《物理性污染控制》电磁辐射污染及其控制

1、物理性污染控制东华大学环境科学与工程学院第六章电磁辐射污染及其控制第六章 电磁辐射污染及其控制6.1 概述6.2 电磁辐射防护标准6.3 电磁辐射监测6.4 电磁辐射污染防治技术6.5 环境电磁辐射预测3第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （1）电磁辐射任何交流电路的周围都存在交变电磁场，该电磁场的频率与交流电的频率相同电磁场在空间的传播就叫电磁波4第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （1）电磁波谱工业上用的交流电源的频率，单位赫兹（Hz），中国电力工业的标准频率定为50赫兹。有些国家或地区(如美国等)则定为60赫兹。 射频：简称RF，射频就是射频电流，是一种高频交流变化电磁波的简

2、称，射频辐射通常指频率分别在100kHz300MHz和300MHz300GHz的高频电磁波和微波。2）射频：1）工频：射频辐射的波谱划分频率波长频谱波段300GHz30GHz1mm1cm极高频(EHF)毫米波3GHz10cm超高频(SHF)厘米波300MHz1m特高频(UHF)分米波30MHz10m甚高频(VHF)超短波3MHz100m高频(HF)短波300kHz1km中频(MF)中波100kHz3km低频(LF)长波5 6第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （1）电磁波谱7第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （2）电磁辐射污染 人类使用产生电磁辐射的器具而泄露的电磁能量流传播到室

3、外空间中，其量超出环境本底值，且其性质、频率、强度和持续时间等综合影响引起周围受辐射影响人群的不适感，并使健康和生态环境受到损害。 电磁辐射（electromagnetic radiation）包括电离辐射和非电离辐射。 电离辐射：凡作用于物质并能使其发生电离现象的辐射。如射线，射线，射线，射线等。 非电离辐射：指波长大于100 nm的电磁波，其能量较低，不足以引起水和组织发生电离。如紫外线，红外线，射频辐射和极低频电磁场等。电磁辐射第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述9第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （3）电磁辐射污染源自然电磁场源： 大气与空气污染源（自然界火花放电、雷电、台

4、风）太阳电磁场源（太阳黑子活动）宇宙电磁场源（宇宙间电子移动）10第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （3）电磁辐射污染源人工电磁场源： 放电所致场源：电晕放电（电力线）、辉光放电（放电管）、弧光放电（开关、电气铁道、放电管）、火花放电（电气设备、发动机）；工频感应场源：大功率输电线、电气设备；射频辐射场源：高频加热设备；11第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （3）电磁辐射污染源常见的主要电磁辐射源：1）广播、电视发射设备中波调幅广播：5351605kHz；短波调幅广播：1.626MHz；调频广播：88108MHz；VHF电视广播：低段为48.592MHz，高段为167223MH

5、z；UHF电视广播：低段为470566MHz，高段为604960MHz.城市中的主要电磁辐射源12第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （3）电磁辐射污染源2）通信、雷达设备（1MHz-10GHz）常见的主要电磁辐射源： 电话电报、移动通信、天线传真、遥控遥测、无线电接力通信、导航、雷达。通信设备功率比较小，方向性强，对环境的影响范围不大；雷达频谱宽、有多次谐波，对附近地区的电磁环境影响较大。13第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （3）电磁辐射污染源3）工业、科技、医疗（ISM）射频设备常见的主要电磁辐射源：4）机动车辆的点火系统（脉冲放电、放电峰值电压10kv）,产生的干扰信号频

6、带很宽14第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （3）电磁辐射污染源常见的主要电磁辐射源：5）高压输电系统高压工频电场（高压电力设备与大地之间存在一定的电位差，会形成较强的工频电场）射频电磁辐射电晕放电（电线表面电场不均匀导致）间隙火花放电 高压输电设备的射频电磁辐射都是脉冲干扰，电晕放电的脉冲频率大，幅值较低，干扰信号的低频分量多；火花放电的脉冲频率低，幅值大，干扰信号的高频分量多。15第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （3）电磁辐射污染源6）电力牵引系统7）家用电器常见的主要电磁辐射源：微波炉、电磁灶、日光灯、家用电动工具 家用微波炉电磁泄漏的频率是2.45GHz，在距微波炉1

