防电磁辐射服装屏蔽效能测量方法的研究

1、防电磁辐射服装屏蔽效能测量方法的研究北京交通大学电子与信息工程学院电磁兼容研究室闻映红陈家奎摘要在总结闷内外防电磁辐射屏蔽服的屏蔽效能测量方法的基础上，提出了一种基于现有测量条件且简单可行的屏蔽服屏蔽效能的测量方法。并通过仿真分析确定了屏蔽服屏蔽效能的测量频率范围、使测量误差最小化的测量探头的选择以及具体测量步骤，旨在探讨防电磁辐射屏蔽服装屏蔽效能的测试方法，为制定相应标准提供参考。关键词屏蔽效能；防电磁辐射服装；频率范围；测量方法（），；引言随着人们对电磁辐射危害的认识，各种屏蔽服装也采用的结构制板要素，如开缝、开孔等明显会破坏和影响服装整体的屏蔽效能。因此防辐射服装的屏蔽效能不等于服装材料

2、的屏蔽效能。一般而言。屏蔽服的实际屏蔽效能会大大低于屏蔽材料的屏蔽效能。我们需要研究一种真正适合服装屏蔽效能测试的测试方法对其性能做出准确评价。应运而生并得到迅速发展。防辐射服装产品涉及防护套装、防护背心、防护围裙。产品使用对象从用于劳动保护的产业工人到家庭主妇直至孕妇。但是，由于没有相应的测试方法标准，生产厂家无法对其产品进行检测，无法得到权威的检测数据，对于产品真实的防护性能，消费者无法知晓，由此引发质量纠纷。因此，制定防辐射服装屏蔽效能的标准是十分必要的。当前对防电磁辐射服装性能的评价指标有两种，一种是普遍采用的屏蔽效能（），另一种是借助人体模型测量的屏蔽前后人体的比吸收率（防辐射服装屏

3、蔽效能的测试方法根据屏蔽效能测试原理基于现有的测试条件。我们采用一种内有着装人体模型的屏蔽室法来测量防电磁辐射服装的屏蔽效能。基本方法是将防电磁辐射服装穿在人体模型七，放置于电波暗事中。信号源通过发射天线发射不同频率的信号，经过服装的屏蔽，由安装在人体模型内部的探头接收信号。最后经过计算得出服装的屏蔽赦能。根据现有的测试仪器我们搭建了防电磁辐射服装对平面波的屏蔽效能测试系统，基本测试布置如图所示。测试频率范围的选择从电磁生物效应来考虑：当电磁波频率为一目前常见的测量方法多是针对测量材料的屏蔽效能的。如一同轴传输线法，法兰同轴小室法，改进的法兰同轴小室法，小室法，时域测试法，双小室法，双盒法，改

4、进的一法和屏蔽室法等。经过对防电磁辐射织物测试方法的分析和比较，我们看到要采用某一种现有测试方法对防电磁辐射服装进行测试，显然达不到要求。首先，防电磁辐射服装与防电磁辐射织物是有区别的织物是二维平面的，而服装是三维立体的；其次，服装的屏蔽效能要考虑的因素很多，所时，电磁波对生物体的作用主要以辐射方式一进行。特别当电磁波的频率为时，电磁波辐射的生物效应最强，其短期生物效应主要为热效应。电磁波将在人体组织内引起电磁场分布和感应电流，人体组织内的分子和离子因此发生振荡和取向运动。由于人体组织有介质损耗，该能量被人体组织吸收并转变为热能量使生物体温升高。目前，各国对该频段的电磁辐射制定了较为严格的标准

5、，如表所示。从人们生活和工作的电磁环境来考虑：日常接触较多的电子设备和电器使用的电压多以为主，频率在之间。如电视机为，电脑的频率为。手机等通讯设备约为、，电磁炉为左右等。而这些电器主要的辐射元件分别是电器中的电路板、压缩机等，如电冰箱空调器中的压缩机。电饭锅、电熨斗中的温控器，电视圈测试基本布置机中的调谐器。计算机、显示器中的主板，打印机中的控表一些国家微波辐射对职业与居民的安全限值国家公布时间年频；簪职业限值，（）居民限值（：）暴露时间，前苏联捷克加拿大一美国一一无限值英国无限值德周，无限值制板，复印机中的板卡，无绳电话中的天线等。这些辐射源可能会对人体产生潜在的危害，因此防辐射服装都应具有

