Gigahertz Solutions HF58B-r User guide [de]

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

HF58B-r Hochfrequenz-Analyser

Hochfrequenz-Analyser für Frequenzen von 800MHz bis 2,5GHz

(3,3GHZ mit erhöhter Toleranz)

Bedienungsanleitung

Revision 4.5 Diese Anleitung wird kontinuierlich aktualisiert, verbessert und erweitert. Unter www.gigahertz-solutions.de finden Sie immer die aktuellste Fassung zum download.

Bitte lesen Sie diese Bedienungsanleitung unbedingt vor der ersten Inbetriebnahme aufmerksam durch.

Sie gibt wichtige Hinweise für den Gebrauch, die Sicherheit und die Wartung des Gerätes.

Außerdem enthält sie wichtige Hintergrundinformationen, die Ihnen eine aussagefähige Messung ermöglichen.

Professionelle Technik

Die Feldstärkemessgeräte von GIGAHERTZ SOLUTIONS Messtechnik für hochfrequente Wechselfelder: Messtechnik professionellen Standards wurde mit einem weltweit einmaligen PreisLeistungs-Verhältnis realisiert. Möglich wurde dies durch den konsequenten Einsatz innovativer und teilweise zum Patent angemeldeter Schaltungselemente sowie durch modernste Fertigungsverfahren.

Dieses Gerät ermöglicht eine qualifizierte Messung hochfrequenter Strahlung von 800MHz bis 2,5GHz (3,3GHZ). Dieser Bereich wird aufgrund der großen Verbreitung digitaler, meist gepulster Funkdienste wie des Mobilfunks, schnurloser Telefone, von Mikrowellenherden und den Zukunftstechnologien UMTS und Bluetooth als biologisch besonders relevant angesehen.

Wir danken Ihnen für das Vertrauen, das Sie uns mit dem Kauf des HF58B-r bewiesen haben und sind überzeugt, dass Ihnen dieses Gerät nützliche Erkenntnisse bringen wird.

Über diese Anleitung hinaus bieten wir zusammen mit unseren Partnerunternehmen Anwenderseminare zur optimalen Nutzung unserer Messtechnik sowie zu wirksamen Schutzlösungen an.

Bei Problemen bitten wir Sie, uns zu kontaktieren! Wir helfen Ihnen schnell, kompetent und unkompliziert.

© beim Herausgeber: GIGAHERTZ SOLUTIONS GmbH, D-90579 Langenzenn. Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieser Broschüre darf in irgendeiner Weise ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reproduziert oder verbreitet werden.

setzen neue Maßstäbe in der

Inhaltsverzeichnis

Funktions- und Bedienelemente 2 Vorbereitung des Messgerätes 3 Eigenschaften hochfrequenter

Strahlung … 4 …und Konsequenzen für die -

Durchführung der Messung 5 Schritt-für-Schritt-Anleitung zu

den Geräteeinstellungen und zur Durchführung der Messung 6

Grenz-, Richt- und Vorsorgewerte 12 Audio-Frequenzanalyse 13 Benutzung der Signalausgänge 14 Weiterführende Analysen 14 Akkumanagement 15 Abschirmung 16 Garantie 17 Serviceadresse 17 Messbereiche / Umrechnungstabellen 18

Sicherheitshinweise: Bitte lesen Sie diese Bedienungsanleitung unbedingt vor der

ersten Inbetriebnahme aufmerksam durch. Sie gibt wichtige Hinweise für die Sicherheit, den Gebrauch und die Wartung des Gerätes.

Das Messgerät nicht in Berührung mit Wasser bringen oder bei Regen benutzen. Reinigung nur von außen mit einem schwach angefeuchteten Tuch. Keine Reinigungsmittel oder Sprays verwenden.

Vor der Reinigung oder dem Öffnen des Gehäuses das Gerät ausschalten und alle mit dem Gerät verbundenen Kabel entfernen. Es befinden sich keine durch den Laien wartbaren Teile im Inneren des Gehäuses.

Aufgrund der hohen Auflösung des Messgerätes ist die Elektronik hitze-, stoß- und berührungsempfindlich. Deshalb nicht in der prallen Sonne oder auf der Heizung o.ä. liegen lassen, nicht fallen lassen oder im geöffnetem Zustand an den Bauelementen manipulieren.

Dieses Gerät nur für die vorgesehenen Zwecke verwenden. Nur mitgelieferte oder empfohlene Zusatzteile verwenden.

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

Funktions- und Bedienelemente

Der HF-Teil des Gerätes ist durch ein internes Blechgehäuse am Antenneneingang gegen Störeinstrahlung geschirmt (Schirmungsmaß ca. 35 - 40 dB)

1) Lautstärkeregler für die Audioanalyse

(Ein-/Ausschalter

. .).

2) 3,5mm Klinkenbuchse: AC-Ausgang des modulierten Signals zur Audioanalyse (PC-Audiokarte oder Kopfhörer (mono)).

3) Ladebuchse 12-15 Volt DC zur Verwendung mit dem mitgelieferten Netzteil. Nur bei Akkubetrieb verwenden!

4) Wahlschalter für den Messbereich:

grob = 19,99 mW/m² (=19.990µW/m²) mittel = 199,9 µW/m² fein = 19,99 µW/m²

Zu beachten: Mit Vorverstärker und Dämpfer verändert sich die Skalierung.

5) Wahlschalter für die Signal-Bewertung. Standardeinstellung = „Spitzenwert“. Wenn „Spitze halten“ („peak hold“) ein- gestellt ist, so kann mit dem kleinen Serviceschalter schräg rechts darunter noch zusätzlich die Zeitkonstante eingestellt werden, d.h. ob der Spitzenwert langsamer oder schneller „zurückläuft“. Stan- dardeinstellung = „lang“. Mit dem Taster 13 kann der Spitzenwert manuell zurückgesetzt werden.

6) Die Einheit der angezeigten Zahlenwerte

wir durch kleine Balken links im Display angezeigt: Balken oben = mW/m²

(Milliwatt/m²)

Balken unten = µW/m² (Mikrowatt/m²)

7) Gleichspannungsausgang z.B. für Langzeitaufzeichnungen. 1 Volt DC bei Vollausschlag.

8) Anschlussbuchse für das Antennenkabel. Die Antenne wird in den Kreuzschlitz auf der Gerätestirnseite gesteckt.

9) Pegelanpassungsschalter nur bei Ver-

wendung der optional erhältlichen Zwischenstecker zur Verstärkung und Dämpfung

(nicht im Standardlieferumfang) . Bei di-

rektem Anschluss des Antennenkabels ist die Standardeinstellung „0 dB“ rich-

Ohne die entsprechenden Zwischenstecker führt

tig.

jede andere Einstellung nur zu einem Kommafehler, nicht etwa einer realen Pegelanpassung.

10) Ein-/Ausschalter. In der mittleren Schal-

terstellung .. . .. (Standard) ist die

Audioanalyse aktiviert. In der obersten Schalterstellung feldstärkeproportionales Tonsignal zugeschaltet

. ist zusätzlich ein

11) Signalanteil: In der Schalterstellung „Voll“ wird die gesamte Leistungsflussdichte aller Signale im betrachteten Frequenzbereich dargestellt, in der Schalterstellung „Puls“ nur der amplitudenmodulierte (gepulste) Anteil.

12) Das Gerät ist mit einer Auto-Power-OffFunktion

ausgestattet.

13) Taster zur Rücksetzung d. Spitzenwertes.

(so lange drücken, bis der Wert nicht weiter zurückgeht!)

14) Schiebeschalter zur Wahl der Videoband-

breite für die NF-Signalverarbeitung. Standardeinstellung = „TP30kHz“.

Standardeinstellung wichtiger Funktionen ist gelb markiert.

„Geigerzählereffekt“. Bei Verwendung sollte der Lautstärkeregler für die Audioanalyse ganz nach links gestellt werden.

Nach ca. 30 Min. schaltet es sich automatisch ab, um ungewolltes Entladen zu vermeiden. Wenn ein zu geringer Ladezustand des Akkus durch „low Batt.“ angezeigt wird, schaltet sich das Gerät bereits nach zwei bis drei Minuten ab um eine Tiefentladung zu vermeiden.

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Längere und kürzere Schalterknöpfe

Längere Schalterknöpfe: Standardfunktionen. Kürzere Schalterknöpfe: Um ein versehentli-

ches Umschalten zu vermeiden, sind Schalter, die seltener oder nur mit optionalem Zubehör benötigt werden, kürzer ausgeführt.

Inhalt der Verpackung

Messgerät Aufsteckbare Antenne mit Antennenkabel NiMH-Akkublock (im Gerät) Netzgerät Adapter 2,5 mm Klinkenstecker auf 3,5 mm

Klinkenbuchse Adapter 3,5 mm Klinkenstecker auf BNC 2,5 mm Klinkenstecker für eigene Kabelkon-

fektionierungen Ausführliche Bedienungsanleitung (deutsch) Hintergrundinformationen zum Thema

„Elektrosmog“

Vorbereitung des Messgerätes

Anschluss der Antenne

Der Winkelstecker der Antennenzuleitung wird an der Buchse rechts oben am Basisgerät angeschraubt. Festziehen mit den Fingern genügt - ein Gabelschlüssel sollte nicht verwendet werden, weil damit das Gewinde überdreht werden kann.

Diese SMA-Verbindung mit vergoldeten Kontakten ist die hochwertigste industrielle HFVerbindung in dieser Größe.

Vorsichtig den festen Sitz der Steckverbindung an der Antennenspitze überprüfen. Die Steckverbindung an der Antennenspitze sollte nicht geöffnet werden.

An der Antennenspitze befinden sich zwei Leuchtdioden zur Funktionsdiagnose bei eingeschaltetem Messgerät. Die rote LED leuchtet, wenn die Antenne richtig anschlossen ist und die Stecker und die Antennenleitung in Ordnung sind. Die grüne LED überprüft die Leitungen und Lötstellen auf der Antenne selbst und leuchtet, wenn hier alle Kontakte ordnungsgemäß sind.

Antenne in den kreuzförmigen Schlitz in der abgerundeten Gerätestirnseite stecken. Damit sich das Antennenkabel „entspannt“ in einem Bogen unter dem Messgeräteboden zwischen Antenne und Antennenbuchse des Messgerätes ausrichten kann, ggf. für die Ausrichtung des Kabels die Schraubverbindung an der Buchse etwas lockern.

freihändig verwendet werden. Bei der freihändigen Verwendung ist darauf zu achten, dass die Finger nicht den ersten Resonator oder Leiterbahnen auf der Antenne berühren. Es empfiehlt sich also, möglichst weit hinten anzufassen. Für Präzisionsmessungen sollte die Antenne nicht mit den Fingern gehalten werden, sondern in der Halterung an der Stirnseite des Messgerätes verwendet werden. Eine (sehr massive) Klemmzange zur Stativmontage ist beispielsweise direkt beim Hersteller unter www.berlebach.de erhältlich.

Auf den Schaft der beiden Stecker des Antennenkabels sind Ferritröhrchen zur Verbesserung der Antenneneigenschaften aufgesteckt

Überprüfung der Akkuspannung

Wenn die „Low Batt.“-Anzeige senkrecht in der Mitte des Displays angezeigt wird, so ist keine zuverlässige Messung mehr gewährleistet. In diesem Falle Akku laden.

Falls gar keine Anzeige auf dem Display erscheint, Kontaktierung des Akkus prüfen bzw. versuchsweise eine 9 Volt E-BlockBatterie (Alkalimangan) einsetzen. (Siehe Kapitel „Akkuwechsel“) Vorsicht: Bei temporärem Batteriebetrieb darf keinesfalls das Netzteil angeschlossen werden!

Wichtig: Antennenkabel nicht knicken!

Die Antenne kann sowohl an der Stirnseite des Messgerätes “eingesteckt“, als auch

Sollten sich diese Ferritröllchen im Laufe der Zeit lösen, so können sie problemlos mit jedem Haushaltskleber wieder angeklebt werden.

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Hinweis

Jeder Schaltvorgang (z.B. Messbereichswechsel) führt systemimmanent zu einer kurzen Übersteuerung, die auf dem Display dargestellt wird.

Das Messgerät ist nun einsatzbereit.

Im nächsten Kapitel sind einige essentielle

Grundlagen für eine belastbare HF-Messung

kurz zusammengefasst. Wenn Ihnen diese

nicht geläufig sind, so sollten Sie dieses Ka-

pitel keinesfalls überspringen, da sonst leicht

gravierende Fehler in der Messung

unterlaufen können.

Eigenschaften hochfrequenter Strahlung...

Vorab: Für Hintergrundinformationen zum Thema „Elektrosmog durch hochfrequente Strahlung“ verweisen wir auf die umfangreiche Fachliteratur zu diesem Thema. In dieser Anleitung konzentrieren wir uns auf diejenigen Eigenschaften, die für die Messung im Haushalt von besonderer Bedeutung sind.

Wenn hochfrequente Strahlung des betrachteten Frequenzbereichs auf irgendein Material auftrifft, so

1. durchdringt sie es teilweise

2. wird sie teilweise reflektiert

3. wird sie teilweise absorbiert. Die Anteile hängen dabei insbesondere vom

Material, dessen Stärke und der Frequenz der HF-Strahlung ab. So sind z.B. Holz, Gipskarton, Dächer und Fenster oft sehr durchlässige Stellen in einem Haus.

Eine sehr gut recherchierte und visualisierte Übersicht über die Dämpfungswirkung verschiedener Baustoffe sowie umfangreichen Tipps zur Reduktion der Belastung findet sich in dem Internetportal www.ohneelektrosmog-wohnen.de .

Die umfangreichste Sammlung von genauen Daten zur Abschirmwirkung verschiedener Baustoffe liefert die ständig aktualisierte Studie „Reduzierung hochfrequenter Strahlung - Baustoffe und Abschirmmaterialien“ von Dr. Moldan / Prof. Pauli (www.drmoldan.de).

Mindestabstand Erst in einem bestimmten Abstand von der Stahlungsquelle („Fernfeld“) kann Hochfrequenz in der gebräuchlichen Einheit „Leistungsflussdichte“ (W/m²) quantitativ zuverlässig gemessen werden.

Auch in der Fachliteratur findet man unterschiedliche Angaben darüber, wo die Fernfeldbedingungen beginnen, wobei die Angaben zwischen dem 1,5-fachen und dem 10fachen der Wellenlänge liegen. Als einfach zu merkende Faustregel können Sie von folgenden Untergrenzen ausgehen:

etwa der 2,5-fachen Wellenlänge)

(entsprechend

 Bei 27 MHz ab ca. 27 Metern  Bei 270 MHz ab ca. 2,7 Metern  Bei 2700 MHz ab ca. 27 Zentimetern  Die Untergrenzen verhalten sich also

umgekehrt proportional

Hintergrund: Im Nahfeld müssen die elektrische und magnetische Feldstärke des HF-Feldes separat ermittelt werden (d.h. sie sind nicht ineinander umrechenbar); während man diese im Fernfeld ineinander umrechnen kann und in Deutschland meist als Leistungsflussdichte in W/m² (bzw. µW/m² oder mW/m²) ausdrückt.

Polarisation Wenn hochfrequente Strahlung gesendet wird, so bekommt sie eine „Polarisation“ mit auf den Weg, d.h. die Wellen verlaufen entweder in der horizontalen oder der vertikalen Ebene. Im besonders interessanten Mobilfunkbereich verlaufen sie zumeist vertikal oder unter 45 Grad. Durch Reflexion und dadurch, dass die Handys selbst irgendwie liegen können oder gehalten werden, sind auch andere Polarisationsebenen möglich. Es sollte deshalb immer zumindest die vertikale und die 45° Ebene gemessen werden. Die aufgesteckte Antenne misst die vertikal polarisierte Ebene, wenn die Oberseite (Display) des Messgerätes waagerecht positioniert ist. Ein besonderes Merkmal der mitge-

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r lieferten logarithmisch-periodischen Antenne

ist die besonders gute Ent vertikaler und horizontaler Ebene (auch wenn der Aufbau mit dem waagerechten „Flügel“ eine gleichzeitige Messung der horizontalen und vertikalen Ebenen suggeriert – das Gegenteil ist der Fall!).

Örtliche und zeitliche Schwankungen Durch - teilweise frequenzselektive – Reflexionen kann es besonders innerhalb von Gebäuden zu punktuellen Verstärkungen oder Auslöschungen der hochfrequenten Welle kommen. Außerdem strahlen die meisten Sender und Handys je nach Empfangssituation und Netzbelegung über den Tag bzw. über längere Zeiträume mit unterschiedlichen Sendeleistungen.

Alle vorgenannten Punkte haben Einfluss auf die Messtechnik und in besonderem Maße auf das Vorgehen beim Messen und die Notwendigkeit mehrfacher Messungen.

kopplung zwischen

... und Konsequenzen für die Durchführung der Messung

Wenn Sie ein Gebäude, eine Wohnung oder ein Grundstück HF-technisch „vermessen“ möchten, so empfiehlt es sich immer, die Einzelergebnisse zu protokollieren, damit Sie sich im nachhinein ein Bild der Gesamtsituation machen zu können.

