz. Zbog toga su u tom području dopuštene veličine najniže, odnosno granice su puno rigoroznije. Pri samoj procjeni štetnosti zračenja postavlja se više pitanja:

Koliko je dugo čovjek izložen polju, Zrači li izvor kontinuirano, intermitetno ili impulsno modulirani val, Sa koliko izvora je čovjek ozračen i na kojim frekvencijama.

31

Tijelo ne može dulje od 6 minuta uspješno provoditi termoregulaciju nakon izlaganja polju jačem od granične vrijednosti. Zbog toga se izlaganje polju vremenski usrednjava na vremenski interval od 6 minuta. Kroz mehanizme termoregulacijskog sustava (znojenje, drhtavica) tijelo je sposobno kompenzirati zagrijavanje tkiva uslijed izloženosti električnom polju.

E2 * t ≤ E2L * T0 (5)

T0- 6 minutni period izloženosti tijela, t- vrijeme izloženosti polju E, EL- granična vrijednost jakosti polja, E- jakost električnog polja

5. ELEKTROMAGNETSKI MODELI LJUDSKOG TIJELA NA VISOKIM FREKVENCIJAMA

32

Ljudsko tijelo je izuzetno osjetljivo na EM polja visoke frekvencije koja dovode do

njegovog zagrijavanja. Najveći razlog tome je što na visokim frekvencijama dimenzije

čitavog tijela postaju usporedive sa valnom duljinom vanjskog polja. Zapravo događa

se to da čitavo tijelo postaje prijemnom antenom u odnosu na vanjsko visoko

frekvencijsko polje.

Za razliku od utjecaja EM polja na niskim frekvencijama gdje se analiza temelji na

proračunu induciranih gustoća struja u tijelu kod utjecaja polja na visokim

frekvencijama analizu zračenja i energije koja se upija u tijelu temelji se na vrijednosti

SAR. Analiza izloženosti čitavog tijela poljima visokih frekvencija primjenjuje se

samo ako je čovjek dovoljno daleko od izvora EM valova, odnosno ako se nalazi u

području daljinskog polja. Tada možemo primjenjivati pojednostavljene modele

ljudskog tijela poput paralelepipeda ili cilindra.

Postoje dva modela pomoću kojih prikazujemo izloženost čovjeka daljinskom

polju(paralelepipedni, cilindrični). Kod paralelepipednog modela primjenjujemo

analitički pristup, a kod cilindričnog analitički i numerički pristup.

5.1. PARALELEPIPEDNI MODEL LJUDSKOG TIJELA

Ako je čovjek izložen GSM zračenju u obliku ravnog vala, analitički proračun SAR-a

iznosi:

SAR=σρ

µω

√σ2+ε 2ω2(1+γpω)2 |H inc|2 (6)

Hinc- efektivna vrijednost incidentnog magnetskog polja, γpω- refleksijski koeficijent za

ravni val

γpω=2|√ε '|

|√ε '+√ε 0| – 1 (7)

ε – kompleksna permitivnost medija, ε ' = ε + jσω ,

U slučaju da SAR želimo izraziti preko električnog polja induciranog u mediju

s gubicima, uz primjenu relacije za ravni val:

33

Hinc=Einc

Z0 (8)

SAR=σρ

µω

√σ2+ε 2ω2(1+γpω)2 (|E inc|

Z0

)2 (9)

Einc – efektivna vrijednost upadnog električnog polja,

Kada su nam dimenzije tijela 180cm*40cm*20cm tada relaciju (8) možemo

koristiti za SAR induciran na površini modela ljudskog tijela.

Prostorno usrednjeni SAR po gramu tkiva uz pretpostavku eksponencijalnog

opadanja površinskog SAR-a pri prodiranju u dielektrik s gubicima:

SAR1g=δ skin

2d(1-e

−2 dδskin )SARsurf (10)

Pri proračunu SAR usrednjen po gramu tkiva d=1cm, δ skin- debljina kože,

δskin = √ 2ωµσ (11)

Na idućoj slici prikazana je antena bazne stanice i tijelo koje je predstavljeno u obliku

paralelopipeda debljine D i širine w.

Slika 10. Model ljudskog tijela

Usrednjeni SAR čitavog tijela za paralelepipedni model tijela dobiva se iz relacije:

34

SARWB = 1

HD ∫0

H

∫0

D

SARsurf *e−2 xδskin dx dz =

δ skin

2 D (1-e

−2 Dδskin ) SARsurf (12)

5.2. EKVIVALENTNA ANTENA

Ljudsko tijelo je prikazano sa ekvivalentnom prijemnom ravnom tankom žičanom

antenom vertikalno smještenom na savršeno vodljivoj podlozi. Sama prezentacija

takvog modela zasniva se na odgovarajućim Pocklingtonovim integralno

diferencijalnim jednadžbama. Realističnim modeli zahtijevaju korištenje sofisticiranih

numeričkih metoda (Metoda konačnih elemenata, Metoda rubnih uvjeta, Metoda

konačnih diferencija).

