Độ phơi nhiễm bức xạ điện từ ở khu vực nội thành hà nội và thử hiệu ứng phi nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC
NGÀNH: VẬT LÝ KỸ THUẬT

ĐỘ PHƠI NHIỄM BỨC XẠ ĐIỆN TỪ Ở
KHU VỰC NỘI THÀNH HÀ NỘI VÀ THỬ
HIỆU ỨNG PHI NHIỆT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

GS.TSKH. NGUYỄN VĂN TRỊ

NGƯỜI THỰC HIỆN

NGUYỄN TRỌNG ÁNH

HÀ NỘI 2010


Mục lục
MỞ ĐẦU ............................................................................. Error! Bookmark not defined.
Chương I TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ĐIỆN TỪ............... Error! Bookmark not defined.
1.1

SÓNG ĐIỆN TỪ TRONG KHÔNG GIAN TỰ DOError! Bookmark not defined.

1.1.1

Phương trình truyền sóng điện từ. ..................... Error! Bookmark not defined.

1.1.2

Các đại lượng đặc trưng..................................... Error! Bookmark not defined.

1.1.3

Biểu diễn phức của sóng điện từ........................ Error! Bookmark not defined.

1.1.4

Tính” hạt” của sóng điện từ. Photon.................. Error! Bookmark not defined.

1.1.5

Thang sóng điện từ. ........................................... Error! Bookmark not defined.

1.2

TƯƠNG TÁC GIỮA BỨC XẠ ĐIỆN TỪ VÀ CƠ THỂ SỐNGError! Bookmark

not defined.
1.2.1

Bản chất tương tác giữa bức xạ điện từ và cơ thể sống ....Error! Bookmark not

defined.
1.2.2

Tác dụng sinh học và y học của bức xạ điện từ lên cơ thể sốngError! Bookmark

not defined.
Chương II KHẢO SÁT ĐỘ PHƠI NHIỄM BỨC XẠ ĐIỆN TỪ Ở HÀ NỘI ....... Error!
Bookmark not defined.
2.1

PHƯƠNG PHÁP ĐO.................................................. Error! Bookmark not defined.

2.1.1

Hệ đo điện trường đẳng hướng HI-4455 ........... Error! Bookmark not defined.

2.1.2

Phương pháp đo................................................. Error! Bookmark not defined.

2.2

KẾT QUẢ ĐO ......................................................... Error! Bookmark not defined.

2.2.1

Kết quả đo sơ lược một số khu vực ở Hà Nội ... Error! Bookmark not defined.

2.2.2

Kết quả đo khu vực Cầu Giấy ........................... Error! Bookmark not defined.

2.2.3

Kết quả đo ngã tư Phạm Ngọc Thạch – Chùa BộcError! Bookmark not defined.

2.2.4

Kết quả đo khu Đại học Bách Khoa Hà Nội...... Error! Bookmark not defined.

2.2.5

Kết quả đo tại một số địa điểm khác ................. Error! Bookmark not defined.

2.2.5.1

Kết quả đo tại Lương Sơn Hòa Bình và đường Láng Hòa Lạc.......... Error!


Bookmark not defined.
2.2.5.2

Khảo sát sự thay đổi của cường độ bức xạ điện từ tại phòng điều trị chiếu xạ

Vật lý trị liệu bệnh Viện quân đội 108......................... Error! Bookmark not defined.
2.2.5.3

Khảo sát sự thay đổi của cường độ bức xạ điện từ theo thời gian tại số 4 Trần

Hưng Đạo..................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.5.4
2.3

Kết quả khảo sát vào ban đêm.................... Error! Bookmark not defined.

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ ĐO.Error! Bookmark not defined.

Chương III QUAN SÁT THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
CAO TẦN YẾU LÊN THỎ THÍ NGHIỆM ........................ Error! Bookmark not defined.
3.1

HỆ THỐNG MÁY CHIẾU ........................................ Error! Bookmark not defined.

3.1.1

Máy phát ............................................................ Error! Bookmark not defined.

3.1.2

Xác định trở kháng vào của ống chiếu .............. Error! Bookmark not defined.

3.1.3

Xác định phân bố của cường độ bức xạ từ ống chiếu.......Error! Bookmark not

defined.
3.2

THÍ NGHIỆM TRÊN THỎ ................................... Error! Bookmark not defined.

3.2.1

Đối tượng........................................................... Error! Bookmark not defined.

3.2.2

Phương pháp nghiên cứu ................................... Error! Bookmark not defined.

3.2.3

Kết quả............................................................... Error! Bookmark not defined.

3.3

NHẬN XÉT KẾT QUẢ .............................................. Error! Bookmark not defined.

KẾT LUẬN............................................................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................... Error! Bookmark not defined.
Kết quả đo A ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
Kết quả đo B ........................................................................ Error! Bookmark not defined.