7、m处，辐射场强约1V/m左右（120dB），20cm处接近4V/m左右（132dB） 16第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （4）电磁辐射的量度单位1）电场强度E：高频（100kHz30MHz）与甚高频（ 30300MHz ）：V/m（伏/米）、 mV/m（毫伏/米）；3）磁场强度H：A/m（安/米）、 mA/m（毫安/米）；2）功率密度S:特高频（300MHz）：功率密度W/cm2（瓦/厘米2）、 mW/cm2（毫瓦/厘米2）；17 一般来说，低于100MHz的电磁辐射必须测定电场和磁场，高于100MHz的主要测定功率密度。电磁辐射在其1/6发射波长半径范围内形成电磁场区，称为近场区

8、。 大于1/6发射波长半径以外形成电磁波向外传播，称为远场区。 近场区要测定电场和磁场，而远场区以测定功率密度为主。第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （4）电磁辐射的量度单位18第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害19第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害热效应：1）对人体健康的影响 高频电磁场的作用下，体内极性分子因来回取向而旋转摆动，同时离子及带电胶体粒子来回振动，他们与周围分子发生碰撞，把从电磁场中获得的能量不断转化为热能； 当机体处在电磁场中时，人体内的分子发生重新排列。由于分子在排列过程中的相互碰撞摩擦，消耗了场能而转

9、化为热能，引起了热作用 ；20第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害热效应：1）对人体健康的影响 当电磁场的辐射强度在一定量值范围内，它可以使人的身体产生温热作用，而有益于人体健康，这是积极的一面。然而当电磁场的强度超过一定量度时，将使人体体温或局部组织温度急剧升高，破坏热平衡而危害健康。 辐射功率密度10 mW/cm2以上，或场强110V/m以上时，人体吸收的辐射能转化为热能超过人体体温调节能力时，会引起人体体温明显升高，造成损伤或引起生理功能紊乱。白内障、生殖系统障碍等热损伤。21第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害1）对人体健康的

10、影响非热效应：辐射功率密度小于1mW/cm2，不会引起人体温明显升高，但会使人出现烦躁、头晕、疲劳、失眠、记忆力减退、脱发、植物神经功能紊乱、脑电图、心电图变化。对神经系统的作用：破坏脑细胞、大脑皮质细胞活动能力减弱；对血液的作用：引起血液内白细胞和红细胞数的减少，并使血凝时间缩短；微波辐射的累积效应：一般一次低功率辐射之后会受到某些不明显的伤害，如果在恢复之前受到第二次辐射，伤害就将积累。电磁辐射对机体的作用，主要是引起机能性改变，具有可复性特征，往往停止接触数周后可恢复。22第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害1）对人体健康的影响三致作用：致癌、致畸、致突变。

11、23第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害2）电磁辐射对机体的作用因素：场强；频率（微波作用最突出）作用时间与作用周期与辐射源的距离振荡性质（脉冲波对机体的影响比连续波严重）作业现场环境温度和湿度适应与累积作用1）对人体健康的影响24第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害不同频率电磁波对人体健康的影响：工频电磁场： 主要对中枢神经系统、肿瘤和生殖三方面产生影响。神经衰弱和记忆力减退是工频电磁场作业最常见的症状； 射频电磁场（10 kHzl GHz ）： 其生物学效应建立在热效应和非热效应两种机理，对神经系统，心血管系统和内分泌系统产生影响

12、； 微波电磁场： 分为急性微波辐射损伤（功率密度大于300 mWcm2的微波辐射会造成晶体不可恢复的损害 ）和慢性微波辐射症候群两种 1）对人体健康的影响25第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害2）电磁干扰电磁骚扰叠加在有用信号之上，形成干扰。如高压电力系统与电牵引系统对通信线路的影响；内燃机点火系统对无线电视接收的影响等。使设备或系统误动作。使数据丢失。使元器件、部件或设备损坏，以至不能修复。26第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （5）电磁辐射污染的危害3）引爆引燃 火药、炸药及雷管等都具有较低的燃烧能点，遇到摩擦、碰撞、冲击等，都很容易发生爆炸，同样在

