HET - mall

BEMI - BÄTTRE ELMILJÖ
Sida 1 av 8
Copyright © 1994-2006 Clas Tegenfeldt
BEMI705213.DOC
MÄTMETODER
Dokumentet reder ut en del grundläggande begrepp om mätteknik i samband med
kartläggningar av radiofrekventa fält, främst i större sammanhang såsom kommuner
eller forskningsprojekt. Skillnaden mellan att mäta punkt för punkt eller att mäta
kontinuerligt på vägnätet (sk. vägmätning) klargörs. Likaså understryks skillnaden
mellan att mäta sammanlagd effekttäthet kontra spektral mätning så att man får
information om varje sändare för sig. Skillnaden mellan verifierande mätningar och
kartläggande mätningar diskuteras också.
OM BEMI
BEMI – Bättre Elmiljö utvecklar mätinstrument, mätteknik och metoder inom området och har en unik
kombination av kompetens inom såväl elektronikkonstruktion, programmering, forskningsmetodik, EMC,
radioteknikkunnande såväl som praktisk erfarenhet av såväl FM sändare, mastbyggnation, radiolänkar, olika
militära radiosändare men framförallt från kontakt med tusentals elöverkänsliga personer. BEMI har arbetat
uteslutande med fält/strålning, närmiljön runt personer och dess hälsoeffekter sedan 1995. BEMI har deltagit och
hjälpt till att utföra ett flertal olika forskningsprojekt inom området.
Clas Tegenfeldt är civilingenjör i Teknisk Fysik och Elektroteknik (Y), har utvecklat och felsökt elektronik
alltsedan 1970-talet, har byggt master, installerat, testat och felsökt diverse radiosändare från 70 MHz upp till 4,5
GHz med sändareffekter från någon watt ända upp till 10 000 watt. Radiosändarna omfattar såväl rundradio,
dataöverföring, telefoni såväl som radiolänkar av olika slag. Tegenfeldt har utvecklat diverse mätinstrument för
elektriska och magnetiska fält från statiska fält ända upp i mikrovågor. Tegenfeldt har arbetat som doktorand på
Linköpings Tekniska Högskola åren 1991-1995 med medicinsk bildbehandling och visualisering av
cancertumörer. Tegenfeldt har varit involverad som konsult i olika forskningsprojekt om elöverkänslighet, bland
annat på Yrkesmedicin i Linköping. Tegenfeldt är ledande på att utveckla mätmetoder för mänsklig elmiljö.
Att mäta är att veta
Att mäta är att veta. Behovet av objektiv kunskap har alltid framtvingat mätningar, kunden vill bara betala för
den mängd vara man köper och säljaren vill inte skänka bort mer vara än han får betalt för… Mätning är
fundamentalt i allt vetande, all kunskap och all vetenskap.
För att få ett bättre underlag för beslut och diskussioner så är mätningar av den verkliga miljön kompletterad
med beräkningar/simuleringar av olika framtidsscenarion extremt värdefulla.
För att erhålla nödvändig information är spektralanalys nödvändigt. För att få information över stora områden i
kartläggande syfte krävs automatisk mätning över vägnätet. För att få lättillgängliga mätresultat måste mätdata
presenteras på kartor eftersom datamängderna blir oöverskådligt omfattande. Mätinstrumenten måste vara
tillräckligt känsliga för att fånga upp en FM/TV sändare på 10 mils avstånd eller en GSM basstation på 2-3 mils
avstånd. Så kallade bredbandiga isotropiska fältstyrkemätare och dylika mätinstrument är undermåliga för
ändamålet och kan ej användas för att erhålla nödvändig information.
Mätdata kan jämföras med uppgifter från operatörer av olika verksamheter i kontrollsyfte för att tillse att avtal
följs, detta handlar då om verifierande mätningar. Den mest typiska verifierande mätningarna handlar om att
kontrollera att gränsvärden inte överstigs till exempel vid takarbete nära sändarantenner, det kan också handla
om att kontrollera om åtaganden om täckning och teknisk funktion också efterlevs. Verifierande mätningar
handlar inte om att lära sig någonting, det handlar snarare om kontroll. Dessa verifierande mätningar utförs
normalt av operatörerna själva, och brukar normalt bekostas av dessa.
