基于复杂电磁辐射环境的电磁辐射检测方法研究与分析.doc

基于复杂电磁辐射环境的电磁辐射检测方法研究与分析-电气论文基于复杂电磁辐射环境的电磁辐射检测方法研究与分析 张霄霄1，2，庞瑶1，2，张楠1，2，杨梦薇1，2 （1.北京市产品质量监督检验院，北京101300；2.国家中文信息处理产品质量监督检验中心，北京101300） 摘要：随着信息技术的不断发展，多种电磁辐射源同时存在的电磁辐射环境日益复杂，各类场所的人为电磁能量显著增加。为了实现对复杂电磁辐射环境的分析，预防或减少电磁辐射的伤害，通过对单一辐射源检测方法开展研究，创新性地提出了复杂电磁辐射环境的概念及检测方法，包括相对中心检测法和相对轴线检测法，并结合单一辐射源检测结果，对现代城市环境中常见的复杂电磁辐射环境开展了检测，最后对电磁辐射情况进行总结并提出建议。 关键词：复杂电磁辐射环境；电磁辐射；辐射源；辐射强度 中图分类号：TN03?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）15?0123?03 收稿日期：2015?01?12 0 引言 随着信息技术的广泛应用和现代城市化进程的加快，各种频率电磁波的交互作用使城市空域、公共环境及居民住宅在内的各类场所的人为电磁能量显著增加。城市电磁环境污染已成为继PM2.5之后，又一环境污染因子，与人们熟知的大气污染、水污染和噪音污染相比，电磁污染由于不易被人们直接感知、隐蔽性强，短期效应不显著容易被人们疏忽。但是，随着消费者健康、环保意识的不断加强，对于电磁辐射的关注度也在不断增加。 现阶段电磁辐射的研究和检测还主要集中于对单一电磁辐射源的定性研究，随着技术的不断发展，电磁环境复杂性日益提高，对多种电磁辐射源同时存在的复杂电磁辐射环境的研究势必成为电磁辐射污染研究的热点。本文中复杂电磁辐射环境是指由多辐射源引起的多频率、多场强的电磁环境。当众多电磁辐射源处于同一区域环境中时，其产生的电磁波彼此之间交错作用，其呈现出的电磁环境变得相当复杂1。本文在对单一辐射源电磁辐射情况进行研究的基础上，针对复杂电磁辐射环境的检测方法进行分析和研究。 1 单一辐射源 1.1 检测方法 单一辐射源的电磁辐射情况采用多点检测法，如图1所示，单一辐射源多点检测法是通过不同的方位（根据消费者实际使用、接触情况），对辐射源的电磁辐射情况进行检测，获得的检测数据主要包括辐射源的工作频率、电磁信号种类、功率，检测结果能够较全面地反映辐射源的电磁辐射情况2。 1.2 检测设备 针对工频、低频电磁场强度检测，需要使用各向同性响应或者有方向性电场探头或者磁场探头的宽带电磁辐射测量仪；检测移动基站等射频电磁辐射强度检测，则应使用具有各向同性响应或有方向性探头（天线）的非选频式宽带辐射测量仪3。 1.3 检测数据和结果分析 针对17 类典型电器产品的电磁辐射情况进行检测，对数据进行汇总并分析如下： （1）单一辐射源辐射强度与检测距离成反比。在对典型单一辐射源电磁辐射强度进行检测时，以辐射源为坐标轴零点，在一系列与辐射源间距不同的位置点进行检测，辐射源的电磁辐射强度与检测点距辐射源的距离成反比，由检测结果可知，日常生活中大部分辐射源的电磁辐射强度在检测距离为0.51 m 时降低到可接受水平。以某品牌吸尘器产品为例，检测数据如图2所示。 （2）单一辐射源辐射强度与检测位置相关。在对典型辐射源电磁辐射强度进行检测时，以辐射源为相对中心，对不同检测位置的电磁辐射强度进行实地检测，这里所说的不同位置是指以辐射源为圆心，半径为恒定值的圆上不同方位的点，不同检测位置电磁辐射强度存在差异。表1列举了本次检测到的17类产品中不同位置检测点电磁辐射强度差异较大的辐射源。由此可见，大部分辐射源的电磁辐射强度最大值出现在辐射源侧面、发动机所在处和信号（音频、无线）发射区。 