Dimenzije ekvivalentne antene čovjeka su između aproksimacije tanke žice i

pojasa efektivne frekvencije EM pulsnog vala koji odgovara frekvencijskom pojasu

ekvivalentne antene.

Ljudsko tijelo vertikalno stoji na savršeno vodljivoj zemlji i izloženo je visoko-

frekventnom EM polju te ga prikazujemo sa prijemnom ravnom žičanom antenom

duljine L i radijusa a.

E zinc = -

1j 4 πωε 0

∫−L

L

¿¿ +k 2) * g (z,z ') * I (z ')dz ' (13)

k-broj valova slobodnog prostora, R-udaljenost od izvora do mjesta promatranja,

a-radijus cilindričnog modela

U ovom slučaju g(z,z ') = e− jkR

R

dok je unutarnja gustoća struje:

J(z) = I (z )a2 π

(14)

Da bismo riješili Pocklingtonovu jednadžbu analitički, integral na lijevoj strani

možemo pisati:

∫−L

L

I (z '¿)¿ g(z,z ')dx ' = I(z) ∫−L

L

g(z , z ' )dz '+ ∫−L

L

[ I ( z ' )−I ( z ) ] g (z , z ')dz ' (15)

Integral na desnoj strani izjednačimo sa nulom te imamo da je

35

∫−L

L

g(z , z ' )dz '= ψ = 2 ln 2 La

(16)

Nakon matematičkog izračuna dobivamo

I(z) = -j 4 π

ψ Z0 Ex

exc

k [1-

coskzcoskL

]

(17)

5.3. CILINDRIČNI MODEL

Kod cilindričnog modela ljudskog tijela primjenjujemo isti model temeljen na

Pocklingtonovoj integralnoj jednadžbi, uz nužnu modifikaciju člana koji se odnosi na

teretnu impedanciju. Na GSM frekvencijama prosječna vodljivost tijela se može uzeti:

σ=1,4 S/m, permitivnost εr=5,5.

Raspodjela struje uzduž cilindra može se dobiti rješavanjem Pocklingtonove

jednadžbe:

E zinc=-

1j 4 πωε 0

∫−L

L [ ∂2

∂ z2 +k 2] gE(z , z'¿) I ( z ' ) dz '+Z L ( z ) I (z )¿ (18)

Teretna impedancija ima oblik:

ZL ( z )= 1a2 πσ

( ka2

)J0( j

−12 ka)

J1( j−12 ka)

+Zc (19)

Gustoća struje je tada:

JZ ( ρ , z )= I ( z )a2 π

( ka2

)J 0( j

−12 kρ)

J 1( j−12 ka)

(20)

Mjeru totalne energije koju tijelo apsorbira izrazimo preko totalne disipirane snage:

P=∫V

❑12

E⃗ J⃗¿dV=∫V

❑12

σ|E⃗|2dV (21)

Usrednjeni SAR čitavog tijela, kao integralna mjera zagrijavanja tijela:

36

SARWB=∫V

❑

SAR dV

V WB

(22)

VWB- volumen cilindričnog modela ljudskog tijela.

6. RADIO-DISPEČERSKI SUSTAV

Radio-dispečerski sustav je komunikacijski sustav pomoću kojega odgovarajuća

službena mjesta mogu davati i primati informacije. Sustav je razvijen za željeznicu te

se koristi na način da se informacije razmjenjuju između vozila u pokretu i jednog

operativnog centra (radio-dispečerska centrala).

Radio-dispečerska centrala (RDC) komunicira sa vučnim vozilima preko pružnih

radijskih postaja koje se nalaze u neposrednoj blizini pruge. Ovaj sustav omogućuje i

prosljeđivanje veze na ostale korisnike željezničke telefonske mreže, kao i od ostalih

korisnika željezničke telefonske mreže do strojovođe određenog vlaka uz

posredovanje dispečera u centru.

Informacije se prenose govorom ili pomoću kodiranih naredbi (FSK signali- svakom

stanju binarnog digitalnog signala dodijeli se jedna diskretna frekvencija digitalnog

signala).

Upotreba kodiranih informacija ubrzava komuniciranje te smanjuje zauzetost

kanala.

Postoje četiri vrste rada ovog sustava:

'A'- prijenos digitalnih komandi i normalni govor u dupleksu.

'B'- omogućen samo prijenos govora u dupleksu, ali nema selektivnog poziva.

'C'- uređaj u vučnom vozilu se isključuje iz RD sustava i priprema za rad u lokalnoj

mreži, razgovori se vode u simpleksu.

'D' –predviđeno za kompjutersku obradu.

37

Prijenos informacija u radio dispečerskom sustavu obavlja se žično i bežično.