Med kartläggande vägmätning medelst spektrumanalysator och geografiska informationssystem kan man få svar
på de frågor som kan tänkas dyka upp i debatten eller kommunens planeringsarbete. Frågor om lågstrålande
zoner, om förändringar av radiofrekvent exponering genom åren eller framtida förändringar av en mast i ett
bygglovsärende går att utvärdera. Kombination av mätdata och simulerade vågutbredningsfall kan ge svar på
konsekvenser av olika placeringar av master/sändare. Mätdata kan ligga som epidemiologiskt underlag för
forskning på folkhälsoområdet. Kartläggande mätningar av olika slag, över ytor, över tid, över olika
befolkningsgrupper etc. är alla av sin natur forskningsaktiga, man samlar kunskap om verkligheten.
Föreläsning/utbildning • Mätteknik DC-GHz • Analys/åtgärder/policy • Forskning/utveckling BEMI - Bättre Elmiljö
Törnevalla Gamla Skola 590 62 LINGHEM
Telefon
013-74 000
Mejl
Internet
[email protected]
http://www.bemi.se/
BEMI - BÄTTRE ELMILJÖ
Sida 2 av 8
Copyright © 1994-2006 Clas Tegenfeldt
BEMI705213.DOC
OLIKA SÄTT ATT MÄTA
Det finns många olika sätt att mäta en signal, man kan mäta dess absoluta eller relativa styrka, dess dominerande
frekvens eller hela frekvensspektrat, utbredning, riktning, och mycket annat. I princip går det aldrig att mäta
allting, utan man måste välja vad som ska mätas. Val av mätmetod och framförallt mätinstrument speglar direkt
vad som kan läsas ut ur mätresultatet. Många mätinstrument och metoder är enbart lämpade i vissa situationer,
oftast i laboratoriemiljö i samband med utveckling. Ett olämpligt mätinstrument behöver inte vara dåligt bara för
att det inte är lämpligt för en viss mätning, likaså behöver inte en mätning ha hög kvalitet bara därför att
mätinstrumentet är dyrt… I det militära brukar man skämtsamt prata om ”skit bakom vapnet”, en devis som även
gäller vid hanteringen av mätinstrument.
1.
Bredbandig mätning (isotropisk elektrisk fältstyrka
summerad till en siffra).
Kan besvara frågan: Är fältet tillräckligt starkt för att
ge uppvärmning (överstiga gränsvärdet)? Inga övriga
frågor kan besvaras. Instrumentet används normalt för
att kontrollera (yrkeshygieniskt) gränsvärde vid
mastarbete, takarbete och andra situationer i direkt
närhet (några meter) från sändarantenner.
Man vet i efterhand ingenting överhuvudtaget vilken
eller vilka sändare som gav upphov till ett ev. utslag,
ingen
information
om
frekvens
finns.
2.
Spektral mätning (elektrisk fältstyrka fördelad över
olika frekvenser som ett diagram).
Kan besvara frågor som t.ex.: är TV starkare än allting
annat? Är GSM dominerande? Hur stor del av
radiostrålningen utgörs av 3G? Är 3G svagare än
GSM? Viktigt att notera är att det går att summera ett
spektrum till en bredbandig fältstyrka lika den som
instrument (1) ger! Spektrumanalysator är mer
generellt, extremt mycket känsligare och ger mycket
mer information.
Spektrumanalysatorer är
BEMI utför mätningar.
standardinstrumentet
då
Föreläsning/utbildning • Mätteknik DC-GHz • Analys/åtgärder/policy • Forskning/utveckling BEMI - Bättre Elmiljö
Törnevalla Gamla Skola 590 62 LINGHEM
Telefon
013-74 000
Mejl
Internet
[email protected]
http://www.bemi.se/
BEMI - BÄTTRE ELMILJÖ
Sida 3 av 8
Copyright © 1994-2006 Clas Tegenfeldt
BEMI705213.DOC
Bredbandig mätning - isotropisk fältstyrkemätare (1)
Det finns flera problem med instrument (1), de ger ett summerat
effektivmedelvärde över frekvens och över tid, de är inte tillräckligt känsliga
annat än i direkt närhet till radiosändare, och de ger ingen som helst
information om vad som gav upphov till en siffra. Instrument (1) är endast
användbara för att säkerställa termiskt baserat gränsvärde för personer i direkt
närhet till antenner/sändare. Instrument (1) kan INTE ge information av något
som helst slag på längre avstånd från sändare (för GSM och 3G betyder det
inte ens hundra meter!).
