Laboratorio1 Comunicaciones Inalambricas de Javier

 

UCSP – Facultad de IET Comunicaciones Inalámbricas Inalámbricas

2019-1 Eloy Salazar Carrillo

PRIMERA UNIDAD: MEDICION DE RADIACION NO IONIZANTE

Guía de Prácticas 1. Medid Medidor or de inte intensi nsidad dad de de Campo Camposs

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Grupo:  ___________ 

Nota:

Alumno(s):

 ___________________________________________________   ___________________________________________________ 

I. Objetivos   

Aprender a utilizar el software de análisis de medidas de intensidad de Campo NBM -TS (Narda). Aprender a utilizar el Medidor de Intensidad de Campo NBM-550 Reconocer el proceso de medición de Radiaciones no ionizantes.

II. Contenido teórico 

Capítulo 1: Medición de campos electromagnéticos

En el mundo de hoy, hoy, prácticamente todo el mundo vive y trabaja en un entorno rodeado de equipos equip os técnicos técnicos que generan campos campos electromagné electromagnéticos. ticos. Nuestro reconocimiento reconocimiento de los  problemas asociados con estos campos y nuestra profundidad de información en esta área han aumentado medida los efectos de tales campos en el cuerpomucho humano han sido examinados mása de cerca.que Varias autoridades han definido durante tiempo los valores límite diseñado para proteger a los usuarios de los peligros de la exposición a dichas emisiones. El medidor de campo de banda ancha NBM-550 de Narda ofrece prácticamente a todos los interesados interesados en este tema con un instrumento instrumento para medir la radiación radiación no ionizante ionizante con la máxima precisión dentro de la gama de frecuencias de 100 kHz a 60 GHz (dependiendo de la sonda utilizada). El instrumento tiene una amplia gama de funciones, sin embargo, es muy fácil de usar. También cuenta con un práctico diseño, una carcasa robusta, larga duración de la batería y una alta precisión de medición. La figura 1 describe los componentes del Medidor de Intensidad de Campo NBM – 550, las que son el Medidor y las Sondas: 1

 

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Figura 1. Sistema de Medida de Radiaciones no Ionizantes NBM-550.

El NBM-55 NBM-550 0 hace hace medici medicione oness de precisi precisión ón para para propós propósito itoss de seguri seguridad dad humana humana,,  particularmente en ambientes de trabajo donde son probables altas intensidades de campo eléctric eléc trico o o magnét magnético ico.. También ambién puede puede utiliz utilizarse arse para para demost demostrar rar la compat compatibi ibilid lidad ad electromagnética (EMC) de los dispositivos y equipos. Ejemplos: • Medición Medición de de intensid intensidades ades de de campo campo como como parte parte de de las normas normas generales generales de segurid seguridad. ad. • Medi Medici ción ón de las in inten tensid sidad ades es de campo campo alrede alrededo dorr de los equip equipos os de transm transmisi isión ón y radar para establecer zonas de seguridad y para el monitoreo durante las operaciones. • Medi Medici ción ón de la inte intens nsid idad ad de camp campo o que que eman emanaa de los repet repetid idor ores es de teléf teléfon onos os móviles y sistemas de comunicaciones por satélite para garantizar el cumplimiento de los valores límite de seguridad humana. • Medici Medición ón de la inten intensid sidad ad del campo campo en el el entorno entorno de de trabajo trabajo indus industria trial, l, tales tales como equipos de soldadura de plásticos, equipos de calentamiento, templado y secado con RF.. RF • Medida Medidass para garant garantizar izar la seguri seguridad dad de las las personas personas que que utilizan utilizan equip equipos os de diaterm diatermia ia y otros equipos médicos que generan radiación de alta frecuencia. • Medici Medicione oness de intens intensida idad d de campo campo en estac estacion iones es base y cáma cámaras ras aneco anecoicas icas..