Bežični prijenos koristi se samo između vučnog vozila i pružne radijske postaje (PRP) u

punom dupleksu u frekvencijskom području od 460 MHz.

Žični prijenos obavlja se preko dvije nepupinizirane kabelske parice koje služe za

prijenos od pružne radijske stanice do dispečerske centrale.

Radio dispečerski sustav sastoji se od:

- Radio dispečerske centrale

- Pružne radijske postaje

- Pružnog razdjelnika

- Modulacione linije

- Lokomotivskog RD postrojenja

6.1. DIJELOVI RADIO DISPEČERSKOG SUSTAVA

RADIO DISPEČERSKA CENTRALA

To je početna točka jedne radio dispečerske dionice (oko 100km pruge). Omogućuje dvije vrste rada A i B.

U vrsti rada A uspostavlja govornu vezu u dupleksu i obavlja prijenos informacija prema pruzi.

U vrsti rada B moguća je samo dupleksna veza, informacije potrebne u radu prenose se u kodiranom obliku pomoću telegrama.

Zadatak RD centrale je uspostavljanje govorne veze i razmjena podatak sa vučnih

vozila. Također kontrolira rad pružnih radijskih postaja slanjem kontrolnih kombinacija

dvostrukih tonova prema pruzi i obradom odzivnog tona karakterističnog za tu

radijsku postaju. RD centrala može obuhvaćati maksimalno tri pruge sa ukupno 41-om

pružnom radijskom postajom te jednim pružnim razdjelnikom.

Dijelovi RD centrale:

- Glavni komandni pult

- Pomoćni komandni pult

- Pružni razdjelnik

38

- Napojni dio

- Registrofon

PRUŽNA RADIJSKA POSTAJA (PRP)

Svrha postavljanja pružnih radijskih postaja uz prugu je ta da neprestano pokrivaju

željezničku prugu elektromagnetskim poljem. Sama lokacija PRP-a se prethodno mjeri i

promatra sa ciljem kvalitetne veze lokomotive sa RDC-om. Na taj način PRP omogućuje

odašiljanje i primanje informacija na relaciji PRP-RDC.

PRP se sastoje od:

- Betonske kućice s ugrađenim uređajima i instalacijama

- Antenskog uzemljenja na antenskom stupu

- Uzemljenja.

PRP nije vezan za lokacijski vezan za željezničku stanicu i može biti na otvorenoj

pruzi, na razmaku od 3-15 km.

TIPSKA BETONSKA KUĆICA

PRP se uglavnom montiraju kao samostalni objekti, a u staničnom prostoru mogu

se uređaji smjestiti u prostoriji gdje već postoje TK uređaji. Prostorije u koje se

smještaju moraju biti suhe i dobro zatvorene i izolirane. S obzirom da je najpovoljnija

temperatura za rad +20°C za rad u ljetnom periodu ugrađuju se ventilatori sa

termostatom za automatsko uključivanje. Kućica je četvrtastog oblika i udaljena je 2-3

metra od antenskog stupa.

ANTENSKO POSTROJENJE

Sastoji se od:

- Antenskog razdjelnika

- Usmjerenih antena

39

- Antenskog kabela

- Privodnih kabela.

Antenski razdjelnik, koji je montiran na vrhu antenskog stupa, služi za priključak dvije

usmjerene antene. Projektiran je za frekvencijsko područje od 400-470 MHz.

Dvije usmjerene antene koje su postavljene na vrh stupa čine dipoli impedancije 50

ohma, a imamo tri vrste antena

Za postavljanje usmjerenih antena imamo dvije vrste antenskih stupova:

- Za prvu zonu vjetra

- Za treću zonu vjetra

Antenski stup je od vreće pocinčanog čelika, rešetkaste konstrukcije visine 20 metara.

PRUŽNI RAZDJELNIK

Služi za spajanje dvije ili maksimalno četiri grane vodova u jednu modulacionu liniju

kod grananja željezničke pruge. Pružni razdjelnik također služi kao pojačalo između

komandnog pulta i modulacione linije, te kao prilagođenje na vod i mjesto priključka

posredničkih uređaja. Najbitnija uloga mu je kod interventnog poziva kada uključuje

sve modulacione linije prema centrali.

MODULACIONA LINIJA

To je veza bez koje ne bi postojao prijenos informacija od RD centrale prema PRP-

ovima i obrnuto. Za modulacionu liniju koriste se dvije nepupinizirane parice promjera

vodiča 1,2 mm, u kojoj se jedna parica koristi za prijemni, a druga za odašiljački smjer.

Modulaciona linija povezuje serijski sve PRP-ove sa RDC-om na jednoj RD dionici.