Ebenso wichtig ist es, die Messungen meh- rere Male zu wiederholen: Erstens zu unterschiedlichen Tageszeiten und Wochentagen, um die teilweise erheblichen Schwankungen nicht zu übersehen. Zweitens aber sollten die

Messungen auch über längere Zeiträume hinweg gelegentlich wiederholt werden, da sich die Situation oft quasi „über Nacht“ verändern kann. So kann schon die versehentliche Absenkung der Sendeantenne um wenige Grad, z.B. bei Montagearbeiten am Mobilfunkmast, gravierenden Einfluss haben. Insbesondere aber wirkt sich selbstverständlich die enorme Geschwindigkeit aus, mit der die Mobilfunknetze heute ausgebaut werden. Dazu kommt noch der geplante Ausbau der UMTS-Netze, der eine starke Zunahme der Belastung erwarten lässt, da systembedingt das Netz an UMTS-Basisstationen deutlich dichter gewebt sein muss als bei den heutigen GSM-Netzen.

Auch wenn Sie eigentlich die Innenräume vermessen möchten, so empfiehlt es sich, zunächst auch außerhalb des Gebäudes eine Messung in alle Richtungen durchzuführen. Ggf. aus dem geöffneten Fenster messen. Dies erlaubt erste Hinweise auf die „HFDichtigkeit“ des Gebäudes einerseits und auf mögliche gebäudeinterne Quellen andererseits (z.B. DECT-Telefone, auch von Nachbarn).

Außerdem sollte man bei einer Innenraummessung immer beachten, dass diese über die spezifizierte Genauigkeit der verwendeten Messtechnik hinaus eine zusätzliche Messunsicherheit durch die aus den beengten Verhältnissen resultierenden „stehenden Wellen“, Reflexionen und Auslöschungen mit sich bringt. Nach der „reinen Lehre“ ist eine quantitativ genaue HF-Messung prinzipiell nur unter so genannten „Freifeldbedingungen“ reproduzierbar möglich. Dennoch wird in der Realität selbstverständlich auch in Innenräumen Hochfrequenz gemessen, da dies

die Orte sind, von denen die Messwerte benötigt werden. Um diese systemimmanente Messunsicherheit möglichst gering zu halten, sollte man aber genau die Hinweise zur Durchführung der Messung beachten.

Wie bereits in den Vorbemerkungen erwähnt, können die Messwerte schon durch geringe Veränderung der Messposition relativ stark schwanken (meist deutlich stärker als im Bereich der Niederfrequenz). Es ist sinnvoll,

das lokale Maximum im betreffenden Raum für die Beurteilung der Belastung heranzuziehen, auch wenn dieser Ort nicht

exakt mit dem zu untersuchenden Punkt, z.B. dem Kopfende des Bettes übereinstimmt.

Der Grund liegt in der Tatsache begründet, dass oft schon kleinste Veränderungen der Umgebung zu recht großen Veränderungen der lokalen Leistungsflussdichte führen können. So beeinflusst bereits die messende Person den genauen Ort des Maximums. Insofern kann also ein zufällig geringer Messwert am relevanten Platz am nächsten Tag schon wieder viel höher sein. Das Maximum im Raum aber verändert sich meist nur, wenn sich an den Strahlungsquellen etwas ändert, ist also repräsentativer für die Beurteilung der Belastung.

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf die Immissionsmessung, d.h. auf die Ermittlung der für den Grenzwertvergleich relevanten, summarischen Leistungsflussdichte.

Eine zweite messtechnische Anwendung des vorliegenden Gerätes ist diejenige, die Verursacher dieser Belastung zu identifizieren bzw. – noch wichtiger - geeignete Abhilfebzw. Abschirmungsmaßnahmen festzulegen,

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r also letztlich eine Emissionsmessung. Hier-

für ist die mitgelieferter LogPer-Antenne prädestiniert. Das Vorgehen zur Festlegung geeigneter Abschirmmaßnahmen wird am Ende dieses Kapitels in einem speziellen Abschnitt beschrieben.

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Durchführung der Messung

Vorbemerkung zur Antenne

Grundsätzlich gibt es logarithmisch-periodische Antennen in zwei Ausführungen:

- Optimiert als Peil nungswinkel – optimale Peilcharakteristik / schlechtere Messeigenschaften) oder

- optimiert als Mess nungswinkel – optimale Messcharakteristik / mäßige Peileigenschaften).

Die mitgelieferte Antenne stellt einen ausgewogenen Kompromiss aus einer hervorragenden Messcharakteristik und gleichzeitig noch sehr guten Peileigenschaften dar. Somit kann die Richtung des Strahlungseinfalls zuverlässig ermittelt werden - eine Grundvoraussetzung für eine zielgerichtete Sanierung.

Wichtig: Da die Antenne zur Reduktion des Erdeinflusses nach unten abgeschirmt ist, sollte man mit der Antennen“spitze“ etwa 10°

das eigentliche Messobjekt zielen, um

unter Verfälschungen im Grenzübergang zu vermeiden (bei leicht erhöhten Zielen, z.B. Mobilfunkmast, ggf. einfach horizontal peilen. S

iehe Zeichnung).

antenne (schmaler Öff-

antenne (breiter Öff-

Wenn man als „Zielhilfe“ von der oberen Vorderkante des Messgerätes über die Spitze des kleinsten Resonators peilt hat man diese 10° recht gut erreicht. Plus/Minus ein paar Grad machen dabei keinen wesentlichen Unterschied. Die „Ziellinie“ ist auf der Antenne markiert.

Das konkrete Vorgehen für eine aussagefähige Messung wird weiter hinten noch detailliert beschrieben.

Die ungewöhnliche Ausprägung der Ihnen hier vorliegenden logarithmisch-periodischen Antenne ist Gegenstand einer unserer Patentanmeldungen. Sie erlaubt eine sehr gute Trennung der horizontalen und vertikalen Polarisationsebene und hat einen deutlich günstigeren Frequenzverlauf (geringere „Welligkeit“) als herkömmliche logarithmischperiodische Antennen.

nisch schwierigeren Messung der vertikalen Polarisationsebene ist sie zudem deutlich besser gegen den verfälschenden Erdeinfluss abgeschirmt. )

Auf dem Display wird immer die Leistungsflussdichte am Messort angezeigt, in die Richtung, auf welche die Antenne zeigt

(genauer: Bezogen auf das Raumintegral der „Antennenkeule“).

Die mitgelieferte logarithmisch-periodische Antenne ist auf den Frequenzbereich von ca. 800 MHz bis 2500 MHz (=2,5 GHz) optimiert, mit einer etwas erhöhten Minustoleranz reicht der Frequenzbereich sogar bis über 3,3 GHz. Er umfasst die Mobilfunkfrequenzen GSM900 und GSM1800 (in Deutschland: D1, D2, Eplus, O DECT-Standard, Mobilfunkfrequenzen nach

2), schnurlose Telefone nach dem

(Für Profis: Bei der tech-

dem UMTS-Standard, WLAN und Bluetooth, einige Radarfrequenzen sowie weitere kommerziell genutzte Frequenzbänder (natürlich können auch Mikrowellenherde damit auf Dichtigkeit überprüft werden). Bis auf letztere Verursacher sind alle genannten Strahlungsquellen digital gepulst und werden von kritischen Medizinern als biologisch besonders relevant betrachtet.

Damit diese kritischen Strahlungsverursacher optimal gemessen werden können, ist der Frequenzbereich der Antenne bewusst nach unten begrenzt (bei ca. 800 MHz), d.h. niedrigere Frequenzen werden unterdrückt. Verstärkt wird diese Unterdrückung niedriger Frequenzen durch ein internes Hochpassfilter bei 800 MHz. Auf diese Weise werden Verfälschungen der Messergebnisse durch darunter liegende Strahlungsquellen wie Rundfunk, Fernsehen oder Amateurfunk weitestgehend vermieden.

Um auch Frequenzen unter 800 MHz quantitativ zu messen, sind aus dem Hause Gigahertz Solutions die Geräte HFE35C und HFE59B mit aktiven, horizontal isotropen Ultrabreitbandantennen von 27 MHz aufwärts erhältlich.

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Orientierende Messung

Bei der orientierenden Messung geht es darum, einen groben Überblick über die Situation zu gewinnen. Die echten Zahlenwerte sind dabei von untergeordnetem Interesse, so dass es in der Regel am einfachsten ist, nur anhand des feldstärkeproportionalen Tonsignals vorzugehen („Betrieb“-Schalter auf Stellung: gedreht)

Vorgehen zur orientierenden Messung: Messgerät und Antenne gemäß dem Kapitel:

„Vorbereitung des Messgerätes“ überprüfen. Dann den Messbereich (Schalter „Messbe-

reich“) auf „grob“ einstellen. Für die orientierende Messung sind kleinere Übersteuerungen im groben Bereich unerheblich, da das Tonsignal noch bis über 60000 µW/m² feldstärkeproportional verläuft. Nur wenn ständig sehr kleine Werte angezeigt werden, in den Messbereich „mittel“ oder ggf. sogar in den Messbereich „fein“ umschalten.

Zu beachten: Beim Umschalten von „grob“ auf „mittel“ wird das Tonsignal deutlich lauter; Zwischen „mittel“ und „fein“ ist kein Unterschied in der Lautstärke.

Den Schalter „Signal-Bewertung“ auf „Spitzenwert“ einstellen.

An jedem Punkt und aus allen Richtungen kann die Strahlungseinwirkung unterschiedlich sein. Wenngleich sich die Feldstärke bei der Hochfrequenz im Raum sehr viel schneller ändert als bei der Niederfrequenz, ist es kaum möglich und auch nicht notwendig, in jedem Punkt in alle Richtungen zu messen.

, Lautstärkeregler ganz nach links

Da es nicht um eine quantitative, sondern um eine orientierende, qualitative Einschätzung der Situation geht, kann man die Antenne aus der Aufnahme auf der Stirnseite des Messgerätes entnehmen (ganz hinten anfassen) und so aus dem Handgelenk die Polarisationsebene der Antenne (vertikal oder 45° polarisiert) verändern. Man kann aber genauso gut das ganze Messgerät mit montierter Antenne drehen.

Da man für die orientierende Messung nicht auf das Display sehen, sondern nur auf das Tonsignal hören muss, kann man problemlos langsamen Schrittes und unter ständigem Schwenken der Antenne bzw. des Messgerätes mit aufgesteckter Antenne in alle Himmelsrichtungen die zu untersuchenden Räume bzw. den Außenbereich abschreiten, um einen schnellen Überblick zu bekommen. Gerade in Innenräumen kann auch ein Schwenken nach oben oder unten erstaunliche Resultate zeigen.

Wie weiter oben bereits erwähnt: Es geht bei der orientierenden Messung nicht um eine exakte Aussage, sondern lediglich darum, diejenigen Zonen zu identifizieren, in denen es örtliche Spitzenwerte gibt.

Quantitative (zahlenmäßige) Messung

Wenn mit Hilfe des im vorigen Abschnittes beschriebenen Vorgehens die eigentlichen Messstellen identifiziert sind, kann die quantitativ präzise Messung beginnen.

Geräteeinstellung: „Messbereich“ Schaltereinstellung wie im Kapitel „Orientie-

rende Messung“ beschrieben: Zunächst den Messbereich (Schalter „Messbereich“) auf „grob“ einstellen. Nur wenn ständig sehr kleine Werte angezeigt werden, in den Messbereich „mittel“ oder ggf. sogar in den Messbereich „fein“ umschalten. Grundsatz für die Wahl des Messbereichs: So grob wie nötig, so fein wie möglich.

Zu beachten:

Um möglichst große Leistungsflussdichten noch ohne Dämpfungsglied darstellen zu können entspricht der „Sprung“ von „mittel“ nach „grob“ einem Faktor 100, d.h. beispielsweise ein Messwert im Bereich „mittel“ von 150.0 µW/m² entspricht theoretisch 0.15 mW/m² im „groben“ Bereich. Aus technischen Gründen muss im Grenzbereich zwischen diesen beiden Messbereichen aber mit relativ großen Toleranzen gerechnet werden.

Der Bereich von wenigen hundert µW/m², angezeigt

als 0.01 bis ca. 0.30 mW/m² im „groben“ Messbereich, ist der Bereich der größten Toleranzen dieses Messbereichs. Andererseits wird in der Schalterstellung „mittel“ (und „fein“) eine zusätzliche Verstärkerstufe zugeschaltet, welche im Vergleich zur Schalterstellung „grob“ eine zusätzliche „Welligkeit“ über die Frequenz in Höhe von ca. +/- 1 dB mit sich bringt.

Beide Faktoren zusammen können beim Umschalten zwischen „grob“ und „mittel“ annährend die maximale

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Faustregeln zur Messwertinterpretation:

Wenn in den beiden Messbereichen „grob“ und „mittel“ unterschiedliche Werte angezeigt werden, so sollte jeweils der größere davon zur Beurteilung herangezogen werden.

Displayanzeigen unter 0,05 mW/m² im groben Messbereich liegen im Bereich von des-

sen möglichen Nullpunkt-Abweichung, so dass in diesem Falle immer die Anzeige des feineren Bereichs verwendet werden sollte.

Bei relationalen Messung, d.h. vergleichenden Messungen (z.B. „vorher – nachher“) sollte man möglichst im selben Messbereich bleiben.

Wenn das Messgerät auch im Messbereich „grob“ übersteuert (Anzeige „1“ links im Display), können Sie das Messgerät um den Faktor 100 un

empfindlicher machen, indem

Sie das als Zubehör erhältliche Dämpfungs- glied DG20_G3 einsetzen. Die Pegelanpassung der Displayanzeige (d.h. Indikation der Einheit und Anzeige der richtigen Kommastelle) erfolgt dabei über den serienmäßig im HF58B-r vorhandenen Schalter „Pegelanpassung - 20 dB“.

für den Antenneneingang5. Damit erreicht das HF58B-r eine (theoretische) minimale Auflösung von 0,00001 µW/m², angezeigt als 0,01 Nanowatt/m². Die real minimale Auflösung hängt von der eingestellten Videobandbreite zur NF-Verarbeitung ab und beträgt in der

- Schalterstellung TPmax: ca. 1nW/m²

- Schalterstellung TP30kHz: ca. 0,1nW/m²

Eine Übersichtstabelle über alle Anzeige- möglichkeiten finden Sie auf der letzten Seite dieser Anleitung.

Geräteeinstellung:

„Signal-Bewertung“

Spitzenwert / Mittelwert Folgendes symbolisches Beispiel zeigt an-

schaulich die unterschiedliche Bewertung desselben Signals in der Mittel- und Spitzenwertanzeige:

Spitzenwert: 10

HF-Energie in µW/qm

In der Schalterstellung „Spitzenwert“ zeigt das Gerät die volle Leistungsflussdichte des Pulses an (im Beispiel also 10 µW/m²). In der Schalterstellung „Mittelwert“ wird die Leistungsflussdichte des Pulses über die gesamte Periodendauer gemittelt Angezeigt wird also 1 µW/m² (= ((1 x 10) + (9 x 0)) / 10).

Der in der Schalterstellung „Spitzenwert“ ermittelte Messwert der HF-Analyser von Gigahertz Solutions wird in der Baubiologie oft plastisch als „Mittelwert des Spitzenwertes“ umschrieben und entspricht somit genau der geforderten Messwertdarstellung.

Trotzdem ist auch die Kenntnis des „echten“ Mittelwertes eine nützliche Information

- Die „offiziellen“ Grenzwerte basieren auf einer Mittelwertbetrachtung. Zur Einschätzung „offizieller“ Messergebnisse, z.B. auch durch Mobilfunkbetreiber, ist also eine Vergleichsmöglichkeit nützlich.

- Verschiedene Funkdienste zeigen unterschiedliche Verhältnisse von Mittel- zu Spitzenwerten. Dieses Verhältnis kann bei einer DECT-Basisstation 1 : 100 erreichen. Beim GSM-Mobilfunk sind Verhältnisse zwischen 1 : 1 und 1 : 8 theoretisch denkbar (in der Praxis ist die Bandbreite der Möglichkeiten im Falle von GSM kleiner).

Erhältlich sind auch HF-Vorverstärker um den Faktor 10 und 1.000 als Zwischenstecker

Mittelwert: 1

Gerätetoleranz von +/- 3 dB ausschöpfen, d.h. es kann maximal ein Faktor 4 zwischen der Anzeige im „groben“ und im „mittleren“ Messbereich liegen.

Beispiel „groben“ Bereich könnte die Anzeige im Extremfall zwischen 0.6 und 0.03 mW/m² liegen (der exakte Sollwert wäre 0.15 mW/m²). In der Praxis ist die Toleranz allerdings ganz deutlich kleiner.

: Anzeige im Bereich „mittel“ 150.0µW/m². Im

Für den „Faktor 10 Verstärker“ ist eine Pegelanpassung am Messgerät vorgesehen, für den „Faktor 1000 Verstärker“ nicht, weil Sie einfach die normalen Anzeigen verwenden können, nur dass jeweils anstatt µW/m² die Einheit nW/m² zu verwenden ist (bzw. µW/m² statt mW/m²).

z.B. 1 Puls alle 10 µS

- Auch Rückschlüsse auf die Auslastung von Mobilfunk-Basisstationen sind prinzipiell

Wichtiger Hinweis für die Benutzer von Messgeräten anderer Hersteller: Die o.g. Rückschlüsse sind nur möglich bei einer echten Mittelwerterfassung. Sie sind nicht gültig, wenn anstelle des Mittelwertes nur der Momentanwert des modulierten HF-Signals angezeigt wird, was bei den meisten Geräten auf dem Markt der Fall ist, auch wenn lt. Spezifikation der Mittelwert angezeigt wird.

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

denkbar, jedoch sind hierzu noch weitere Analysen und Überlegungen nötig. Diese werden wir, sobald sie vorliegen, in spätere Revisionen dieser Anleitung einarbeiten (siehe www.gigahertz-solutions.de).