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El NBM-550 incluye una pantalla LCD de 4 pulgadas en diagonal con 240 x 320 de resoluc reso lución ión.. La pantal pantalla la muestra muestra mayor mayor inform informaci ación ón de un vistaz vistazo o que los medido medidores res tradicionales. Puede mostrar la intensidad de campo total real con lecturas individuales de cada eje '(si se proporciona) o mostrar el modo "Historial". El modo de historia NBM-550  proporciona un histograma en pantalla con hasta 8 horas de información. Puede elegir  mostra mos trarr los nivele niveless de campo campo máximo máximo,, promed promedio io mínimo mínimo y promed promedio io máximo máximo.. Por  su supu puest esto, o, to toda dass las las ca carac racte terí rísti stica cass no norm rmale aless qu quee us uste ted d esper esperarí aríaa en un medi medido dorr de intensidad de campo; máxima retención de señal, alarmas audibles, tiempo y promediado espacial. Cuando enciende la unidad, tiene una autocalibracion "auto zero". Con el GPS opcion opc ional, al, inclus incluso o las coorde coordenad nadas as de lat latitu itud d y longit longitud ud se muestr muestran. an. El manejo manejo del medidor se ha facilitado con las funciones de medición más comunes mostradas por  en enci cima ma de cuat cuatro ro "tec "tecla lass pr prog ogra rama mabl bles es"" que que le pe perm rmit iten en ca capt ptar ar rá rápi pida dame ment ntee el funcionamiento sin los tediosos manuales de operación. En la figura 2, se aprecia el medidor de campo NBM-550.

Figura 2. Software de Medida de Radiaciones no Ionizantes NBM-TS.

Las sondas patentadas de respuesta en frecuencia de Narda están diseñadas y fabricadas de manera que su sensibilidad refleja lo más posible una norma (o guía) particular. Por  ejemplo, muchas de las principales guías y estándares en el mundo establecen límites de campo E para una exposición humana máxima a 614 V/m (1000 W/m 2) a frecuencias más  bajas (~ 1 MHz). A frecuencias de 10 a 400 MHz, los límites son típicamente mucho menores, 61,4 V/m (10 W/m2), una diferencia de 20 dB (100 veces la potencia). Una sonda de respuesta de frecuencia configurada es diseñada para tales límites es 100 veces más sensible en la región de 100 MHz que a 1 MHz. V Ver er figura 3. Las mediciones generales de seguridad, para saber si cumple con un límite de exposición o no, las sondas son forma fácil de usar en cualquier entorno. La visualización de la intensidad de campo total con las sondas conformadas no es en términos de V/m o W/m 2, es "% de Std." 3

 

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Figura 3. Modelo de Referencia de máximos permisibles ICNIRP.

Así por ejemplo, en un sitio con emisores múltiples, un resultado del 15% es fácil de entender. La intensidad de campo detectada total de cada emisor (hasta su límite, a su frecuencia) ha aumentado hasta un 15%. Un uso adicional de estas sondas es que ya no tienen la "necesidad de saber" la frecuencia, cuando se utiliza una sonda Narda. En la figura 4 se puede apreciar un grupo reducido de sondas Narda con sus caratcteristicas.

Figura 4. Algunos Modelos de sondas Narda.

El softwa software re NBM-T NBM-TS S propor proporcio ciona na una cómoda cómoda gestió gestión n de datos, datos, do docum cument entació ación n de resultados y evaluación futura. También le ofrece la capacidad de controlar remotamente el NBM y realizar actualizaciones de firmware. Este innovador paquete de software le  permite vincular los datos GPS opcionales con imágenes reales de los programas de

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cartografía cartogr afía como como Googl Googlee Earth Earth ™, hacien haciendo do que los datos de campo campo adquie adquieran ran más relevancia con el lector, el software se puede apreciar en la figura 5.

Figura 5. Software de Medida de Radiaciones no Ionizantes NBM-TS.

III. Cuestionario previo a. Describa Describa por lo menos menos 3 tipos de sistemas sistemas que utilicen utilicen radiacio radiaciones nes Ionizantes Ionizantes,, que cuidados cuidados se utilizan cuando se realizan estas pruebas. Las radiaciones ionzantes son de tres tipos: Partículas alfa α. Son núcleos de helio (formados por dos protones y dos neutrones). Las partículas alfa son las radiaciones ionizantes con mayor masa, por lo que su capacidad de penetración en la materia es limitada, no pudiendo atravesar una hoja de papel o la piel de nuestro cuerpo. Las partículas alfa son muy energéticas.

Partículas beta β. Son electrones o positrones y poseen una masa mucho menor que las partículas alfa, por lo que tienen mayor capacidad para penetrar en la materia. Una partícula beta puede atravesar una hoja de papel, pero será detenida por una fina lámina de metal o metacrilato y por la ropa. Son menos energéticas que las partículas alfa.