LOKOMOTIVSKO RD POSTROJENJE

Lokomotivsko postrojenje postoji kako bi strojovođa mogao primati i slati

informacije, odnosno služi kao sredstvo komunikacije. Sastoji se od:

- Antena

- Primopredajnika sa NF dodatkom

- Komandne kutije

40

- Zvučnika

- Mikro telefonske kombinacije

- Napojnog uređaja

- Instalacijskih kablova.

6.2. PRIMJENA PILOTSKOG TONA

Na svim pružnim radio postajama jedne RD dionice ista je prijemna frekvencija pa

se zato uvodi način rada sa pilotskim tonom (2800Hz).

Istovremeno se prima signal jednog vučnog vozila na dvije PRP-e. Kada bi se vodila oba

signala RDC-i bila bi primljena mješavina signala koja se ne bi mogla iskoristiti uslijed

faznih razlika.

Pilotski ton stalno modulira val nosioca i tako osigurava prespajanje k RD centrali

samo jedne PRP ( u prijemnom smjeru). Jednim vrlo uskim filterom pilotski ton se

isfiltrira izvan govornog područja tako da je zapravo nečujan, a zauzima samo pola

devijacije (1,75 kHz) dok se govorni signal prenosi sa drugom polovicom normalne

devijacije. Dok se prenosi telegram prekida se pilotski ton i za prijenos se koristi puna

devijacija što daje veću sigurnost prijenosa. U tim slučajevima je veći odnos signal/šum

što odražava kvalitetu prijenosa.

Kada se primi pilotski ton sa nekog vozila automatski se isključuje znak slobodno (2280

Hz) od centrale. Odašiljači na svim ostalim vučnim vozilima blokirani su te je na taj

način spriječeno dvostruko zaposjedanje kanala izuzev kod upotrebe interventnog

poziva koji automatski uključuje poziv.

Interventni ton (1520 Hz) ima mogućnost da sve PRP-ove koje ga primaju uključi na

modulacionu liniju.

Skupni ton (1960 Hz) je ton koji na svim vučnim vozilima uključuje zvučnik. Skupni ton

ostaje nečujan, jer se isključi iz govornog područja, a odašilje se sa pola normalne

frekventne devijacije, dok se govorni signal prenosi sa drugom polovicom devijacije

istovremeno.

41

Slika 11. Veze u RD sustavu

6.3. ČETVEROFREKVENTNE GRUPE

RD sustav je sustav u kojem se očekuje visoka kvaliteta prijenosa, tj. Pokrivanje bez

smetnji 95% mjesta na pruzi. Vjerojatnost pogreške mora biti manja od 10−6 za cijeli

prijenosni sustav. Na sistem selektivnog poziva koji radi sa serijskim prijenosom

podataka u BCD kodu postavlja se zahtjev da osigura visoku pouzdanost kako se ne bi

prenosili pogrešni pozivi.

PRP koje rade na istoj frekvenciji moraju biti razmaknute minimalno 35 km da ne bi

došlo do interferencije, odnosno ometanja. Zbog ovoga se na terenu stavljaju dvije PRP-

e koje su na drugačijim odašiljačkim frekvencijama kako bi se osigurala udaljenost i

smanjili mogućnost interferencije na najmanju moguću mjeru. PRP-ovi stalno odašiljaju

val nosilac pa kod prelaska vučnog vozila iz područja jedne PRP-e u područje druge PRP-e

automatski se prebacuje na frekvenciju koja mu je povoljnija. Ovo je najjednostavnije

42

realizirati ako se na jednoj dionici pojavljuju tri odašiljačke frekvencije. ( f 3, f 2 , f 4 pa opet

f 3, f 2 , f 4).

Sve PRP-e jedne RD dionice imaju istu prijemnu frekvenciju f 1, zbog toga što vozila

emitiraju pojedinačno jedna za drugim. Frekvencija f 1 se nalazi za 10 MHz ispod

frekvencije f 2. Iznad se nalaze frekvencije f 3, f 4 (razmak je 50 kHz).

Frekvencije koje smo opisali čine 4- frekventne grupa, a susjedne RD dionice moraju imati

različite 4- frekventne grupe, kako ne bi dolazilo do stanja čekanja i preklapanja.

U toku vožnje, kada uređaj dođe u područje sa minimalnim nivooom prijemnog signala,

automatski se prespaja na sljedeću frekvenciju postavljene 4- frekventne grupe kako bi

ispitao postojanje trajnog vala nosioca signala sa dovoljno jakim poljem.

VISOKOFREKVENTNO STABILIZIRANE I ISTOVALNE RADIO POSTAJE

U slučaju da je ometajuće polje najbliže radio stanice iste frekvencije manje od 0,5 µV

tada je utjecaj zanemariv i postavlja se normalna pružna radio postaja.

