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Theses Year : 2021

Exposure assessment in near-field : methodology and application in FM frequencies for occupational exposure

Évaluation de l'exposition en champ proche : méthodologie et application aux travailleurs en fréquences FM

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Abstract

FM radio is still popular among all segments of the general population. FM antenna arrays are usually placed on metallic structures known as pylons that workers have to climb in order to do maintenance and repair work. Exposure monitoring is required by regulation when workers are exposed to high-power emitters. The purpose of this research is to characterize electromagnetic fields (EMF) in pylon environments and to assess EMF exposure in such cases.EMF in pylon environments tend to be in the near-field region of the antenna arrays, but the characterization and understanding of such environments in the literature is limited to specific exposure cases. This research has therefore focused on defining a new methodology by generalizing exposure assessment in the near-field.Using field metrics analysis in human-sized volumes, this study analyzed the near-field environments found in the transmission pylons and generated random incident fields that have the same characteristics. The random incident fields were subjected to a validation and selection process in order to be used in FDTD simulations for specific absorption rate (SAR) assessment.Five hundred FDTD simulations for SAR assessments were performed. The results showed a high correlation between local & whole-body SAR and averaged electric field strength. Surrogate models linking SAR to electric field strength were built using machine learning techniques. The uncertainty of the SAR results and the surrogate models was quantified.
La radio FM reste populaire chez toutes les catégories du grand public. Les antennes FM sont généralement placées sur des structures métalliques, aussi appelées pylônes, que les travailleurs doivent escalader pour effectuer des travaux de maintenance. La législation exige le contrôle de l’exposition lorsque les travailleurs sont exposés à des émetteurs à haute puissance. L’objectif de cette recherche est de caractériser les champs électromagnétiques dans les environnements des pylônes et d’évaluer l’exposition. Les champs électromagnétiques dans les environnements des pylônes sont généralement dans le champ proche des antennes, mais la caractérisation et la compréhension du champ proche dans la littérature est limitée à des cas spécifiques d’exposition. Cette recherche s’est donc focalisée sur la définition d’une nouvelle méthodologie en généralisant l’évaluation de l’exposition en champ proche. Cette étude a examiné l’environnement des champs proches en analysant des indicateurs de champs électromagnétiques que l’on peut trouver dans les pylônes, pour ensuite générer des champs incidents aléatoires aux caractéristiques similaires. Les champs aléatoires ont été validés et sélectionnés par un procédé, pour ensuite effectuer des simulations FDTD pour évaluer le débit d’absorption spécifique (DAS) .Cinq cents simulations FDTD pour l’évaluation du DAS ont été effectuées. Les résultats montrent une forte corrélation entre le DAS local/corps entiers et le champ électrique moyen. Des modèles de substitution permettant de lier le DAS au champ électrique ont été trouvés en utilisant des techniques de Machine Learning. L’incertitude des résultats de DAS et des modèles de substitution a été quantifiée.
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Dates and versions

tel-03402540 , version 1 (25-10-2021)

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  • HAL Id : tel-03402540 , version 1

Cite

Bader Mustafa Fetouri. Exposure assessment in near-field : methodology and application in FM frequencies for occupational exposure. Electromagnetism. Institut Polytechnique de Paris, 2021. English. ⟨NNT : 2021IPPAT020⟩. ⟨tel-03402540⟩
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