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

MỞ ĐẦU

Ngày nay bức xạ điện siêu cao tần (BXSCT) được ứng dụng nhiều trong
các lĩnh vực: quân sự, thông tin, viễn thám và thiên văn, truyền hình, năng
lượng, y học, trong nghiên cứu khoa học vv…
Bức xạ điện từ siêu cao tần ngày càng được sử dụng mạnh mẽ trong
những năm gần đây. Đặc biết với sự phát phát triển bùng nổ của thông tin và
truyền hình các thiết bị phát sóng điện từ: trạm phát sóng truyền hình, trạm

phát sóng phát thanh, trạm BTS vv… và các thiết bị liên lạc cá nhân: điện
thoại, máy tính, thiết bị không dây … đã gây nên những mối lo ngại về ảnh
hưởng của BXSCT tới sức khỏe từ những thiết bị này.
Do bức BXSCT không có khả năng gây ion hóa nên các tiêu chuẩn về an
toàn bức xạ dành cho BXSCT đều dựa trên ảnh hưởng về nhiệt của BXSCT
để làm chuẩn. Vì vậy đòi hỏi phải có những nghiên cứu kỹ hơn về ảnh hưởng
của BXSCT đối với con người, đặc biệt là các nguồn BXSCT yếu đang có
mặt ở khắp mọi nơi.Đã có những kết luận ban đầu được đưa ra về ảnh hưởng
của BXSCT yếu đối với cơ thể sống.
Tại Việt Nam những năm gần đây, truyền hình, truyền thanh và các thiết
bị cá nhân sử dụng BXSCT cũng không nằm ngoài sự phát triển chung của
thể giới. Các trạm BTS được “mọc lên” với tốc độ chóng mặt, và thiếu sự quy
hoạch và kiểm tra. Điều này gây nên những bức xúc cho người dân sống gần
những trạm phát sóng.
Vì vậy đề tài: “Độ phơi nhiễm bức xạ điện từ ở khu vực nội thành Hà
Nội và thử hiệu ứng phi nhiệt của bức xạ cao tần” được thực hiện với 3
nhiệm vụ chính như sau:
1


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

- Tìm hiểu cở chế của tương tác của bức xạ điện từ với cơ thể sống;
- Khảo sát sự phân bố của cường độ bức xạ tại khu vực nội thành Hà
Nội;
- Thử hiệu ứng phi nhiệt của bức xạ cao tần lên thỏ.

2

Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

Chương I
TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
1.1 SÓNG ĐIỆN TỪ TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO
1.1.1 Phương trình truyền sóng điện từ.
Sóng điện từ trong không
gian tự do là một sóng điện từ

E

ngang (TEM – Transversal
Electric Magnetic) cấu tạo bởi
Z

véctơ điện trường biến thiên
r

H

điều hòa ( E ) và từ trường
r

biến thiên điều hòa ( H ).

Hình 1.1.1 Cấu tạo của sóng điện từ.

+ Thành phần điện trường
r
E có phương vuông góc với phương truyền sóng z, biến thiên điều hòa theo

thời gian và không gian theo phương trình sóng:

⎛ 2π 2π ⎞
−
E(z,t) = E 0 cos ⎜
z
λ ⎟⎠
⎝ T
⇒ E(z,t) = E 0 cos ( ωt-βz )

(1.1)

2π
⎧
⎪ω = T : tần số góc,
⎪
⎪⎪β = 2π : hằng số dịch pha,
Trong đó: ⎨
λ
⎪φ = ωt - βz : pha của sóng tại thời điểm t ở tọa độ x trên phương truyền,
⎪
⎪∆φ = βz = 2π z : độ dịch pha ứng với đoạn đường truyền sóng z.
⎪⎩
λ
r

+ Tương tự thành phần từ trường H có phương vuông góc với phương
r
truyền sóng z và đồng thời cũng vuông góc với véctơ E , biến thiên điều hòa

theo thời gian và không gian theo phương trình:
3


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

⎛ 2π 2π ⎞
H(z,t) = H 0 cos ⎜
−
z⎟
λ ⎠
⎝ T
⇒ H(z,t) = H 0 cos ( ωt-βz )

(1.2)

1.1.2 Các đại lượng đặc trưng.
a) Chu kỳ thời gian (chu kỳ của dao động điện từ)
+ Chu kỳ:

T[sec]

+ Tần số:

ν=

1
[Hz]
T

+ Tấn số góc:

ω=

2π
[rad/sec]
T

Chu kỳ thời gian của dao động điện từ chủ yếu do nguồn phát sóng quy
định.
b) Chu kỳ không gian (chu kỳ truyền dao động điện trong không gian)
+ Bước sóng:

λ = v φ T [m]

+ Vận tốc pha:

vφ =

λ
= λ.v [m/s]
T

Vận tốc pha và bước sóng chịu ảnh hưởng quyết định của môi trường.