Rayos gamma γ. Son radiaciones electromagnéticas, por lo que no tienen masa ni carga, lo que les hace tener un gran poder de penetración en la materia. Para detenerlas es necesaria una capa gruesa de plomo o una pared de hormigón. Los rayos gamma y los rayos X tienen las mismas propiedades, diferenciándose únicamente en su origen. Mientras que los rayos gamma se producen en el núcleo del átomo, los rayos X proceden de las capas externas del átomo, donde

se encuentran los electrones

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b. ¿Describa ¿Describa el estándar estándar de Radiacion Radiaciones es no Ionizantes Ionizantes ICNIRP, ICNIRP, para público público en general?, general?, ¿Cuál ¿Cuál es la diferencia entre el estándar que se aplica a trabajadores? ¿Por qué existe tal diferencia? La ICNIRP brinda orientación y asesoramiento sobre los peligros para la salud de la radiación no ionizante, al igual que elabora recomendaciones internacionales para limitar la exposición a la radiación no ionizante que son independientes y de base científica. Esta funciona mediante una comisión principal (14 miembros, vicepresidente), cuatro comités permanentes y expertos asesores. incluidos un presidente y un El ICNIRP presenta sus directrices de borrador on-line para comentarios y revisión públics antes de publicarse. También trabajan con IRPA y es reconocido por World Health Organization como socios en el campo de radiación no ionizantes.

La diferencia ente estándar para trabajadores y ciudadanos es que generalmente ellos son conscientes del riesgo potencial y para ello deben tomar sus protecciones adecuadas c. ¿Cómo se realiza realiza una una medida medida con un Medidor Medidor de Intensida Intensidad d de Cam Campo? po? Un medi edido dorr de campo ampo o medi edido dorr de nivel ivel de señal eñal es un instr nstrum umen ento to utili tilizzad ado o en electrónica para electrónica para medir la intensidad la  intensidad y  y otros parámetros de una señal de radiofrecuencia. radiofrecuencia. El instru ins trumen mento to puede puede transf transform ormar ar las ondas ondas electromagn electromagnética éticass en un una a im imag agen en del del espectro electromagnético y electromagnético  y lo presenta en forma de gráfico. Se utiliza tanto para señales analógicas como digitales: digitales: DVB-S (  DVB-S (QPSK QPSK), ), DVB-C ( DVB-C (QAM QAM)) y DVB-T (COFDM COFDM)) Los Losradio y ante anteni stas as lo lossy obtener util utiliz izan anasífrec frlaecue uent ntem emen ente te tanto para parapara or orie ient ntar ar la lass antenas  antenas  decomo rece recepc pció ión de radio  y nist televisión mejor señal, la televisión terrestre para lan que se emite vía satélite y luego para medir la señal llega a las tomas de usuario, para verificar qu que e lo ha hace ce ad adec ecua uadam damen ente te.. Lo Loss medido medidore ress de campo campo son son rece recept ptor ores es qu que e cubr cubren en un unas as frecuencias (normalmente desde 195 a 2500 MHz) para las señales de radio, televisión terrestre y satélite respectivamente. Con esto también hablamos de canales (conjunto de 8 MHz) que deseamos medir en cada momento, que puede ser un botón rotativo para elegir el canal que deseamos.

IV. Equipos y materiales Laboratorio: Motorola Equipos y dispositivos: 1 Computador Personal 1 Medidor de Intensidad de Campos NBM-550  

Software: Narda, NBM-TS 

V. Actividades 1. Actividad: Adquisición de Datos del Medidor A. La adquisi adquisición ción de de Datos Datos del medidor medidor de Campos Campos Narda Narda se lleva lleva a cabo cabo a través través del Softwar Software e NBM-TS, el cual vamos a usar para poder trasferir las señales almacenadas en el medidor NBM.

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B. Abra Abra el soft softwa ware re NBMNBM-TS TS de de su PC. 

C. Podemos Podemos apreciar apreciar 5 Pestaña Pestaña en su Menú, Menú, como como se muestra muestra a continuac continuación. ión.

-

En la pest pestañ aña a “Bas “Base e de Dat Datos os”, ”, se mues muestr tra a la info inform rmac ació ión n de la base base de dato datoss exportada en la computadora. En la pestaña pestaña “Memoria “Memoria del disposit dispositivo”, ivo”, se muestra muestra las opcione opcioness de conexió conexión n con el Medidor de Campos. En la pest pestañ aña a “M “Med edid ida” a”,, te per permi mite te manej manejar ar el Medi Medido dorr de In Inten tensi sidad dad de Cam Campo poss desde la PC. En la pesta pestaña ña “Conf “Config igur urac ació ión” n”,, te perm permit ite e obte obtene nerr in info form rmac ació ión n del Medid Medidor or de Intensidad de Campo. En la pes pestañ taña a “Extra “Extras” s” te da opcion opciones es para para actuali actualizac zación ión del del Medidor Medidor y cambia cambiarr el idioma del software

D. Entre Entre en la pestaña Configura Configuración ción,, “Estándares “Estándares de Seguridad” Seguridad”,, Elegir el estándar estándar ICNIRP ICNIRP Ocup 1998 y grafique los campos Eléctricos E y Magnéticos H del estándar. -

Enc Encon ontra trarr los valo valores res máxi máximos mos y míni mínimos mos,, en cada cada unidad unidad del del estánda estándarr (E y H). Enco Encont ntra rarr lo loss va valo lore ress límite límitess de exposi exposici ción ón del estánd estándar ar a 10 MHz, MHz, 10 100M 0MHz Hz,, 1G 1GHZ HZ y 10GHz.