Vi kan likna det med ljudmätning, (1) ger en siffra på totalt ljudtryck medan (2)
ger en komplett bild över ljudtryck fördelat på alla ingående frekvenser (toner)
i ljudet. Medan (1) baseras på medelvärde är (2) en simultan bild av toppvärde.
Medelvärde och toppvärde kan för vissa signaler vara lika (t.ex. en FM
sändare) men vara mycket olika för andra signaler, t.ex. GSM sändare där
minst en faktor 8 brukar skilja för toppvärde resp. medelvärde från en
mobiltelefon. Står man med en fot i en hink med iskallt vatten och en i en hink
med kokhett vatten så är det i genomsnitt ganska skönt… I ren fysikalisk
mening existerar toppvärden eftersom det är värdet på signalen vid någon
tidpunkt medan medelvärdet inte är fysikaliskt utan endast existerar som en
matematisk beskrivning av signalen.
Medelvärden är oftast bara användbara i situationer där en signal inte varierar
speciellt mycket, annars förlorar man mycket information. Instrument(1) ger
inte bara ett summerat effektivmedelvärde över hela frekvensbandet (t.ex. 0,1-8000 MHz), utan även ett
medelvärde som viktas över tid (oftast 6 minuter), samt även över plats eftersom man brukar flytta mätproben
mellan flera mätpunkter några meter isär. Mätning med (1) ger alltså ett medelvärde som motsvarar den termiska
(effektivmedelvärde) uppvärmning som det radiofrekventa fältet ger upphov till under sex minuters tid. Faktum
är att många av instrumenten(1) faktiskt har en sensor som primärt mäter uppvärmningen och sedan rapporterar
detta som V/m eller W/m2. Modernare instrument(1) fungerar lite annorlunda men principen är densamma,
instrumentet reagerar på totalt mottagen effekt från antennen och omvandlar detta till elektrisk fältstyrka i volt
per meter (V/m) eller effekttäthet i watt per kvadratmeter (W/m2). Notera att mätproben (antennen) INTE mäter
effekttäthet i W/m2 utan faktiskt det elektriska fältet som sedan räknas om i instrumentet till W/m2 förutsättande
en given teoretisk fri rymd.
Ett typiskt bredbandigt instrument(1) för mätning har en känslighet av 0,6 V/m
och kan alltså bara mäta signaler som är relativt kraftiga, det krävs alltså att
man i praktiken måste vara mycket nära en radiosändare för att ett instrument
av typ (1) över huvudtaget skall kunna reagera. Det kan liknas med att ha en så
dålig känslighet på ljudstyrkemätaren att det är först över 100 dBA som
instrumentet reagerar, först då man är i närhet av gränsvärden och kan riskera
skador som instrument av typ (1) är användbara. Men om en granne klagar på
störande ljud på natten så är det ju meningslöst att mäta med ett instrument
som inte ens reagerar förrän man är i närheten av att få hörselskador? Det är
alltså meningslöst att mäta med (1) i sådana fall man är på hundratals eller tusentals meter bort från en basstation,
i dessa fall kommer instrument (1) aldrig ens kunna ge ett mätvärde.