2 复杂电磁辐射环境 2.1 家居复杂电磁辐射环境 2.1.1 电磁辐射来源 伴随着智能家居概念的不断推广，家居数字化程度不断提高，就目前智能家居系统的安装来说，其在安装调试过程中主要有无线方式和有线方式，由于有线方式布线繁杂、连接端多、工作量大、成本高、维护困难等特点无法进行大规模的推广，而无线方式则由于不受这些原因限制得到广泛的应用。常见的用于传输信号的无线电技术包括：蓝牙（工作频率2.4 GHz），WiFi（工作频率：2.4 GHz，5.8 GHz）等，在低功率情况下无线传输受限于距离，这种情况下产生的无线电辐射非常小，假如要求有足够的距离，就要提高设备功率，相应会产生比低功率情况下强的电磁辐射。 再加上家庭中原有的各种家用电器、低频电磁场设备（如电线、开关等）、广播电视信号、通信信号等，所有这些信号重叠在一起使本来居住环境中的电磁辐射环境更加复杂。 2.1.2 检测方法 虽然家庭中不同时间段电磁环境是复杂的而且是多变的，但由于辐射源总数量相对固定，对不同信号的不同组合累积实时进行测量即可，最终选取最差值进行统计。根据家庭环境中电磁辐射源相对集中的特点，设计了如图3所示的相对中心检测法和如图4所示的相对轴线检测法。 对家居环境复杂电磁辐射情况进行多次重复检测4，检测过程中需记录的数据包括： （1）频率占用度 频率占用度测量的目的是了解一个频域内辐射源的多少和密集程度，由于环境中辐射源工作情况存在不同的组合，需要针对每种组合情况进行检测积累，将频谱进行分类统计和记录。 （2）电磁信号类型 对于不同辐射源发射的电磁信号的种类进行记录，其大小反映了复杂电磁辐射环境组成中电磁信号的复杂程度。 （3）功率密度 功率密度用以描述复杂电磁辐射环境的功率强度，功率密度的定义为：功率与带宽的比值，即功率带宽。 通过对以上参数的分析和统计，并结合检测值进行分析，可确定该复杂电磁辐射环境中主要的辐射源及辐射贡献。 2.2 公共环境中复杂电磁辐射环境 2.2.1 电磁辐射来源 公共环境主要包括商场、超市和街道等公共场所，除包含特殊设备外，由于公共环境相对开阔，复杂电磁辐射危害相对较弱。 2.2.2 检测方法 根据公共环境中辐射源分布相对分散的特点，设计了如图5所示的随机不规则多点检测法对复杂电磁辐射情况检测。 检测过程中需记录的数据同样包括频率占用度、电磁信号类型和功率密度。 2.3 检测建议 采用本文提出的复杂电磁辐射环境检测方法，针对日常生活中接触较多的超市、家庭、公共道路和地铁站等复杂电磁辐射环境进行检测，检测结果显示，家庭中由于电器相对聚集，当多种电器同时开启时，电磁辐射强度增加较为明显；除非近距离接触公共环境中的特殊辐射源（例如公共道路中的高压变电站等），普遍公共环境较为开阔，电磁辐射强度均在可接受范围之内。提出建议如下： （1）应注意不要把电器摆放得过于集中，使自己暴露在超剂量辐射的危险环境中； （2）不应同时开启大量电器，同时处于工作状态容易造成电磁辐射量显著增大； （3）不宜在卧室集中摆放电器； （4）对于公共场所中的辐射源使用完应尽快远离、及时通过，由于工作关系需要长期接触的，需尽量远离辐射环境，保持安全距离。 3 结语 本文基于对单一辐射源和复杂电磁辐射环境的检测方法开展研究，并采用相应的检测方法针对现代城市环境中常见的单一辐射源进行检测，得到检测结论，并对现代城市环境中电磁辐射情况进行了总结。 参考文献 1 查振林，许顺红，卓海华.电磁辐射对人体的危害与防护J.北方环境，2004，29（3）：25?28. 2 中国航天工业总公司.QJ 2803?1996电磁环境场测量方法S.北京：中国航天工业总公司，1996. 3 国家环境保护局.HJ/T 10.2?1996 辐射环境保护管理导则：电磁辐射测试仪器和方法S.北京：国家环境保护局，1996. 4 DE T，JAMMET H，MATTHES R. Guidelines for limiting ex?posure to time?varying electric，magnetic and electromagnetic fields（up to 300 GHz）J. Health Phys.，1998，41（4）：449?522. 5 崔本亮.电器电