Hinweis für Benutzer von professionellen Spektrumanalysatoren:

- Die HF-Analyser von Gigahertz Solutions zeigen für gepulste Strahlung in der Schalterstellung „Spitzenwert“ denjenigen Wert auf dem Display an, welcher sich aus dem mit der “Max Peak“ - Funktion eines modernen Spektrumanalysators als äquivalenter Wert in µW/m² ergibt (bei älteren Spektrumanalysatoren hieß die am ehesten vergleichbare Funktion meist „positive peak“ oder ähnlich).

- Die Schalterstellung „Mittelwert“ entspricht der “true RMS“ – Einstellung eines modernen Spektrumanalysators (bei älteren Spektrumanalysatoren arbeitet man meist mit der Funktion „normal detect“ o.ä. und einer der Pulsung sinnvoll angepassten Einstellung der Videobandbreite).

Spitze halten In der Praxis wird sehr häufig mit dieser

Funktion gearbeitet. Dazu den Schalter „Signal-Bewertung“ auf „Spitze halten“ einstellen. Dann mit dem Taster „Spitzenwert löschen“ eventuelle „Pseudospitzen“ durch den Umschaltimpuls löschen. Bei gedrücktem Schalter „Spitzenwert löschen“ geht die Messung in eine reine Spitzenwertmessung über. Mit dem Loslassen des Tasters der Beginn des Zeitraumes festlegen, in welchem der höchste Messwert ermittelt werden soll. Durch erneutes Drücken des Tasters „Spitzenwert löschen“ (ein bis zwei Sekunden gedrückt halten) beginnt der Zeitraum für die Spitzenwertermittlung von Neuem (im Moment des Loslassens.)

Die Funktion „Spitze halten“ ist in der Praxis von großem Nutzen, da, wie weiter unten noch genauer ausgeführt werden wird, der Spitzenwert derjenige ist, der für die Beurteilung der Situation herangezogen wird. Da aber in der Praxis die Messwerte oft über die Zeit, die Einstrahlrichtung, die Polarisation und die konkrete Messstelle stark schwanken, kann man bei der reinen Spitzenwertbetrachtung, die an sich auch der relevanten Größe entspricht, leicht einzelne Spitzen übersehen. Mit der Funktion „Spitze halten“ kann man mit dem weiter unten unter der Überschrift „Eigentliche Messung“ beschriebenen Vorgehen einfach und schnell den echten Spitzenwert „einsammeln“.

Das Tonsignal ist unabhängig von der Funktion „Spitzenwert halten“ proportional zur aktuell gemessenen Leistungsflussdichte. Dies erleichtert das Auffinden der Stellen, Einstrahlrichtungen und Polarisationsebenen, an denen Maxima erreicht werden, wobei dennoch deren Maximum gespeichert bleibt.

Die Geschwindigkeit, mit der die „Spitze halten“-Funktion „zurückläuft“, kann mit dem Schalter „kurz“ und „lang“ eingestellt werden. Auch nach Minuten ist der Wert, trotz des langsamen „Rücklaufs“ noch innerhalb der spezifizierten Toleranz. Dennoch sollte man mit dem Ablesen nicht zu lange warten um einen möglichst genauen Wert zu erhalten. Bei sehr hohen, extrem kurzen Spitzen braucht die Haltekapazität der Funktion „Spitze halten“ einige Augenblicke (unter einer Sekunde) bis sie voll geladen ist.

Umschalten ggf. einen Kugelschreiber o.ä. verwenden.

Zum

Mit dem optional erhältlichen Digitalmodul wird der volle Spitzenwert ohne jede Verzö-

gerung sofort angezeigt und auf Wunsch beliebig lang beim vollen Pegel gehalten.

Geräteeinstellung:

„NF-Verarbeitung / Videobandbreite“

Begriffserklärung: Die eigentliche Hochfrequenzverarbeitung macht nur einen kleinen Teil eines Hochfrequenzmessgerätes aus. Ausgangsprodukt dieses HF-Teils ist ein der Leistungsflussdichte proportionales Signal mit der Modulations- bzw. Pulsfrequenz des HFTrägersignals, also im weitesten Sinne ein niederfrequentes Signal.

Die sogenannte „Videobandbreite“ beschreibt nun, innerhalb welcher Frequenzgrenzen dieses Signal liegen darf um noch verzerrungsfrei verstärkt zu werden. Zugleich beschreibt deren obere Frequenzgrenze, wie rasch Signaländerungen im NF-Teil des Messgerätes noch verarbeitet werden können. Im Grunde gilt also: „je mehr desto besser“ („universeller“) ist das Messgerät einsetzbar. Die nicht nur in dieser Geräteklasse herausragende 2-MHz-Videobandbreite des HF59B und des HF58B-r übertrifft sogar viele moderne Spektrumanalyser. Sie ermöglicht die verzerrungsfreie Messung auch kürzester Radarpulse im betrachteten Frequenzbereich. Neben der Radarmessung ist die hohe Videobandbreite auch Grundvoraussetzung für die qualifizierte Messung von rauschähnlichen Signalen, wie z.B. UMTS.

Allerdings hat eine hohe Videobandbreite auch einen Haken: Physikalisch zwingend steigt das „Weiße Rauschen“ eines Messgerätes mit zunehmender Videobandbreite an.

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r Die Zusammenhänge sind in folgender Ab-

bildung anschaulich illustriert:

Geringes

"Rauschen"

Einschränkungen

bei UMTS

u. Radar

Video-

"klein"

(z.B. 30 kHz)

bandbreite

"groß"

(z.B. 2 MHz)

Systemimmanent mehr "Rauschen"

Ideal für UMTS und Radar

Die Videobandbreite qualifiziert also entscheidend die Möglichkeiten und Grenzen eines Hochfrequenzmessgerätes.

Dieser HF-Analyser verfügt über zwei Einstellungsmöglichkeiten zur NF-Signalverarbeitung („Videobandbreite“):

- TPmax (Radar):

In dieser Schalterstellung beträgt die Videobandbreite volle 2 MHz. Diese Schalterstellung ist zu wählen, wenn Sie über die akustische Analyse ein Radaroder ein UMTS-Signal identifiziert haben. Sie messen in dieser Schalterstellung nicht ausschließlich Radar- und UMTS-Signale, sondern auch

diese Signale neben allen

anderen Verursachern im Frequenzbereich.

Das Rauschen kann in der Schalterstellung „TPmax“ und

„Messbereich: fein““

30 bis 120 Digits betragen! Die Video-

bandbreite und das damit verbundene Rauschen in dieser Schalterstellung unterliegt einer großen Toleranz (beträgt aber mindestens 2 MHz). Ein besonders hohes Rauschen ist also ein Indiz für eine besonders hohe Videobandbreite beim jeweiligen

Gerät

In der Schalterstellung „Spitzenwert halten - lang“ steigt der Anzeigewert zunächst einige Sekunden oder Minuten, weil auch winzigen stochastische Spitzen registriert und dann auch gehalten werden, die in der „normalen“ Anzeige einfach „weggemittelt“ würden. Nach einer Weile stellt sich ein nur noch leicht schwankender, statistischer Gleichgewichtswert ein.

Zu beachten: Aufgrund des systemimmanent höheren Rauschens sollte man die Schalterstellung TPmax nicht als Standardeinstellung verwenden.

- TP30kHz (Standard): Wie der Name sagt: Eine optimale Standardeinstellung. Die Videobandbreite beträgt etwas über 30 kHz, somit werden die kürzesten kontinuierlich gepulsten Signale (DECT) noch verzerrungsfrei dargestellt. Zugleich ist das Rauschen im feinsten Messbereich signifikant geringer als in der anderen Schalterstellung.

Quantitative Messung:

Bestimmung der Gesamtbelastung Die Antenne wird wieder auf das Messge-

rät aufgesteckt, da auch die Masseanord-

nung hinter dem Messgerät einen Einfluss auf das Messergebnis hat. Das Gerät sollte nun am locker ausgestreckten Arm gehalten werden, die Hand hinten am Gehäuse.

Nun wird im Bereich eines lokalen Maxi- mums die Positionierung des Messgerätes verändert, um die effektive Leistungsflussdichte (also den zahlenmäßig interessanten Wert) zu ermitteln. Und zwar

- durch Schwenken „in alle Himmelsrich- tungen“ zur Ermittlung der HauptEinstrahlrichtung. In Mehrfamilienhäusern ggf. auch nach oben und unten. Dabei darf man nach rechts und links aus dem Schultergelenk schwenken, für die Einstrahlung von hinten muss man sich selbst aber wieder hinter das Messgerät bringen.

- durch Drehen um bis zu 90° nach links oder rechts um die Messgerätelängsachse,

um die Polarisationsebene der Strahlung zu berücksichtigen

- durch Veränderung der Messposition (al-

so des „Messpunktes“), um nicht zufällig genau an einem Punkt zu messen, an dem lokale Auslöschungen auftreten.

Einzelne Messgeräteanbieter verbreiten die Meinung, dass die effektive Leistungsflussdichte durch Messung in drei Achsen und Bildung der resultierenden gebildet werden sollten. Das ist bei Verwendung von logarithmisch-periodischen Antennen Unfug. Umso mehr übrigens auch bei Stab- oder Teleskopantennen.

Allgemein anerkannt ist die Auffassung,

den höchsten Wert aus der Richtung des

stärksten Feldeinfalls zum Grenzwertver-

gleich heranzuziehen.

Im Einzelfall, wenn z.B. von einer DECTTelefonanlage im Haushalt eine ähnlich hohe Belastung ausgeht, wie von einem Mobilfunkmast außerhalb des Hauses, könnte es sinnvoll sein, zunächst den Wert „von außen“ bei ausgeschalteter DECT-Anlage zu ermitteln, dann denjenigen von der DECT-Anlage und für den Vergleich dann die Summe aus beiden Werten heranzuziehen. Ein offiziell definiertes Vorgehen gibt es derzeit nicht, da nach Auffassung der nationalen Normungsinstitutionen, wie bereits weiter oben ausgeführt, ohnehin eine quantitativ zuverlässige, gerichtete und reproduzierbare Messung nur unter „Freifeldbedingungen“ möglich ist.

Um beim Grenzwertvergleich ganz sicher zu gehen, können Sie den angezeigten Wert mit dem Faktor 3 multiplizieren und das Ergebnis

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r als Basis für den Vergleich heranziehen. Die-

se Maßnahme wird von vielen Baubiologen ergriffen, um auch in dem Fall, dass das Messgerät die spezifizierte Toleranz nach unten vollständig ausnutzt, keinesfalls von einer niedrigeren Belastung ausgegangen wird, als real vorliegt. Man muss dabei allerdings wissen, dass bei einer eventuellen Ausnutzung der Toleranz nach oben ein deutlich zu hoher Wert errechnet wird.

Dieser Faktor für die Messunsicherheit erscheint auf den ersten Blick sehr hoch, relativiert sich jedoch vor dem Hintergrund, dass sogar bei professionellen Spektrumanalysern von einem Faktor 2 ausgegangen wird.

Das Verhältnis zwischen minimaler und maximaler Auslastung einer MobilfunkBasisstation beträgt in der Regel 1 : 4. Da man nie genau weiß, wie stark eine Mobilfunk-Basisstation zum Zeitpunkt der Messung ausgelastet ist, kann man, um die Maximalauslastung abzuschätzen, zu einer sehr auslastungsarmen Zeit messen (sehr früh am Morgen, z.B. zwischen 3 und 5 Uhr, am Sonntagmorgen auch etwas später) und den Wert dann mit 4 multiplizieren. Wie im vorigen Absatz beschrieben, kann man auch für das „Auslastungsrisiko“ einen generellen Sicherheitszuschlag einkalkulieren, jedoch ebenfalls mit der Möglichkeit verbunden, insgesamt die Belastung unrealistisch zu hoch einzuschätzen.

Quantitative Messung:

Sonderfall UMTS

Das UMTS-Signal hat in vielerlei Hinsicht ähnliche Eigenschaften wie das „Weiße Rauschen“ und erfordert deshalb eine besondere Betrachtung. Wenn durch die akustische Analyse ein UMTS-Signal identifiziert wird,

sollte der Schalter „NF-Verarbeitung“ auf „TPmax (Radar)“ eingestellt werden. Zur Messung des UMTS-Signals wird das Messgerät ca. 1 bis 2 Minuten lang in der Hauptstrahlrichtung des UMTS-Signals gehalten. Diese Messdauer ist für eine realistische Messung sinnvoll, da aufgrund der Signalcharakteristik des UMTS-Signals Schwankungen von +/- einem Faktor 3 bis 6 innerhalb kürzester Zeit auftreten können.

Bitte beachten: Bei der UMTS-Messung macht die Schalterkombination „Mittelwert“ und

„Puls“ technisch keinen Sinn.

Quantitative Messung:

Sonderfall Radar

Für die Flugzeug- und Schiffsnavigation wird von einer langsam rotierenden Sendeantenne ein eng gebündelter „Radarstrahl“ ausgesendet. Deshalb ist dieser - bei ausreichender Signalstärke - nur alle paar Sekunden für Bruchteile von Sekunden messbar, was zu einer besonderen Messsituation führt.

Um ganz sicher zu gehen, ist bei akustischer Identifikation eines Radarsignals (ein kurzes „piep“, das sich im Extremfall nur alle etwa 12 Sekunden wiederholt, durch Reflexionen evtl. häufiger) folgendes Vorgehen anzuraten:

Schalter „NF-Verarbeitung“ auf TPmax (Radar) einstellen. Schalter „Signal-Bewertung“ auf „Spitzenwert“ einstellen. In dieser Schalterstellung die Haupteinstrahlrichtung identifizieren. Der Radarpuls ist jeweils so kurz, dass nur sehr kurz ein eher stochastischer Messwert angezeigt wird.

Schalter „Signal-Bewertung“ auf „Spitze halten - lang“ einstellen und mehrere Durchläufe

des Radarsignals bei geringfügig veränderte Messgeräteposition aufnehmen um den quantitativ richtigen Messwert aufzunehmen.

Das genaue Orten der Strahlungsquelle mit einer LogPer-Antenne ist aufgrund der langen Zwischenzeiten zwischen den einzelnen Radarpulsen relativ zeitaufwändig.

Bitte beachten Sie, dass es auch Radarsysteme gibt, die mit noch höheren Frequenzen betrieben werden, als sie mit diesem Gerät gemessen werden können.

Quantitative Messung:

Identifikation der HF-Einfallstellen

Zunächst sind – naheliegend – Quellen im selben Raum zu eliminieren (DECT-Telefon, o.ä.). Die danach verbliebene HF-Strahlung muss also von außen kommen. Für die Festlegung von Abschirmmaßnahmen ist es wichtig, diejenigen Bereiche von Wänden (mit Türen, Fenstern, Fensterrahmen), Decke und Fußboden zu identifizieren, durch welche die HF-Strahlung eindringt. Hierzu sollte man nicht mitten im Raum stehend rundherum messen, sondern nahe an der gesamten Wand- / Decken- / Bodenfläche nach außen gerichtet messen

, um genau die durchlässigen Stellen einzugrenzen. Denn neben der bei hohen Frequenzen zunehmend eingeschränkten Peilcharakteristik von LogPerAntennen machen in Innenräumen kaum vorhersagbare Überhöhungen und Auslöschungen eine genaue Peilung von der Raummitte aus schwierig, wenn nicht gar unmöglich. Die

Zu beachten: In dieser Position ist nur ein relationaler

Messwertvergleich möglich!

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

Vorgehensrichtlinie illustriert die folgende Skizze.

Antenne

Wand

potentiell HF-durchlässiger Wandbereich

falsch!

Antenne

richtig!

Abbildung: Illustrationsskizze zur Ortungsunsicherheit bei Messantennen

Wand

potentiell durchlässiger Bereich

Wandbereich

potentiell HF-durchlässiger

Die Abschirmungsmaßnahme selbst sollte durch eine Fachkraft definiert und begleitet werden und jedenfalls großflächig über die Bereiche hinaus erfolgen.

Grenz-, Richt- u. Vorsorgewerte

Vorsorgliche Empfehlungen

für Schlafplätze bei gepulster Strahlung:

Unter 0,1 µW/m²

(Standard der baubiologischen Messtechnik

SBM 2003: „Keine Anomalie“)

unter 1 µW/m² („für Innenräume“)

(Landessanitätsdirektion Salzburg)

Die „offiziellen“ Grenzwerte in Deutschland liegen sehr weit über den Empfehlungen von Umweltmedizinern, Baubiologen, vielen wissenschaftlich arbeitenden Institutionen und auch denen anderer Länder. Sie befinden sich deshalb zwar in heftiger Kritik, gelten aber als Grundlage für Genehmigungsverfahren etc. Der Grenzwert ist frequenzabhängig und beträgt im betrachteten Frequenzbereiche etwa 4 bis 10 Watt pro Quadratmeter (1W/m² = 1.000.000µW/m²) und basiert auf einer –aus baubiologischer Sicht verharmlo-

senden - Mittel

wertbetrachtung der Belastung. Derselbe Kritikpunkt betrifft auch die offiiellen Grenzwerte anderer Länder und der ICNIRP (International Commission on NonIonizing Radiation Protection) und vernachlässigt - wie diese - die sogenannten nichtthermischen Wirkungen. Dies wird in einem Kommentar des schweizerischen Bundesamtes für Umwelt, Wald und Landschaft vom

23.12.1999 sozusagen „von offizieller Seite“ erläutert. Diese Werte liegen weit über dem Messbereich dieses Gerätes, da es darauf hin optimiert ist, insbesondere die Messwerte im Bereich baubiologischer Empfehlungen möglichst genau darzustellen.