Industrirepresentanter har under möten (där BEMI deltagit) ivrigt förespråkat bredbandig mätning enligt (1), och
det var också denna mätmetod Ångpanneföreningen (ÅF) använde i Södertälje. Resultatet av ÅFs mätning i
Södertälje är flera pärmar med siffror som ALLA förutom en handfull (<10 st) är UNDER instrumentets (1)
brusnivå, dvs. alla siffrorna i pärmarna som utgjorde redovisningen till kommunen bestod av slumpmässiga
siffror som lika gärna hade kunnat ”mätas” i kontoret hemma med urkopplad antenn eller genom att kasta
tärning… Resultatet av ÅFs projekt var alltså helt värdelöst. Projektet är offentlig handling om någon vill
kontrollera uppgifterna. Det enda man kan konstatera ur ett sådant material är att mätpunkterna inte överstiger
gällande gränsvärden. Problemet är ju att man redan VET detta i förväg!
Gällande gränsvärde för GSM900 är 4,5 W/m2 enligt SSI (ICNIRP), om en GSM900 basstation sänder på 45
Watt så är man under gränsvärdet då ytan framför antennen är 10 kvadratmeter eller större. Det är självklart att
man på hundratals eller tusentals meters avstånd har spridit ut radiovågorna över mycket stora ytor och därmed
ligger långt under gällande gränsvärde! Det är alltså en fullständigt självklar och otvetydig sak att man ALLTID
är långt under gällande gränsvärden så fort man är mer än tiotalet meter från närmaste antenn (rakt framför).
Föreläsning/utbildning • Mätteknik DC-GHz • Analys/åtgärder/policy • Forskning/utveckling BEMI - Bättre Elmiljö
Törnevalla Gamla Skola 590 62 LINGHEM
Telefon
013-74 000
Mejl
Internet
[email protected]
http://www.bemi.se/
BEMI - BÄTTRE ELMILJÖ
Sida 4 av 8
Copyright © 1994-2006 Clas Tegenfeldt
BEMI705213.DOC
Spektral mätning – spektrumanalysator (2)
Med en spektrumanalysator kan man mäta vad man kallar spektrum, alltså
varje frekvenskomponent var för sig. Detta innebär att man ser fältets styrka
för t.ex. FM radio och TV var för sig och inte summerat som en siffra. Man
ser alltså varje enskild sändares bidrag till elmiljön på platsen. Man kan
utifrån spektrumanalysatorns diagram efteråt göra analyser för att svara på
många olika frågor. Det går att göra jämförelser mellan fältstyrkor från olika
sändare, t.ex. basstation i punkt X bidrar på denna plats med dubbelt så
mycket som basstation Y, eller att 3G är 30% starkare än den starkaste av TV
sändarna på denna plats. Det går att summera alla TV kanaler till en siffra för
TV, alla radiokanaler till en siffra för radio och till en siffra för GSM900,
GSM1800 resp. 3G. Dessa siffror är då en reduktion av mängden data som
spektrum innehåller. Reduceras hela frekvensområdet till en enda siffra, ja då
har man erhållit samma siffra som instrument (1) ger.
En spektrumanalysator kan lätt mäta ned till 40 dBµV/m (0,0001 V/m) medan
instrument (1) typiskt kan mäta fält ned till 115 dBµV/m (0,6 V/m), dvs. en
spektrumanalysator (2) är så mycket känsligare att när man måste dämpa signalen för att inte
spektrumanalysatorns ingångssteg ska brinna upp, det är först då en bredbandig fältstyrkemätare (1) börjar bli
användbar!
dBuV/m
Gränsg. 17, 2004-09-16
160
SSI FS 2002:3
150
140
EMC Immunitet
130
120
Isotropiskt fältstyrkemätares lägsta mätbara nivå
3G
110
100
TV kanaler
90
GSM900
DECT
Minicall
80
GSM1800
(medel GSM900)
FM
70
60
(PTS 58 dBuV/m)
50
40
EMC emission på 10 m
30
Föreläsning/utbildning • Mätteknik DC-GHz • Analys/åtgärder/policy • Forskning/utveckling Telefon
2,5E+9
Hz
Dagens elmiljö, vid Gränsgatans dagis, är alltså över vad apparater oavsiktligt får emittera (EMC emission), klart
under vad en “isotropisk fältstyrkemätare” klarar av att hitta, givetvis lagligt under såväl gällande tekniska krav
(EMC immunitet) som “gränsvärdena” enligt Statens Strålskyddsinstitut – SSI (författningssamlingen t.ex.