vφ =

1
1
1
c
=
=
.
εµ
ε 0µ 0 ε r µ r
εrµr

Trong chân không: εr = µ r = 1 ⇒ vφ =

1
= 2,997925.108 m / s
ε 0µ 0

(1.3)
(1.4)

Trong môi trường ε r , µ r > 1 nên vφ < c .
1.1.3 Biểu diễn phức của sóng điện từ.
Để tiện tính toán, người ta thường phải biểu diễn phương trình truyền sóng
điện từ dưới dạng phức bằng phương pháp véctơ biên độ quay (hình):
*

E = E 0e j( ωt −βz ) = E 0e − jβz e jωt
4

(1.5)


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

*

E = E 0cos( ωt − βz) + jE 0 sin(ωt − β z)

Hay

(1.6)

Véctơ biên độ phức này quay với vận tốc góc ω trong mặt phẳng chiếu của
r

véctơ E lên trục thực (Real) biểu diễn phương trình sóng theo hướng z:

E = Re {E 0 e j( ωt −βz) } = E 0 cos(ωt − β z)
+ Đối với sóng truyền theo hướng bất kỳ, người ta phân tích thành các sóng
thành phần truyền theo 3 trục tọa độ x, y, z với các hằng số dịch pha tương
r

ứng là các thành phần của véctơ sóng k(k x , k y , k z ) . Khi đó ta có phương trình
truyền sóng tổng quát dưới dạng phức:
*

E = E 0e

r r
− jk. r

e jωt

(1.7)

Trong đó:
r
r(k x , k y , k z ) là véctơ tọa độ ;

r
k = k 2x + k 2y + k z2

(1.8)

1.1.4 Tính” hạt” của sóng điện từ. Photon
Theo quan điểm của vật lý học hiện đại, sóng điện từ mang lưỡng tính sóng
và hạt:
Một chùm bức xạ điện từ là một tập hợp các “hạt” tương đối tính, gọi là
photon (lượng tử sánh sáng). “Hạt” photon tương ứng với bức xạ điện từ đơn
sắc ( tần số ν , bước sóng λ ) có các đặc tính:
- Truyền trong chân không với vận tốc c
- Khối lượng nghỉ m0 = 0

5

Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

- Năng lượng E=hν =
- Động lượng p=

hc

(1.9)

λ

E hν h
=
=
c
c λ

(1.10)

Photon là phần nhỏ nhất của bức xạ điện từ. Khi được phát ra hoặc bị hấp
thụ nó chỉ có thể xuất hiện hoặc biến mất như một toàn bộ.
1.1.5 Thang sóng điện từ.
Người ta phân loại các sóng điện từ theo độ lớn của tần số (hay theo bước
sóng). Bảng dưới đây ghi tên các loại sóng điện từ tương ứng với những tần
số từ nhỏ đến lớn (bước sóng từ lớn đến nhỏ) và năng lượng photon tương
ứng.
Bảng 1.1
ν (Hz)

hν (eV)
0 – 10-7

∞ –10 m

3.107 – 3.108
3.108 – 3.109
3.109 – 3.1010
3.1010 – 3.1011
3.1011 – 7,5.1011

10-7 – 10-6
10-6 – 10-5
10-5 – 10-4
10-4 – 10-3
10-3 – 3,1.10-3

10 – 1m
10 – 1dm
10 – 1cm
10 – 1mm
1000 - 400 µm

Sóng m
Sóng dm
Sóng cm
Sóng mm
Sóng dưới mm

7,5.1011 – 4,28.1014

3,1.10-3 – 1,8

400 – 0,7µm

Sóng hồng ngoại

4,28. 1014 – 4,68.1014
4,68. 1014 – 5,35.1014
5,35. 1014 – 5,45.1014
5,45. 1014 – 6,12.1014
6,12. 1014 – 6,97.1014
6,97. 1014 – 7,50.1014

1,80 – 1,93
1,93 – 2,22
2,22 – 2,26
2,26 – 2,53
2,53 – 2,91
2,91 – 3,10

0,70 – 0,64 µm Đỏ
0,64 –
Da cam
Vàng
Lục
Lam
Tím

7,50. 1014 – 3.1015

3,1 – 12,4

0,4 – 0,1 µm

0 – 3.10

7

λ = c /ν

6

Tên gọi
Sóng dài
Sóng trung
Sóng ngắn

Bức xạ
nhìn thấy
(Visible)

Bức xạ tử ngoại
(Ultralviolet)


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

~1018

~104

~ 10

>1019

>105

<

Bức xạ Rơnghen
(X – Rays)
Bức xạ gamma
( γ – Rays)