U slučaju da je jakost ometajućeg polja od 0,5 µV do 5 µV, a frekvencija znatnije odstupa

dolazi do tona u zvučniku, što utječe na razumljivost. Tada se uvodi umjesto normalne

visokofrekventno stabilizirana PRP-a čije ostupanje iznosi najviše 5− ¿+¿ ¿ ¿ Hz.

Kada se pojavi slučaj ometajućeg polja većeg od 5 µV uvode se dvodijelna i trodijelna

istovalna postrojenja čime se poveća razmak između istih predajnih frekvencija. Važno je

da se isijavanje modulacije na svim stanicama jednog istovalnog postrojenja vrši

istovremeno i s istom fazom. Način na koji to postižemo je kašnjenjem modulacione linije

u prvoj i drugoj stanici odnosno prvoj.

PRIMOPREDAJNI UREĐAJ PRUŽNE RADIJSKE POSTAJE 'TELEREGENT'

Primopredajni uređaj sačinjavaju:

- Predajnik

- Prijemnik

- Antenska skretnica

43

- Oscilator s modulatorom

- Antena

Tehničke karakteristike 'TELEREGENT'-a:

- Predajna snaga 6W,

- Frekventna modulacija (460 MHz)

- Domet signala: 7-12km

- Napajanje i potrošnja (24V,5A)

Princip rada uređaja

1) Na ulaz u predajnik dovodi se NF signal i vodi u oscilator gdje se vrši moduliranje

frekvencije koju daje predajni oscilator iznosa 10,8-13,1 MHz. Dobiveni signal se

pojačava i umnožava na predpojačalima te se vodi na izlazno pojačalo koje pojačava

signal tako da se na anteni postigne snaga 6W. Podešavanjem napona izlaznog

pojačala podešavamo snagu. Tako podešen signal vodimo na antenu preko filtera za

gornji bočni pojas i antenske skretnice.

2) Prijemni signal dolazi do antene odakle se vodi preko antenske skretnice u VF dio. U

tom dijelu se obavlja demodulacija pa se dobije prva međufrekvencija od 10,7 MHz.

Taj signal se vodi u međufrekventni dio u kojem pomoću frekvencije 10,245 MHz

dobivamo drugu frekvenciju od 455 kHz. Pojačanjem i demodulacijom druge

međufrekvencije dobije se NF signal od 300-3400 Hz.

3)

Princip rada PRP-a:

1) Prijenos signala u predajnom smjeru

Preko translatora i predajnog pojačala vodi se NF signal u kojem se vrši pojačanje i

korekcija primljenog NF signala.

44

U ovom stupnju vrši se grananje signala na:

- pojačani signal koji se vodi dalje na modulacionu liniju prema drugim PRP.

- signal koji se preko tranzistorskog prekidaća vodi na ulaz predajnika u kojem se vrši

moduliranje i pojačanje.

2) prijenos signala u prijemnom smjeru

U ovom smjeru razlikujemo četiri načina rada:

- Prijem signala od lokomotivskog RD uređaja

Signal se primi preko antene i vodi preko skretnice i demodulira u prijemniku. Takav

signal se vodi na pretvornik pilotskog tona koji daje kriterij logici za prikapčanje

tranzistorskog prekidača tako da se NF signal proslijedi od izlaza prijemnika na

pojačalo i preko translatora na modulacionu liniju ka RD centrali. Prilikom izvršavanja

obrade ovog signala logika blokira upravljivo pojačalo tako da sljedeći pilotski ton od

pruge ne može proći ka RD centrali.

- Prijem signala sa modulacione linije

Signal koji dolazi od pruge na prijemno pojačalo i dolazi na pretvornik pilotskog tona

koji daje logici kriterij za deblokiranje upravljivog pojačala tako da se NF signal može

proslijediti RD centrali.

- Dolazak interventnog tona od lokomotivskog RD uređaja

Preko antene dolazi interventni ton u prijemnik gdje se modulira u NF signal i dolazi na

tranzistorsku sklopku koja daje kriterij za prebacivanje. Dispečer dobiva signalizaciju

na tipku interventni poziv te pritiskom na tipku uspostavlja vezu sa lokomotivom koja

je odaslala poziv te se prekida prethodna veza.

- Dolazak interventnog tona sa modulacione linije

Interventni ton dolazi od pruge na prijemno pojačalo gdje se grana na upravljivo

pojačalo te preko sklopke na pretvornik interventnog tona koji daje logici kriterij za

otvaranje upravljivog pojačala pa se vodi na modulacionu liniju ka RD centrali.

45

6.4. RD UREĐAJ NA VUČNOM VOZILU

RD postrojenje koje se nalazi u vučnom vozilu sastavljeno je od više pojedinačnih

uređaja:

- Antena koja služi za prijem informacija koje su odaslane od PRP i RDC, te za

odašiljanje informacija sa vučnog vozila prema pruzi.

