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Champs et ondes électromagnétiques - Mesures des champs électromagnétiques - Les normes

 

 MESURE DES CHAMPS ELECTROMAGNETIQUES

Pour mesurer un champ électromagnétique, il faut déterminer en premier lieu la gamme de fréquence où l’on se situe mais aussi quel modèle de calcul utiliser. Le choix du modèle de calcul dépend de la distance à laquelle on considère que la personne qui utilise un appareil produisant un champ électromagnétique va se situer dans une utilisation normale. Pour un téléviseur par exemple, on va effectuer les mesures à environ 2 m de l’appareil puisque c’est la distance moyenne à laquelle se trouve un téléspectateur.  Pour une antenne de téléphonie mobile (ou station de base), la plupart des personnes sont positionnés dans la rue à environ 10-20 m. Par contre, le technicien qui répare l’antenne se trouvera lui à quelques dizaines de cm. Dans ce cas, il faut effectuer des mesures en tenant compte des deux situations.

Le problème est donc de déterminer quel modèle physique doit être utilisé pour faire les mesures. De manière générale, on peut séparer l’espace autour de la source en trois parties : le champ proche, le champ intermédiaire et le champ lointain. Ces zones sont définies en fonction de la longueur d’onde (ou de la fréquence car les deux sont liées) du champ électromagnétique émis par la source.

Modélisation des différentes champs répartis autour d'une source électromagnétique

 Quelques exemples à titre d’illustration :

Tableau des champs électromagnétiques émanant de différentes sourcesOn remarque que la situation n’est pas identique pour une antenne de téléphonie mobile, pour une borne Wifi ou pour un téléviseur. Il faut donc appréhender chaque cas différemment et adapter les mesures en conséquence. Il faut de plus, pour apprécier la puissance électromagnétique reçue en un point de l’espace, tenir compte de la directivité de l’émetteur : certains émetteurs dirigent tout le signal dans une direction donnée (antenne directionnelle) tandis que d’autres émettent dans toutes les directions (antenne omni directionnelle). On a représenté ci-dessous l’amplitude du signal selon la direction considéréé.

Antenne omni-directionelle Antenne Omni-directionnelle Amplitude d'un signal électromagnétique selon sa direction Modélisation directionnelle de l'émission d'une antenne omni-directionnelle
antenne directionnelle Antenne multi-directionnelle Schéma directionnelle de l'émission d'une antenne multi-directionnelle Modélisation directionnelle de l'émission d'une antenne multi-directionnelle

 Quoiqu’il en soit, l’amplitude, et donc la puissance, des champs diminue avec la distance à la source. Lorsque l’on effectue des mesures de champ, il faut donc commencer par définir la fréquence à laquelle on s’intéresse puis décider du modèle physique à adopter On sélectionne alors le matériel adapté aux mesures.

Phéline possède des instruments adaptés à toutes les situations. Mais il est parfois nécessaire de se placer dans un environnement particulier. La plateforme Phéline dispose d’une chambre anéchoïque permet d’isoler un appareil de toutes les perturbations extérieures et d’une chambre réverbérante pour la mesure des caractéristiques électromagnétiques des matériaux notamment.

Influence de l’environnement sur les champs électromagnétiques

Outre les caractéristiques intrinsèques des appareils qui produisent un champ électromagnétique, les caractéristiques de l’environnement jouent un rôle fondamental dans la problématique des champs électromagnétiques. En effet, selon les objets environnant une source potentielle, les ondes ne vont pas se propager et/ou s’atténuer de la même manière. A titre d’exemple, une onde qui a une longueur d’onde de λ = 16 cm (GSM) est influencée par des objets de quelques cm, tandis que l’onde utilisée pour les ARVA (Appareil de recherche de victimes d’avalanches) de longueur d’onde λ = 656 m, les objets de petites tailles ne vont pas influencer le signal. C’est la raison pour laquelle il faut des émetteurs placés en hauteur et relativement rapprochés pour la téléphonie mobile car la longueur d’onde est faible et le champ facilement perturbé par la plupart des objets qui se trouvent dans l’environnement.
Phéline propose dans ce domaine des solutions de numérisation qui permettent de prédire les effets des champs électromagnétiques produits en fonction de l’environnement. Les quatre principaux phénomènes pris en compte pour l’étude de la propagation des ondes électromagnétiques sont : la réflexion, la réfraction, la diffraction et la transmission.

Tableau des phénomènes produits par la propagation des ondes électromagnétiques - Réflexion : une onde électromagnétique se réfléchit sur une surface comme la lumière sur un miroir.
- Réfraction : en pénétrant dans un matériau l’onde change de direction, car le milieu change, on passe de l’air à un autre milieu.
- Diffraction : en passant par une ouverture dont la taille est de l’ordre de la longueur d’onde ou en touchant une arête, l’onde se disperse et perd de l’énergie.

- Transmission : une onde perd une partie de son énergie selon les matériaux qu’elle traverse. Par exemple, la protection des opérateurs en radiologie se fait grâce une plaque de plomb qui atténue fortement les rayons X.Tous ces phénomènes vont atténuer la puissance du signal et donc avoir des conséquences sur la qualité de réception. C’est pour cette raison que les problématiques ne sont pas les mêmes en milieu urbain (beaucoup de bâtiments assez rapprochés) ou en milieu rural (peu de bâtiments assez éloignés).

Une fois que l’on a fait les mesures, il s’agit de les comparer aux normes qui sont proposées par les différents organismes nationaux et internationaux et si nécessaire, proposer des solutions pour baisser le niveau d’émission des appareils. Ces solutions peuvent recouvrir l’emplacement des appareils, la disposition des pièces, l’utilisation de matériaux différents….

 

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