1.2 TƯƠNG TÁC GIỮA BỨC XẠ ĐIỆN TỪ VÀ CƠ THỂ SỐNG
1.2.1 Bản chất tương tác giữa bức xạ điện từ và cơ thể sống
Khối chất (chất đông đặc, Condensend Matters) là khối kết hợp vĩ mô gồm
các nguyên tử và phân tử có tương tác mạnh mẽ với nhau. Các quá trình cơ
bản trong khối chất chính là tương tác giữa các nguyên tử (bản chất là tương
tác điện tử) trong hệ Điện tử phân tử (“Hệ nguyên tử” có kích thước nanomet)
Các hệ điện tử phân tử này gọi chung là Hệ điện tử học lượng tử. Các hệ
điện tử học lượng tử này quy định các tính chất vĩ mô của khối chất: Tính
năng đặc thù của Vật liệu, hoạt tính đặc thù của cơ thể.
Vì vậy tương tác giữa bức xạ điện từ và cơ thể sống thực chất là tương tác
giữa bức xạ điện từ với hệ Điện tử học lượng tử; và xét đến cùng là tương tác
giữa photon (hν) và electron hoạt động trong các hệ điện tử phân tử chức

năng của cơ thể sống.
Hai loại tương tác quan trọng nhất là phân cực electron và chuyển dời
lượng tử electron.
a. Phân cực electron
- Sự phân cực electron làm hấp thụ một số photon. Số photon bị hấp thụ tỷ
lệ với số lần “va chạm” với các phân tử vật chất và dĩ nhiên số photon bị hấp
thụ phải tỷ lệ với số photon tới (cường độ chùm bức xạ) và năng lượng chùm
photon tới.

7


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

E

Đám mây electron
bình thường

Đám mây electron bị phân cực do tác dụng của
thành phần điện trường E của bức xạ điện từ

Hình 1.2 : Sự phân
cực electron do tác dụng của điện trường của bức xạ
ρ
điện từ ( E : véc tơ cường độ điện trường của bức xạ điện từ)
- Sự phân cực của các electron trong liên kết tạo ra trong cơ thể một dòng
dịch chuyển do có tác dụng truyền năng lượng giữa các phân tử, tuỳ thuộc vào

bản chất của môi trường cơ thể sống có thể làm tăng nhiệt độ của cơ thể.
b. Chuyển rời lượng tử electron
Khi phân tử, nguyên tử hấp thụ lượng tử bức xạ điện từ, electron thay đổi
trạng thái do hấp thụ photon và chuyển lên mức năng lượng cao hơn (trạng
thái kích thích).
Điều kiện để có chuyển dời lượng tử electron là thoả mãn điều kiện “cộng
hưởng” lượng tử:
∆E = E 2 − E1 = hν

(1.11)

Các electron không thể lưu lại ở trạng thái kích thích vô thời hạn mà sau
một thời gian rất ngắn (cỡ 10-8 ÷ 109 s) phải chuyển về trạng thái cơ bản hoặc
trạng thái không kích thích và phát xạ lại một bức xạ điện từ hoặc thực hiện
một chuyển dời không bức xạ bằng cách trao lại cho mạng một phonon, tức là
8


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

truyền nhiệt cho mạng.
Trạng thái
kích thích

E3
E2

Trạng thái

cơ bản

E1
Bức xạ tới tương tác –
Electron hấp thụ một
một photon tới và
chuyển lên mức năng
lượng cao hơn (trạng
thái kích thích)

Electron trở về trạng
thái cơ bản và phát
xạ lại một photon

Chuyển dời
không bức xạ

Hình 1.3 Sơ đồ các mức năng lượng của hệ lượng tử
Trong tế bào sống luôn có sự trao đổi vật chất và năng lượng ở mức độ
cao nhờ các quá trình hoá học và vật lý khác nhau. Giai đoạn đầu tiên của bất
kỳ quá trình hoá học nào cũng mang đặc tính vật lý, đó là sự phân phối lại các
điện tử ở nguyên tử, phân tử, tạo nên một trạng thái mới so với trạng thái
trước khi xảy ra phản ứng. Sự phân bố lại các điện tử là do xuất hiện những
liên kết trung gian trong dạng các ion hay gốc tự do ở tất cả các chất có khả
năng tham gia phản ứng. Những liên kết này gây nên bước chuyển các
nguyên tử sang trạng thái kích thích. Những phản ứng hoá sinh xảy ra trong
cơ thể là nhờ có các men, chúng có khả năng chuyển các electron lên mức
năng lượng cao hơn, tức là tạm thời nâng mức năng lượng của toàn hệ.
Sự thay đổi cấu hình điện tử của phân tử phụ thuộc vào năng lượng
photon mà phân tử hấp thụ. Nếu năng lượng đó đủ lớn để bứt electron ra khỏi

nguyên tử, bức xạ tương ứng gọi là bức xạ ion hoá, khi đó nguyên tử trở
thành một gốc ion dương. Nếu năng lượng photon nhỏ chỉ đủ kích thích
9