Der „Standard der baubiologischen Messtechnik“, kurz SBM 2003 unterscheidet die folgenden Stufen:

Baubiologische Richtwerte gem. SMB-2003

ngaben

in µW/m² gepulst < 0,1 0,1 - 5 5 - 100 > 100 ungepulst < 1 1 - 50 50 - 1000 > 1000

keine

Anomalie

schwache

Anomalie

starke

Anomalie

extreme

Anomalie

Der "Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e. V." (BUND) schlägt einen Grenzwert von 100 µW/m² im Außenbereich vor, woraus angesichts üblicher Abschirmwirkungen von Baustoffen (außer Trockenbaumaterialien) für den Innenbereich resultiert, dass hier deutlich geringere Werte angestrebt werden sollten.

Im Februar 2002 wurde von der Landessanitätsdirektion Salzburg aufgrund von "empirischen Erkenntnissen der letzten Jahre" eine Senkung des geltenden „Salzburger Vorsorgewertes“ von 1.000 µW/m² vorgeschlagen,

nämlich für Innenräume ein Wert von 1 µW/m² und im Freien ein Höchstwert von 10 µW/m².

Das ECOLOG-Institut in Hannover gibt nur eine Empfehlung für den Außen

bereich ab, nämlich 10.000 µW/m². Dieser Wert liegt deutlich höher als die Empfehlungen der Baubiologie und stellt eine Kompromissformel des Instituts mit dem Ziel dar, auch in der Industrie Akzeptanz zu finden und eine Chance auf Niederschlag in der Festlegung öffentlicher Grenzwerte zu finden. Einschränkend wird von den Autoren festgestellt,

- dass dieser Wert für maximal mögliche Emissionen von verursachenden Sendeanlagen ausgeht. Reale Messwerte sollten also deutlich kritischer bewertet werden, da die reale Auslastung der Sendeanlagen in der Regel nicht bekannt ist,

- dass von einer einzelnen Sendeanlage nicht mehr als ein Drittel dieses Wertes ausgehen sollte,

- dass auch umfangreiche Erfahrungen und Erkenntnisse einzelner Umweltmediziner und Baubiologen über die negative Wirkung deutlich geringerer Belastungen nicht bei der Grenzwertfestlegung berücksichtigt werden konnten, weil keine hinreichende Dokumentation dieser Ergebnisse vorhanden ist. Die Autoren schließen: „Eine wissenschaftliche Überprüfung dieser Hinweise ist dringend erforderlich.“

- dass nicht alle in der Literaturauswertung aufgeführten Effekte [...] auf zellulärer Ebene berücksichtigt werden konnten, da deren Schadenspotenzial noch nicht sicher abgeschätzt werden kann.

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

In Summe also eine Bestätigung von deutlich unter den gesetzlichen Grenzwerten liegenden Vorsorgewerten.

Hinweis für Handybesitzer:

Ein problemloser Handy-Empfang ist auch noch bei deutlich geringeren Leistungsflussdichten als dem strengen Richtwert des SBM für gepulste Strahlung möglich, nämlich Werten um 0,01µW/m².

Audio-Frequenzanalyse

Innerhalb des betrachteten Frequenzbandes von 800 MHz bis 2,5 GHz werden vielerlei Frequenzen für unterschiedliche Dienste genutzt. Zur Identifizierung der Verursacher von HF-Strahlung dient die Audioanalyse des amplitudenmodulierten Signalanteils.

Wichtig: Für die Audioanalyse sollte der kleine Schalter rechts neben dem Display „Signalanteil“ auf „Puls“ geschaltet sein. Falls auch ungepulste Anteile im Signal sind, erschwert nämlich deren akustische „Markierung“ (16 Hz „Knattern“) die Audioanalyse. Näheres im nächsten Kapitel.

Vorgehen: Zunächst die Lautstärke am Drehknopf für

die Audioanalyse rechts oben auf der Geräteoberseite ganz nach links („-„) drehen, da es beim Umschalten während eines sehr hohen Feldstärkepegels plötzlich sehr laut werden kann. Der Drehknopf ist nicht festgeklebt um ein Überdrehen des Potis zu vermeiden. Sollten Sie versehentlich über den Anschlag hinausdrehen, so können Sie durch Drehen

über den Anschlag in der anderen Richtung den Versatz wieder ausgleichen.

„Betrieb“-Schalter auf Geräusche sind schriftlich sehr schwer zu

beschreiben. Am einfachsten ist es, sehr nahe an bekannte Quellen heranzugehen und sich sich das Geräusch anzuhören. Ohne detailliertere Kenntnisse kann man leicht das charakteristische Tonsignal der folgenden Verursacher ermitteln: DECT-Telefon (Basisstation und Mobilteil) und Mobiltelefon (Handy), jeweils unterschieden zwischen „während des Gesprächs“, im „Standby-Modus“ und, insbesondere beim Handy, dem „Einloggen“. Auch die charakteristischen Audiosignale eines Mobilfunksenders lassen sich so ermitteln. Dabei sollte man zu Vergleichszwecken eine Messung während der Hauptbelastungszeit und irgendwann nachts machen, um die unterschiedlichen Geräusche kennen zu lernen.

Mit dem „Lautstärke“-Drehknopf kann während der Messung die Lautstärke so reguliert werden, dass das charakteristische Tonsignal gut zu identifizieren ist. Nach der Audioanalyse sollte die Lautstärke dann wieder ganz heruntergeregelt werden, da dieser viel Strom verbraucht.

Die Audioanalyse lässt sich mit den variablen Frequenzfiltern VF2 oder VF4 aus unserem Hause nochmals deutlich vereinfachen und präzisieren, indem damit einzelne Frequenzen ausgeblendet werden können und so auch kleinere Signalanteile anderer Verursacher deutlich unterscheidbar werden.

Eine CD mit einer Vielzahl von Klangbeispielen unterschiedlicher modulierter Signale (u.a. die der neuen Technologien UMTS und WLAN/Bluetooth) ist von Herrn Dr. Ing. Mar-

stellen.

tin H. Virnich, Baubiologe aus Mönchengladbach, in Arbeit und wird, sobald sie verfügbar ist, im Programm von Gigahertz Solutions erhältlich sein. Voraussichtlich in 2006.

Einen link zu einigen typischen Klangbeispielen finden Sie als serer homepage (www.gigahertzsolutions.de).

Zur „akustischen Markierung“ von un pulsten Signalen mehr im nächsten Abschnitt.

MP3-Audiodateien auf un-

ge-

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

Analyse des modulierten / gepulsten Signalanteils

Aufgrund der um den Faktor 10 niedrigeren Grenzwerte für gepulste Strahlung (gemäß SBM 2003) kommt dieser Unterscheidung größte Bedeutung zu, da ohne sie nicht klar ist, auf welchen Anteil des Messwertes der höhere und auf welchen der niedrigere Grenzwert anzuwenden ist.

Eine quantitative Unterscheidungsmöglichkeit wurde in den HF-Analysern von Gigahertz Solutions erstmalig in Breitbandmessgeräten dieser Preisklasse realisiert. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber teuren Spektrumanalysatoren, bei denen diese Unterscheidung vergleichsweise aufwändig ist.

Der kleine Schalter rechts des Displays ermöglicht die oben beschriebene, quantitative Unterscheidung zwischen dem Gesamtsignal und dem gepulsten bzw. modulierten Anteil.

In der Schalterstellung „Voll“ wird die gesamte Leistungsflussdichte aller Signale im betrachteten Frequenzbereich dargestellt, in der Schalterstellung „Puls“ nur der amplitudenmodulierte Anteil. Im Falle von GSM- (Mobilfunk-), DECT-, Radar- und WLAN / Bluetooth- und anderen digital gepulsten Signalen können die Werte in beiden Schalterstellungen ähnlich hoch sein (im Rahmen der Toleranzen), da es sich um ein rein amplituden-(speziell: puls-) moduliertes Signale ohne Trägeranteil handelt. Durch Überlagerungen und Hintergrundstrahlung ergibt sich jedoch häufig zumindest ein kleiner Unterschied.

(„Voll“/„Puls“)

„Markierung“ von Gleichsignalen

gepulste Signale können bei der Audioanalyse systemimmanent nicht macht werden, sind also leicht zu übersehen. Deshalb werden etwaige ungepulste Signalanteile mit einem gleichmäßigen Knatterton „markiert“, welcher in der Lautstärke proportional zum Anteil am Gesamtsignal ist. Die „Markierung“ hat eine Grundfrequenz von 16 Hz und ist als Hörprobe (MP3-File) auf unserer homepage downloadbar.

Logischerweise wird diese Markierung nur in der Signalbewertungs-Schalterstellung „Voll“ angezeigt, da es gerade die generische Eigenschaft der Schalterstellung „Puls“ ist, den ungepulsten (also mit dem Knattern markierten) Anteil nicht

Hinweis zur Schalterstellung „Puls“: Bei der Einstellung „Puls“ kann unter Laborbedingungen ein Signal erzeugt werden, welches eine zusätzliche Abweichung vom Istwert in Höhe von maximal –3 dB verursacht. In der Praxis jedoch treten z.B. bei DECT- und GSM-Signalen nur minimale zusätzliche Toleranzen auf.

zu berücksichtigen.

hörbar ge-

Benutzung der Signalausgänge

Der AC-Ausgang „PC/Kopfhörer“ (3,5mm Klinkenbuchse) dient zur weitergehenden Analyse des amplitudenmodulierten / gepulsten Signalanteils z.B. über Kopfhörer oder eine PC-Audiokarte mit entsprechender Software.

Der DC-Ausgang (2,5mm Klinkenbuchse) dient zur (Langzeit-) Aufzeichnung der Displayanzeige oder zum Anschluss einer exter-

nen Displayeinheit (im Lieferprogramm; siehe Kontaktadresse am Ende dieser Anleitung).

Bei „Vollausschlag“ auf dem Display liegt hier ein Volt DC an.

Die reguläre Funktion Auto-Power-Off wird mit dem Einstecken des Steckers automatisch deaktiviert. Die Funktion tritt – ebenso automatisch - nur dann wieder in Kraft, wenn durch weiteren Betrieb eine Tiefentladung droht.

Weiterführende Analysen

Zur Erweiterung der Messbereiche nach unten und oben sind für dieses Gerät entsprechende Vorsatzverstärker und –dämpfer erhältlich (siehe Kapitel „Quantitative Messung“)

Weiterhin gibt es ein externes variables Frequenzfilter („Bandsperrfilter“ oder „Trap“) zur quantitativen Unterscheidung der Strahlungsquellen. Lieferbar sind zwei Varianten: Das VF2 mit 20 dB Sperrtiefe und das VF4 mit 40 dB Sperrtiefe

In Vorbereitung sind für dieses Gerät:

1. Ein digitales, internes Erweiterungsmodul u.a. zur Anzeige in anderen Einheiten (z.B. V/m, zur Erweiterung des Messbereichs auf 49990 statt 19990.

2. Ein digitales, internes Erweiterungsmodul zur Aufzeichnung von einzelnen Messwerten oder zur Langzeitaufzeichnung von Messreihen („Datenlogger“). Inklusive Auswertungssoftware für den PC.

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

Messgeräte für niedrigere (Hoch-)frequenzen

Zur Messung von Frequenzen ab 27 MHz (u.a. CB-Funk, analoges und digitales Fernsehen und Radio, TETRA etc.) sind die Geräte HFE35C und HFE59B erhältlich.

Messgerät für Frequenzen bis 6 GHz

Für die Analyse noch höherer Frequenzen (bis ca. 6 GHz, also WLAN, WIMAX sowie einige Richtfunk- und Flugradar-Frequenzen) ist ein neues Breitbandmessgerät in Vorbereitung (Anfang 2006).

Messgeräte für die Niederfrequenz Auch im Bereich der Niederfrequenz (Bahn-

und Netzstrom inkl. künstlichen Oberwellen) fertigen wir eine breite Palette preiswerter Messtechnik professionellen Standards.

Bitte wenden Sie sich bei Interesse an uns. Kontaktinformationen finden Sie am Ende dieser Anleitung.

Akkumanagement

Das Gerät ist ab Werk mit einem hochwertigen NiMH-Akkupack ausgestattet. Dieses erreicht seine volle Kapazität erst nach einer „Konditionierung“.

Zur Akkukonditionierung gehen Sie bitte folgendermaßen vor:

1. Stecken Sie den mitgelieferten Klinkenstecker in den DC-Ausgang (dies deaktiviert die reguläre Auto-Power-OffFunktion). Schalten Sie das Gerät ein und lassen Sie es an, bis es sich ausschaltet (dies erfolgt automatisch kurz bevor der Akku ungewollt tiefentladen wird).

2. Schalten Sie das Gerät aus und schließen Sie nun das Netzteil an (die grüne Leuchtdiode „Laden“ leuchtet. Nach einer Ladedauer von etwa 10 bis 13 Stunden wird die Ladung automatisch beendet (die grüne Leuchtdiode erlischt).

3. Wiederholen Sie diesen Zyklus noch einoder zweimal und dann idealerweise alle ein- bis zwei Monate nochmals.

Der Akku wird es Ihnen danken! Ohne diese Maßnahme erreicht der Akku bei weitem nicht die spezifizierte Kapazität und altert schneller. Kleiner Tipp am Rande: Das gilt übrigens für alle Akkus, auch diejenigen, die Sie sonst so im Einsatz haben (elektrische Zahnbürste etc.)

Das reguläre Laden erfolgt analog zu obigem Punkt 2.

Akkuwechsel

Das Akkufach befindet sich auf der Geräteunterseite. Zum Öffnen im Bereich des gerill-

ten Pfeils fest eindrücken und den Deckel zur unteren Stirnseite des Geräts hin abziehen. Durch den eingelegten Schaumstoff drückt der Akku gegen den Deckel, damit er nicht klappert. Das Zurückschieben muss also gegen einen gewissen Widerstand erfolgen.

Auto-Power-Off

Diese Funktion dient zur Verlängerung der realen Nutzungsdauer.

1. Wird vergessen, das Messgerät auszuschalten oder wird es beim Transport versehentlich eingeschaltet, so schaltet es sich nach einer Betriebsdauer von durchgehend ca. 40 Minuten automatisch ab.

2. Erscheint in der Mitte des Displays ein senkrechtes „ Ziffern, so wird das Messgerät bereits nach etwa 3 Minuten abgeschaltet, um Messungen unter unzuverlässigen Bedingungen zu verhindern und daran zu erinnern, den Akku möglichst bald nach zu laden.

3. Die reguläre Funktion Auto-Power-Off wird mit dem Einstecken des Steckers automatisch deaktiviert. Die Funktion tritt – ebenso automatisch - nur dann wieder in Kraft, wenn durch weiteren Betrieb eine Tiefentladung droht.

Netzbetrieb

Der HF-Analyser lässt sich auch direkt über das Netzteil mit Strom versorgen (z.B. für Langzeitmessungen). Der Lautstärkeregler sollte dabei aber ganz auf „-“ gestellt werden, weil sonst das 50 Hertz-Brummen der Netzspannung zu hören ist.

LOW BATT“ zwischen den

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

Fachgerechte Abschirmung ist eine zuverlässige Abhilfemaßnahme

Physikalisch nachweisbar wirksam sind fachgerecht ausgeführte Abschirmungen. Dabei gibt es eine große Vielfalt von Möglichkeiten. Eine individuell angepasste Abschirmlösung ist in jedem Falle empfehlenswert.

Ein breites Sortiment an hochwertigen baubiologischen Abschirmmaterialen (Farben, Tapeten, Vliese, Gewebe, Gewirke, Folien etc.) führt die Firma Biologa, einer der Pioniere auf dem Gebiet der Abschirmung schon seit den Anfängen der Baubiologie. Hier bekommen Sie fachkundige Beratung und detaillierte Informationen.

Die Schirmdämpfung unterschiedlicher Abschirmmaterialien wird in der Regel in „-dB“ angegeben, z.B. „-20dB“.

Zusammen mit der Firma Biologa, mit der wir in Sachen Abschirmung / Schutzlösungen kooperieren, bieten wir Produktschulungen und Seminare zum Thema „Hoch- & Niederfrequenz – Messtechnik & Schutzlösungen“.

Für Informationen zu Terminen und Veranstaltungsorten nutzen Sie bitte die Kontaktmöglichkeiten weiter am Ende der Anleitung.

Eine umfangreiche Studie über die Abschirmwirkung verschiedener Materialien können Sie über die website von Herrn Dr. Dietrich Moldan bestellen. (www.drmoldan.de)

Eine sehr informative Seite zum Thema Elektrosmog der Hoch- und Niederfrequenz und dessen Vermeidung finden Sie unter www.ohne-elektrosmog-wohnen.de

Umrechnung Schirmdämpfung in Reduktion der Leistungsflussdichte:

„-10dB“ entspricht „Messwert durch 10“ “-15dB“ entspricht „Messwert durch ~30“ “-20dB“ entspricht „Messwert durch 100“ “-25dB“ entspricht „Messwert durch ~300“ “-30dB“ entspricht „Messwert durch 1000“ usw.

Bitte beachten Sie die Herstellerhinweise zu real in der Praxis erreichbaren Dämpfungswerten, die bei Teilschirmungen meist deutlich unter den Werten liegen, die mit einer Vollschirmung zu erreichen sind. Teilschirmungen sollten insofern immer möglichst großflächig angelegt sein.