- Primopredajnik sa NF dodatkom pretvara UHF signal doveden s antene u NF

signal i prosljeđuje ga komandnim kutijama. NF signal primljen od komadnih

kutija pretvara se u UHF signal i prosljeđuje anteni. (ugrađen u posebni ormarić u

upravljačnici)

- Komandne kutije imaju namjenu vizualno pokazati informaciju upućenu od RDC,

te pomoću tipki slanje informacija u suprotnom smjeru (prema RDC). Kod

lokomotiva sa dvije upravljačnice ugrađene su svije komandne kutije:glavna i

pomoćna. Razlika je u tome što se pomoću glavne kutije namješta broj vlaka.

Komandne kutije su ugrađuju na pristupačnim mjestima u vidnom polju

strojovođe. Smjer vlaka određuje koja će se komandna kutija koristiti.

- Zvučnik služi za akustični prijem svih informacija.

Slika 12. Telefunken

46

7. PRIKAZ I IZRAČUN IZLOŽENOSTI ČOVJEKA ANTENSKOM

POLJU RD SUSTAVA

Kako bismo izvršili proračun i utjecaj EM valova na čovjeka koristit ćemo model koji

je najpraktičniji. Koristit ćemo model na brodovima u frekvencijskom pojasu između 1-

70 MHz.

Ljudsko tijelo koje vertikalno stoji na zemlji izloženo je EM radijaciji i može se

predstaviti vodljivim cilindrom duljine L i radijusa a. Kada netko stoji na palubi broda

blizu vertikalno z usmjerenog monopola, osoba je izložena kružnom električnom polju

E2 zinc paralelno cilindru:

∫−L

L

I 1 z(s) e− j k2r

rds = -

j 4 πε0

[C cosk 2 z+12

Vsink2|z|+U inc−zi P z] (23)

ε 0=120π, V= -I 1 z(0)[Z0 ZL

Z0+ZL], ZL-impedancija tereta na z=0, Z0- impedancija cilindra,

z i-impedancija po jedinici duljine cilindra, k 2=ω/c broj valova zraka, U inc=E2 zinc/k 2,

r=¿2+a 2 ]1/2.

Zbog jednostavnosti pretpostaviti ćemo da je impedancija tereta jednaka nuli što

odgovara bosonogom čovjeku koji stoji na visoko vodljivoj palubi.

Jednadžba za ukupnu kružnu struju induciranu u tijelu kada je izloženo polju E2 zinc :

I 1 z(z )= j4 π

ε0 Ψ u

E2 zinc

k2

[cosk2 z−cos k2 L

cosk2 L -

Z L

Z0+ZL * (

1−cos k2 L

cos k2 L)

sin k2(L−z )sin k2 L

]

(24)

S obzirom da nam je impedancija tereta jednaka nuli, drugi dio jednadžbe će se poništiti

čime dobivamo da je ukupna struja za naš slučaj jednaka:

47

I 1 z(z )= j4 π

ε0 Ψ u

E2 zinc

k2

[cosk2 z−cos k2 L

cosk2 L] (25)

Ψ u=Ψ u(0)=Ca ( L ,0 )−Ca (L , L )−[ Ea ( L ,0 )−Ea ( L , L ) ]cos k2 L

1−cosk 2 L

(26)

Ca ( L , z )=∫0

L

cos k2 s [ e− j k2 r1

r1

+ e− j k2 r2

r2]ds (27)

Ea( L, z)= ∫0

L

¿¿+e− j k2 r2

r2

]ds (28)

r1=r=¿2 + a2]1/2 (29)

r2=[(z-s)2 + a2]1/2 (30)

Promatrati ćemo utjecaj različitih polja na frekvenciji f=460 MHz. Napraviti ćemo

dva različita slučaja te ćemo preko grafa prikazali taj utjecaj na cjelokupno tijelo. Gore

navedene jednadžbe rješavali smo u matematičkom programu MATLAB kako bismo

dobili formulu totalne struje inducirane u čovjeku (25) te kako bismo mogli prikazati na

grafu proračunate vrijednosti te ih u konačnici usporedili sa propisanim normama.

48

PRVI SLUČAJ: Čovjek visine 185 cm, širine tijela 40 cm (a=20cm) stoji bosonog na

tračnicama udaljen 10 metara od antenskog stupa. Polje koje na njega utječe je vrijednosti

E2 z=8,48V/m, a frekvencija 460 MHz čime automatski dobivamo da je valni broj

k2=9,629. Graf koji smo dobili prikazuje nam ovisnost visine čovjeka o struji, utjecaj

totalne struje na cjelokupno tijelo čovjeka.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80

20

40

60

80

100

120

Visina čovjeka [m]

Indu

cira

na s

truj

a [m

A]