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

nguyên tử, làm nguyên tử chuyển lên mức năng lượng cao hơn, phân tử tương
ứng có khả năng hoạt động hoá học cao hơn.
Năng lượng của photon vi ba và bức xạ hồng ngoại thường làm kích thích
các nguyên tử hoặc làm phân cực electron.
Năng lượng của photon ánh sáng thấy được, bức xạ tử ngoại làm kích
thích nguyên tử rõ rệt hơn, có vai trò trong các quá trình quang sinh như
quang hợp, tổng hợp vitamin, kích thích hoặc kiềm chế các phản ứng hoá học,
tác dụng quang động lực… Đặc biệt bức xạ tử ngoại bước sóng rất ngắn có
thể làm ion hoá phân tử, nhất là các phân tử acid amin.
Năng lượng của photon tia Rơnghen (X), tia gamma (γ) rất lớn, dễ dàng
kích thích nguyên tử và làm ion hoá nguyên tử, các hiệu ứng do nó gây ra rõ
rệt nhất ở chỗ các cấu trúc vi mô rồi vĩ mô bị tổn thương, nếu tổn thương quá
nặng có thể dẫn đến tế bào chết và có thể cơ thể chết.
1.2.2 Tác dụng sinh học và y học của bức xạ điện từ lên cơ thể sống
Bức xạ điện từ nói chung đều có những tác dụng sinh học nhất định. Các
sóng dài và sóng trung thì ảnh hưởng thường nhỏ. Các sóng ngắn và cực ngắn
có tác dụng rõ rệt hơn. Các sóng cực ngắn có tác dụng mạnh mẽ, đặc biệt có
thể làm cơ thể chết. Trong phần này đề cập một số tác dụng sinh học nhất
định của các sóng ngắn và cực ngắn lên cơ thể. Người ta cho rằng có hai cơ
chế tác dụng sinh học đồng thời tồn tại. Cơ chế tác dụng trực tiếp và cơ chế
tác dụng gián tiếp.

a. Cơ chế tác dụng trực tiếp
Năng lượng bức xạ được trực tiếp chuyển giao cho các phân tử cấu tạo nên
tổ chức cơ thể mà chủ yếu là các đại phân tử hữu cơ, chủ yếu là protein và
ADN, ARN… trong nhân của tế bào sống. Năng lượng đó gây nên quá trình
10


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

kích thích các nguyên tử, phân tử.
Các nguyên tử, phân tử ở trạng thái kích thích thường linh động, dễ dàng
tham gia các phản ứng hoá học với nhau. Các đại phân tử hữu cơ quan trọng
bị tổn thương gây nên tác dụng sinh học trực tiếp như tổn thương chức năng
hoạt động, gây đột biến gen…
Cũng có khi các phân tử, nguyên tử ở trạng thái kích thích bị phân li thành
các phân tử nhỏ hơn và cũng ở trạng thái kích thích, dễ dàng gây phản ứng
hoá học mới tạo ra các sản phẩm mới với những động năng nhất định di
chuyển trong môi trường.
Quá trình kích thích các phân tử, nguyên tử, các phản ứng hoá học trước
hết gây nên các tổn thương tại đó và sau đó có thể lan truyền ra các phân tử
khác ở xung quanh.
b. Cơ chế tác dụng gián tiếp
Trong các tổ chức cơ thể thì nước chiếm tỷ lệ rất cao (70 ÷ 90%). Vì vậy
có thể coi cơ thể sinh học như một môi trường gồm các phân tử hữu cơ và
nước. Ngoài tác dụng trực tiếp còn có cơ chế tác dụng gián tiếp, khi đó các
photon tác dụng lên các phân tử nước làm chúng chuyển sang trạng thái
kích thích hoặc bị ion hoá. Các phân tử nước ở trạng thái kích thích dễ
dàng tác dụng lên các phân tử hữu cơ của tổ chức gián tiếp thông qua các

phân tử nước khác.