FS2002.3). Man ser också att mobiltelefonin är dominerande exponering totalt sett, och mycket högre än det rent
tekniskt krävs eller de krav som myndigheten PTS har formulerat i licenskraven.
BEMI - Bättre Elmiljö
Törnevalla Gamla Skola 590 62 LINGHEM
2,4E+9
2,3E+9
2,2E+9
2,1E+9
2,0E+9
1,9E+9
1,8E+9
1,7E+9
1,6E+9
1,5E+9
1,4E+9
1,3E+9
1,2E+9
1,1E+9
1,0E+9
900,0E+6
800,0E+6
700,0E+6
600,0E+6
500,0E+6
400,0E+6
300,0E+6
200,0E+6
100,0E+6
000,0E+0
20
013-74 000
Mejl
Internet
[email protected]
http://www.bemi.se/
BEMI - BÄTTRE ELMILJÖ
Sida 5 av 8
Copyright © 1994-2006 Clas Tegenfeldt
BEMI705213.DOC
Fältstyrka respektive effekttäthet
Mätinstrument kan vara konstruerade på många sätt och kan vara graderade i diverse enheter, t.ex. dBm, dBµV,
dBW, W, V, A, T, Gauss etc. Många av dessa sätt att ange vad man mäter passar vissa situationer men inte
andra. Mätinstrument skapas av tekniker för tekniker, inte för kommuners kartläggningar. Många instrument är
helt olämpliga och många enheter är olämpliga, svårtydbara eller vilseledande.
Ett elektromagnetiskt fält består av två delar, en elektrisk komponent och en magnetisk. För statiska eller
lågfrekventa fält kan man ofta skilja dessa åt, man kan ha höga elektriska fält och inga magnetfält från elsystem
(50 Hz), man kan ha höga magnetfält från vagabonderande ström via fjärrvärmenät i gatan utan att ha elektriska
fält. Men då man ökar frekvensen börjar skillnaden mellan fälten att avta och de kopplas samman, de hänger
ihop. För fält som har så pass hög frekvens att de ”skakat loss” från sändaren (antennen) och alltså strålat iväg i
rymden så är kopplingen så stark att man inte särskiljer de två fältkomponenterna, därav det sammanfattande
namnet ”elektromagnetisk” som inkluderar bägge fälten.
För radiofrekvent strålning en bit från en sändare/antenn har man alltså både elektriskt och magnetiskt fält i
vågen. Det råkar finnas en faktor 377 ggr. som skiljer dessa två åt, vet man den ena kan man alltså räkna sig fram
till den andra. Nu är det så att antenner för radiofrekventa fält särskilt i mikrovågsområdet faktiskt fångar upp
den elektriska komponenten, inte den magnetiska. Därför är det så att man egentligen mäter det elektriska fältet i
luften, något som anges i volt per meter (V/m). Den magnetiska komponenten kan anges i ampere per meter
(A/m) eller i mikrotesla (µT) eller i nanotesla (nT).
Mätningen baseras alltså alltid på V/m eller A/m (eller µT eller nT), ingenting annat.
Normalt anges allt i elektrisk fältstyrka eftersom det faktiskt är det som mäts. Detta innebär enheten volt per
meter (V/m). Man kan använda linjär skala vilket är opraktiskt, särskilt i diagramform som blir svårlästa eller
logaritmisk skala i decibel mikrovolt per meter (dBµV/m). Logaritmisk skala är stort sett det enda som används
av tekniker inom radioområdet. Den vanligaste logaritmiska skalan för fältstyrka är dBµV/m, den vanligaste för
signalstyrka (i mätinstrumentet, alltså INTE i luft) är dBm och den näst vanligaste dBµV.
Effekttäthet som mäts i watt per kvadratmeter (W/m2) är endast en sekundär enhet eftersom det INTE är den som
mäts! Man kan dock, under vissa förutsättningar, räkna om fältstyrka till effekttäthet. Detta är alltså en
HÄRLEDD storhet och inte en fysikaliskt mätt enhet. Den är förutom att vara härledd också klart opraktisk
eftersom den har dubbelt så många nollor som fältstyrka (omräkningen innehåller en kvadrering). Till sist är det
också så att effekttäthet inte har någon relevans för tekniker och radiosystem, det är alltid fältstyrka och
signalnivå samt brus som är av intresse.
