Warum messen wir Expositionswerte?
Elektromagnetische Felder sind in unserem Lebensumfeld zunehmend präsent. Aus diesem Grund erwecken sie immer mehr Besorgnis und werfen Fragen über die möglichen schädlichen Auswirkungen dieser Felder auf die Gesundheit auf.
Als Teil ihrer Charta für die öffentliche Gesundheit und als Reaktion auf die wachsenden Bedenken hat die Weltgesundheitsorganisation (WHO) im Jahr 1996 das Internationale Projekt für elektromagnetische Felder ins Leben gerufen. Ziel dieses Projekts ist die Bewertung der Gesundheits- und Umweltauswirkungen statischer oder variabler elektrischer und magnetischer Felder mit Frequenzen von 0 bis 300 GHz.

Grundlegende Beschränkungen und Referenzwerte
Zum Schutz des Einzelnen vor den möglichen gesundheitlichen Auswirkungen von Funkwellen, wurden von der Internationalen Kommission (ICNIRP – http://www.icnirp.org) Richtlinien erlassen. Die ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) ist die nichtstaatliche Organisation, die von der WHO und der Internationalen Arbeitsorganisation (ILO) im Bereich der nicht-ionisierenden Strahlung anerkannt ist.
Diese Richtlinien wurden für veröffentlichte biomedizinischen Studien im Zusammenhang zu den gesundheitlichen Auswirkungen von elektromagnetischen Wellen zugrunde gelegt. Im Bereich der hohen Frequenzen werden sie als spezifische Absorptionsrate (SAR) ausgedrückt und die nachweisbaren biologischen Auswirkungen treten oberhalb von 4 Watt pro Kilogramm für den gesamten Körper (Erhöhung der Körpertemperatur um mehr als ein Grad) und über 100 Watt pro Kilogramm lokal auf.
Die Basisgrenzwerte sind so festgelegt, dass sie Folgendes berücksichtigen: Unsicherheiten in Bezug auf die persönliche Empfindlichkeit, Umwelt, Umweltbedingungen und Unterschiede im Alter und Gesundheitszustand der betroffenen Bevölkerung.
Die Schutzwerte für Arbeitnehmer wurden auf ein Zehntel dieser Expositionswerte festgelegt, die eine Auswirkung haben, und auf das Fünfzigfache dieser Werte für die Allgemeinheit.
Für die Allgemeinheit sehen die grundlegenden Beschränkungen also vor, dass die absorbierte Leistung pro Kilogramm (SAR) bei 0,08 W/kg für den gesamten Körper und maximal 2 W/kg für 10 Gramm Gewebe nicht überschreiten.
Angesichts der Komplexität der SAR-Messung an Ort und Stelle hat die ICNIRP (auf der Grundlage der Studien, die zur Ermittlung des Verhältnisses zwischen der Oberflächendichte einer ebenen Welle und der Leistung einem Ellipsoid, das einen menschlichen Körper repräsentiert) Referenzwerte definiert, die aus grundlegenden Einschränkungen abgeleitet und in Volt pro Meter oder Watt pro Quadratmeter ausgedrückt werde.
Die Einhaltung aller empfohlenen Referenzwerte stellt sicher, dass die Basisgrenzwerte eingehalten werden. Wenn die gemessenen Werte höher als die Referenzwerte sind, bedeutet dies nicht unbedingt, dass die Basisgrenzwerte überschritten werden. Prüfen Sie in diesem Fall, ob diese Werte-Exposition niedriger ist als die Basisgrenzwerte.

Regulierung und Verbindung mit den Expositionswerten
In Europa folgen die Expositionsgrenzwerte der Europäischen Union Empfehlung des Rates 1999/519/CE vom 12. Juli 1999 über die Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Felder. Die Expositionsgrenzwerte werden regelmäßig überarbeitet, wenn erforderlich. Der letzte Bericht des Wissenschaftlichen Ausschusses für neu auftretende und neu identifizierte Gesundheitsrisiken (SCENIHR), ein unabhängiges Gremium der Europäischen Kommission, über die gesundheitlichen Auswirkungen elektromagnetischer Felder wurde im Januar 2009 veröffentlicht.
Die Schlussfolgerungen dieses Berichts stellen die Expositionsgrenzwerte, die in der oben erwähnten europäischen Empfehlung vorgeschlagen werden.
Die große Mehrheit der Mitgliedsstaaten der Europäischen Union folgen dieser Empfehlung, indem sie diese entweder in ihre nationalen Vorschriften (Österreich, Tschechische Republik, Estland, Finnland, Frankreich, Deutschland, Ungarn, Portugal, Rumänien, Slowakei, Spanien) oder in Form von Empfehlungen (Dänemark, Irland, Lettland, Malta, Niederlande, Schweden, Vereinigtes Vereinigtes Königreich) übernehmen.