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

Garantie

Auf das Messgerät, die Antenne und das Zubehör gewähren wir zwei Jahre Garantie auf Funktions- und Verarbeitungsmängel. Danach gilt eine großzügige Kulanzregelung.

Antenne Auch wenn die Antenne filigran wirkt, so ist

das verwendete FR4-Basismaterial dennoch hochstabil und übersteht problemlos einen Sturz von der Tischkante. Als zusätzliche Sicherheit dienen die Leuchtdioden an der Antennenspitze, welche im eingeschalteten Zustand die durchgängige Kontaktierung aller Antennenelemente signalisieren. Im Falle eines mechanischen Schadens verlöscht eine oder beide LEDs. Die Garantie umfasst auch solche Sturzschäden, sollte doch einmal einer auftreten.

Messgerät Das Messgerät selbst ist ausdrücklich nicht

sturzsicher: Aufgrund des schweren Akkupacks und der großen Zahl bedrahteter Bauteile können Schäden in diesem Falle nicht ausgeschlossen werden. Sturzschäden sind daher durch die Garantie nicht abgedeckt.

Kontakt- und Serviceadresse:

Gigahertz Solutions GmbH Am Galgenberg 12 90579 Langenzenn Deutschland

Telefon 09101 9093-0 Telefax 09101 9093-23

www.gigahertz-solutions.de info@gigahertz-solutions.de

Digitaler Hochfrequenz - Analyser HF58B-r

Messbereiche HF58B-r

Auslieferungszustand,

d.h. ohne Vorverstärker oder Dämpfungsglied

("Pegelanpassung" auf "keine; 0 dB")

Messbereich

grob mittel fein

Balken im LCD

Anzeigewert u. -einheit

einfach ablesen - kein Korrekturfaktor

0.01 - 19.99 mW/m²

00.1 - 199.9 µW/m²

0.01 - 19.99 µW/m²

Mit ext. Dämpfungsglied DG20,

Messbereich

grob mittel fein

("Pegelanpassung" auf "Dämpfer -20dB")

Balken im LCD

einfach ablesen - kein Korrekturfaktor

Anzeigewert u. -einheit

1 - 1999 mW/m²

0.01 - 19.99 mW/m² .001 - 1.999 mW/m²

Mit externem Verstärker HV10,

Messbereich

grob mittel fein

("Pegelanpassung" auf "Verstärker +10dB")

Balken im LCD

einfach ablesen - kein Korrekturfaktor

Anzeigewert u. -einheit

00.1 - 1999 µW/m²

0.01 - 19.99 µW/m² .001 - 1.999 µW/m²

Mit externem Verstärker HV30,

Messbereich

grob mittel fein

("Pegelanpassung" auf "keine; 0 dB")

Balken im LCD

Anzeigewert u. -einheit Ist-Einheit

0.01 - 19.99 mW/m² µW/m²

00.1 - 199.9 µW/m² nW/m²

0.01 - 19.99 µW/m² nW/m²

Kommastelle bleibt - "nächst kleinere Einheit"

Umrechnungstabelle

( µW/m² zu V/m )

µW/m² mV/m µW/m² mV/m µW/m² mV/m

0,01 1,94 1,0 19,4 100 194

- - 1,2 21,3 120 213

- - 1,4 23,0 140 230

- - 1,6 24,6 160 246

- - 1,8 26,0 180 261

0,02 2,75 2,0 27,5 200 275

- - 2,5 30,7 250 307

0,03 3,36 3,0 33,6 300 336

Warum keine Spalte: „dBm“?

Grenzwerte für Hochfrequenz werden in W/m² (ggf. auch V/m) angegeben, also genau in der von diesem Messgerät angezeigten Dimension. Eine Anzeige in dBm, wie beispielsweise auf einem Spektrumanalyser, muss erst frequenz- und antennenspezifisch mittels einer komplizierten Formel in diese Einheiten umgerechnet werden, eine „Rückrechnung“ ist also unsinnig.

- - 3,5 36,3 350 363 0,04 3,88 4,0 38,8 400 388 0,05 4,34 5,0 43,4 500 434 0,06 4,76 6,0 47,6 600 476 0,07 5,14 7,0 51,4 700 514 0,08 5,49 8,0 54,9 800 549 0,09 5,82 9,0 58,2 900 582 0,10 6,14 10,0 61,4 1000 614 0,12 6,73 12,0 67,3 1200 673 0,14 7,26 14,0 72,6 1400 726 0,16 7,77 16,0 77,7 1600 777 0,18 8,24 18,0 82,4 1800 824 0,20 8,68 20,0 86,8 2000 868 0,25 9,71 25,0 97,1 2500 971 0,30 10,6 30,0 106 3000 1063 0,35 11,5 35,0 115 3500 1149 0,40 12,3 40,0 123 4000 1228 0,50 13,7 50,0 137 5000 1373 0,60 15,0 60,0 150 6000 1504 0,70 16,2 70,0 162 7000 1624 0,80 17,4 80,0 174 8000 1737 0,90 18,4 90,0 184 9000 1842

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ME 3951A

mit F1B2H31 (Frequenzfiltermodul 16 Hz Bandpaß/50Hz Hochpaß/2kHz Hochpaß)

Technische Referenz

- Funktionsumfang

- Bedienung und Wartung

- Meßanleitung

- Feldtheorie

Bitte lesen Sie diese Bedienungsanleitung unbedingt vor der ersten Inbetriebnahme aufmerksam durch.

Sie gibt wichtige Hinweise für die Sicherheit, den Gebrauch und die Wartung des Geräts.

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Die Feldstärkemeßgeräte der Baureihe ME 3 von GIGAHERTZ SOLUTIONS

setzen neue Maß-

stäbe in der Meßtechnik für niederfrequente Wechselfelder. Professionelle Meßtechnik wurde mit

einem weltweit einmaligen Preis-Leistungsverhältnis realisiert. Möglich wurde dies durch den kon-

sequenten Einsatz innovativer und teilweise zum Patent angemeldeter Schaltungselemente sowie

modernste Fertigungsverfahren.

Das von Ihnen erworbene Gerät ermöglicht eine qualifizierte Aussage zur Belastung mit elektri-

schen und magnetischen Wechselfeldern gemäß den international anerkannten Richtlinien für

Bildschirmarbeitsplätze (TCO / MPR) in der vollen Bandbreite von 5 Hz bis 400 kHz.

Wir danken Ihnen für das Vertrauen, daß Sie uns mit dem Kauf des ME 3951A bewiesen haben.

Wir sind überzeugt, daß es Ihre Erwartungen voll erfüllen wird und wünschen Ihnen nützliche

Erkenntnisse mit dem Gerät.

GmbH, D-90579 Langenzenn. Alle Rechte vor-

behalten. Kein Teil dieser Broschüre darf in irgendeiner Weise ohne schriftliche Genehmigung des

Herausgebers reproduziert oder verbreitet werden.

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Vorwort

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Inhaltsverzeichnis

Seite

Sicherheitshinweise ........................................................................................................................3

Funktions- und Bedienelemente .....................................................................................................4

Vor Inbetriebnahme /Funktionsprüfung ...........................................................................................6

Meßanleitung ...................................................................................................................................8

Akkuwechsel .................................................................................................................................16

Akkumanagement (Laden, low batt., Auto-Power-Off, Überprüfung des Ladezustandes) ..........18

Feldtheorie ...................................................................................................................................20

Grenzwertempfehlungen, Literaturhinweise .................................................................................28

Konformitätserklärung ...................................................................................................................29

Technische Daten ..........................................................................................................................32

Sicherheitshinweise:

Bitte lesen Sie diese Bedienungsanleitung unbedingt vor der ersten Inbetriebnahme aufmerksam

durch. Sie gibt wichtige Hinweise für die Sicherheit, den Gebrauch und die Wartung des Geräts.

Netzteil nur mit dem vorgeschriebenen, wiederaufladbaren Akku verwenden. Keinesfalls versu-

chen, nicht wiederaufladbare Primärbatterien (z.B. Zink-Kohle oder Alkalimangan) über die Lade-

buchse aufzuladen: Explosionsgefahr!

Die für die Messung des elektrischen Feldes notwendige Erdung des Meßgeräts mit dem beige-

fügten Erdungskabel sollte an einem blanken Wasser-, Gas- oder Heizungsrohr durchgeführt wer-

den. Wenn keine andere Erdungsmöglichkeit besteht, kann der Elektrofachmann behelfsweise

auch am Schutzleiter der Schukosteckdose erden. In diesem Fall besteht die Gefahr von Strom-

schlägen, wenn die Erdungsklemme mit der stromführenden Phase in Berührung kommt.

Weder das Meßgerät noch das Netzteil in Berührung mit Wasser bringen um einen elektrischen

Schlag oder die Zerstörung des Meßgerätes zu vermeiden. Vor allem das Eindringen von Wasser

ins Gehäuse kann zur Zerstörung der Elektronik führen. Die Geräte nicht im Freien aufbewahren

oder bei Regen benutzen. Reinigung nur von außen mit einem schwach angefeuchteten Tuch.

Keine Reinigungsmittel oder Sprays verwenden.

Vor der Reinigung des Geräts oder dem Öffnen des Gehäuses ausschalten und alle mit dem Gerät

verbundenen Kabel entfernen. Es befinden sich keine durch den Laien wartbaren Teile im Inneren

des Gehäuses.

Aufgrund der hohen Auflösung des Meßgeräts ist die Elektronik hitze-, stoß- und berührungs-

empfindlich. Deshalb nicht in der prallen Sonne oder auf der Heizung o.ä. liegen lassen, nicht fal-

len lassen oder im geöffnetem Zustand an den Bauelementen manipulieren.

Dieses Gerät nur für die vorgesehenen Zwecke verwenden sowie nur mitgelieferte oder empfoh-

lene Zusatzteile verwenden.

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Inhaltsverzeichnis, Sicherheitshinweise

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Funktions- und Bedienelemente

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Laden

Anschluß für das mitgelieferte

Netzteil (12-24 VDC, mit (+) im

Innenleiter und (-) außen). Nur

bei Akkubetrieb verwenden!

siehe Seite 6, 18

Meßbereich

200 nT/Vm: (fein)

0 bis 199,9 Nanotesla (nT)

0 bis 199,9 Volt pro Meter (V/m)

2000 nT/Vm: (grob)

0 bis 1999 Nanotesla (nT)

0 bis 1999 Volt pro Meter (V/m)

siehe Seite 9

AC - Signalausgang

1 VAC bei Vollausschlag:

Buchse zum Anschluß an

einen Spektrumanalyser zur

Untersuchung des Frequenz-

spektrums der gemessenen

Signale. Maximale Ausgangs-

frequenz 30 kHz bei Vollaus-

schlag.

siehe Seite 15

Feldart

E: Elektrisches Feld

M: Magnetisches Feld

Test: Anzeige des Offsets

siehe Seite 7, 10, 11

Betrieb

”Lautsprechersymbol”: Gerät

eingeschaltet mit Tonsignal

EIN: Gerät eingeschaltet

AUS: Gerät ausgeschaltet

siehe Seite 7, 11, 18

Frequenzfilter F1B2H31

16 Hz Bandpaß, 50 Hz Hoch-

paß, 2 kHz Hochpaß, für bau-

biologische Analysen zur

Identifikation von Eisenbahn-

und Netzstrom sowie höher-

frequenten Oberwellen

siehe Seite 11, 12, 14

Leuchtdiode: Leuchtet bei

Ladung des Akkus

siehe Seite 18

Taster zur Anzeige des Lade-

zustands. Gleichzeitig Dis-

play-Check

siehe Seite 19

Anzeige der eingestellten Feldart

Strich oben: Elektrische Feldstärke

wird angezeigt

Strich unten: Magnetische Fluß-

dichte wird angezeigt

Zwei Striche Testmodus

LC-Display: 3,5-stellige Anzeige des

Meßwertes (Gleichrichtmittelwert)

siehe Seite 19

DC - Signalausgang

0 bis -1 VDC Signalausgang

für Langzeitmessungen mittels

Datenlogger oder Meßwert-

schreiber. Auch zur Ansteue-

rung der optionalen, externen

Anzeigeeinheit (DP 3000A)

siehe Seite 15

Abb. 01

Erdung

Anschluß des Erdungskabels

(nur bei Messung der elektri-

schen Feldstärke)

siehe Seite 9

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Funktions- und Bedienelemente

Schalter zum Kurzschließen

des magnetischen Sensors

(wird nur zur werksseitigen

Kalibrierung benötigt)

Sensor für die magneti-

schen Wechselfelder

siehe Seite 7 ff

Akku (”9 Volt E-Block”)

Achtung: Akku oder Batterie

nur mit dem enthaltenen

Papp-Isolierfach verwenden,

um eine Beschädigung des

Gerätes durch Kurzschlüsse

zu vermeiden.

siehe Seite 17 ff

Batteriefach des Akkus

LC-Display: 3,5-stellige An-

zeige des Meßwertes (Gleich-

richtmittelwert)

Mit Feldindikation und low

batt. Anzeige

siehe Seite19

2 Miniatur-Lautsprecher in

magnetisch geschirmter

Schaltung

Haltestifte zur Fixierung des

Akkus

Abb. 02

Frequenzfiltermodul

F1B2H31

Kann durch Module mit ande-

ren Grenzfrequenzen ersetzt

werden.

siehe Seite 11, 12, 14

Sensor für die elektrischen

Wechselfelder (”Feldplatte”)

siehe Seite 7 ff

Schalter zum Kurzschließen

der Feldplatte (wird nur zur

werksseitigen Kalibrierung

benötigt)

Inhalt der Verpackung:

1.) 2.) 3.)

4.) 5.) 6.)

7.) 8.) 9.)

1.) Meßgerät

2.) Steckernetzteil mit Fremdspannungsstecker (2,0 mm)

3.) Erdungskabel (5 m) mit Klinkenstecker (2,5 mm, mono) und Krokoklemme

4.) Erdungsklammer

5.) Meßadapter BNC-Buchse auf Klinkenstecker (3,5 mm, mono)

6.) Meßadapter Klinkensteckbuchse (3,5 mm, mono) auf Klinkenstecker (2,5 mm, mono)

7.) Klinkenstecker (2,5 mm, mono) zur Herstellung eigener Meßadapter

8.) Keil zum Öffnen des Gehäuses (zum Wechseln des Akkus oder des Frequenzfiltermoduls)

9.) Akkublock 9 V Nominalspannung (kann je nach Versandform auch bereits eingebaut sein).

Vor Inbetriebnahme

Einschalten

Falls keine Anzeige auf dem Display erscheint, Akku oder Batterie einsetzen. (siehe Kapitel

“Akkuwechsel”)

Laden

Falls low batt.-Zeichen im Display sichtbar sind, Akku laden oder Batterie ersetzen. (siehe Kapi-

tel “Akkumanagement”)

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Inhalt der Verpackung, Vor Inbetriebnahme

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Funktionsprüfung - Anzeige der magnetischen Flußdichte:

1.Einstellungen am Gerät:

Feldart = “M”, Meßbereich = ”200 nT/Vm”, Frequenzbereich =

”5 Hz - 400 kHz”, Betrieb = ”Lautsprechersymbol”

2.Das Meßgerät mit schnellen, kurzen Bewegungen um die Längs-

achse hin und her drehen, wie in Abb. 03 angedeutet.

Abb. 03 Hierdurch wird aus dem statischen Erdmagnetfeld ein ”Quasi-

Wechselfeld” erzeugt, und zwar je schneller und größer die Be-

wegungen, desto stärker das erzeugte Wechselfeld. Dies wird

durch höhere Meßwerte im Display und ein schelleres ”Knattern”

des feldstärkeproportionalen Tonsignals angezeigt.

Funktionsprüfung - Anzeige der elektrischen Feldstärke:

1.Einstellungen am Gerät:

Feldart = “E”, Meßbereich = ”200 nT/Vm”, Frequenzbereich =

”5 Hz - 400 kHz”, Betrieb = ”Lautsprechersymbol”

2.Das Meßgerät ruhig halten und vorne mit den Fingern auf das

Gehäuse klopfen wie in Abb. 04 angedeutet.

Abb. 04 Durch das Massepotential der Finger entsteht ein elektrisches

”Quasi-Wechselfeld”, dessen Stärke durch höhere Meßwerte im

Display und ein schelleres ”Knattern” des Tonsignals angezeigt

wird.

Offset ermitteln:

Gerät einschalten und Schalter ”Feldart” auf ”Test” stellen. In der

Anzeige erscheint links eine ”1” (als Zeichen für den Test-Modus)

und rechts ”00.0” bzw. ”000” (je nach gewähltem Meßbereich)

Wird statt ”000” bzw. ”00.0” ein höherer Zahlenwert angezeigt, ist

dies die momentan herrschende Nullpunktsabweichung.

Abb.05

Diese kann aufgrund der aktuellen Umgebungsbedingungen auf-

treten (Temperatur, Luftfeuchtigkeit etc.). Um den angezeigten

Wert erhöht sich die Toleranz des späteren Meßergebnisses bei

einer E- oder M-Feldmessung.

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Funktionsprüfung, Offset

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Hier Klopfen!