Därmed kvarstår endast SSI som intresserade av enheten W/m2 eftersom det då är lätt att relatera till kroppslig
uppvärmning och därmed de fundamentala restriktioner man satt upp för termiskt inducerad effekt i
människokroppen (yrkeshygieniska riktvärden och därefter offentlighetens). Vet man vikten på en person och
dennes area kan man snabbt räkna från temperatur till W/kg och sedan W/m2. För strålskyddssynvinkel med
avseende på termisk uppvärmning är effekttäthet i W/m2 en bekväm enhet, för alla andra parter och situationer är
det en ovidkommande och svårhanterlig enhet.
Bredbandiga isotropiska fältstyrkemätare kan ställas om att visa effekttäthet i W/m2. Detta är dock faktiskt så att
instrumentet faktiskt mäter den elektriska fältstyrkan och sedan räknas det om till effekttäthet. Detta är dock
endast korrekt under förutsättning att man befinner sig i fri rymd så att det magnetiska fältets storlek (som
proben/antennen alltså inte fångar upp) kan räknas ut med produkten av det magnetiska fältet och det elektriska
fältet ger sedan effekttätheten. I fri rymd kan man förenkla det hela till en kvadrering och division med
impedansen för fri rymd (377 Ω). Effekttätheten som instrumentet visar är alltså inte alls nödvändigtvis korrekt,
särskilt nära sändarantenner kan det bli väsentligt fel. Eftersom det är det elektriska fältet som fångas upp och
mäts så anser BEMI det felaktigt och vilseledande att använda effekttäthet annat än i teoretiska beräkningar.
För lågfrekventa magnetiska fält är den korrekta enheten tesla (T), och med prefix mikrotesla (µT) eller
nanotesla (nT).
För lågfrekventa elektriska fält är den korrekta enheten volt per meter (V/m).
För radiofrekventa fält är den korrekta enheten volt per meter (V/m) eller med prefix decibel mikrovolt per meter
(dBµV/m). Detta anger det elektriska fältet som mäts i luft.
Enheter som dBm, W eller liknande anger något internt för mätinstrumentet och inte det som faktiskt fanns i
luften.
Alla mätvärden i samhällen, landsvägar etc. ligger givetvis under gällande gränsvärden (det SKALL de göra),
men önskas ändock jämförelser med av SSI fastställda nivåer så görs detta i form av begränsningslinje i diagram
Föreläsning/utbildning • Mätteknik DC-GHz • Analys/åtgärder/policy • Forskning/utveckling BEMI - Bättre Elmiljö
Törnevalla Gamla Skola 590 62 LINGHEM
Telefon
013-74 000
Mejl
Internet
[email protected]
http://www.bemi.se/
BEMI - BÄTTRE ELMILJÖ
Sida 6 av 8
Copyright © 1994-2006 Clas Tegenfeldt
BEMI705213.DOC
eftersom riktvärdena är frekvensberoende. Det blir intetsägande och vilseledande att använda procentsiffror
eftersom man då tappar frekvensberoendet och antalet nollor gör procentangivelser problematiska.
Sammanfattningsvis, elektrisk fältstyrka är en mätbar storhet medan effekttäthet är mer en abstrakt indirekt
storhet som mest bara är lämpad för att förenkla termiska beräkningar (vid termiskt baserade gränsvärden med
andra ord).
BEMI:s policy är att alla mätdata och protokoll presenteras i logaritmisk skala (decibel) på samma sätt som man
gör med ljudmätningar, enheten blir då dBµV/m.
Jämförelse med gränsvärden är enkla, 10 W/m2 för 3G frekvens motsvarar 155,8 dBµV/m och 4,5 W/m2 för
GSM900 är 152,3 dBµV/m.
Mer om decibel, enheter, prefix etc. finns i bilagor.