13、电磁波的能量作用下，也可能会发生意外的爆炸。另外，高频电磁波能够使导弹制导系统控制失灵，电爆管的效应提前或滞后。27第六章 电磁辐射污染及其防治6.1 概述 （6）我国环境电磁辐射污染现状位于市区内的广播电视发射塔（48.5-960 MHZ）；位于近郊区的中波广播发射台位于城市远郊区的短波广播与通信发射台 位于城市中的移动通信基站位于城区周围的卫星地球站逐步向城市中心区逼近的超高压输电线和变电站工科医高频设备在城市大量增加 发展迅速的个人通信工具移动电话品种繁多的家用电器进入家庭交通干线两侧电磁噪声 28第六章 电磁辐射污染及其防治6.2 电磁辐射防护标准 （1）我国电磁辐射标准电磁辐射防护规

14、定（GB8702-88）；环境电磁波卫生标准（GB9174-3-88）；作业场所微波辐射卫生标准（GB10436-89）；作业场所超短波卫生标准（GB10437-89）；作业场所工频电场卫生标准（GB16203-1996）；工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）； 国家军用标准-水面舰艇磁场对人体作用安全限值。29电磁辐射防护规定（GB8702-88）；规定职业照射在每天8 h工作期间内，任意连续6 min按全身平均的比吸收率应小于0.1 W/kg 30电磁辐射防护规定（GB8702-88）；对公众照射，一天24 h以内任意连续6 min的平均比吸收率应小于0.02W/ kg。 31环境电

15、磁波卫生标准（GB9174-3-88）；I级安全区：老弱病残孕婴儿公众在此区环境中长期居住生活，不受电磁辐射影响的区域；II级中间区：长期居住生活在此区，有可能对易感人群引起某些不良反应或影响，必须加以限制；32作业场所微波辐射卫生标准（GB10436-89）；作业场所超短波(30300MHz)卫生标准（GB10437-89）；33作业场所工频电场卫生标准（GB16203-1996）；作业场所工频电场8小时最高容许量为5kV/m，因工作需要必须进入超过最高容许量的地点或延长接触时间时，应采取有效防护措施。带点作业人员应该在“全封闭式”的屏蔽装置中操作，或应穿包括面部的屏蔽服。工业企业设计卫生标

16、准（GBZ1-2002）；34工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）；35防非电离辐射（射频辐射）：生产工艺过程有可能产生微波或高频电磁场的设备，应采取有效防止电磁辐射能泄露的措施；工作地点微波（300MHz300GHz）电磁辐射强度限制；短时间接触时卫生限值不大于5mW/cm2，同时需要使用个体防护用具；高频电磁辐射（ 30MHz300MHz ）工作地点辐射强度卫生限制；产生非电离辐射的设备应有良好的屏蔽措施。工频超高压电场的防护：产生工频超高压电场的设备应有必要的防护措施；产生工频超高压电场的设备安装地址（位置）的选择应与居住区、学校、医院、幼儿园等生活、工作区保持一定的距离，达到上述

17、地区的电场强度不应超过1kV/m；从事工频高压电作业场所的电场强度不应超过5kV/m；超高压输电设备，在人通常不去的地方，应使用屏蔽网、罩等设备遮挡。36 国家军用标准-水面舰艇磁场对人体作用安全限值。37第六章 电磁辐射污染及其防治6.2 电磁辐射防护标准 （2）国际电磁辐射标准工频电场卫生标准；工频磁场卫生标准；射频电磁辐射标准；无线通信标准；磁场标准。38各国工频电场强度限值39国际辐射防护协会所属国际非电离辐射委员会（IRPA/INIRC）推荐的50/60Hz电场和磁场限值40IRPA射频电磁辐射职业暴露、公众暴露限值41第六章 电磁辐射污染及其防治6.2 电磁辐射防护标准 （3）电磁

18、辐射评价测量范围第六章 电磁辐射污染及其控制6.1 概述6.2 电磁辐射防护标准6.3 电磁辐射监测6.4 电磁辐射污染防治技术6.5 环境电磁辐射预测44第六章 电磁辐射污染及其防治6.3 电磁辐射监测 （1）电磁辐射监测仪器和方法1）测量条件气候条件应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件；通常取离地面1.72m的高度；取电场强度测量值50dB的频率作为测量频率；基本测量时间5：009：00、11：0014：00、18：0023：00城市环境电磁辐射的高峰期，24h昼夜测量，测量点不少于10点；测量间隔时间为1h。气象条件：气温为-10 +40，相对湿度小于80%，室外无雪、无雨、无浓雾、