E. Entre Entre en la pestañ pestaña a Base de datos, datos, Seleccio Seleccione ne 1 medida medida tanto tanto de Modo Timer, Timer, Spatial Spatial Average, Normal, Monitor, History, XYZ. F. Visualice Visualice de cada cada modo, la informac información ión comprend comprendida ida en la pantalla pantalla del lado derech derecho, o, Describa por cada Modo la información encontrada.

Preguntas:

a. Conecte el medidor de intensidad de Campo a la computadora, y transcriba la información de la Información del dispositivo y de la l a sonda, ¿Qué características se puede apreciar?

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 b. En el modo History, se puede visualizar una variación del campo Eléctrico y Magnético. ¿A que se debe esta variación? Debido a lo diferentes rangos de frecuencia que usan los diferentes estándares que soporta el equipo

2  Actividad: Uso del Medidor de Intensidad de Campo A. Reconozca Reconozca el equipo equipo para para esto revise revise la figura figura 6 y la Tabla 1. 1.

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Figura 6. Medidor de Radiaciones no Ionizantes NBM-550 .

Numero

Función

1

Conector hembra de sonda

2

micrófono

3

Pantalla

4

Panel de mando

Function keys

Se utiliza para seleccionar las funciones de menú mostradas en la pantalla ESC key

Se utiliza para salir de un menú / restablecer funciones y valores de medición OK key

Se utiliza para abrir un menú o función / confirmar un ajuste UP/DOWN arrow keys

Se utiliza para seleccionar menús y funciones / cambiar valores / bloquear  el teclado / cambiar el contraste

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ON/OFF key

Se utiliza para encender o apagar el instrumento Charge state

Indica el estado de carga (rojo = carga rápida, verde = carga lenta) Status Operating status Indica el estado de funcionamiento del instrumento: Verde = funcionamiento normal , Rojo = funcionamiento remoto remoto,, Parpadeo rojo = actualización actualización del  firmware o límite de alarma superado.

5

Trípode

6

Conectores eléctricos y ópticos

6a

Conector multifunción para USB / GPS (opcional) / disparador externo. Auricular 

6b 6c 6d

Conector óptico Adaptador / cargador de CA

7

Trípode (e (en la la pa parte po poster eriior de del In Instr strumento)

8

Compartimiento de las pilas (en la parte posterior del instrumento) Sonda (varios modelos disponibles)

9

Cabezal de la sonda

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Toma de la sonda Tabla 1. Conectores del Medidor de Radiaciones no Ionizantes NBM-550.

B. Conecte Conecte la Sonda de Campo Campo Eléctrico Eléctrico EF-189 EF-1891 1 al medidor de de intensidad intensidad de Campo Campo NBM 550, 550, fíjese en alinear las marcas rojas tanto del medidor NBM y de la sonda, antes de conectar. C. Encienda Encienda el medidor medidor de intens intensidad idad de campos campos y compru compruebe ebe el cor correcto recto estado estado d de e funcionamiento. D. Reconozca Reconozca el menú de la pantalla pantalla,, ver la la figura figura 7 y la tabla 2.

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Figura 7. Pantalla del Medidor de Radiaciones no Ionizantes NBM-550.

Numero

Función

1

Sonda utilizada

2

Función de al alarma (e (encendido)

3

Estado de carga de la batería

4

Tiempo

5

Advertencia: los datos GPS mostrados no están actualizados.

6

Presente la selección del modo de visualización

7

Valor medido y unidades

8

Gráfico de barras del valor medido con visualización del campo tipo: campo E = E, campo H = H, campo S = S

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Teclas de función

10

Fuera de la indicación del rango de medida. - Flecha abajo: señal demasiado pequeña - Flecha arriba: señal demasiado grande.

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Coordenadas GPS (opcional) Tabla 2. Conectores del Medidor de Radiaciones no Ionizantes NBM-550.