11


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

Chương II
KHẢO SÁT ĐỘ PHƠI NHIỄM BỨC XẠ ĐIỆN TỪ Ở HÀ NỘI
2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO
2.1.1 Hệ đo điện trường đẳng hướng HI-4455
Hệ đo điện trường đẳng hướng HI-4455 là thiết bị được thiết kế để đo lân
điện trường lân cận các nguồn phát sóng radio. Có thể ứng dụng trong kiểm
tra và bảo vệ sức khỏe, đo sóng vô tuyến truyền hoặc thu nhận, kiểm tra EMI,
đo đạc các trường gây ra bởi các thiết bị ISM. Hệ đo gồm 2 thành bộ phận
chính là đầu dò HI-4455 và thiết bị chỉ thị HI-4416
Đầu dò HI-4455 bao gồm 2 thành phần: hệ anten, buồng điện tử:
- Hệ anten: bao gồm 3 anten gắn theo 3 trục x, y, z được bảo vệ bởi một
vỏ hình nón. 3 anten này được kết hợp với mạch tách sóng (gồm 3 diode
siêu cao tần và hệ mạch). Sóng điện từ từ môi trường tác gây ra điện áp
biến thiên trên các anten, tạo nên dòng điện xoay chiều; dòng điện xoay
chiều qua mạch tách sóng được đưa ra tại đầu ra của hệ anten.
- Buồng điện tử: Là hệ các mạch điện tử dùng để khuếch đại tín hiệu và
xử lý tín hiệu, và xuất tiện hiệu dạng số thông qua cổng quang cho thiết
bị chỉ thị. Tín hiệu tử anten được đưa qua bộ khuếch đại, sau đó được
đưa qua bộ chọn lựa và bù đắp, tín hiệu được đưa qua bộ dồn kênh, rồi
qua chuyển đổi A/D cuối cùng là đưa vào bộ xử lý. Tín hiệu sau khi
được xử lý chuyển thành dạng số được gửi tới thiết bị chỉ thị thông qua

cáp quang.

12


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

D
B

A
C

Hình 2.1: Hệ đo Hi-4455
a) hệ đo hoàn chỉnh; b) hệ anten;
c) buồng điện tử; d) thiết bị chỉ thị HI-4416

13


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

Hình 2.2 Sơ đồ khối của buồng điện tử
Thiết bị chỉ thị: có thể dùng thiết bị chỉ cá nhân kèm theo máy HI-4416 để
nhận kết quả. Hoặc kết hợp với bộ chuyển đổi HI-4413 để kết nối máy tính.
Các giá trị nhận được từ bộ chỉ thị ứng với đầu dò đầu dò HI-4455 bao

gồm: nhiệt độ, cường độ điện trường V/m, giá trị cường độ điện trường
bình phương (V/m)2 và giá trị của cường độ bức xạ (mật độ công suất)
mW/cm2.
Các thông số chính của đầu dò HI-4455
• Dải đo: 2-300 V/m
• Các dải đo toàn thang: 10, 30, 100, 300 V/m
• Tần số đáp ứng: 200 kHz- 26 GHz + 1,5 dB
27 GHz – 40 GHz + 3,0 dB
• Độ tuyến tính: +0,5 dB ( tràn thang): 2 bit thấp của bộ chuyển đổi A/D
14


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

• Tính đẳng hướng: +1,2 dB
• Mức quá tải trung bình: 6 lần giá trị lớn nhất của mỗi thang.
• Môi trường hoạt động:
o Nhiệt độ: 10oC đến 40oC (50oF đến 104oF)
o Độ ẩm: 5% đến 95%
• Kết nối cáp quang theo chuẩn FSMA
• Pin: loại NiCd 3,6 VDC, 1400 mA-h.
Sạc pin: 115/230 VAC, xấp xỉ 1 giờ.
Có thể sử dụng 17 giờ liên tiếp (nếu sạc đầy)
• Kích thước: chiều dài 432 mm
Đường kính đầu dò: 102 mm
Khối lượng: 0,54 Kg
2.1.2 Phương pháp đo
Do hệ đo là thiết bị đo đẳng hưởng và có tính tự động cao, nên phương

pháp đó khá đơn giản.
- Anten được lắp cách mặt đất 165cm
- Các giá trị cần ghi nhận bao gồm: nhiệt độ, thời gian tại thời điểm đo,
và giá trị cường độ điện trường (hoặc cường độ bức xạ) do hệ đo ghi
được.
Do khoảng cách từ các trạm phát sóng tới thiết bị đo là lớn hơn nhiều lần
bước sóng. Nên mối quan hệ giữa giá trị cường độ điện trường đo được và giá
trị cường độ bức xạ được tuân theo đo trường xa:

15


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

Trong trường xa của anten, mật độ dòng năng lượng (cường độ bức xạ S),
cường độ điện trường (E) và cường độ từ trường (H) liên quan với nhau bởi
bác biểu thức sau:
S = EH
E=(S)1/2 và H=(S/Z)1/2

(2.1)

E=ZH
Trong đó: E là cường độ điện trường (tính bằng V/m), H là cường độ từ
trường (tính bằng A/m), S là cường độ bức xạ của sóng điện từ (W/m2), Z là
trở kháng đặc tính của không gian tự do và Z ≈ 377Ω
Ta có E2=377S => S= E2/377

(2.2)

Do thang đo cường độ bức xạ của máy chỉ đạt độ chính xác 0,001 mW/cm2,
còn thang đo cường độ điện trường đạt độ chính xác tới 0,01V/m nên để tăng
độ chính xác trong phép đo ta sẽ sử dụng thang đo cường độ điện trường.
Số trạm phát sóng BTS và các trạm phát sóng điện từ ở trong thành phố Hà
Nội là rất lớn, đồng thời việc phân bố của các trạm BTS, cũng như các trạm
phát sóng khác trong thành phố không đồng đều. Nên công việc khảo sát được
tiến hành theo các bước sau:
a. Khảo sát sự phân bố các trạm phát truyền hình, trạm BTS, trạm phát
thanh:
Việc khảo sát sự phân bố các trạm truyền hình, trạm BTS, trạm phát
thanh trong thành phố được tiến hành bước đầu tiên nhằm phân loại sơ
lược cũng như dự đoán trước để giúp việc công việc đo đạc thuận lợi
hơn.