19、风力不大于三级45第六章 电磁辐射污染及其防治6.3 电磁辐射监测 （1）电磁辐射监测仪器和方法2）布点方法典型辐射体：以辐射体为中心，按间隔45度的八个方位为测量线（“米”字型布点），每条测量线上选取距场源分别为30m、50m、100m等不同距离定点测量。一般环境测量布点：根据城市测绘地图，将全区划分为1km 1km 或2km 2km小方格，取方格中心为测量位置 。一般环境指在较大范围里电磁辐射的背景值；特殊环境指一些典型的辐射源在局部小范围内造成的较强电磁辐射环境。46第六章 电磁辐射污染及其防治6.3 电磁辐射监测 （1）电磁辐射监测仪器和方法3）测量仪器非选频式辐射测量仪：选频式辐射测

20、量仪：辐射场强常用分贝dB表示，通常规定：0dB=1V/m，记为dB（ V/m ）电场强常用分贝dB表示，E（dB）=20lgE（V/m），记为dB（ V/m ）47第六章 电磁辐射污染及其防治6.3 电磁辐射监测 （2）测量内容环境电磁场的测量包括各种频率电磁辐射的电场强度、磁场强度、辐射功率密度的测量和辐射频谱分析等。近场：对电压高而电流小的辐射源主要测量电场；对电流大而电压低的辐射源主要测量磁场； 远场：在远区，只需测量电场强度E、磁场强度H或平均辐射功率密度Sav中的一个量，另外两个量可由计算得出 在高压条件下（例如高压输电设备等），工频场的测量主要是测量电场；在大电流条件下，主要测量

21、磁场 48第六章 电磁辐射污染及其防治6.3 电磁辐射监测 （3）电磁辐射测量射频电磁场的测量；微波辐射场的测量；工频电、磁场的测量；静态电磁场的测量 49第六章 电磁辐射污染及其防治6.3 电磁辐射监测 （4）电磁辐射测量1）工频电磁场的测量影响测量准确度的因素主要有： 电场的不均匀性；环境湿度 （相对湿度不宜超过80）测量人员的影响 （规定操作人员应远离测量电极2m以外）绝缘支持物的影响： 50第六章 电磁辐射污染及其防治6.3 电磁辐射监测 （4）电磁辐射测量2）射频电磁场的测量射频辐射场的远区场测量： 环境条件：环境相对湿度小于80，测量应在无雨、无雪、无浓雾。风力不大于三级的情况下进

22、行。无关人员应远离测量仪器3 m以外。测量时间：应选择本测量频段内污染源的工作时间进行测试在最大辐射方向选择测试点。51第六章 电磁辐射污染及其防治6.3 电磁辐射监测 （4）电磁辐射测量2）射频电磁场的测量射频辐射场的近区场测量： 对于电压高而电流小的场源，主要测量电场；对于电压低而电流大的场源，主要测量磁场。近区场中一般不测量辐射功率密度。近区场强仪的量程应当足够大，而测量探头应当足够小，测量结果才能代表测试点的场强。测量时，被测设备应处于正常的工作状态。第六章 电磁辐射污染及其控制6.1 概述6.2 电磁辐射防护标准6.3 电磁辐射监测6.4 电磁辐射污染防治技术6.5 环境电磁辐射预测

23、53工频射频甚长波、长波、中波、短波超短波（米波）分米、厘米、毫米波无线电广播电视微波技术3kHz30MHz30MHz300MHz300MHz300GHz衍射能力强穿透能力强甚低频、低频、中频、高频甚高频特高频、超高频、极高频54第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （1）广播、电视发射台的电磁辐射防护 （2）家电设备的电磁辐射防护 （3）射频设备的电磁辐射防护 （4）静电防治55第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （1）广播、电视发射台的电磁辐射防护降低辐射强度，改变发射天线的结构和方向角；加强绿化：中波发射天线周围场强约为15V/m，短波场强为6V