6、对该频段电磁波的防护能力。从防辐射服装的材料和结构来考虑：可以通过改善织物的导电性来改善服装的屏蔽性能。但提高织物导电性对于提高低频磁场的屏蔽效能几乎没有作用。因为织物制成服装后，服装上存在的不同程度的缝隙（衣片侧缝、门襟等）、孔洞（纽扣孔等）和开口（领口、袖口、裤口、衣服下摆等）反而会引起电磁波更多的泄露。所以金属涂层类和金属纤维混纺类防电磁辐射服装对低频磁场几乎没有屏蔽效果。综合方面的考虑。为提高测试方法的有效性和降低测试误差，我们选择了作为我们提出的这种测量防电磁辐射服装屏蔽效能的测试频段。测试场地的选择图场均匀性校准均匀域的尺寸为了防止外部环境中的电磁信号的干扰，降低屏蔽效能的测试误差

7、防辐射服装屏蔽效能测试应在电波暗从测试面上的个测试点处得到的场强值中剔除室中进行。为模拟防电磁辐射服装对平面波的屏蔽效能个影响最大的值。保留的个场强值若在范围测试，需使得人体模型的主要部位暴露在相对均匀的远内。则认为测试面场强是均匀的。场地均匀性的测试方法场中。：规定，在电波暗室中发射天参见：。线必须在周围产生充分均匀的场谩，因此，测试前测量探头的选择必须进行测试面场均匀性的校准（见图）。由于服装内空间较小，服装内部的场分布是不均匀的，服装内空间各点的电场强度和磁场强度随测试点位置的变化而急剧变化。当放人测虽探头后会引起服装内空间场强的重新分布，因此就要求测量场强时所用的探头的尺寸尽可能小。只

8、有探头足够小时才不会对初始场造成大的扰动。测得的结果才代表天线所在位置的初始场强值。否则当探头的尺寸较大时，会引起服装内场强较大的扰动，探头所测得的信号就不是原始被测场强而是放人探头后场重新分布后的场强值，这样就会现误差。该误差应为待测点的真实场强值与探头放入待测点后测导电率，设为。衣服模型主轴平行坐标轴。仿真中我们用个偶极子天线来代替探头那么它所测得的场强值为天线轴向的分量。仿真结果见图。通过分析对比，我们发现当偶极子天线在以下时，对场分布的影响会明显减小在测试频段内（），该天线前后的场强曲线非常接近，测量误差均小于，所以选用以下的偶极子天线作为测鼍探头能够满足测试要求。得的场强值之间的差值

9、，即弓式中，为探头测得的场强值，在仿真中我们通过计算天线的端口电压再加上天线系数来获得。岛为待测点的场强真值。测量误差的求解可用两次仿真频点的循环来完成。第一次循环是在没有天线的情况下利用有限元法对场进行求解，提取并存储各仿真频点的岛值。在第二次循环中引入接收探头，在求解场的过程中，将各频点上的天线输入阻抗值导入到相应频点的天线接收端完成阻抗匹配。通过计算匹配后天线的端口电压，并结合对应频点的天线系数。计算出每一频点的值，最后计算得到探头的测量误差，计算流程见图。衣服模型采用近似的多棱柱体，直径、高、珈甾瑚图仿真结果测量条件环境温度（）：环境相对湿度：一；大气压力：一试样测试前应在上述环境中保

10、持；厚，模拟屏蔽服装的主体部位。服装材料具有一定的建立农服模犁环境电磁噪声对测试结果不应产生影响。测试布置壅兰堕墨按图连接测量装置，测试防电磁辐射服装对平面波的屏蔽效能。发射天线距地面高度，距离人体模型。在采用双锥天线，在，：一一隋赢羽设置面波激励叵丑采用对数周期天线，在采用喇叭天线。接收天线采用电场探头探头放置在人体模型内部。人体模型用低介质材料做成，对电磁波无损耗，人体模型内部中空可以安放探头。探头放置在假人内部可以避免探头安装在假人表面时对服装形状的改变。由于屏蔽服不是完整封闭的整体，存在着开口和缝隙，因此，屏蔽服不同位置的屏蔽效能不同。又由于不同用途和款式的屏蔽服对人体防护的目的不同，