16


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

b. Đo sơ bộ các khu vực được chọn trong thành phố:
Việc đo sơ bộ các khu vực được chọn trong thành phố giúp chúng ta có
cái nhìn sơ lược về cường độ bức xạ tại các khu vực được chọn trong
thành phố. (Kết quả đo đạc cụ thể được kèm theo phụ lục 2)
c. Khảo sát kỹ sự phụ thuộc vào thời gian và khoảng cách tại 3 địa điểm
được chọn trong thành phố và 2 khu vực ngoại thành cách xa thành
phố:

Các phép đo được thực hiện chi tiết, xác định cụ thể sự phụ thuộc theo
thời gian và không gian của tại 3 địa điểm trong khu vực nội thành Hà
Nội và 2 địa điểm ngoại thành Hà Nội.

17


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

2.2 KẾT QUẢ ĐO
2.2.1 Kết quả đo sơ lược một số khu vực ở Hà Nội
Việc đo sơ bộ được tiến hành tại 50 địa điểm được chọn thuộc các khu vực
Cầu Giấy, đường Láng, Hoàng Quốc Việt, Bách Khoa, Mỹ Đình, đường Kim
Ngưu, đường Phạm Ngọc Thạch, Linh Đàm, Thanh Trì, Hồ Gươm. Các phép
đo được thực hiện từ ngày 19 – 06 – 2009 đến ngày 23 – 06 – 2009.
Bảng 2.1.1: Kết quả đo sơ lược một số khu vực ở Hà Nội
Ngày
đo
19

Địa điểm

Thời gian

175 Trần Đăng Ninh
265 Cầu Giấy
110 Cầu Giấy
KTX B6 đại học Bách Khoa Hà Nội

534 Trần Khát Chân
421 Trần Khát Chân
345 Trần Khát Chân
289 Trần Khát Chân
Bệnh Viện Thanh Nhàn
Ngã 3 Võ Thị Sáu - Thanh Nhàn

8h15→8h40
9h10→9h20
9h45→9h55
15h10→15h20
15h40→15h45
15h50→15h55
16h15→16h20
16h30→16h35
16h50→16h55
17h15→17h25

20

1100 đường Láng
824 đường Láng
Cầu Mộc
58 Quan Nhân
284 đường Láng
Cổng ký túc Đại học Kinh tế Quốc
dân

7h20→7h30
7h45→7h55

8h30→8h40
8h55→9h05
9h15→9h25
9h50→10h00

93
96
99
100
101
104

0,006
0,006
0,005
0,005
0,005
0,004

21

345 Trần Khát Chân
Ngõ 41 Trường Chinh
Chân cầu vượt Ngã Tư Vọng
46 Trường Chinh
24 Trường Chinh
1E Trường Chinh
Thư viện Tạ Quang Bửu
Cổng Parabon Đại học Bách Khoa
Hồ Hoàn Kiếm

Ngã 3 Trần Đăng Ninh - Nguyễn
Khánh Toàn
Ngã 3 Trần Đăng Ninh - Nguyễn

6h45→6h50
7h20→7h25
7h30→7h35
7h40
7h45
7h50→7h55
8h20→8h25
8h35→8h45
10h→10h40
15h30→15h50

92
100
101
101
101
101
100
100
104
102

0,003→0,004
0,005
0,004
0,004

0,004
0,004
0,005
0,005
0,003→0,004
0,003

16h05→16h15

103

0,002

18

Nhiệt
Cường độ bức
độ (F)
xạ (mW/cm2)
95 0,007→0,008
98 0,008→0,009
100 0,006→0,007
103 0,003→0,004
103
0,004
104
0,004
104 0,003→0,004
104 0,003→0,004
106

0,004
105
0,004


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

Phong Sắc
Ngã 3 Bưởi - hoàng Quốc Việt
Ngã tư Cầu Giấy
265 Cầu Giấy
1108 đương Láng

16h40→16h55
17h10→17h20
17h30→17h35
17h50→18h00

103
103
103
103

0,002→0,003
0,002→0,003
0,002
0,003

22

Ngã tư Trần Đăng Ninh chùa Hà
1100 đường Láng
218 đường Láng
Ngã tư Sở
Cầu Đông Tác
10 Phạm Ngọc Thạch
Đường vào Linh Đàm
Cầu Thanh Trì
Làng Quốc tế Thăng Long