24、/m的范围设置一片绿化带；调整住房用途：将中波发射天线周围场强约为10V/m，短波场源周围场强为4V/m范围内的住房，改为非生活用房；选用合适的建筑材料：使用不同的建筑材料，钢筋混凝土、金属材料覆盖建筑物，以使室内场强衰减。56第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （2）家电设备的电磁辐射防护 操作电脑时，人体与电脑屏幕保持不少于70cm的距离，与电脑后部及两侧保持不少于120cm的距离；操作电脑后，脸上会吸附不少具有高电磁能的颗粒，及时用清水洗脸，可使受电磁辐射的影响降低70%以上； 微波炉在门缝处电磁辐射最大，启动时电磁辐射大，因此烹饪时不要过于靠近；57接地屏蔽滤波适

25、用于高频设备的电磁辐射防护第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护581）电磁屏蔽采取一切可能地措施，将电磁辐射的作用与影响限定在一个特定的区域内。第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护1）电磁屏蔽电磁屏蔽：反射、吸收；静电屏蔽：利用静电场的特性，使电场线终止于屏蔽体的表面，抑制电场的干扰；磁屏蔽：利用高磁导率材料制成的磁屏蔽体，将磁场封闭在内，以防止电磁辐射的危害。第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护（0.1300MHz）1）电磁屏蔽静电屏蔽：第六章

26、 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护由于屏蔽物的导体表面的电荷，在外界电场的作用下重新分布，直到屏蔽物的内部电场均为零才能停止，可在1019秒的瞬间完成的 1）电磁屏蔽磁屏蔽：第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护 这种屏蔽体在外界磁场的作用下，就产生磁化效应，导致屏蔽体本身的磁场明显增加，但在屏蔽体内和体外的磁场都明显减弱。如果用磁力线的疏密程度来描述磁场强弱的话，则磁力线大部分不能够穿过屏蔽体，只是“绕着”屏蔽体走过，它不能影响屏蔽体内部的物体，因此可以屏蔽外界的磁场。 62吸收 电损耗、磁损耗及介

27、质损耗等共同组成了屏蔽体的吸收作用，转化为热消耗；反射 利用空气介质与金属的波阻抗不一致而产生反射作用；电磁波在屏蔽体表面及屏蔽体内的吸收与发射。电磁屏蔽：1）电磁屏蔽第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护1）电磁屏蔽设计注意事项：采用导电性能高的金属材料制作电磁屏蔽室，效果好；电磁屏蔽室密封性要好；孔洞可严重影响电磁屏蔽室的性能；第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护642）接地技术将屏蔽体和大地之间，采用低电阻导体连接起来，形成电流通路，使屏蔽系统与大地之间形成一个等电势分布。第六章 电磁辐射污

28、染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护屏蔽装置有了良好的接地后可以提高屏蔽效果，以中波段较为明显 。652）接地技术接地技术要求：第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护射频接地电阻要尽可能小；接地极一般埋设在接地井内；接地线与接地极用钢材为好；接地极的环境条件要适当 663）滤波在电磁波的所有频谱中分离出一定频率范围内的有用波段，保证有用信号通过的同时阻截无用信号通过。电阻、电容和电感组成的网络器件。第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （3）射频设备的电磁辐射防护67静电场：频率为零时的电磁场。

29、无辐射，高压静电放电引燃引爆。第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （4）静电防治68静电场的危害：第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （4）静电防治对人体健康有明显的影响；静电积累对大规模集成电路影响甚重，静电噪声干扰电子仪器的正常工作；飞机“沉积静电”的影响。 69飞机的静电沉积第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （4）静电防治摩擦充电：飞机以很高的速度在空中飞行时，机身不断碰到尘埃、水滴等空间粒子的撞击、摩擦而积累的电荷 电离充电：指喷汽式飞机在低空飞行时由发动机喷出的。高温高速气体带走了大量离子而使飞机上留下了等量反极性的

30、电荷。感应充电：指飞机穿越带电云层时由感应作用而带上的电荷。 各种飞机试验表明，飞机相对于周围环境的电位可高达几十万伏，且机上的静电荷一般都是负电荷。 70飞机防静电装置第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （4）静电防治放电刷搭铁线搭地线71飞机防静电装置第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （4）静电防治放电刷：放电刷就是利用尖端放电的原理，将电荷集中于机体外侧的尖端，使其不断与空气发生小的放电过程，从而减少机身电荷累积。73飞机防静电装置第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （4）静电防治搭铁线：在飞机上各连接部位之间，如每根操