Föreläsning/utbildning • Mätteknik DC-GHz • Analys/åtgärder/policy • Forskning/utveckling BEMI - Bättre Elmiljö
Törnevalla Gamla Skola 590 62 LINGHEM
Telefon
013-74 000
Mejl
Internet
[email protected]
http://www.bemi.se/
BEMI - BÄTTRE ELMILJÖ
Sida 7 av 8
Copyright © 1994-2006 Clas Tegenfeldt
BEMI705213.DOC
PUNKTMÄTNING RESPEKTIVE VÄGMÄTNING
En mätning kan göras tidsdiskret, dvs. vid ett visst tillfälle i tid, eller kontinuerligt.
Mäter man vid en enda tidpunkt uppstår alltid en fråga om tillfället var ”rätt valt”,
är mätningen vid denna tidpunkt representativ för situationen även vid andra
tidpunkter? Ett sätt att förbättra den information man får är att mäta flera gånger,
man kan då redovisa minsta och högsta samt medelvärde för mätningarna, hur
många gånger man mätte och hur ”stabila” (t.ex. standardavvikelse) mätvärdena
är. Samlar man in många mätvärden så är det uppenbart att statistiken blir mer
detaljerad och mer tillförlitlig. Att kontinuerligt samla in mätvärden är alltså en
klart kraftfullare mätmetod än att göra en eller ett par mätningar.
På samma sätt är val av en mätpunkt alltid samtidigt förknippad med frågan om
denna mätpunkt är relevant och representativ för helheten. I vissa fall är det just en
viss punkt som är av intresse, men det kan knappast kallas ”kartläggande mätning”
utan handlar om verifikationsmätningar av något slag. För att få en objektiv
överblick hur strålning ser ut i samhället räcker det aldrig med enstaka
punktmätningar, det krävs ett stort antal mätpunkter väl utspridda över stora
geografiska områden. För en kommun krävs det flera hundra mätpunkter för att
kunna ge en kartbild med rimlig upplösning med avseende på ”stora radiosändare”
av typ FM, teve eller liknande. För mobilsystem, t.ex. GSM eller 3G, som kan ha
ett större antal sändare inom en kommun, varav många i tätorter med kort
räckvidd, så krävs ett mycket stort antal mätpunkter för att få en statistiskt sett bra
bild över verkligheten. Det enda praktiskt genomförbara sättet att mäta på ett stort
antal platser är medelst ett fordon där mätutrustningen placerats. Ett fordon kräver
normalt en väg, och därför kallas denna typ för ”vägmätning” även om det inte är
just själva vägen som mäts utan strålningen längs densamma.
Rent praktiskt är punktmätningar klart ineffektiva, utrustning ska plockas fram
efter transport, alla kablar ska kopplas, datorer och instrument ska startas, allt ska
kontrolleras och först därefter kan mätningen inledas. Ska utrustningen flyttas, om
ens bara några meter får mycket göras om på nytt. För vägmätning sker detta
endast en gång i början på dagens mätningar.
En mätning kan också göras bättre genom att ha god kunskap om exakt vad som
skapar en signal. Till exempel så är kunskapen att en FM-sändare använder
frekvensmodulation en viktig detalj för att säkerställa att mätningar av signaler
inom 88-108 MHz bandet ska mätas och tolkas/analyseras korrekt. Om man vet
att FM-modulation har en konstant sändareffekt så vet man också att det är
meningslöst att mäta kontinuerligt under flera dygn för att fånga upp ”tidsmässiga
variationer” som helt enkelt inte ska finnas. Vet man att en GSM basstation
typiskt har en eller högst två frekvenskanaler att tillgå och att första baskanalen är
fylld med s.k. ”dummy” data så vet man att basstationen i värsta fall kan ge + 3
dB högre signal än som mäts just nu (om det just nu råkar vara ”lågtrafik” på GSM nätet). En 3G basstation har
en pilotton som sänds med 2 W oavsett trafikbelastning, från tomgång till maximal effekt kan det då skilja från 2
W till 20 W, det motsvarar +10 dB i effekthöjning. Genom gedigen kunskap om de bakomliggande tekniska
systemen som skapar signalerna som samlas in kan också såväl mätsystemet såsom analysmetoderna förbättras.
