בפרק זה אסביר מושגים בסיסיים במדידות קרינה בלתי מייננת. אנסה להסביר בצורה פשוטה וכללית ככל הניתן כדי שגם אם אתם לא מהנדסי אלקטרוניקה תצליחו להבין על מה אני מדבר. הבנה של מושגים בסיסיים במדידות קרינה בלתי מייננת דרושה גם כדי להבין איך למדוד קרינה בעצמכם וגם כדי להבין דוחות של מודדי קרינה מוסמכים (וכן כדי להבין את המגבלות של מדידות אלו).
תדר
ישנם שני תחומי תדרים עיקריים של קרינה בלתי מייננת בהם קיימת היום רוב החשיפה: תדר גבוה (RF ומיקרוגל) ותדר נמוך (רשת החשמל). ישנם מדי קרינה שמתאימים רק לאחד מהתחומים וישנם כאלה המסוגלים למדוד את שניהם.
עוד על חלוקת מקורות קרינה לפי תדר: – NTAL
מהירות תגובה ומדידה (קצב דגימה)
כאשר רמות הקרינה משתנות במהירות וכאשר רוב אותות השידור המודרנים משודרים בפולסים קצרים ומהירים (כמו במקרים של מקורות קרינה דיגיטאליים כגון סלולרי דור שני ושלישי, ראוטר אלחוטי, טלפונים אלחוטים וכו’) חובה להשתמש במדי קרינה בעלי מהירות דגימה ( sampling rate ) גבוה ככל הניתן (1000לשניה לפחות). אם נעשה שימוש במד קרינה עם מהירות מדידה נמוך מידי, לדוגמא כזה שדוגם אחת או פעמים לשנייה, כמו במדי קרינה פשוטים ומקצועיים כאחד, תוצאות המדידה יהיו נמוכות וחלקיות מאוד. כאשר למשל מודדים קרינה מראוטרWIFI עם מד קרינה בעל מהירות דגימה של אחת לשנייה או פעמים בשניה, התוצאות יהיו אפסיות אם בכלל. זאת בעוד שהראוטר האלחוטי פולטמשדר רמות שיא של קרינה לפחות 10 פעמים בשנייה (אות ביקון). לכן אני משתדל למדוד תמיד תוך כדי שימוש במדי קרינה שמהירות הדגימה שלהם מהירה ככל הניתן (לפחות מעל 1000 בשניה, בדרך כלל מעל 3500 לחצי שנייה).
ממוצעים
בחלק מהמייקרים נהוג לבצע מדידה ממוצעת. במדידות אלו רצוי (אך לא חובה) לציין גם ערכים מקסימאליים ומינימאליים שנמדדו. מיצוע המדידה יביא ברוב המייקרים לתמונה חלקית משום שערכים גבוהים שנמדדו בחלק מהזמן מוצעו על ידי ערכים נמוכים או אפסיים שנמדדו רוב הזמן. ברוב המייקרים אני לא נוהג לעשות ממוצע חישובי אלא מנסה לראות את כל התמונה ומנסה להבין מה גורם לערכים הגבוהים המופעים מידי פעם במשך המדידה. כאשר צריך לרשום תוצאה והמדידה משתנה כל הזמן אני רושם את ערך המקסימום, ערך המינימום, ואת הערך שנראה שהופיע רוב הזמן (לא ממוצע).
Duty Cycle (מחזור פעילות)
מחזור פעילות ( Duty Cycle ) נמדד באחוזים ומיצג את אחוז מהשניה בו האות (בדרך כלל שידור רדיו-סלולר) היה פעיל. למשל בשידורי רדיו AM ו FM המחזור פעילות הוא 100%. בשידור של אנטנות סלולריות בזמן שיא, בדרך כלל מחזור הפעילות נע בין 50%-80% בהתאם לתעבורה. במקרה של אותות WIFI, שידור מטלפונים אלחוטיים, ציוד אלחוטי ביתי, ציוד בלוטות’, טלפונים סלולרים מסוג UMTS וCDMA, ומקורות קרינה מודרנים רבים נוספים, מחזור הפעילות הוא נמוך מאוד, בדרך נמוך מ10%. אות שידור עם מחזור פעילות נמוך יתגלה רק כאשר נעשה שימוש במדי קרינה מהירים בעלי מהירות-קצב דגימה גבוה מאוד.
היחס בין ערך שיא הקרינה וערך ממוצע הקרינה יכול לרמוז על מחזור הפעילות. יחס גבוה, למשל שיא (PEAK VALUE) של 1mW/m2 בעוד הממוצע הוא נמוך למשל 0.001mW/m2 רומז על מחזור פעילות נמוך מאוד (כמו ב WIFI). לאומת זאת שיא (PEAK VALUE) של 1mW/m2 בעוד הממוצע הוא 0.8mW/m2 רומז על מחזור פעילות גבוה מאוד(כמו למשל באנטנות סלולריות בזמן שיא).
מבחינה של השפעה ונזקים ביולוגים; לדעתי גם אותות במחזור פעילות נמוך יחסית, כגון WIFI, יש השפעות ביולוגיות המסוגלות להתממש לבעיות בריאותיות קשות. לכן אני לא מזלזל באותות בעלי מחזור פעילות נמוך ומחשיב אותם ללא בריאים באותה מידה כמו אות בעל מחזור פעילות גבוה.
מדידה למשך זמן
כאשר רמות הקרינה משתנות במשך היום יש לבצע מדידה במשך כל שעות היום ולפעמים אפילו במשך כמה ימים. בדרך כלל משתמשים, במקרה זה, במד קרינה השומר את הנתונים הנמדדים בזיכרון פנימי ומאפשר תצוגה וניתוח שלהם על ציר הזמן. הדבר המומלץ ביותר הוא לבצע מדידה עם מד קרינה המאפשר חיבוריות למחשב ושמירה של נתוני המדידה בציר הזמן (שמירה על גבי המחשב). כך תתקבל תמונה מלאה ככל הניתן על המצב בשטח ותתאפשר הבנה מאוחרת ועיבוד של התוצאות ושל רמות הקרינה על פני כמה שעות או ימים.
כאשר אין בנמצא מד ששומר את הנתונים בצורה רציפה, יש לבצע את הבדיקות שוב ושוב בשעות שונות עד לקבלת תמונה של התנהגות הקרינה על פני השעות והימים.
מדידת ריבוי מקורות וריבוי תדרים (תדר גבוה)
רצוי לציין כי רוב המדים לקרינה אלקטרומגנטית בתדר גבוה (סלולרי, WIFI, אנטנות סלולריות, טלפונים אלחוטיים ועוד) שנתקלתי בהם עד היום (מקצועיים ופשוטים כאחד) אינם מסוגלים למדוד ריבוי מקורות קרינה וריבוי תדרים באופן נכון. המגבלה נובעת באופן פעולת המדים ומהקושי בלסכם את רמות הקרינה בכל התדרים. לכן במדידה של מקורות קרינה המשדרים בכמה תדרים (למשל WIFI, טלפון סלולרי דוור שלישי או אנטנות סלולר) או במדידה בה קיימים מגוון מקורות קרינה התוצאות לא יהיו מדויקות ובדרך כלל נמוכות מהמצב בשטח. עדיין ניתן להשתמש במדים אלו כדי לחשוף מקורות קרינה מגווני תדר וכדי להבין כיצד למגן וכיצד לצמצם את החשיפה מהם. כדי להבין את פיזור הקרינה על מישור התדר יש להשתמש בנתח תדרים מהיר.
תקני בטיחות ורמות חשיפה לקרינה
נושא התקן הוא בעייתי מאוד. בכל הקשור לקרינת רדיו התקן לא מגן ואינו רלוונטי בכלל(מבוסס על אפקט חום). בקרינה בתדר נמוך (קרינה ממערכות החשמל וקווי מתח גבוה) התקן הנהוג בארץ כבר יותר קרוב למציאות והוא אפילו הגיוני במידה מסוימת אל אף שאני ממליץ להיחשף כמה שפחות, אפילו לרמות נמוכות ממנו ועל אף שאני דוחה את שיטת הממוצעים. מכיוון שהתקנים אינם מגנים ואינם מבוססים על אפקטים ביולוגיים של הקרינה (בייחוד בתדר גבוה -סלולרי, אלחוטי ,רדיו, מיקרוגל), אתם צריכים להחליט בעצמכם לאיזה רמה אתם מוכנים לחשוף את עצמכם. ההמלצה שלי היא לשאוף להיחשף לכמה שפחות ותמיד למצוא את מקור הקרינה ולנטרל אותו, במיוחד בקרינה בתדר גבוה. כדי לעזור לכם להחליט מהיא הרמה שאתם רוצים לשמור על חשיפה נמוכה ממנה, הכנו דף מיוחד שמסביר את הנושא וסוקר את התקנים בעולם ומוסיף את ההמלצות שלי.
לחצו כאן כדי לקרוא עוד על תקנים לחשיפה לקרינה בלתי מייננת…
הערכת עומס החשיפה לקרינה
בכל הקשור לחשיפה לקרינה, לאדם רגיש לקרינה כל חשיפה יכולה לגרום לכאב לכן אדם רגיש לקרינה רצוי שיצמצם חשיפה לרמה האפסית. לאדם שעדיין לא רגיש מומלץ לצמצם את עומס החשיפה ככל הניתן.
את עומס החשיפה יש להעריך על ידי שקלול של מספר גודמים, חלקם נמדדים וחלקם מבוססים על ידע והבנה. עומס החשיפה הוא שקלול של:
- מספר האותות המשודרים (על ציר התדר),
- עוצמת הקרינה
- זמן החשיפה לקרינה.
את מספר האותות לא ניתן למדוד עם מד ביתי או אפילו מד מקצועי, לצורך כך יש להשתמש בנתחי תדרים יקרים שהשימוש בהם בבדיקות קרינה הוא נדיר ומוגבל. מה שנותר הוא להעריך את מספר האותות המשודרים בהתאם לידע טכני קיים. את עוצמת החשיפה לקרינה, מד הקרינה יתן בקירוב בגלל נושא ריבוי המקורות, ריבוי התדרים ומחזור הפעילות. את זמן החשיפה אפשר בדרך כלל להעריך באופן פשוט יחסית.
לדוגמה – ההבדל בחשיפה בין שימוש בסלולרי למגורים מול אנטנה סלולרית
ניקח לדוגמה את השימוש בסלולרי. על מספר האותות בסלולרי אין שליטה. בהתאם לסוג התקשורת אותו הוא מבצע, ישדר מספר אותות במספר חלונות תדר על פני תחום הRF ובנוסף יפלוט גם שדה מגנטי וחשמלי בתדרים נמוכים מאוד (ELF). יש לקחת זאת בחשבון בזמן הערכת עומס החשיפה ובזמן המדידה. את העוצמה אפשר למדוד בצורה חלקית על ידי מד קרינה ויש אפשרות לשלוט עליה על ידי דיבור במקומות פתוחים עם קליטה טובה או שימוש ברמקול או אוזנייה. על משך החשיפה אפשר לשלוט על ידי קיצור השיחות וכיבוי תקשורת הנתונים.
במקרה של אנטנה סלולרית מול הבית, מספר האותות המשודרים הוא בין כמה עשרות לכמה מאות (אם לא יותר), בכמה וכמה חלונות תדר ועל מספרם אין לנו שליטה. העוצמה הנמדדת נראה במבט ראשון קטנה יחסית (ביחס למקורות קרינה רדיו-סלולרי-אלחוטי אחרים) אבל יש לזכור כי במדידה לא באים לידי ביטוי מספר האותות על ציר התדר וכן כי מחזור הפעילות גבוה יחסית. משך החשיפה מאנטנה סלולרית הוא כל היממה. על מספר האותות אין לנו שליטה, על עוצמת הקרינה נוכל לשלוט על ידי מיגון קרינה מיקום נכון של אזורי השינה, הישיבה, העבודה. במקרה של אנטנה סלולרית זמן החשיפה הוא 24 שעות (או מספר השעות בהן אתה נמצא מולה או בקרבת). על זמן החשיפה יש לנו שליטה חלקית (בחלק מהמצבים אפשר פשוט לעזוב את אזור הקרינה, כאשר זה הבית שלך או איזור העבודה זה כבר יותר מורכב).
הערכת עומס החשיפה רלוונטית בעיקר לקרינת רדיו-סלולר-אלחוטי בגלל נושא ריבוי התדרים והאותות על ציר התדר וכן ריבוי המקורות וטווח השפעתם. כמו כן חלק מתקני השידור בתחום ה RF עושים שימוש בטכנולוגיה המבוססת על ריבוי תדרים וקפיצה בין תדרים.
כאמור כל צמצום בעומס החשיפה לקרינה הוא מבורך. במידת האפשר יש לצמצם את מספר המקורות, את עוצמת החשיפה ואת זמן החשיפה.
פרוטוקול רשמי של בדיקת קרינה
הפרוטוקול הרשמי הוא למעשה הנחיה מחייבת של המשרד להגנת הסביבה למודדים שאותם הוא מסמיך. יש לציין כי המשרד לאיכות הסביבה מתמודד עם מקורות קרינה סביבתיים ולכן שיטת המדידה שאותה הוא מקדם מתאימה, בדרך כלל יותר, לבדיקה של מקורות קרינה חיצוניים לבית גם כאשר המדידה מתבצעת בתוך הבית וגם כאשר המדידה מתבצעת מחוצה לו. המשרד מאפשר למודדים לחרוג מהשיטה, לבקשת מזמין הבדיקה ולמדוד באופן שונה מההנחיות, אבל לא מאפשר לרשום את התוצאות בחלק הרשמי של הדוח אלא רק בנספח של הדוח.
הנחיות:
- גובה – מטר אחד מעל הרצפה, במקרה של חימום תת רצפתי ניתן למדוד כ 20 ס”מ מעל הרצפה.
- מיקום – חובה למדוד לפחות בארבע פינות של החדר במרחק של מטר מהקיר וכן במרכז החדר . ניתן למדוד (לא חובה) בנקודות נוספות בחדר. במקרה שהחדר קטן מידי בשביל כמה מדידות מדוד במרכזו.
- לא ליד חלונות ולא ליד מקורות קרינה.
- בחישובים הנמצאים בדוח הרשמי לפעמים מבצעים מיצוע של הנתונים או מציגים אותם באופן ממוצע.
לדעתי שיטה זו חסרה ואינה נותנת את כל האינפורמציה למזמין הבדיקה בייחוד כאשר רוצה הלקוח להבין מהם מקורות הקרינה בתוך הבית או מחוץ לבית וכאשר מזמין הבדיקה מבקש לדעת איפה נמדדות הרמות הגבוהות ביותר והן אותן רמות גבוהות.
בדיקת רקע בחדר
בבדיקת רקע בחדר ניתן להשתמש בפרוטוקול הבדיקה הרשמי, כלומר מטר מעל הרצפה, מטר מהקירות וממקורות קרינה . מדידה כזו תיתן לכם מושג כללי כמה קרינה יש בממוצע בחדר. מדידה כזו יש לעשות אך ורק עם מד קרינה שנותן מידה מספרית ולא חיווי של יותר או פחות . רצוי לעשות מדידה זו עם מד קרינה מתקדם ומדויק בעל שלושה צירים ותגובה מהירה, אך למרות זאת גם מד קרינה פשוט יותר יכול לתת מושג כללי (ולא מחייב). רצוי לבצע מדידה זו כאשר מקורות הקרינה בחדר פועלים (טלפון אלחוטי, ראוטר אלחוטי, טלוויזיה וכו’) ולחזור על המדידה פעם נוספת כאשר מקורות הקרינה לא עובדים. השוואה בין תוצאות שתי המדידות הללו תאפשר לכם להבין כמה קרינה יש בחדר ללא מקורות קרינה ומהי ההשפעה שלהם על רמות הקרינה בחדר. כדי לבדוק השפעה של מקור אחד על רמת הקרינה בחדר ניתן לבצע מדידת רקע כאשר רק אותו מקור קרינה ספציפי עובד, כאשר כל מקורות הקרינה בחדר עובדים וכאשר אין מקורות קרינה בחדר.