Warum messen wir elektromagnetische Felder?
Die Messung des elektromagnetischen Feldes ist unerlässlich, um zu prüfen dass die Expositionswerte, der in jedem Land festgelegten Grenzwerte eingehalten werden um so die Sicherheit der exponierten Personen zu gewährleisten.
Für Personen, die in der Nähe von Hochfrequenz Emittern arbeiten, stellt die Messung sicher, dass die Sendequelle ausgeschaltet ist, und/oder, dass die elektromagnetischen Felder deutlich unter den empfohlenen Werten liegen. Dies dient zum Schutz der Personen, die dann ihre Arbeit in einer sicheren Umgebung unbesorgt verrichten können. Die Einführung eines Überwachungsnetzes am Arbeitsplatz ermöglicht es, diese Mikrowellenbelastung ständig zu überwachen. In jedem Fall ermöglicht die Messung dem Arbeitgeber der Kontrolle, ob die Arbeitnehmer während ihres Einsatzes nicht übermäßig exponiert wurden.
Im Gegensatz zu einer Simulation oder Berechnung ist eine Messung konkret.
Mitteilung der gemessenen Expositionswerte, die meist sehr niedrig sind im Vergleich zu den Referenzwerten, beruhigt die betroffene Öffentlichkeit. Wenn die Messung hohe Expositionswerte ergibt, können Abhilfemaßnahmen eingeleitet werden.
Auch hier kann die Messung zeitlich und räumlich unregelmäßig erfolgen:
Ein Expositionsmessgerät kann an einen Verwaltungsbeamten ausgeliehen werden, der für einen bestimmten Zeitraum die Werte überprüfen kann, denen er/sie zu Hause oder am Arbeitsplatz ausgesetzt ist, oder sie kann über ein Monitoring-Netzwerk durchgeführt werden, wobei jede Sonde diese Messungen an eine Datenbank oder eventuell an eine Website senden, die dann von denBehörden (z. B. der Stadtverwaltung) genutzt werden kann, um die Öffentlichkeit über die Gesamtbelastung einer Stadt zu informieren.
Die durchschnittliche Exposition und ggf. Veränderung dieser für eine bestimmte Bevölkerung durch eine Technologie (Fernsehrundfunk, 2G, 3G, 4G-Mobilfunk,Hausnetze) kann durch wissenschaftliche Messungen mit an Vertretungsgremien verliehene Expositionsmessgeräte bestimmt werden.
Schließlich können die Messungen zur Bestätigung und/oder Kalibrierung eines Ausbreitungsmodells genutzt werden. Eine geeignete Kombination aus Simulation und Messung ermöglicht es uns, eine genaue Kartierung der Exposition in einem großen geografischen Gebiet und Veränderungen dieser Exposition im Laufe der Zeit zu überwachen, und zwar quasi in Echtzeit-Modus.