31、纵拉杆的两端，都安装有金属搭铁线。金属搭铁线一般用很细的金属丝编织而成，质地柔软，既不妨碍操纵，又可将各连接件构成整个导体，消除连接处的接触电阻，减少连结点之间的电位差，从而消除静电放电的干扰。 74飞机防静电装置第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （4）静电防治搭地线：飞机机轮通常都安装有搭地线，使飞机滑跑时，将机体的静电和轮胎与地面摩擦产生的静电导入地下，可以避免静电伤人。75静电危害的防治（P305）第六章 电磁辐射污染及其防治6.4 电磁辐射污染防治技术 （4）静电防治尽量减少静电的发生 ;静电产生不可避免的情况下，要采取加速静电泄放的措施，以减少静电的积累； 当

32、静电的产生、积累都无法避免时，要积极采取防止放电着火的措施. 第六章 电磁辐射污染及其控制6.1 概述6.2 电磁辐射防护标准6.3 电磁辐射监测6.4 电磁辐射污染防治技术6.5 环境电磁辐射预测77自由空间电磁波的传播和衰减第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播空间电磁波的主要途径高大建筑物对环境电磁辐射的影响 （2）环境电磁场预测方法 （3）典型电磁辐射源电磁辐射强度的预测地面波场强；超短波电场强度；ISM射频设备辐射；高压输电系统；电气化铁路；机动车辆的无线电噪声781）自由空间电磁波的传播和衰减第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （

33、1）电磁波的传播由于PT:天线的输入功率791）自由空间电磁波的传播和衰减第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播若天线的增益为GT在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。可理解为把功率放大的倍数。801）自由空间电磁波的传播和衰减第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播在距离足够远时，可以近似地把接收天线的电磁波视为平面波。如果接收天线的有效接收面积为Ae ，则天线接收到信号的功率为：接收天线的增益811）自由空间电磁波的传播和衰减第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射

34、预测 （1）电磁波的传播两天线之间在自由空间中传播衰减为：用相对电平表示为：自由空间传播衰减 只与频率和传播距离有关。 821）自由空间电磁波的传播和衰减第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播电磁波是在有损耗的媒质中传播的，考虑媒质的衰减，电波的传播损耗为： A为损耗因子 ：实际场强。 自由空间场强。 832）空间电磁波传播的主要途径第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播地面波传播：天线架设高度比波长小的多，电波从发射天线发射后，沿地表面传播的那一部分电波称为地面波。受地面参数影响很大，频率越高，地面对电波吸收损耗越大，所以它

35、适于低频率（30 kHz30 MHz）的电波传播（例如长波和中波）。我国的中波广播主要属于这类传播方式地面波主要是垂直极化波。842）空间电磁波传播的主要途径第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播天波传播：天线发出的电波，在高空被电离层反射后到达地面接收点，称天波传播。长波、中波、短波都可以利用天波传播 852）空间电磁波传播的主要途径第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播视距传播 ：在超短波和微波段，由于频率很高，电波沿地面传播损耗很大，又不能被电离层反射，所以主要采用视距传播方式。其传播模式主要是直射波和反射波的叠加 。电

36、视、调频广播、移动通信、微波接力通信都属于这种传播方式。 862）空间电磁波传播的主要途径第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播绕射传播 电波绕过传播路径上的障碍物的现象称为绕射。辐射波遇到地面上的障碍物时（如山岗、凹地、高大建筑物等）发生绕射传播波长越长，绕射能力越强。 873）高大建筑物对环境电磁辐射的影响 第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （1）电磁波的传播城市建筑物对环境电磁辐射的影响很大，主要表现在建筑物对辐射波的反射、绕射和吸收 单栋建筑物对电磁波的衰减量大约在1520dB左右，建筑物内主要是透射波，也有通过门窗的绕射波。电磁波