11、如孕妇装主要防护孕妇的腹部，减少电磁波对胎儿的影响。因此，应根据防辐射服装的款式和功能来确定探头测鼍位置。但防辐射服装都应具有对人体重要器官的防护，一般都对人体的胸部、腹部进行了防护，因此测试应包括对胸部、腹部处进行屏蔽效能的测试。测试步骤（）按图连接测量装置，接通测量设备的电源，待提取观察点场强（）丝垦塑皇加人天线系数计算（）铲豳计算端几电压设备作稳定后进行测量；（）人体模型未穿屏蔽服时的测量：信号源调到某测试频率点上，输出电平置于适中。场监视器得到稳定读数后。增加信号源输电平，使场强监视器读数大于被测试样的屏蔽效能估计值，并记下此读数（）；（）人体模型穿屏蔽服后的测量：保持信号源频率和输出

12、电平不变观察场强监视器读数，记下此时场强监视器的读数（）；（）计算屏蔽效能；（）保持信号源输出不变改变信号源频率，重复上述步骤，可测得屏蔽服在不同频率点卜的屏蔽效能测量结果；（）改变探头的位置，重复上述步骤，可测得屏蔽服不同位置的屏蔽效能。使得不同位置的屏蔽效能不同，而且，一旦固定探头后，在测量过程中改变测量位置变得十分附难。因此，测试前如何选择测最点十分重要。只有选择合适的测量点才能保证测试结果的一致性，评价服装效能的客观性。另外，是通过一点测量来确定服装屏蔽效能还是通过多点测量确定服装屏蔽效能需要进一步研究。参考文献】，【，（）：【】，。，误差分析在防电磁辐射服装屏蔽效能测量中，引起屏蔽效

13、能测量误差的冈素很多，其中探头测量误差是屏蔽效能测量误差的重要来源。这是因为服装内场强分布的不均匀性，引入较大尺寸的探头会对内部场分布产生较大的影响从而引起测量误差。减小探头测量误差可以大大提高屏蔽效能测量的精确度。因此需要选购或开发适合本测试方法的探头。尽量采用小型和灵敏度高的探头，有助于减小测量误差和提高测量动态范围。【】（）：】，（）：【】桑呈平面材料电磁屏蔽效能测试方法的研究【电子测量与仪器学报，增：结论本测试方法根据现有测试仪器搭建而成，测试操作简便。但还需要通过大量的实验来验证这种测试方法的可行性和可靠性。另外，本文中提出的测最防电磁辐射服装屏蔽效能方法中还存在以下问题：（）人体模

14、型不统一由于服装款式、尺寸的多样性，使得测量服装时需要不同大小的人体模型来支撑服装而服装的形状会影响测试结果的准确性和重复性。因此需要制定统一的人体模型标准。（）测量位置不确定由于服装不是规则的简单的几何体，且存在缝隙，这【程明军吴雄英，张宁，等抗电磁辐射织物屏蔽效能的测试方法【印染，（）：【】【】中国电子技术标准化研究所材料屏蔽效能的测试方法【】北京：中国电子技术标准化研究所，【】。编辑：王淑华：（上接第页）控卡供电不相关的电路不供电，这样才有可能满足测试要求。超级电容的容量一般在一不等。所用的超级电容的容量不能太大。也不能太小，具体值要通过实际的测试得到跟所用的和供电系统有很大的关系在此不

15、再展开具体的论述。编辑：王淑华：电压暂降和短时中断抗扰度此项测试是模拟税控收款机在外部电源突然撤消的情况下，要求机器本身的电源能保证这种意外情况下相关数据的存储。一般的做法是加超级电容，电容所存储的电岢能保证机器工作几秒钟。尽可能让超级电容的电荷只给、税防电磁辐射服装屏蔽效能测量方法的研究作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：闻映红， 陈家奎， Wen Yinghong， Chen Jiakui北京交通大学电子与信息工程学院电磁兼容研究室安全与电磁兼容SAFETY & EMC2008，(2)0次参考文献(9条)4.ANSI C95.1-1982.standard for s

16、afety levels with respect to human exposure to radio frequencyelectromagnetic field 300 kHz to 100 GHz 19825.桑呈 平面材料电磁屏蔽效能测试方法的研究 2002(zk)7.ASTM-D4935-1989.Standard test method for measuring the electromagnetic shielding effectiveness ofplanar material 19998.中国电子技术标准化研究所 SJ 20524-1995.材料屏蔽效能的测试方法 19

17、959.IEC 61000-4-3.Electromagnetic compatibility-Testing an measurement techniques-Radiated,radio-frequency,electro-magnetic field immunity test 2002相似文献(10条)1.会议论文 汪秀琛.张欣 防电磁辐射服装的测试及屏蔽效能的研究 2006本文分析了防电磁辐射服装屏蔽电磁波的基本原理,并着重论述了如何对防电磁辐射服装的屏蔽效能进行测试,并对测试结果进行了详细的分析,提出了影响防电磁辐射服装屏蔽效能的显著因子,为计算防电磁辐射服装最终屏蔽效能提供了依