Wie bestimmt man, wie stark man einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt ist
Die Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern wird im Allgemeinen mit einer Sonde und einem Empfänger (Voltmeter oder Leistungsmesser) gemessen.
Eine Sonde für elektromagnetische Felder ist eine „Antenne“, die für die Messung der Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern optimiert wurde. Es gibt zwei Arten von Sonden, die zur Messung der Exposition elektromagnetischer Felder verwendet werden: „breitbandige“ Sonden und „frequenzselektive“ Sonden.
Eine Breitbandsonde besteht im Allgemeinen aus einem Dipol und einer Diode, die direkt zwischen die beiden Pole der Antenne angeschlossen wird. Mit dieser Art von Sonde wird die Spannung proportional zur Feldstärke gemessen. Die Qualität dieser Art von Sonde hängt daher von ihrer Fähigkeit ab, die gleiche Spannung im gleichem Feld sowie unabhängig von der Frequenz  (die Frequenz liegt natürlich innerhalb der Nutzungsbandbreite) zur Verfügung zu stellen.
Diese „breitbandigen“ Sonden liefern Informationen über den Grad der Exposition, geben aber nicht die Frequenz des Feldes, dem der Benutzer ausgesetzt ist wieder. Sie werden meist in Warnprodukten (Messgeräte für die Exposition von Arbeitnehmern) verwendet oder für eine schnelle Messung der Konformität, wenn die gemessenen Werte niedrig bleiben. Diese Art von Sonde ist durch ihre Isotropie definiert, ihre Bandbreite, Empfindlichkeit, Messdynamik, Frequenzstabilität sowie ihre Linearität.

Der zweite Sondentyp liefert je nach Empfängertopologie Informationen über die Frequenz und der Amplitude des gemessenen Feldes sowie Informationen über den Pegel. Sie werden in verfeinerten Produkten zur Messung von Konformität oder Information verwendet. Sie sind definiert durch ihre Isotropie, ihre Bandbreite und ihren Antennengewinn oder -faktor:
Dynamik, Empfindlichkeit und Linearität sind in diesem Fall abhängig von der Empfängertopologie der verwendeten Sonde.

Begriffsklärung

Isotropie:
Die Isotropie kennzeichnet die Fähigkeit der Feldmesssonde, immer die gleiche Antwort auf eine Feldstärke zu liefern, unabhängig von der Richtung des Eintreffens dieses Feldes oder seiner Polarisationen. Dies ist ein Parameter, der von den meisten aktuellen Messnormen gefordert wird.
Es gibt keine einzige von Natur aus isotrope Antenne. Bei Sonden für elektromagnetische Felder wird diese Isotropie durch die Kombination der Strahlungsdiagramme von drei Elementarantennen (Dipol oder Monopol) erreicht, die in geeigneter Weise zueinander angeordnet sind.

Bandbreite:
Die Leistungen einer Sonde zur Messung elektromagnetischer Felder hängt von der Frequenz des zu messenden Feldes ab. Sie sind daher für den Einsatz in einem begrenzten Frequenzbereich, der so genannten Nutzungsbandbreite definiert.

Empfindlichkeit:
Die Empfindlichkeit einer elektromagnetischen Feldmess-Sonde oder eines -Systems ist der Mindestpegel des Feldes, der mit diesem Gerät gemessen werden kann.

Dynamischer Bereich:
Der dynamische Bereich einer elektromagnetischen Feldmesssonde oder -Systems ist die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Feld, das mit diesem Gerät gemessen werden kann. Er wird im Allgemeinen in dB ausgedrückt.

Frequenzabflachung:
Dieser Parameter charakterisiert die Qualität einer Breitbandsonde. Er stellt die Schwankungen des gemessenen E-Feldes bei einer festen Frequenz dar, wenn der Pegel des E-Feldes über den dynamischen Bereich der Sonde variiert wird.

Linearität:
Dieser Parameter charakterisiert die Qualität einer Breitbandsonde. Er stellt die Schwankungen des gemessenen Pegels bei fester Frequenz fest, wobei der Pegel des gemessenen Feldes über den Messbereich variiert.

Antennenverstärkung und/oder -faktor:
Ein Antennengewinn (bzw. einer elektromagnetischen Feldmess-Sonde) charakterisiert deren Fähigkeit, in eine bestimmte Richtung Strahlung zu emittieren, bzw. zu empfangen.
Er wird im Allgemeinen in dBi ausgedrückt und bezieht sich auf eine isotropen Antenne, die gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlt. Der Gewinn dieser Antenne ist also 1 oder 0 dBi (dBi für dezibel-isotrop). Die Aufgabe einer elektromagnetischen Feldsonde ist die Umwandlung des empfangenen elektromagnetischen Feldpegel in HF-Leistung.
Der Antennenfaktor ist definiert als das Verhältnis des von dieser Antenne eingefangenen elektromagnetischen Feldes und der Spannung an den Klemmen.