37、穿透墙壁的损耗视墙壁的结构及干湿状况有所不同。一道墙壁对高频电磁波的衰减量约为510 dB。 88第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （2）环境电磁场预测方法理论计算（天线辐射的电磁波）统计模型（非天线发出的电磁波，如 ISM设备 ）近场测量技术（惠更斯一菲涅尔原理 ）模拟测量 一辐射源的辐射场可以用包围辐射源的任意闭合曲面上的各次级子波源产生的辐射场来计算 891）地面波场强第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测中波广播信号主要以地面波方式传播，距离辐射源r处地面波场强的计算公式为：PT为天线输入功率（kW）； 为天线效率（

38、%）；GT 为天线增益（倍数）；r为距离（km）；A为地面波衰减因子；F(h) 为发射天线高度因子； 是垂直面内的方向函数。 ：901）地面波场强第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测地面衰减因子A :为数值距离 ：为大地电导率，一般取为10-210-3/m。911）地面波场强第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测发射天线的高度因子F(h) h为发射塔的电气高度，是实际高度的1.051.2倍，具体取值与发射塔截面的大小有关。921）地面波场强第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测

39、（3）典型电磁辐射源辐射强度的预测发射天线在垂直面内的归一化方向函数 对单塔天线: 为辐射场中某一点相对于发射天线底部的仰角 932）超短波场强第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测指301000MHz频段，调频广播、电视广播和移动通信都在此频段内。其传播模式主要为直射波和地面反射波 计算之前需与几何视距r0进行比较 h1-电磁辐射源天线高度，kmh2-接收天线高度，kmR-地球半径，通常取6371.23km942）超短波场强第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测辐射天线和接收天线都比较低，在天

40、线最小有效高度的10倍以下，大地可视为平面，计算场强公式为： 天线最小有效高度（查图求的） 被计算点离辐射源距离在0.8r0以外的场强一般较弱，这里不讨论。0.8r0 以内距离计算场强可分三种情况讨论： 952）超短波场强第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测辐射天线和接收天线的高度均大于天线的最小有效高度10倍以上，计算时可将h0 忽略，这时可用下式962）超短波场强第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测电视和调频广播的发射天线是城市中超短波主要的辐射源。可用下式计算距发射天线r(km) 处可

41、能达到的最大场强归一化方向函数，当发射天线架设足够高时，天线塔附近居民活动范围在天线的辐射场主瓣以外，取值为 0.1-0.2；若天线架设较低，居民活动进入主瓣，其值接近1973）微波辐射 第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测分为微波辐射近区场和远区场，其分界距离一般公认为D是天线口径的最大线尺寸 983）微波辐射 第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测微波辐射近区场辐射功率密度：远区辐射功率密度为P发射机输出功率，% 发射机与天线之间的效率，%G天线的增益，%, r传播距离，km994）工业、

42、科学、医疗（ISM）设备辐射 第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测对于ISM设备的电磁辐射，在近区主要考虑对人体的危害；在远区主要考虑对广播电视和其它通信设备产生的干扰。对ISM设备电磁辐射的预测，一般以距设备（或距厂房边界）30m处的干扰场强为基准。 场强随距离衰减规律与地形和障碍物的分布等因素有关，通常衰减随频率升高而增大 30m以外的电场强度无法通过理论计算得知，一般通过实测得到30m以外的电磁干扰电场强度，再根据干扰信号的传播衰减特性预测场强1004）工业、科学、医疗（ISM）设备辐射 第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射

43、预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测对301000MHz频段而言，可取平均衰减系数。当离干扰源30m以外，在给定高度上的预测场强（或中值场强）可由下式计算 平均衰减系数距电磁辐射源30m处的电场强度1014）工业、科学、医疗（ISM）设备辐射 第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测1025）高压输电系统第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测架空输电导线附近电磁环境的预测应包括无线电干扰噪声的预测和工频电磁场的预测 无线电干扰噪声的产生原因： 导线表面的电晕放电； 弧光放电和火花放电；1035）高压输电系统第六章 电磁辐射污染及其防治6.5 环境电磁辐射预测 （3）典型电磁辐射源辐射强度的预测电晕放电：在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电。发生电晕时在电极周围可以看到光亮，并伴有咝咝声。弧光放电：呈现弧状白光并产生高温的气体放电现象。无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中，当电源功率较大，能提供足够大的电流（几安到几十安），使气体击穿，发出强烈光辉，产生高温（几千到上万度