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E. Apreté Apreté el botón de “Menu”, “Menu”, ver figura figura 6, cambié cambié las unidad unidades es de Medic Medición. ión. ¿Qué ¿Qué opciones opciones de Unidades posee el medidor? Encuentre las relaciones entre cada unidad. (V/m, A/m, W/m2, mW/cm2), se recomienda visitar http://rfcalculator.mobi/convert-tesla.html. F. Cambie Cambie el tipo de result resultado ado de las medici mediciones, ones, e en n este caso caso existe existe 4 opciones: opciones: a.

Actual ,

Muestra el valor actual de la medida.

b.

Max Hold,

c. d.

Average, Max Avg,

el valor máximo de la medición.

el valor promedio de la medición. el valor máximo en un promediado de medición

G. Realice Realice una llamada llamada con su su celular y salve salve los 4 tipos tipos de resultado, resultado, anote anote el número número de índice que se va almacenando. Cambie el tiempo de promediado a 20 sg. Para esto use Menú - Configuración Configuración de medida - Tiempo de promediado, use las flechas y el botón Ok. H. Cuando Cuando uno utiliza utiliza la opción opción promedia promediado do espacial espacial te da solo el valor valor promedio promedio de la señal. I.

Cuando Cuando se utiliza utiliza el el modo monitor monitor se almacen almacena a los valores valores máximo, máximo, mínimo mínimo y promedi promediado. ado.

J. Cuando Cuando se utiliza utiliza la opción opción history, history, se almacena almacena la inform información ación duran durante te el rango de tiempo tiempo que se desea. K. Cuando Cuando se utiliza utiliza la opción opción XYZ, se almacena almacena la inform informació ación n de las sondas sondas que pueden pueden separar las componentes en sus ejes X, Y y Z.

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Mediciones de radiaciones con NARDA 1. Obje jeti tivo voss 1.1. Principal 

1.2.

Obtener mediante el uso del Medidor de Intensidad de Campo C ampo de NARDA distintos puntos de radiación electromagnética, magnética, intensidad de campo y estado dentro de la Universidad Católica San Pablo. Secundarios

Conocer las principales configuraciones, así como el modo de uso y operación del dispositivo medidor de campus de NARDA. Buscar, localizar y medir un punto en donde la radiación sea muy alta 2. Marc Marco o Teór Teóric ico o 



En el proceso de radiación electromagnética existen dos ondas, ortogonales entre si. Una el Campo Eléctrico es producida por la atracción y repulsión de las cargas entre sí a lo largo de un conductor, siendo su unidad unidad de medida V/m. La otra que es el Campo Magnético es producida por el flujo de corriente que existe en un conductor y se mide en A/m. La dirección de propagación es también ortogonal a las dos d os ondas anteriormente mencionadas. En el presente trabajo se medirá el campo magnético y eléctrico e intensidad de campo y su estado en ocupacional y público general; haciendo uso del de l dispositivo NARDA y un terminal que se conecta al mismo y que posee una antena cuasi-isotrópica. 3. Med edic iciiones ones

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Tabla 1. Mediciones del campo magnético, eléctrico, eléctrico, intensidad de campo y estado en los diferentes ámbitos de la universidad

4. Im Imág ágen enes es de m med edic icio ione ness

Aquí imágenes de nuestros compañeros haciendo mediciones en los diferentes ámbitos de la unas universidad.

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Figura 1. Medición en la entrada de los profesores

Figura 2. Medición en el pasto

Figura 3. Medición en la cancha de futbol

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5. Conc Conclu lusi sion ones es 





El dispositivo tiene la capacidad de medir no solo en el modo actual sino también en Max Hold, Promedio, Maximum, Minimum, etc. Posee también múltiples configuraciones configuraciones sobre estándares para las mediciones. La memoria del dispositivo puede guardar una gran cantidad de mediciones y para poder pode r usarlas es necesario del programa NBM-TS Muchas de estas mediciones salían muy altas ya que en muchos de los ámbitos de la universidad se encontraban antenas y routers era los cuales hacen eléctrico que el e l campo magnético y eléctrico aumenten, donde más se apreciaba en el campo y en el porcentaje de los estándares. Vemos también que en los estándares el público en general siempre es mayor que el ocupacional ya que el público genera esta más expuesto a la radiación.

6. Re Reco come mend ndac acio ione ness 





Se debe ser bastante cuidadoso en el manejo del dispositivo, la punta que permite as mediciones es bastante frágil y sus conectores son delicados. Hay que tener cuidado a la hora de ponerlo y sacarlo Debemos tener bastante agilidad al momento de tomar las mediciones, pues el dispositivo se actualiza bastante rápido y se pueden llegar a perder las medidas que se desean guardar En lo posible es recomendable ir en grupo para que cada uno se encargue de diferentes tareas como la de obtener una coordenada, la lectura del NARDAR, etc.

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