Meßanleitung

Vorbemerkungen zu den Eigenschaften elektrischer und magnetischer Wech-

selfelder

In der Regel kann man elektrische und magnetische Wechselfelder nicht mit den menschlichen

Sinnesorganen wahrnehmen. Sie sind unter bestimmten Voraussetzungen ”einfach da” und ver-

laufen nach sehr komplexen Gesetzmäßigkeiten im dreidimensionalen Raum. Ausführliche physi-

kalische Erklärungen hierzu finden sich im Kapitel ”Feldtheorie”. Für die praktische Durchführung

der Messung sind besonders die folgenden Eigenschaften von Wechselfeldern von Bedeutung:

1. Eine Messung ist immer orts- und richtungsgebunden, d.h. schon eine geringe Veränderung

des Orts bzw. der Ausrichtung des Meßgerätes kann gravierende Auswirkungen auf den

Meßwert haben - besonders bei magnetischen Wechselfeldern.

2. Elektrische und magnetische Felder dringen in feste Materialien, also auch Wände, Glas etc.

ein, beziehungsweise durchdringen diese sogar. Dies gilt ganz besonders für magnetische Fel-

der, die sich nur durch sehr aufwendige Maßnahmen abschirmen lassen.

3. Elektrische Wechselfelder bestehen überall dort, wo eine Wechselspannung anliegt, d.h. im

Haushalt beispielsweise um alle Stromkabel bis zum angeschlossenen Elektrogerät bzw. des-

sen Schalter. Und zwar auch, wenn dieses Gerät ausgeschaltet ist!

Magnetische Wechselfelder entstehen zusätzlich ab dem Moment, in dem ein Elektrogerät ein-

geschaltet wird, also sobald der Strom fließt.

4. Neben der Feldstärke definiert sich ein elektrisches oder magnetisches Wechselfeld noch durch

dessen Frequenz. Man unterscheidet den hier betrachteten, erweiterten Niederfrequenzbereich,

der von der MPR bzw. TCO für die Beurteilung von Bildschirmarbeitsplätzen auf 5 Hertz bis 400

Kilohertz definiert wurde und Hochfrequenzfelder, die alle noch höheren Frequenzen umfassen.

Daneben gibt es noch statische- oder Gleichfelder, für die, ebenso wie für die hochfrequente

Strahlung eine gänzlich andere Meßtechnik erforderlich ist.

Vorbemerkungen zur Meßtechnik

Für eine aussagekräftige Messung wurden im Ökotest 6/96 folgende Mindestanforderungen an die

Meßtechnik für niederfrequente Wechselfelder aufgestellt:

1.Separate Messung elektrischer Wechselfelder (definiert gegen Erdpotential) und magnetischer

Wechselfelder.

2.Reproduzierbare, hohe Genauigkeit.

3.Kompensierter Frequenzgang über den gesamten spezifizierten Frequenzbereich, der zumin-

dest von der Bahnstromfrequenz mit 16,67 Hz bis in den Kilohertzbereich gehen sollte.

4.Hohe Auflösung: 10 nT bzw. 1 V/m oder besser.

Die Meßgeräte von GIGAHERTZ SOLUTIONS

können alle diese Anforderungen erfüllen.

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Meßanleitung

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Vorbereitung der Messung

1. Meßgerät gemäß den Hinweisen im Kapitel ”Vor Inbetriebnahme” überprüfen.

2. Vorab ist eine Messung der elektrischen und magnetischen Wechselfelder im Freien durch-

führen um die Grundbelastung festzustellen. Wird eine Grundbelastung über 5 V/m oder 5 nT

angezeigt, so kann man vorab eine Einordnung der Grundbelastung durchführen. Durch

Abschalten der Stromkreise mittels der Sicherungsautomaten im eigenen Haussicherungska-

sten wird festgestellt, welche Felder davon vom Haus und welche von anderen Feldgenerato-

ren, z.B. von Hochspannungsleitungen, Eisenbahnstrom, Trafohäuschen oder Installationen

angrenzender Nachbarwohnungen erzeugt werden. Sind externe Feldgeneratoren verantwort-

lich so kann deren Quelle durch Veränderung des eigenen Standortes zu höheren Feldstärken

hin lokalisiert werden.

3. Für eine Haus- oder Arbeitsplatzmessung sollten alle typischen Verbraucher eingeschaltet sein,

auch solche, die sich nur manchmal selbsttätig einschalten, z.B. Kühlschrank, elektrische Spei-

cherheizung (auch in Nebenräumen). Durch Ein- und Abschalten einzelner Verbraucher kann

man die wesentlichen Verursacher eingrenzen.

4. Eine Skizze des zu vermessenden Ortes und mitprotokollierte Meßwerte erlauben eine

nachträgliche Analyse der Situation. Auf diese Weise können zweckmäßige Abhilfemaßnahmen

abgeleitet werden.

5. Im Meßbereich ”200 nT/Vm” mit der Messung beginnen und nur wo die Anzeige aufgrund zu

großer Feldstärken überläuft in den groben Bereich “2000 nT/Vm” umschalten.

6. Alle Messungen sollen an unterschiedlichen Tageszeiten und Wochentagen wiederholt werden

um Schwankungen zu ermitteln.

7. Das zuschaltbare, feldstärkenproportionale Tonsignal vereinfacht eine sondierende Messung.

Meßanleitung - elektrische Wechselfelder

1. Erdung des Meßgeräts und der messenden Person

Für zuverlässige, reproduzierbare Ergebnisse gemäß den einschlägigen Richtlinien (TCO, MPR II,

TÜV) muß vor der Messung elektrischer Wechselfelder das Meßgerät mittels des beigefügten

Erdungskabels mit Erdpotential verbunden werden. Eine zuverlässige Aussage über elektrische

Wechselfelder ist ohne vorschriftsmäßige Verbindung zum Erdpotential nicht möglich.

Zur Erdung mit dem beiliegenden Erdungskabel eignet sich be-

sonders ein ein metallisches Wasser-, Gas- oder Heizkörperrohr

ohne Lackierung ggf. mit Hilfe der Erdungsklammer. Alternativ

kann der Elektrofachmann auch mit der Krokoklemme direkt am

Schutzleiter einer Schukosteckdose erden (Vorsicht: in diesem

Fall Gefahr durch Stromschlag bei Berührung der Phase!).

Abb. 06

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Meßanleitung

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Den Klinkenstecker des Erdungskabels in die dafür vorgesehene

Buchse (”Erdung”, ”Erdungssymbol”) stecken und das Kabel an

der Seite des Gehäuses nach hinten führen. Mit einem Finger die

“AC”- oder “DC”-Buchse berühren, um den eigenen Körper eben-

falls auf Erdpotential zu bringen. Abb.07

Abb. 07

Abb. 08 Abb. 09 Abb. 10

Achtung: Befindet sich das Erdungskabel vor der Vorderkante des Meßgeräts oder ein Finger zwi-

schen DC-Buchse und Vorderkante des Meßgeräts so verfälscht dies den Meßwert. (Siehe auch

Fußnote

2. Ausrichtung des Meßgerätes bei der Messung elektrischer Wechselfelder

Das Meßgerät ist auf eine körpernahe Messung elektrischer Wechselfelder kalibriert (Abb. 11). Mit

dem Körper werden hinter dem Meßgerät liegende Störquellen abgeschirmt und eine verfäl-

schende Konzentration von Feldlinien auf den E-Feldsensor vermieden. Deshalb ist eine Messung

am ausgestreckten Arm zu vermeiden. Sie wird i. d. R. zu hohe Werte anzeigen (Abb. 12). Die Ver-

fälschung läßt sich verringern bzw. vermeiden, wenn hinter dem Meßgerät eine leitfähige Fläche

gehalten wird (Abb. 13, siehe auch Fußnote

Abb. 11 Abb.12 Abb. 13

1) Die elektrische Feldstärke gegen Erdpotential hängt immer von der Geometrie der Feldquelle und des Sensors, vom Abstand des Sensors von

der Feldquelle, sowie von den umgebenden Potentialverhältnissen ab. Das Gerät wurde auf den Meßwert eines gemäß den Richtlinien der TCO

kalibrierten Meßgerätes (Radians Innova - Enviromentor EMM-4, Ser. Nr. 4348) im Abstand von 50 cm von einer mit 50 Hz und 270 V ange-

steuerten, 4 qm großen Kupferplatte abgeglichen. Anstelle der messenden Person, die bei einer Freihandmesseung auf Erdpotential gelegt wird,

wurde für die Kalibrierung eine quadratische Kupferplatte mit 50 cm Kantenlänge hinter dem Meßgerät positioniert und ebenfalls auf Erdpoten-

tial gelegt. Dies ist auch für eine reproduzierbare Stativmessung sinnvoll. Eine gute Übereinstimmung des Meßergebnisses mit dem einer orgi-

nal TCO-Sonde ist erst bei einem Abstand > 30 cm von der Feldplatte zu erwarten. Die gemessene Feldstärke stellt ein Raumintegral über die

Meßeinrichtung dar, was im Resultat dazu führt, daß in der praktischen Anwendung die Vereinfachung “Meßwert in der Richtung der stärksten

Anzeige = resultierende Feldstärke” eine recht gute Näherung darstellt.

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3. Durchführung der Messung elektrischer Wechselfelder

Gerät einschalten und Schalter ”Feldart” auf ”E” für elektrisches

Wechselfeld stellen. (Abb. 14)

Schalter für den Frequenzfilter auf ”50 Hz bis 400 kHz” stellen.

Dadurch werden Eigeninduzierungen durch Mikrobewegungen

(Zittern der Hand) unterdrückt. (Abb. 14)

Abb. 14 Bei der Messung immer darauf achten, daß das Erdungskabel

nach hinten weggeführt wird und daß sich die messende oder

andere anwesende Personen hinter dem Meßgerät aufhalten.

Das Meßgerät nahe vor dem Körper halten (je weiter das Meßgrät vom Körper weg gehalten bzw.

sogar abgelegt wird, desto mehr wird die Anzeige i. d. R. nach oben verfälscht). Auf die vermute-

ten Feldquellen “zielen” bzw., wenn keine konkreten Feldquellen bekannt sind, systematisch den

Raum untersuchen. Dabei folgendermaßen vorgehen:

- für einen ersten Überblick langsam durch den Raum gehen

- dabei häufig stehenbleiben und die Feldstärke nach hinten, links, rechts und oben messen und

immer darauf achten, daß das Erdungskabel jeweils nach hinten weggeführt wird.

- die Messung in die Richtung der stärksten Anzeige fortsetzen um die Feldquelle zu identifizie-

ren, oder,

- wenn eine typische Stelle für längere Aufenthalte, z.B. das Bett oder der Arbeitsplatz erreicht

ist, gemäß obiger Anleitung alle Richtungen überprüfen und das Gerät in der Position der höch-

sten Anzeige festhalten. In dieser Position möglichst körpernah eine Referenzmessung des

Absolutwertes aufnehmen.

- der Meßwert, der in der Richtung der höchsten Anzeige gemessen wird, kann in erster Nähe-

rung als die resultierende Feldstärke herangezogen werden.

Auch bei einer Messung auf dem Stativ oder bei abgelegtem Meßgerät muß sich für eine genaue

Messung eine Person oder für eine reproduzierbare Messung eine Metallplatte (50 cm x 50 cm)

orthogonal und zentriert 5 cm hinter dem Meßgerät befinden.

Für eine Schlafplatzuntersuchung sollte in jedem Falle auch unter ”Schlafbedingungen”, d.h. mit

ausgeschalteter Nachtischlampe gemessen werden. Das elektrische Feld kann beim Ausschalten

unter bestimmten Bedingungen sogar ansteigen.

Grenzwertempfehlung bis zu 2 kHz:

unter 10 V/m, möglichst sogar unter 1 V/m.

(Für Frequenzen über 2 kHz generell unter 1 V/m)

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Messung magnetischer Wechselfelder:

Gerät einschalten und Schalter ”Feldart” auf ”M” für magneti-

sches Wechselfeld stellen. (Abb. 15)

Schalter für den Frequenzfilter auf ”50 Hz bis 400 kHz” stellen.

Dadurch werden Eigeninduzierungen durch Mikrobewegungen

(Zittern der Hand) unterdrückt. (Abb. 15)

Abb. 15 Für eine zuverlässige Messung der magnetischen Wechselfelder

braucht das Gerät oder die messende Person nicht geerdet zu

werden. Die Messung wird auch nicht durch anwesende Personen oder Massepotentiale vor der

Gerätevorderseite beeinflußt.

Mit dem Meßgerät auf die vermuteten Feldquellen ”zielen” bzw., wenn keine konkreten Feldquel-

len bekannt sind, systematisch den Raum untersuchen. Dabei folgendermaßen vorgehen:

- für einen ersten Überblick langsam durch den Raum gehen. Der Sensor ist so im Meßgerät

positioniert, daß die häufigsten Feldverursacher im Haushaltsbereich bei etwa waagerecht

gehaltenem Gerät gemessen werden. Zusätzlich können immer wieder alle drei Dimensionen

überprüft werden, wie in den Abbildungen 16-18 zu sehen.

- Praktisch ist es sinnvoll, für die Identifikation der Feldquelle zunächst diejenige Ausrichtung

des Geräts zu ermitteln, in welcher der höchste Meßwert angezeigt wird. Die Messung ist dann

in diejenige Richtung fortzusetzen, in welche die Anzeige weiter ansteigt. Die Ausrichtung des

Geräts ist dabei vorläufig beizubehalten! Für eine exakte Messung sollte das Gerät ruhig gehal-

ten oder an der relevanten Stelle abgelegt werden.

- an den entscheidenden Stellen, wie z.B. dem Arbeits-, Sitz- oder Schlafplatz sollte die Messung

in jedem Falle in alle drei Dimensionen erfolgen, wie nachfolgend beschrieben.

Exakte Bestimmung der magnetischen Feldstärke bei mehreren Feldquellen

Hierzu müssen zunächst drei separate Messungen durchgeführt und der jeweilige Meßwert notiert

werden. Das Gerät ist dabei gemäß den Abbildungen auszurichten: nach vorne (Abb. 16), nach

oben (Abb. 17) und nach vorne um 90 Grad seitwärts verdreht (Abb. 18).

Um die resultierende, d.h. tatsächliche Gesamtbelastung mit magnetischen Wechselfeldern zu

ermitteln, können die nach den Abbildungen folgenden Faustformeln verwendet werden.

Faustformeln zum Abschätzen des resultierenden Gesamtfeldes

Meßwerte: resultierendes Gesamtfeld entspricht:

- Ein hoher, zwei niedrige Werte ~ größter Wert

- Zwei hohe, ein niedriger Wert ~ größter Wert + halber zweitgrößter Wert

- Drei ähnliche Werte ~ eineinhalb mal größter Einzelwert

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Meßanleitung

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Abb. 16 Abb. 17 Abb. 18

Grenzwertempfehlung bis zu 2 kHz:

unter 200 nT, möglichst sogar unter 20 nT.

(Für Frequenzen über 2 kHz unter 20 nT, möglichst sogar unter 2 nT

Das resultierende Gesamtfeld (die ”Summe” der Einzelfeldstärken, ”3-D-Meßwert”) läßt sich

anhand folgender Formel auch exakt ermitteln

resultierende Feldstärke = Wurzel aus (x² + y² + z²)

Abb. 19 illustriert die Richtung des resultierenden Feldes (auch als Ersatzfeld bezeichnet). Die

Abbildungen 16 - 18, auf denen die Einzelmessungen der drei Dimensionen gezeigt wurden sowie

die Abbildung Abb. 20 wurden in einer typischen Meßsituation in der Küche fotografiert. Wenn

man die angezeigten Werte der Einzelmessungen in obige Formel einsetzt kommt tatsächlich (fast)

genau derjenige Wert heraus, der in der Abb. 20 angezeigt wird, bei dem das Gerät senkrecht zum

resultierenden Feld gehalten wird.

Abb. 19 Abb. 20

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Meßanleitung

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Res.

Frequenzanalyse (elektrischer und magnetischer Wechselfelder)

Ein elektrisches oder magnetisches Wechselfeld definiert sich nicht nur durch seine Feldstärke

sondern auch durch die Frequenz, mit der sich die Polarität des Feldes ändert. Dabei treten ver-

schiedene, typische Frequenzen auf:

- Die Oberleitungen der Eisenbahn werden mit 16,7 Hz betrieben.

- Der Netzstrom (Haushalt, Hochspannungsleitungen etc.) hat eine Frequenz von 50 Hz, wobei

auch sog. natürliche Oberwellen als Vielfache von 50 Hz entstehen.

- Zusätzlich erzeugt man im Haushalt eine Vielzahl von höherfrequenten Feldern im kHz-Bereich

(”künstliche” Oberwellen) z.B. durch getaktete Schaltnetzteile (”Trafos”), Vorschaltgeräte von

Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen, Dimmer mit sog. Phasenanschnittsteuerungen u.ä.

Für die Analyse der Situation vor Ort und insbesondere für zielgerichtete Abhilfemaßnahmen ist es

nützlich zu wissen wieviel diese unterschiedlichen Frequenzen zur Gesamtbelastung beitragen. So

ist z.B. eine Belastung mit Bahnstrom nicht durch eigene Installationsmaßnahmen zu beheben.

Dagegen können festgestellte höherfrequente Feldanteile durch die Wahl von Geräten vermieden

werden, die keine solchen Anteile erzeugen (z.B. Glühbirne statt Leuchtstoffröhre).