Slika 12. Graf inducirane struje čovjeka visine 185 cm na frekvenciji 460 MHz

49

DRUGI SLUČAJ: Čovjek visine 185 cm, širine tijela 30 cm (a=15cm) stoji bosonog na

tračnicama udaljen 10 metara od antenskog stupa. Polje koje djeluje na njega je

vrijednosti E2 z=8,48 V/m, a frekvencija 460 MHz kao i u prethodnom slučaju. U ovom

slučaju je inducirana struja koja djeluje na čovjeka većeg iznosa, ali također u

dozvoljenim granicama.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Visina čovjeka [m]

Indu

cira

na s

truj

a [m

A]

Na određenim frekvencijama vrijednost inducirane struje bi imala i veći iznos. To se

događa zbog idealno vodljive površine na kojoj stoji bosonog čovjeka koji nema

50

impedancije što dodatno povećava vrijednost struje. Svakako ovo nisu vrijednosti koje su

zabrinjavajuće i ne možemo dokazati da utjecaj antene koja stalno emitira

elektromagnetske valove štetno djeluje na čovjeka. U tablici smo naveli najveću vrijednost

koju smo dobili te smo je usporedili sa domaćom legislativom. Na jednom dijelu

čovjekova tijela inducira se malo veća struja, ali ne možemo tvrditi da je ona nepropisna.

U tablici broj 5. imamo preporučene vrijednosti od INCIRP-a, hrvatskog i IEEE

standarda.

Tablica 5. Preporučene vrijednosti IEEE,INCIRP-a

Totalna inducirana struja [mA] Osnovna IEEE preporuka [mA]

115

RADNICI PUČANSTVO

200 90

51

ZAKLJUČAK

U ovome radu bavili smo se EM valovima i utjecajem inducirane totalne struje u

čovjeku. Čovjek je promatran na željezničkoj pruzi za koju smo uzeli da je visoke

vodljivosti. Zbog jednostavnosti računanja uzeli smo da je impedancija tereta nula.

Čovjek je stajao bosonog na visoko vodljivoj pruzi u trenutku djelovanja polja na

njega. Također trebamo imati u vidu da smo promatrali cilindar koji u frekvencijskom

i vremenskom području predstavlja krajnje pojednostavljeni model ljudskog tijela, pa

se dobivene rezultate može promatrati samo kao grube aproksimacije.

Rezultati koje smo dobili nisu zabrinjavajući, ali ostavljaju dovoljno prostora da

postavimo pitanje koliko utjecaj struje zaista mijenja ljudsko zdravlje. Napravljene su

brojne studije i istraživanja te nakon brojnih istraživanja Svjetska zdravstvena

organizacija je objavila da svi prikupljeni dokazi kažu da nema kratkoročnih niti

dugoročnih negativnih utjecaja na ljudsko zdravlje. Međutim, i dalje se vrše

istraživanja i ispitivanja vezana na ovu temu jer nitko ne može tvrditi da zračenje nije

štetno, odnosno da je štetno. Potrebno je dosta godina i popriličan broj ljudi koji bi se

podvrgli zračenju kako bismo mogli donijeti valjane dokaze i opravdali štetno

djelovanje zračenja pri korištenju svakodnevne opreme (prijenosno računalo, mobilni

uređaji, televizori). Neki ljudi koje istražujemo su genetski skloniji da dobiju tumor te

su manje otporni na djelovanje vanjskih sila (zračenje, promjene tlaka, vrućina,

hladnoća) te se prilikom istraživanja mogu dobiti krivi rezultati i zaključci o utjecaju

samog zračenja. Morali bi promatrati ljude podjednakog psihičkog i fizičkog zdravlja u

velikom vremenskom periodu te bilježiti promjene njihovog zdravlja te na temelju

52

takvih istraživanja donijeti zaključke. Svi smo jedinke za sebe pa ne možemo točno

odrediti koliki je stvarni utjecaj elektromagnetskih valova (zračenja) na samo zdravlje

svih nas. U konačnici bilo bi dobro naglasiti da zračenje, odnosno strogo kontrolirano

zagrijavanje tkiva može biti korisno u zdravstvene svrhe (hypertemia- terapija lječenja

karcinoma povećanjem temperature određenog dijela tkiva korištenjem mikrovalnog

zračenja).

LITERATURA

[1] Poljak D., Izloženost ljudi neionizacijskom zračenju, Kigen, Zagreb 2006.

[2] Pravilnik o zaštiti od elektromagnetskih polja, Narodne novine 204, prosinac 2003.

[3] International Commision on Non-Ionazing radiation Protection (ICNIRP):

Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric, Magnetic and

Electromagnetic Fields (up to 300 GHz).

[4] Pravilnik o zaštiti od elektromagnetskih polja, Narodne novine 204, prosinac 2003.

[5] Hot K., Zaštita od električnog zračenja, Tehničko veleučilište u Zagrebu,

elektrotehnički odjel, veljača 2010.