18、据.3.学位论文 刘畅 防电磁辐射服装屏蔽效能测试方法研究 2009防电磁辐射服装已开发多年，但国内外对于防辐射服装的屏蔽效能测量方法尚无相关标准。因此，制定相应的测量方法标准，成为迫切需要解决的研究课题。本论文旨在开发有效的防电磁辐射服装屏蔽效能测量方法，为制定相应标准提供科学依据。本论文首先介绍了电磁屏蔽的相关理论，包括电场、磁场和电磁场屏蔽机理、屏蔽效能的定义及其计算方法，并进一步分析了防电磁辐射服装的屏蔽原理。本文根据屏蔽服结构的特点及国内外相关文章的分析建立一个屏蔽服装屏蔽效能的测试基本方法，通过对测试过程中会影响测试结果准确度的几种主要因素的分析，确定搭建一个人体模型，在近场和远场

19、两种条件下进行屏蔽效能测试。测试过程中，由于屏蔽服装空间狭小，较大尺寸的探头或发射源的引入会对原始场产生较大的扰动，因此造成的误差成为了屏蔽效能测量误差的重要来源，为了找到探头和发射源最佳的测试位置，确定应通过改变其在屏蔽服内的位置做多次测试。我们根据测试方案进行了实际测试：远场条件下，将场强探头放置在屏蔽服内同一高度不同位置分别进行测试；近场条件下，改变发射源位置做多次测试。论文中详细介绍了测试过程，包括测试详细布置、测试步骤及测试结果。为了证明测试方案的可靠性，本文利用HFSS软件对测试过程进行仿真，通过对实测结果的分析以及与仿真结果的比较找到最佳的测试方案。最后制定出了测量方法标准。文章

20、对非平面材料-织物屏蔽体的屏蔽效能进行了评估,讨论了织物屏蔽效能与织物屏蔽体屏蔽效能之间的关系,证明防电磁辐射服装的屏蔽效能不能简单的用织物的屏蔽效能来表述,指出了防电磁辐射服装亟需制定相关标准.在防电磁辐射服装屏蔽电磁波的机制基础上,设计了相应的模拟实验,分析辐射源、辐射距离、防电磁辐射面料、服装加工缝隙和服装上孔洞的大小对服装防辐射性能的影响.并就这些因素对服装整体屏蔽效能的影响显著性进行了检验,最后以这些因素为变量建立了服装屏蔽效能的数学模型,并对这个模型进行了稳定性和实用性的验证.验证结果表明,所建立的数学模型用于实际计算服装的屏蔽效能是可行的.6.期刊论文 王春艳.WANG Chun

21、-yan 防电磁辐射服装的屏蔽效能 -山东纺织科技2010,51(3)文章对不同款式的防电磁辐射服装进行效能测试和评估.在防电磁辐射服装屏蔽电磁波的机制基础上,设计了相应的模拟实验.分析辐射源、辐射距离、防电磁辐射面料、服装加工缝隙和服装上孔洞的大小对服装防辐射性能的影响,以这些因素为变量建立了服装屏蔽效能的数学模型,并对这个模型进行了稳定性和实用性的验证.验证结果表明:所建立的数学模型用于实际计算服装的屏蔽效能是可行的.8.学位论文 陈家奎 防电磁辐射服装屏蔽效能测量方法研究 2007电子产品的日益普及，使坏境中电磁波辐射的场强增加，危害人类健康。为了减少或消除电磁波辐射对人体造成的危害，各

22、种防电磁辐射服装也就应运而生并得到迅速的发展。虽然防辐射服装己开发多年，但国内外对于防辐射服装的屏蔽效能测量方法尚无相关标准。因此，制定相应的测量方法标准，成为迫切需要解决的研究课题。本论文旨在开发有效的防电磁辐射服装屏蔽效能测量方法，为制定相应标准提供科学依据。本论文首先介绍了电磁屏蔽的相关理论，分析了防电磁辐射服装的屏蔽原理以及影响服装屏蔽效能的因素。根据电磁屏蔽理论，影响服装的屏蔽效能的因素除了防辐射服装的面料对电磁波的吸收、反射损耗外，还包括电磁辐射源的频率、辐射距离、防辐射服装的层次、服装中的缝隙和服装中孔洞等因素。然后分析了材料屏蔽效能测试原理，总结了目前国内外防电磁辐射织物屏蔽效能测