Mit dem ME 3951A gibt es verschiedene Möglichkeiten, Frequenzanalysen durchzuführen:

Frequenzanalyse mittels Frequenzfiltermodul F1B2H31

Abb. 21 Abb. 22

Von GIGAHERTZ SOLUTIONS

sind mehrere, auf unterschiedliche Bedarfssituationen ausge-

legte Frequenzfiltermodule für das ME 3951A erhältlich. Das in dem Meßgerät bereits eingebaute

Frequenzfiltermodul F1B2H31 (Abb. 21/22) ist besonders auf die Belange der Baubiologie abge-

stellt. Es umfaßt folgende Schaltpositionen:

1) 5 Hz bis 400 kHz = volle TCO-Bandbreite, nur für Stativmessungen sinnvoll

2) 16,7 Hz = Bandpassfilter 4. Ordnung Q-Faktor 10 für die Frequenz des Eisen-

bahnstroms

3) 50 Hz bis 400 kHz = Hochpassfilter, 5. Ordnung für den Netzstrom und dessen Ober-

wellen

4) 2 kHz bis 400 kHz = Hochpassfilter, 5. Ordnung für die sogenannten ”künstlichen” Ober-

wellen oberhalb von 2 Kilohertz. Dieser Frequenzbereich entspricht

dem Band 2 der TCO-Norm.

Zur Messung des Eisenbahnstroms und der Oberwellen muß zunächst das entsprechende Filter

am Gerät eigeschaltet werden. Der Ablauf der Messung erfolgt genau analog zu dem im Kapitel

”Meßanleitung” für die Netzstromfrequenz beschriebenen Vorgehen. Zu beachten sind allerdings

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Meßanleitung

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zwei Besonderheiten:

- Die Quelle des Bahnstroms ist normalerweise außerhalb des Hauses. Trotzdem ist es sinnvoll,

zumindest eine grobe Messung im ganzen Hause durchzuführen, da durch die sogenannte

”Überkopplung” auch Bahnstromfrequenzen z.B. über Wasser- oder Gasrohre oder auch die

Hauptstromversorgung in das Haus getragen werden können. Diese möglichen Quellen sollten

also vorsichtshalber überprüft werden, zumindest bei einem Meßort, der näher als ca. zwei bis

drei Kilometer von einer elektrifizierten Bahnlinie entfernt liegt.

- Die ”künstlichen” Oberwellen weisen aus energetischen Gründen meist geringere Meßwerte

auf, als die Netz- oder Bahnstromfrequenzen. Die Grenzwertempfehlungen aller renommierten

Institute liegen hierfür auch nochmals um den Faktor 10 niedriger als für den Netzstrom.

Zumeist ist deshalb der Meßbereich ”200 nT/Vm” ausreichend.

Hinweis: Durch höheres 1/f- und weißes Rauschen, Filtertoleranzen, Mikrobewegungen des

Geräts und Frequenzen außerhalb der gefilterten Frequenzbänder kann der Messwert in der Posi-

tion 5 Hz bis 400 kHz von der Summe der gefilterten Werte abweichen.

Frequenzanalyse mittels AC-Ausgang

Auch im ”normalen” Arbeits- oder Wohnumfeld können sehr unterschiedliche Frequenzen zusätz-

lich zur Netzstromfrequenz von 50 Hertz auftreten. Für deren genauere Analyse kann an der AC-

Buchse des Meßgeräts ein Spektrumanalyser mittels der beiliegenden Adapter direkt ange-

schlossen werden. Am AC-Ausgang liegt ein DC-Offset von max. 50 mV an. In Oszilloskopen und

Spektrumanalysern wird dieser DC-Offset i.d.R. standardmäßig durch C-Kopplung unterdrückt.

Beim Anschluß von netzstrombetriebenen Auswertungsgeräten mit Schutzerde darf die Funkti-

onserde des Feldmeßgerätes nicht angeschlossen werden um Erdschleifen zu vermeiden!

Die Spezifikation des Meßgerätes bezieht sich konventionsgemäß auf die Displayanzeige; gemäß

dieser strengen Spezifikation ist die Bandbreite des AC-Ausgangs auf 30 kHz begrenzt. Bei einem

Meßwert, der kleiner ist als 1/20 des Vollausschlags (das entspricht beispielsweise im Meßbereich

2000 nT einem Meßwert von 100 nT) wird aber noch ein sinusförmiges Eingangssignal bis 400 kHz

mit einer Nichtlinearität von < 1 % am AC-Ausgang bereitgestellt. Derart hohe Feldstärken treten

im normalen Wohn- und Arbeitsumfeld allerdings praktisch nicht auf, so daß der Ausgang im rea-

len Umfeld durchaus bis 400 kHz verwendbar ist.

Mit einem Mono-Kopfhörer (regelbare Lautstärke ist sinnvoll) kann an der AC-Buchse eine orien-

tierende

akustische Frequenzanalyse der hörbaren Frequenzbereichs (ca. 16 Hz bis 20 kHz)

durchgeführt werden. (ggf. Adapterstecker verwenden). Als Zubehör ist der Kopfhörer LS0002 von

GIGAHERTZ SOLUTIONS

erhältlich.

Langzeitmessungen mittels DC-Ausgang

Die Feldstärke an einem Punkt verändert sich normalerweise über einen längeren Zeitraum. Für

ein vollständiges Bild der Situation ist deshalb eine Langzeitaufzeichung der Feldstärken (d.h. des

DC-Wertes) sinnvoll, z.B. über 24 Stunden. Zu diesem Zweck hat das Meßgerät Ausgänge zum

Anschluß von Datenaufzeichungs- bzw. Auswertungsgeräten. In der Regel wird man den DC-Aus-

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gang (= Gleichstromausgang) für eine Langzeitaufzeichnung, z. B. mittels Datenlogger oder

Meßschreiber verwenden.

Am DC-Ausgang liegt ein meßwertproportionales Gleichspannungssignal an. Es entspricht minus

0,5 mV pro digit, d.h. beispielsweise minus 1 Volt bei Vollausschlag (”2000 nT/Vm”) bzw. (”200

nT/Vm”). Das negative Signal wurde zugunsten einer gegenüber einem positiven Signal deutlich

besseren Linearität und Übereinstimmung mit dem Displaywert gewählt. Aufzeichnungsgeräte

können das Eingangssignal meist intern auf den richtigen Absolutwert umwandeln. Falls dies nicht

möglich ist, ggf. die Stecker am Aufzeichnungsgerät verpolen um positive Werte aufzuzeichnen.

Die Schirmung der Meßleitung bei Verwendung des BNC-Adapters liegt auf Masse. Während das

Display eine Maximalanzeige von 2000 nT bzw. 2000 V/m hat, verhält sich das Gleichspannungs-

signal an der DC-Buchse noch bis zu einer Feldstärke von 5000 nT bzw. 5000 V/m weitestgehend

linear. Die spezifizierten Eigenschaften des Geräts beziehen sich auf Werte bis zur Maximalanzei-

ge des Displays.

Während ein Klinkenstecker in der DC-Buchse steckt, ist die ”Auto-Power-Off”-Funktion deakti-

viert, um eine Langzeitaufzeichnung möglich zu machen. Achtung: Falls im Laufe der Messung die

Akkukapazität soweit erschöpft wird, daß das Gerät ”low Batt.” anzeigt wird ”Auto-Power-Off”

wieder aktiviert, um eine Tiefentladung des Akkus zu verhindern. Diese kann nämlich den Akku

zerstören.

Für eine 24-Stunden-Messung kann die Stromversorgung über das Netzteil oder eine 12 V Batte-

rie erfolgen. Im Falle eines Stromausfalls während der Langzeitmessung übernimmt automatisch

der Akku wieder die Stromversorgung. Sobald die Netzspannung wieder anliegt erfolgt die Strom-

versorgung wieder über das Netzteil. Positionieren Sie das Netzteil aber möglichst weit vom Meß-

gerät entfernt, um den davon verursachten Feldanteil, der selbstverständlich mit aufgezeichnet

wird, gering zu halten. Durch Ein- und Ausstecken des Netzteils kann dieser Feldanteil ermittelt

und als Korrekturwert von den aufgezeichneten Meßwerten abgezogen werden.

Akkuwechsel

Öffnen des Gehäuses

Gerät ausschalten und alle in das Gerät eingesteckten Kabel ent-

fernen. Nehmen Sie das Gerät mit der beschrifteten Seite nach

oben in die Hand oder legen Sie es auf einem Tisch ab.

Verwenden Sie zum Öffnen des Gerätes den beigefügten Keil.

Abb. 23

1.Zum Öffnen des Gerätes halten Sie es mit der einen Hand gut fest.

Mit der anderen Hand führen Sie den Keil in die Seitennut ca. 1 cm

unterhalb der oberen Ecke ein und drücken den Keil am dicken

Ende nach unten. Der Deckel hebt sich dort ein wenig. Abb. 23

Abb. 24

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Meßanleitung, Akkuwechsel

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2.Dieser Vorgang wird auf der selben Seite ca. 1 cm oberhalb der

unteren Ecke in oben beschriebener Weise durchgeführt.

Abb. 24

Der Deckel ist jetzt auf einer Seite offen.

Abb. 25

3.Die Punkte 1. und 2. werden auf der gegenüberliegenden Seite

wiederholt. Abb. 25 und Abb. 26

Jetzt kann der Deckel einfach abgenommen werden.

Abb. 26

Schließen des Gehäuses

Den Deckel bündig und mit der Öffnung auf dem Display auf das

offene Gerät legen. Achten Sie darauf, daß der ”Batt.-Check”-

Taster, die Leuchtdiode und der Schalter für den Frequenzfilter in

die dafür vorgesehenen Öffnungen des Deckels gleiten. Dann mit

Daumen und Zeigefinger beider Hände gleichmäßig leichten

Druck von oben auf den Deckel ausüben. Dieser schnappt dann

auf beiden Seiten ein. Abb. 27

Abb. 27

Entfernen des Akkus

Nur im ausgeschaltenem Zustand durchführen!

Nach dem Öffnen des Deckels kann der Akku samt Clip entnom-

men bzw. seitwärts ”herausgeklappt” werden.

Zum Ablösen des Batterieclips vom Akku schiebt man den beige-

fügten Keil mit der schmalen Seite bis zum Anschlag zwischen

beide Kontakte und bewegt das breite Ende mit den Fingern nach

unten und oben. Der Clip läßt sich so leicht lösen. Abb. 28

Abb. 28

Keinesfalls an den Anschlußleitungen oder der Plastikhülle der Kontakte ziehen, sie können

sonst leicht abreißen.

Einlegen des Akkus

Der Clip wird auf den neuen Akku gesteckt und dieser zurück in das Batteriefach gelegt. Beim Ein-

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Akkuwechsel

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legen in das Gehäuse darauf achten, daß keines der Akku-Anschlußkabel zwischen Akku und

einem höheren Bauteil auf der Leiterplatte eingeklemmt wird. In diesem Fall läßt sich der Gehäu-

sedeckel nicht mehr richtig schließen.

Um das mitgelieferte Frequenzfiltermodul gegen ein anders von GIGAHERTZ SOLUTIONS

lieferbares Filtermodul auszutauschen gehen Sie bitte anhand der dem neuen Frequenzfiltermo-

dul beiliegenden Dokumentation vor.

Akkumanagement

Betriebsdauer:

Der mitgelieferte Akku reicht unmittelbar nach einem vollständigen, 11-stündigen Ladezyklus für

ca. 8 Stunden Dauerbetrieb.

Akku laden:

Mitgeliefertes oder entsprechendes Steckernetzteil in die Steckdose stecken. Den Fremdspan-

nungsstecker des Netzteils in die dafür vorgesehene Buchse (oben links) stecken.

Achtung: Auf die richtige Polung des Steckernetzteils ( (+) auf dem Innenleiter und (-) auf dem

Außenleiter) und auf entsprechende Spannung (12-24 VDC) achten!

Zum Starten des Ladevorgangs Gerät einmalig ein- und ausschalten. Dann ausgeschaltet lassen.

Die grüne Leuchtdiode leuchtet während des Ladevorgangs. Nach der Ladezeit, ca. 11 Stunden,

schaltet sich der Ladevorgang automatisch ab.

Low Batt.:

1.Erscheinen im eingeschaltenen Zustand in der Mitte des Displays

zwei Punkte (low batt.), so muß mit einem Meßfehler gerechnet

werden. Abb. 29

Durch die Ladekontrolle mit dem Batt. Check - Taster kann schon

vor dem Auftreten der low batt.-Anzeige festgestellt werden, daß

die Akkukapazität langsam zur Neige geht.

Abb. 29

Auto-Power-Off

Diese Funktion dient zur Verlängerung der realen Nutzungsdauer.

1. Sollte man vergessen haben das Meßgerät auszuschalten oder wird es beim Transport verse-

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Akkumanagement

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hentlich eingeschaltet, so wird es nach einer Betriebsdauer von durchgehend 40 Minuten

abgeschaltet.

2. Erscheinen in der Mitte des Displays zwei Punkte (low batt.), so wird das Meßgerät bereits

nach 3 Minuten abgeschaltet, um eine schädliche Tiefentladung des Akkus zu verhindern.

Um das Meßgerät nach einem Auto-Power-Off erneut in Betrieb zu versetzten, aus- und wieder

einschalten.

Achtung: Befindet sich im Signalausgang ”DC” ein Anschlußstecker so ist die normale Auto-

Power-Off Funktion deaktiviert. Dadurch ist eine Langzeitmessung von bis zu 8 Stun-

den mit dem mitgelieferten Akku möglich. Die Abschaltung nach drei Minuten im low

batt. Betrieb wird zum Schutz des Akkus vor schädlichen Tiefentladungen jedoch trotz-

dem durchgeführt.

Mit einer Alkalimangan-Primärbatterie kann auch eine 24-Stunden-Messung durchgeführt werden.

Achtung: Mit einer Primärbatterie darf keinesfalls das Netzteil angeschlossen werden. Die Batte-

rie kann so explodieren.

Überprüfung des Ladezustandes und Display-Check

Da der integrierte Akku nicht immer voll ist, kann mit Hilfe des

Tasters ”Batt.-Check” die noch verfügbare Betriebsdauer und die

fehlerfreie Funktion aller Anzeigesegmente festgestellt werden.

1.Hierzu schalten Sie das Meßgerät ein, drücken den Taster und

halten diesen gedrückt. Erscheint im Display ”1999” oder “1888”

so ist das Gerät optimal mit Strom versorgt und alle Displayele-

mente funktionieren einwandfrei. Abb. 30.

Abb. 30

2.Erscheinen im eingeschaltenen Zustand, während der Taster

gedrückt ist, in der Mitte des Displays zwei Punkte (low batt.), so

reicht die Akkukapazität unter normalen Bedingungen nur noch

für weniger als 1 Stunde kontinuierliche Meßzeit. Abb. 31

Gegebenenfalls das Gerät neu laden oder abschalten.

Abb. 31

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Akkumanagement

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Gedrückt halten!

Feldtheorie

Das elektrische Feld

Nimmt man zwei elektrische Ladungen Q1 und Q2 und nähert diese einander an, so daß sie den

Abstand r voneinander haben, stellt man fest:

Die beiden Ladungen stoßen sich bei gleicher Polarität ab und ziehen sich bei gegensätzlicher

Polarität an. Es treten also Kräfte (F) zwischen den Ladungen auf.

Abb. 32

Durch Versuche wurde ermittelt, daß die Kraft F zwischen diesen beiden Ladungen

1. proportional der Größe der beiden Ladungen, sowie

2. umgekehrt proportional dem Quadrat des Abstandes der beiden Ladungen ist.

F ~ (Q1

Q2)/r²

Um für die elektrische Kraft eine Größengleichung schreiben zu können, braucht man eine Pro-

portionalitätskonstante. Diese wurde zweckmäßigerweise als 1/(4

ε) gewählt. ε wird als

Dielektrizitätskonstante (Permitivität) bezeichnet. Somit kann man die elektrische Kraftgleichung

schreiben zu

F = 1/(4

ππ

εε

)

(Q1

Q2)/r² (F1)

Mit

εε

: Dielektrizitätszahl, dimensionslos, Materialkonstante

: Dielektrizitätskonstante des freien Raumes (im Vakuum)

= 10

-9

/(36

π) As/(Vm) = 8,854187818

-12

F/m

Aus der Mechanik ist bekannt, daß die Kraft F immer nur eine Richtung hat. Man sagt auch: Die

Kraft F hat Vektorcharakter.

Nimmt man die Ladung Q2 weg, besteht aber noch weiterhin die Möglichkeit der Ladung Q1 eine

Kraft F auf eine andere Ladung auszuüben, d.h. um die Ladung Q1 herum besteht ein Kraftfeld.

Dieses läßt sich beschreiben zu

E = F/Q1 (Kraft / Ladung) (F2)

Dieses Vektorfeld heißt elektrische Feldstärke.

Q1 Q2

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Feldtheorie

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Anschaulich kann man die Wirkung dieses Vektorfeldes durch Feldlinien (früher auch als Kraftlini-

en bezeichnet) darstellen.

Abb. 33

Achtung:

Die Feldlinien um eine Ladung sind keine physikalische Realität, sondern gedachte Linien.

Sie vermitteln als Hilfsvorstellung ein anschauliches Bild der Richtung des Feldes in jedem

Punkt eines felderfüllten Raumes.

In weiteren Versuchen wurde bei zwei Punktladungen unterschiedlicher Polarität das folgende

Feldlinienbild ermittelt.

Abb. 34

Daraus lassen sich zwei wichtige Tatsachen entnehmen:

1. Feldlinien verlaufen von positiver zu negativer Ladung

2. Feldlinien stehen senkrecht auf der Oberfläche der Ladungen.

Aus den Formeln (F1) und (F2) läßt sich die Einheit der Feldstärke ermitteln:

E = F/Q1 = 1/(4

ππ

εε

)

(Q1

Q2)/(r²

Q2) = Q1/(4

ππ

εε

r²)

+–

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E (Einheit): As/((As/Vm)

m²) = (As

Vm)/(As

m²) = V/m

Diese Einheit deutet schon auf einen Zusammenhang zwischen elektrischer Feldstärke E und der

elektrischen Spannung U hin.