[6] Ally Y. Simba, Development of Liquid-Type Human-Body Equivalent Antennas

for Induced Ankle Current Measrements at VHF Band, IEEE 2011.

[7] Poljak D.,Šesnić S.,Zulim I., Human Equivalent Antenna Model for HF

Exposures:Analytical versus Numerical Approach, SOFTCOM 2009.

[8] Poljak D., Šarolić A., Zulim I., Assessment of Human Exposure to High Frequency

Electromagnetic Fields Using Simplified Models of Human Body, SOFTCOM 2009.

[9] Tanatarec B. Poboljšanje kvalitete mjerenja u svrhu evaluacije izloženosti ljudskog

tijela

visokofrekvencijskim elektromagnetskim poljima

[10] Pejnović N:, Utjecaj bežičnih tehnologija na ljudsko zdravlje, stručni rad, 2009. ,

s interneta, pregledano 02. travnja 2011.

53

www.fer.hr/_.../UTJECAJ_BE

ZICNIH_TEHNOLOGIJA_NA_LJUDSKO_ZDRAVLJE.ppt

[11] http://www.gsmarena.com/ (vrijednosti SAR-a za mobilne uređaje)

[12] http://www.zakon.hr (mjere zaštite od neionizirajućeg zračenja)

[13] http://www.t.ht.hr (dopuštene razine EM zračenja)

[14] http://emc.nict.go.jp/bio/index_e.html (slike zračenja i utjecaja na ljudsko tijelo]

POPIS OZNAKA I KRATICA

f – frekvencija

λ – valna duljina

EM – elektromagnetski

E – energija

INCIRP-Međunarodno povjerenstvo za zaštitu d neionizirajućeg zračenja

MZ-Ministarstvo zdravstva Republike Hrvatske

ARCS-Austrijski istraživački centri

SAR-Specifična stopa apsorpcije

GSM-Global System for Mobile Communications(Mreža druge generacije mobilnih uređaja)

RDC-Radio dispečerska centrala

PRP- Pružna radijska postaja

54

SAŽETAK

U ovom radu prikazali smo utjecaj vanjskih sila (elektromagnetskih valova visokih

frekvencija) na ljudsko tijelo. Prvotno smo ponešto kazali o elektromagnetskom valu i

samom elektromagnetskom zračenju. Nakon toga smo objasnili elektromagnetsku

dozimetriju i izvore neionizirajućeg zračenja pri visokim frekvencijama te interakciju

ljudskog tijela sa elektromagnetskim poljima. Prikazali smo vrijednosti SAR-a i

modele ljudskog tijela prilikom razgovora na mobitel te utjecajem elektromagnetskih

valova.

Treće poglavlje smo iskoristili kako bismo pobliže objasnili biološke efekte na niskim i

visokim frekvencijama te kazali ponešto o toplinskom odzivu ljudskog tijela.

U četvrtom poglavlju smo prikazali mjere zaštite od neionizirajućeg zračenja te zakon

u Hrvatskoj i međunarodne zaštitne norme koji nam prikazuju dopuštene vrijednosti

zračenja te rukovanje uređajima koji zrače.

U petom poglavlju prikazali smo ljudske modele na visokim frekvencijama

(parelelepipedni, cilindrični).

U šestom poglavlju opisali smo radio dispečerski sustav te njegov rad.

U sedmom poglavlju napravili smo pomoću programa MATLAB i antene RD sustava

proračun inducirane struje u čovjeku na visokim frekvencijama. Rezultati su samo

gruba aproksimacija koju ne možemo ozbiljno razmatrati.

55

PRILOG

Kod programa MATLAB:

function []=globalnaclcclearglobal z a;zi=0:0.1:1.9;a=0.15;L=1.85;k2=9.629;epsilon=120*pi;E2z=8.48; for ii=1:length(zi) z=zi(ii); EA(ii)=quad(@funEa,0,L); CA(ii)=quad(@funCa,0,L); psi=(CA(ii)-(EA(ii)*(cos(k2*L))))./(1-(cos(k2*L))) I1z(ii)=(((j*4*pi)./(epsilon*psi))*(E2z./k2)).*[(cos(k2*z)-cos(k2*L))./cos(k2*L)]end figure(1)plot(zi,1e3.*abs(I1z),'k') figure()plot(zi,1e3.*abs(I1z),'k')end function Ea=funEa(s)global a z;k2=9.629; r1=((z-s).^2+a.^2).^0.5;r2=((z+s).^2+a.^2).^0.5; Ea=((exp(-j*k2*r1))./r1)+((exp(-j*k2*r2))./r2);return end function Ca=funCa(s)global a z;

56

k2=9.629; r1=((z-s).^2+a.^2).^0.5;r2=((z+s).^2+a.^2).^0.5; Ca=((exp(-j*k2*r1))./r1)+((exp(-j*k2*r2))./r2);Ca=Ca.*cos(k2*s); returnend

57