BEMI har denna teoretiska och praktiska kunskap om radiofrekventa system.
Man har alltså två mätmetoder kompletterat med ett tredje alternativ:
1.
Punktmätning
2.
Vägmätning
3.
Simulering
Föreläsning/utbildning • Mätteknik DC-GHz • Analys/åtgärder/policy • Forskning/utveckling BEMI - Bättre Elmiljö
Törnevalla Gamla Skola 590 62 LINGHEM
Telefon
013-74 000
Mejl
Internet
[email protected]
http://www.bemi.se/
BEMI - BÄTTRE ELMILJÖ
Sida 8 av 8
Copyright © 1994-2006 Clas Tegenfeldt
BEMI705213.DOC
SIMULERING
Simulering är inte att betrakta som en mätmetod eller som en
ersättning av mätningar, däremot kan simuleringar på ett bra sätt
komplettera mätningar. Man kan utifrån simuleringar planera ett
mätprojekt. Man kan utföra simuleringar för att kontrollera
mätresultats rimlighet, en ren kvalitetskontroll alltså. Man kan
också utifrån mätresultat kalibrera en simulering så att man
kvalitetssäkrar själva simuleringen och medelst denna kan
extrapolera mätdata för att t.ex. visa strålmiljön i ett större
skogsparti mellan uppmätta vägar. Man kan alltså räkna fram de
troliga nivåerna för geografiska positioner som man rent praktiskt
kanske inte kommer åt att mäta.
Simuleringar kan ta hänsyn till antennhöjd på master,
antennriktning, typ av antenn, sändareffekt, marktyp, vegetation,
bebyggelse, topografi etc. Verkligheten är dock alltid mycket mer
komplex än vad någon simulering någonsin klarar av, därför är
simuleringar alltid av begränsat värde.
BEMI har egna verktyg för att utföra simuleringar av radiofrekvent
utbredning, dessa tar hänsyn till topografi men inte enskilda hus.
Rent krasst är kostnaden för att erhålla geometriska data för en stad
mycket höga, en mobiloperatör kan motivera sådana kostnader men
övriga parter har helt enkelt inte råd. Däremot finns bra statistiska
modeller för vågutbredning i samhällen av olika slag som väl
stämmer med verkliga miljöer.
Simuleringar kan ge bra besked om en viss placering av en mast är
nödvändig eller om en annan placering är möjlig. Så är oftast fallet,
BEMI har gjort flertal sådana analyser och det visar sig att det inte
är radiotäckningen som brukar vara skälet utan markägare,
kostnader för byggande av väg, framdragning av elkabel samt ev.
samexistensfrågor rörande övriga operatörer.
Simuleringar kan också ge svar på sådant som kan vara svårt att
mäta, t.ex. Wimax eller radiolänkar. Man kan få rimlig noggrannhet
och bra överblick till låg kostnad, särskilt för sändare såsom FM
eller TV som täcker mycket stora ytor.
Simuleringar är också mycket illustrativa, som bilderna till höger
visar. Den första visar hur strålning från en basstation placerad på
ett tak belyser omgivningen, det är tydligt hur exponeringen
varierar i stadsmiljöer, hög exponering i lägenheter högt upp med
fönster mot sändare, lågt i bottenvåning speciellt på innergård. Den
andra bilden visar hur strålningen är hög intill en mast, tvärtom vad
industrin påstår, tack vare det korta avståndet, det syns också att det
finns vissa avstånd från en mast som har högre eller lägre
exponering beroende på förhållandet masthöjd, avstånd,
antennvinkel och typ av antenn. Den tredje bilden visar en simulering av Wimax strålning i Flens kommun
BEMI har gjort. Man kan se hur även små kullar ger små vita fläckar där exponering saknas, men man ser också
att Wimax förmår täcka stora områden trots en till synes låg uteffekt.
Föreläsning/utbildning • Mätteknik DC-GHz • Analys/åtgärder/policy • Forskning/utveckling BEMI - Bättre Elmiljö
Törnevalla Gamla Skola 590 62 LINGHEM
Telefon
013-74 000
Mejl
Internet
[email protected]
http://www.bemi.se/