6h10→6h25
6h45→7h10
7h30→7h40
7h55→8h00
8h30→8h35
8h50→9h05
9h30→9h40
10h30→10h40
11h25→11h30

95
97
98
99
100
102
104
105

104

0,003
0,003→0,004
0,003
0,003
0,003
0,003
0,002→0,003
0,007
0,002

23

110 Cầu Giấy
Ngã 3 Nguyễn Khánh Toàn - đường
Bưởi
30 Đào Tấn
Bệnh viện nhi
Đại học Ngoại Thương
Sân vận động Mỹ Đình
265 Cầu Giấy
625 Kim Ngưu
39 Kim Ngưu
213 Xã Đàn

8h00→8h30
8h50→9h10

90

92

0,004
0,002→0,003

94
95
95
96
100
101
100
98

0,003→0,004
0,003
0,003
0,003
0,002
0,004
0,004
0,003→0,004

9h25→9h50
10h10→10h25
10h35→10h50
11h15→11h45
13h35→13h50
14h40→14h50
15h10→15h25

17h10→17h30

Từ kết quả đo sơ bộ các 50 địa điểm đã chọn, ta nhận thấy sự phân bố
không đồng về cường độ của bức xạ điện từ tại Hà Nội. Giá trị thấp nhất đo
được là 0,002 mW/cm2 tại ngã 3 Trần Đăng Ninh – Nguyễn Phong Sắc, và
265 Cầu Giấy, ngã tư Cầu Giấy, và 265 Cầu Giấy vào thời gian 16h → 18h
ngày 21 – 06 – 2009. Giá trị lớn nhất đo được là 0,009mW/cm2 tại 265 Cầu
Giấy vào lúc 9h10 → 9h20. Ở khu vực này có sự thay đổi lớn theo thời gian
đo nên khảo sát kỹ sự thay đổi theo thời gian và khoảng cách tại khu vực Cầu
Giấy.
Khu vực ngã 4 Phạm Ngọc Thạch – Chùa Bộc – Tôn Thất Tùng – Đông
Tác; và khu vực Đại học Bách Khoa có số lượng trạm BTS tập trung nhiều
19


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

như tại khu vực Cầu Giấy nên cũng sẽ là 2 khu vực được khảo sát chi tiết sự
thay đổi của cường độ bức xạ điện từ theo thời gian và khoảng cách.
2.2.2 Kết quả đo khu vực Cầu Giấy
Khu vực cầu giấy là nơi tập trung, nhiều trạm BTS: 2 Cụm trạm lớn trung
tâm Bưu Điện Cầu Giấy, các trạm đặt trên nóc nhà 175 Trần Đăng Ninh- Cầu
Giấy Hà Nội (sát vị trí CG 07), và các trạm đơn lẻ đọc đường Nguyễn Phong
Sắc, Tô Hiệu, Bưởi.

B

A

C
Hình 2.4: Cụm trạm T1, 175 Trần Đăng Ninh
A) bản đồ đặt trạm; B) cụm trạm BTS khi chụp gần; C) cụm trạm BTS khi
chụp xa
20


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

Tại cụm trạm T1 có 4 trạm BTS liền kề nhau:
• Được đặt trên nóc nhà 4 tầng, các trạm cao từ 15 đến 20m
• Được chia làm 2 cụm trạm bé hơn, mỗi cụm bao gồm 2 trạm với
khoảng cách giữa các cột là 3->5m. Và khoảng cách giữa 2 cụm trạm là
20m.
• Cụm trạm được lắp gần khu làng Quốc tế Thăng Long, có các tòa nhà
cao tầng cao hơn trạm.
• Các anten của cột sóng dựng đứng.
Cum trạm T1 cách vị trí đo CG02 (265 Cầu Giấy) 500m.
Cụm trạm T07 tại ngã tư Cầu Giấy.

Hình 2.5: Sơ đồ cụm trạm T07

21


Luận văn thạc sĩ

Ngành Vật Lý Kỹ Thuật

T07.1
T07.2

T07.4

T07.3

Hình 2.6: Các trạm BTS T07.1; T07.2; T07.3; T07.4 tại ngã tư Cầu Giấy
Cụm trạm T07 tại ngã tư Cầu Giấy gồm 4 trạm chính:
- T07.1 đặt tại nóc tòa nhà cao 8 tầng, cao 25m, cách ngã tư Cầu Giấy
100m.
- T07.2 đặt nóc nhà 40 Cầu Giấy, cao 20m. Cách vị trí đo CG01 30m.
- T07.3 đặt trên nóc tòa nhà VIB (95 Cầu Giấy), cao 25m.

22