Betrachtet man einen ganz kleinen Bereich zwischen den beiden Punktladungen im obigen Bild,

ähnelt dieser näherungsweise einem Plattenkondensator. Diese Betrachtung ist an jeder beliebi-

gen Stelle möglich.

Abb. 35

Aus der Physik oder der allgemeinen Elektrotechnik sind die folgenden Punkte bekannt:

1. Legt man zwischen zwei Platten a und b unterschiedliche Spannungen U

und U

an, so ent-

steht zwischen den Platten ein elektrisches Feld E, welches von der höheren Spannung (hier U

)

zur niederen Spannung (hier U

) gerichtet ist.

2. Die zwischen den Platten herrschende elektrische Feldstärke E ist abhängig von der Span-

nungsdifferenz U

zwischen den beiden Platten und deren Abstand d.

E = (U

- U

)/d = U

/d (F3)

3. Will man eine Ladung q von der Platte a nach Platte b bringen, so muß man Arbeit W

ver-

richten. Im Innern des Plattenkondensators (homogener Bereich) ergibt sich somit:

= Kraft

Weg = F

d = E

d (F4)

Am Rande des Kondensators (im inhomogenen Bereich) ergibt sich die Arbeit W

aus Kraft F

mal Wegstück ds, aufsummiert über den gesamten Weg zu:

∫∫

ds = q

* a

∫∫

ds (F5)

Aus den Formeln (F4) und (F5) ergibt sich

= U

q (F6)

+–

-------

+++++++

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Verbindet man (F5) und (F6) erhält man

∫∫

ds (F7)

Damit herrscht also zwischen zwei Punkten a und b in einem elektrischen Feld eine elektrische

Spannung, als auch Potentialdifferenz ϕ

bezeichnet.

Die elektrische Spannung U

oder Potentialdifferenz ϕ

ergibt sich aus der Differenz der Poten-

tiale ϕ

und ϕ

ϕϕ

Berechnet man das Potential einer Punktladung ϕ

aus der elektrischen Feldstärke, so ergibt sich:

ϕϕ

∫∫

ds =

∫∫

Q1/(4

ππ

εε

r²)

εε

ds = Q1/(4

ππ

εε

)

(1/r

-1/r

)

Geht man zweckmäßigerweise davon aus, daß bei der Beschreibung einer Punktladung ϕa der

zweite Potentialpunkt ϕ

= 0 und sehr weit entfernt (r

= ∞) ist, so ergibt sich für das Potential

einer Punktladung

ϕϕ

= Q1/(4

ππ

εε

Damit hat man eine zweite Beschreibungsmöglichkeit für das elektrische Feld.

Zusammenfassend gesagt kann das elektrische Feld also

1. mit der Kraftwirkung, den Feldlinien und

2. mit Linien gleichen Potentials, den Äquipotentiallinien,

eindeutig beschrieben werden.

Schematische Darstellung der Feldlinien und Äquipotentiallinien bei zwei

gegenpoligen Punktladungen

Abb. 36

Äquipotentiallinien

Feldlinien

+–

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Das magnetische Feld

Bereits im Altertum war die Eigenschaft von Dauermagneten bekannt eisenhaltige Körper zu

beeinflussen. Auch heute noch macht man sich die Kraftwirkung zwischen Nord- und Südpol beim

Kompaß zunutze. Im Unterschied zum elektrostatischen Feld, in dem es einzelne Punktladungen

gibt, kann man die beiden Pole eines Dauermagneten nie trennen. So erhält man beim Auseinan-

derschneiden eines Magneten in zwei Teile zwei kleinere Magneten mit jeweils wieder einem Nord-

und einem Südpol. Es gibt keine magnetischen Monopole. Zur besseren Anschauung läßt sich

auch hier die Kraftwirkung durch Feldlinien beschreiben (Abb. 37).

Abb. 37

Anfang des 18. Jahrhunderts entdeckte man, daß sich um einen stromdurchflossenen Leiter ein

Magnetfeld ausbildet (Abb. 38). Die Ursache dafür blieb aber bis ins 20. Jahrhundert unbekannt.

Erst heute fand man heraus, daß sowohl beim Dauermagneten, wie auch beim stromdurchflosse-

nen Leiter bewegte elektrische Ladungen das Magnetfeld verursachen. Im Leiter ist es der indu-

zierte Strom selbst, im Dauermagneten sind Ströme in den Molekülen die Verursacher.

Abb. 38

Weitere bis heute erworbene Entdeckungen und Erkenntnisse lassen sich wie folgt kurz zusam-

menfassen.

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A =

Länge l

Fläche

Feldlinien

Kraftwirkung zwischen zwei parallelen Leitern (Überlagerungsprinzip)

Läßt man durch zwei lange, sehr dünne (Radius des Leiters << Länge des Leiters), zueinander par-

allel verlaufende Leiter Strom fließen, so stellt man fest:

a) Fließt der Strom bei beiden Leitern in die gleiche Richtung, so ziehen sich die Leiter gegensei-

tig an (Abb. 39).

b) Fließt der Strom bei beiden Leitern in die entgegengesetzte Richtung, so stoßen sich die Lei-

ter ab (Abb. 40).

Abb. 39 Abb. 40

Die Begründung von Abb. 39 liegt in dem entstandenen Feldlinienmangel zwischen den beiden

Leitern. Dieser Defizit entsteht dadurch, daß sich entgegengesetzt gerichtete Feldlinien auslö-

schen. Um den Abstand zwischen den Feldlinien um den Leiter konstant zu halten, bewegen sich

die beiden Leiter aufeinander zu. Das resultierende Feld um die beiden Leiter ist annährend kreis-

förmig bzw. zylindrisch.

In Abb. 40 entsteht ein Feldlinienüberschuß zwischen den beiden Leitern durch die Überlagerung

gleichgerichteter Feldlinien. Da die Entfernung zwischen zwei Feldlinien um den Leiter wenn mög-

lich immer gleich bleibt, drückt es die beiden Leiter auseinander. Das resultierende Feld um die

beiden Leiter hat eine ähnliche Geometrie wie die Feldlinien um den Permanentmagneten in Abbil-

dung 37, wenn man sich den Leitungsverlauf waagerecht vorstellt.

In beiden Fällen tritt eine Kraftwirkung auf. Diese läßt sich wie folgt zusammenfassen:

F =

μμ

l/(2

ππ

d) (F10)

Mit

μμ

: relative Permeabilität, dimensionslos

: Permeabilität des Vakuums (und der Luft)

= 4

-7

Vs/(Am) = 1,256

-6

Vs/(Am)

I1, I2: Stromstärke durch die Leiter

l: Länge der Leiter

d: Abstand zwischen den Leitern

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Feldlinien

Magnetfeld in einem langen Leiter

Aus der Mechanik ist bekannt, daß eine Kraft immer nur eine Richtung. Man sagt auch, die Kraft

F hat Vektorcharakter.

Nimmt man einen Leiter weg, besteht aber weiterhin die Möglichkeit, daß der durch den anderen

Leiter fließende Strom I1 eine kreisförmige Kraft um den Leiter erzeugt. D. h., wie auch im elektri-

schen Feld, um den Leiter herum besteht ein Kraftfeld. Dies läßt sich beschreiben zu

B = F/(I1

l) Kraft/(Strom

Länge des Leiters) (F11)

Dieses Vektorfeld heißt magnetische Flußdichte.

Anschaulich kann man die Wirkung dieses Vektorfeldes durch Feldlinien darstellen. Siehe Abbil-

dung Abb. 41.

Abb. 41

Hierzu ist, ähnlich dem elektrischen Feld das folgende zu beachten:

Die Feldlinien um eine Ladung sind keine physikalische Realität, sondern gedachte Linien.

Sie vermitteln als Hilfsvorstellung ein anschauliches Bild der Richtung des Feldes in jedem

Punkt eines felderfüllten Raumes.

Ersetzt man die Kraft F in F11 durch F10, so ergibt sich

B =

μμ

I2 /(2

ππ

d) (F12)

B (Einheit): Vs

A/(Am

m) = (Vs)/m² = Tesla

In den USA ist noch die Einheit ”Gauß” für B gebräuchlich, die in Europa nicht mehr verwendet

wird. (1 Gauß = 10

-4

Tesla)

Die magnetische Flußdichte stellt die magnetische Wirkung eines sehr langen Leiters, der vom

Strom I2 durchflossen wird, im Abstand d von dessen Achse dar. Sie hängt nur von d und I ab,

nicht von einem Winkel. Es handelt sich somit um ein um den Leiter zylindersymmetrisches Feld.

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A =

Länge l

Fläche

Feldlinien

In welche Richtung B um den Leiter läuft ist willkürlich gewählt. Eingebürgert hat sich zur Rich-

tungsbestimmung die ”Rechte-Hand-Regel” (Abb. 42)

Abb. 42

Der ausgestreckte Daumen symbolisiert die Richtung des Stromes, die restlichen Finger zeigen in

Richtung der magnetischen Flußdichte.

B ist eine materialabhängige Größe. In ihr ist durch μ die Materialeigenschaft verschlüsselt.

Die zugehörige materialunabhängige Größe ist die magnetische Feldstärke H. Für einen strom-

durchflossenen Leiter gilt

H = I/((2

ππ

d) (F13)

H (Einheit): A/m = Henry

Beide Größen sind durch μ miteinander verknüpft.

B =

μμ

H (F14)

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Strom IFeldlinie von B

Grenzwertempfehlungen, Literaturhinweise

Grenzwertrichtlinien für Bildschirmarbeitsplätze

Grenzwertempfehlungen der Baubiologie

Literaturhinweise

Wolfgang Maes: Stress durch Strom und Strahlung, IBN Institut für Baubiologie + Ökologie, Holz-

ham 25, 83115 Neubeuern (Durch viele leicht verständliche Praxisbeispiele und einfache Darstel-

lung der technischen Hintergründe besonders für technische Laien zu empfehlen)

Katalyse e. V.: Elektrosmog, C.F. Müller Verlag, Heidelberg (guter Überblick über physikalische

Grundlagen, Stand der Forschung sowie die aktuelle Grenzwertdiskussion)

König/Folkerts: Elektrischer Strom als Umweltfaktor, Richard Pflaum Verlag, München (technik-ori-

entiert, viele nachvollziehbare Hinweise zur feldminimierenden Elektroinstallation)

In den oben genannten Büchern finden sich noch umfangreiche weitere Quellen.

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Grenzwertempfehlungen, Literaturhinweise

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V/m > 50 5 - 50 1 - 5 < 1

aus Wolfgang Maes: Stress durch Strom und Strahlung, IBN-Verlag, Neubeuren

Anomalie Anomalie Anomalie Anomalie

Baubiologische Richtwerte (Niederfrequenz)

extreme starke schwache keine

Elektrostatische Aufladung

Stromsparfunktion ja ?

bei einem Abstand

5 Hz bis 2 kHz 25 V/m 10 V/m 10 V/m

allgemein von 50 cm 50 cm 50 cm

nach vorne 30 cm

2 kHz bis 400 kHz 2,5 V/m 1 V/m 2,5 V/m

± 500 V ± 500 V ± 500 V

Elektrisches Wechselfeld

2 kHz bis 400 kHz 25 nT 25 nT 25 nT

Magnetisches Wechselfeld

5 Hz bis 2 kHz 200 nT 200 nT 200 nT

Grenzwertempfehlungen MPR II TCO TÜV

im Bereich '92 - '99 Rheinland

Effektivwerte

uT > 0,5 0,1 - 0,5 0,02 - 0,1 < 0,02

aus Wolfgang Maes: Stress durch Strom und Strahlung, IBN-Verlag, Neubeuren

Baubiologische Richtwerte (Niederfrequenz)

Anomalie Anomalie Anomalie Anomalie

extreme starke schwache keine

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Konformitätserklärung

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Technische Daten

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DRU0004a KW432006

ME 3951A

mit F1B2H31

Professionelles Kombimeßgerät für magnetische und elektri-

sche NF-Wechselfelder von 5 Hz bis 400 kHz mit integriertem

Frequenzfiltermodul und umfangreichem Zubehör

magnetische Flußdichte elektrische Feldstärke

eindimensional in nT gegen Erdpotential in V/m

Frequenzgang min. 5 Hz bis 400 kHz min. 5 Hz bis 400 kHz

(-1 dB Grenze) (-1 dB Grenze)

Meßbereich 200,0 nT 2000 nT 200,0 V/m 2000 V/m

Auflösung* 0,1 nT 1 nT 0,1 V/m 1 V/m

Grundgenauigkeit* ± 2 % ± 2 % ± 2 % ± 2 %

(bei 50 Hz vs kalibriertes Normal)

Linearitätsfehler* ± 0,3 nT ± 3 nT ± 0,2 V/m ± 0,2 V/m

(bei 50 Hz)

Offset* ± 0,4 nT ± 4 nT ± 0,4 V/m ± 0,4 V/m

(bei 50 Hz)

Stromverbrauch 15 - 20 mA, abhängig vom Betriebsmodus

Weitere Funktionen und Ausstattungen

33,,55--ddiiggiitt LLCCDD

mit großen, gut lesbaren Ziffern, Anzeige der

aktuell gemessenen Feldart sowie low Batt.

Feldstärkeproportionales

TToonnssiiggnnaall

(mit "Geigerzähler-Effekt",

zuschaltbar).

MMeeßßaauussggäännggee

für Wechselsignale bis 30 kHz und Gleichsi-

gnale. Zum Anschluß von z.B. Datenlogger, Schreiber oder

Kopfhörer zur akustischen Frequenzanalyse.

Testmodus zur

OOffffsseettkkoorrrreekkttuurr

IImm LLiieeffeerruummffaanngg

enthalten:

·· 1166 HHzz BBaannddppaaßßffiilltteerr

4. Ordnung, Q=10, zuschaltbar

·· 5500 HHzz HHoocchhppaaßßffiilltteerr

5. Ordnung, zuschaltbar

·· 22 kkHHzz HHoocchhppaaßßffiilltteerr

5. Ordnung, zuschaltbar

·· Hochflexibles 5m

EErrdduunnggsskkaabbeell

für die Messung der elek-

trischen Feldstärke

·· BBNNCC--AAddaapptteerr

zum Anschluß an Spektrumanalyser

·· DDeettaaiilllliieerrttee SSppeezziiffiikkaattiio

onn

und

BBeeddiieennuunnggssaannlleeiittuunngg

Stromversorgung

Interner, schwermetallfreier Nickel-Metallhydrid-

AAkkkkuu

mit Ak-

kuschonender

LLaaddeesstteeuueerruunngg

, Tiefentladungs- und Überla-

dungsschutz.

Mittlere Betriebsdauer 8 Stunden.

Frühzeitige

llooww BBaatttt..--AAnnzzeeiiggee

und kapazitätsschonende

AAuuttoo--

PPoowweerr--OOffff

-Funktion (Auto-Power-Off deaktiviert bei Langzeit-

messungen).

NNeettzzggeerräätt

zum Laden des Akkus im Lieferumfang enthalten.

Optionales Zubehör

KKaalliibbrriieerruunnggsszzeerrttiiffiikkaatt

(empfohlendes Kalibrierungsintervall:

1 Jahr).

Stabiler Kunststoff

kkooffffeerr

mit schützender Polsterung.

Externer

ZZuussaattzzaakkkkuu

mit hoher Kapazität für Langzeitauf-zeich-

nungen (> 48 Stunden)

Zusätzliche,

eexxtteerrnnee AAnnzzeeiiggeeeeiinnhheeiitt

für Messungen in schwer

zugänglichen Bereichen oder zur Beobachtung der Messung

durch eine zweite Person.

Nachrüstbares

FFrreeqquueennzzffiilltteerrmmoodduull

mit zusätzlichen schalt-

baren Grenzfrequenzen.

Garantierte Qualität

Innovative Elektronik: mehrere Patente für Verfahren und

Schaltungen angemeldet.

Dauerhafte Präzision durch selbstkalibrierende Schaltungs-

elemente.

Made in Germany, hergestellt in modernster SMD-Ferti-

gungstechnologie.

Einsatz hochwertiger Bauteile, FR4-Basismaterial und repro-

duzierbarer Fertigungsverfahren.

Zwei Jahre Garantie auf Verarbeitungsmängel bei sachge-

mäßem Einsatz.

Technische Daten

* Bei 20°C und 45% relativer Luftfeuchtigkeit

Meßverfahren entsprechen den international anerkannten

Richtlinien für Bildschirmarbeitsplätze TCO und MPR.

Abmessungen 74 x 122 x 31 mm, Gewicht ca. 196 Gramm.

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

Frequenz [Hz]

elektrische Feldstärke

[V/m]

204060

100

120

ohne_Filter 100,0V/m Filter 1 100,0V/m Filter 2 100,0V/m Filter 3 100,0V/m -1dB 100,0V/m -3dB 100,0V/m

magnetische Flußdichte

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

Frequenz [Hz]

100

200

[nT]

300

400

500

Typische Frequenzverläufe

600

ohne_Filter 500nT Filter 1 500nT Filter 2 500nT Filter 3 500nT -1dB 500nT -3dB 500nT

Gigahertz Solutions HF58B-r User guide [de]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual