BGIA/BGFE-Workshop Sicherheit in elektromagnetischen Feldern an Arbeitsplätzen. Messung elektrischer, magnetischer oder elektromagnetischer Felder

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1 BGIA/BGFE-Workshop Sicherheit in elektromagnetischen Feldern an Arbeitsplätzen Messung elektrischer, magnetischer oder elektromagnetischer Felder Messung EMF Nr.: 1 St 11/2005

2 BGV B11, BGR B11 Schutzziele Konkretisierung, Erläuterung Messung EMF Nr.: 2 St 11/2005

3 4 Beurteilung der Expositionsbereiche (1) Expositionsbereiche festlegen Ermittlung der auftretenden EM-Felder (Messung, Berechnung oder Vergleich) Beurteilung der Exposition durch Vergleich mit zulässigen Werten Messung EMF Nr.: 3 St 11/2005

4 Anforderung an Messgeräte Messgeräte müssen den Anforderung nach DIN VDE 0848 Teil 1 Sicherheit in elektromagnetischen Feldern, Mess- und Berechnungsverfahren entsprechen. Die gesamte Messunsicherheit sollte 20 % nicht überschreiten. Isotroper Messsondenaufbau Es sollen rückführbar auf PTB-spezifizierte, kalibrierte Geräte verwendet werden. Messung EMF Nr.: 4 St 11/2005

5 Elektrosmog-Messgeräte Elektrosmog-Messgeräte (auch Strahlungsmesser, Strahlungsdetektoren, Feldmeter, Teslameter, Gaussmeter, HF-Messgeräte, EMV-Messgeräte, H-Detektor genannt) werden benötigt, um die Stärke und den genauen Ort des Elektrosmog festzustellen. Wichtig ist hierbei, dass die Elektrosmog-Messgeräte eine ordentliche Messung ermöglichen und nicht irgendeinen Hokuspokus-Wert anzeigen. Hier sind aber große Qualitätsunterschiede zu bemängeln. Geräte, die gute Ergebnisse liefern, kosteten bisher im NF-Bereich meist weit über 500 und im HF-Bereich sogar meist weit über Solche Preise sind aber z. B. für den Endverbraucher, der mal schnell sein Schlafzimmer, Arbeitszimmer etc. ausmessen will absolut unrentabel. Weiterhin waren diese Geräte von der Handhabung meist viel zu kompliziert und nicht für den Elektrosmog-Laien gedacht. Messung EMF Nr.: 5 St 11/2005

6 Air Force, USA DLR (Deutsches Zentrum für Luftund Raumfahrt), Köln Fraunhofer Institut, Stuttgart Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching 3 MHz 3 GHz Daimler Chrysler AG, Stuttgart Hessischer Rundfunk, Frankfurt Microsoft GmbH, Unterschleißheim Philips, Wien RTL Television, Köln Universität Paris, Frankreich Messung EMF Nr.: 6 St 11/2005

7 Anforderung an Messgeräte Zur korrekten Bewertung inhomogener Felder (Industrie) soll die Messfläche der Sonden 100 cm² betragen oder über diese Fläche integriert werden. A = 100 cm² Messung EMF Nr.: 7 St 11/2005

8 Messverfahren Je nach Frequenz und Feldkomponente kommen unterschiedliche Messgeräte/-methoden zum Einsatz: NF-Bereich E-Feld Messplatten > 0 Hz bis 30 khz - Prinzip Verschiebungsdichte H/B-Feld Hallsonde 0 Hz bis 10 khz Induktionsspule > 0 Hz bis 30 khz HF-Bereich Induktionsspule 30 khz bis 30 MHz Thermoelement 300 khz bis 40 GHz Dioden 100 khz bis 40 GHz Messung EMF Nr.: 8 St 11/2005

9 Hallsonde ohne Feldeinwirkung Als Hallsonde bezeichnet Halbleiter man ein Halbleitermaterial dessen Hallkonstante R H bei ca bis 10-3 m 3 /As liegt. Freie Ladungsträger I Materialien können z. B. Wismut, Germanium oder Indiumantimonid sein. Messung EMF Nr.: 9 St 11/2005

10 Hallsonde im statischen Magnetfeld Die freien Leitungselektronen erfahren unter Einfluss eines magnetischen Feldes B eine Kraftwirkung (Lorenzkraft), die eine Anhäufung der Elektronen an einer Seite hervorruft (Potenzialdifferenz U H ). U H = R H I d B Messung EMF Nr.: 10 St 11/2005

11 Hall-Messgerät und Sonden Halbleiter 1-dim 3-dim Die Halbleiterplättchen sind nur wenige mm 2 groß. Messung EMF Nr.: 11 St 11/2005

12 Induktionsspule Das Messverfahren beruht auf dem Prinzip des Induktionsgesetzes. U N = Ind db dt A Ohne Korrektur führen unterschiedliche Frequenzen bei gleicher Feldstärke zu unterschiedlichen Messwertanzeigen. Messung EMF Nr.: 12 St 11/2005

13 Eindimensionale Messspule Diese Luftspule ist einfach herzustellen und die induzierte Spannung ergibt bei einer Frequenz von 50 Hz folgenden Zusammenhang: 1 mv => 1µT Messung EMF Nr.: 13 St 11/2005

14 Luftspule nach DIN VDE 0107 Effektive Windungsfläche 100 cm 2 Wicklung 318 Windungen Drahtdurchmesser 0,28 mm Mittlere Windungsdurchmesser 113 mm Gleichstromwiderstand 32 Ohm Messung EMF Nr.: 14 St 11/2005

15 Spule nach DIN VDE 0107; Bandbreite Die eindimensionale Luftspule kann im Frequenzbereich 10 bis 1000 Hz eingesetzt werden. (!! Induktionsgesetz beachten!!) Messung EMF Nr.: 15 St 11/2005

16 Wechselfeldmessgerät mit 3-dim. Messspule Moderne Wechselfeldmessgeräte messen dreidimensional (isotrop). Die Messwerte werden frequenzbewertet angezeigt. Messung EMF Nr.: 16 St 11/2005

17 Isotroper Aufbau NF-Magnetfeldsonde Drei Spulen isotrop angeordnet Dreidimensionale Messung Durch Alu-Folie gegen Einwirkung von E-Feld geschützt Messung EMF Nr.: 17 St 11/2005

18 Messung gepulster Magnetfelder Zur Messung gepulster Magnetfelder sind weitere Parameter des Messsystems zu beachten! Messung EMF Nr.: 18 St 11/2005

19 Isotroper Aufbau NF-E-Feldsonde Drei Platten isotrop angeordnet Dreidimensionale Messung Die unterschiedlichen Potenziale auf den Platten werden im Gerät ausgewertet (Plattenkondensator- Prinzip). Messung EMF Nr.: 19 St 11/2005

20 3-dim. E-Feld-Sonde Die Messsonde wird über einen Lichtwellenleiter mit dem Messgerät verbunden. Messung EMF Nr.: 20 St 11/2005

21 Elektrisches Feld Messung EMF Nr.: 21 St 11/2005

22 E-Feld-Messaufbau in einer Hochspannungsanlage Bei der Messung elektrischer Felder ist auf einen Mindestabstand der Messperson zur Messsonde von ca. 3,5 m zu achten! Die Sonde wird dazu auf ein Stativ montiert. Messung EMF Nr.: 22 St 11/2005

23 Hochfrequenzmessgeräte (Aufbau) Messwertaufnehmer elektrisch kurzer Dipol Rahmen- bzw. Hornantenne Messwandler Diode Thermokoppler Messübertragungsleitung Anzeigeeinheit Messung EMF Nr.: 23 St 11/2005

24 Dioden-Detektoren Vorteile Nachteile Hohe Empfindlichkeit Gutmütiger gegen Überlastung Kurze Ansprechzeit Effektivwertmessung nur bei einfachen Signalformen Fehlmessungen bei gepulsten Feldern Kostengünstiger Aufbau Messung EMF Nr.: 24 St 11/2005

25 Thermokoppler-Detektor Vorteile echte Effektivwertmessung Nachteile gering überlastbar (Radar) Beeinflussung durch Umgebungstemperatur Messung EMF Nr.: 25 St 11/2005

26 HF-Messsonde (Aufbau) Messung EMF Nr.: 26 St 11/2005

27 Hochfrequenzbereich Frequenz in MHz Wellenlänge in m 0, , , , ,50 3,4 148, ,00 0,7 960,00 0, ,00 0,12 Messung EMF Nr.: 27 St 11/2005

28 HF-Messsonden Breitbandig Sonden für E-Feld und H-Feld Im Nahfeld müssen E- und H-Feld gemessen werden. Messung EMF Nr.: 28 St 11/2005

29 Messvorbereitung und Durchführung Einholen von technischen Angaben über Feldquellen beim Betreiber Ermittlung von Expositionsbedingungen Festlegung eines bewertbaren Betriebszustandes Auswahl von Messverfahren und -geräten Abschätzung der zu erwartenden maximalen Feldstärke Messung, Protokollierung und Auswertung Messung EMF Nr.: 29 St 11/2005

30 Messprotokoll Für reproduzierbare Messergebnisse sollte das Messprotokoll folgende Angaben beinhalten: Standort/Betreiber; Ort und Zeit der Messung Anlagen- und/oder Generatorbezeichnung Hersteller, Baujahr, Typ, Fabriknummer Verwendungszweck, Betriebsart Arbeitsfrequenz, Leistung Expositionszeit verwendete Messgeräte Lageplan oder Skizze Messwerte Messung EMF Nr.: 30 St 11/2005

31 Lichtbogenschweißgeräte Messung EMF Nr.: 31 St 11/2005

32 Widerstandsschweißgeräte Messung EMF Nr.: 32 St 11/2005

33 Widerstandsschweißgeräte Messung EMF Nr.: 33 St 11/2005

34 Buckelschweißanlage Messung EMF Nr.: 34 St 11/2005

35 Induktionserwärmen Messung EMF Nr.: 35 St 11/2005

36 Induktionserwärmungsanlage Messung EMF Nr.: 36 St 11/2005

37 Messen An einigen Anlagen kann nur durch Messung der Feldstärken exakt ermittelt werden, welche Maßnahmen zu ergreifen sind. Messung EMF Nr.: 37 St 11/2005

38 EMF-Messdienst Messung EMF Nr.: 38 St 11/2005