《电气安全》-第九章

电磁场是空间存在着的电场和磁场，交变电磁场的一些物理量与空间位置和时间有关，理论分析和定量计算比较复杂。一、电磁辐射的产生电磁辐射（ElectromagneticRadiation）是能量以电磁波形式在空间传播的物理现象。任意一个振动的电荷在其周围都会产生电磁场，并发射电磁波向远方辐射能量。根据能量的高低，电磁辐射可分为电离辐射（IonizingRadiations，IR）和非电离辐射（Non-IonizingRadiations，NIR）。极高频率的电磁波（如Ｘ射线和γ射线）光子携有足够的能量，可以打断维持分子结构的化学键而引起物质电离，被形象地称为电离辐射。而其他的电磁辐射统称为非电离辐射，包括紫外线、可见光、红外线，以及微波、超短波、短波、中波和长波等不同波段的电磁波。第一节电磁辐射的特点及危害下一页返回电场是电荷产生的，存在于电荷周围的空间。磁场是由运动着的电荷产生，存在于运动电荷周围的空间。交变电磁场的电场和磁场都是随着时间变化的。换句话说，电磁场是变动的电场和变动的磁场组成的统一体。电场和磁场在空间总是互相垂直的。传播着的交变电磁场在空间也互相垂直保持如图9-1所示的关系。电磁场能量是以辐射方式传播的，当发射源的工作电流从零值增至最大值所需时间为t1，则电磁场能量以某一速度v传播至vt1处，而当工作电流从最大值减小时，只有部分电磁场能量返回发射源。由于惯性的作用，部分电磁场仍以速度ｖ向外传播。如果工作电流经过时间ｔ2减至零，则最远的电磁场已到ｖ（ｔ1＋ｔ2）处。当这些电磁场能量欲返回发射源时，工作电流已再次增加，以至这些能量无法返回而辐射到远方去。可见，电磁场能量辐射与工作电流变化的速率，即与工作电流的频率有关。静止电荷或恒定电流没有能量发射，50Ｈｚ的工频交流电的能量辐射极第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回

少，声频以下的交流电的能量辐射也很少，无线电波有较强的能量辐射。辐射源频率一般都在100ｋＨｚ以上。

能量辐射与电磁场的几何形状有关。在图9-2（ａ）中，电场和磁场分别集中在不同的地方，辐射能力很弱。在图9-2（ｂ）中，把线圈拉成一条线，电容器上下极板相对，则电场和磁场联系在一起，有很强的辐射能力。远离发射源的场可视为平面电磁波（即平面电磁场）。所谓平面电磁波是指在每一瞬间，沿着垂直于传播方向任意平面上各点的电场和磁场都是一样的。例如，对于沿ｚ轴方向传播的平面电磁波，只需考虑电场强度Ｅｘ（或Ｅｙ）和磁场强度Ｈｙ（或Ｈｘ）沿ｚ轴随时间ｔ变化，而不需要考虑与ｙ轴、ｘ轴的关系。可以证明，不论是入射波还是反射波，电场强度和磁场强度之间都保持着一定的比例关系，即第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回式中Ｅ———入射波或反射波电场强度：Ｈ———入射波或反射波磁场强度；μ和ε———传播介质的磁导率和介电常数。因为具有阻抗的量纲，所以叫做介质的波阻抗，真快波阻抗还可以证明，电磁场传播速度

式中μｒ和εｒ——传播介质的相对磁导率和相对介电常数；ｃ——电磁场在真空中的传播速度第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回显然，电磁场在真空中的传播速度等于光速。若某平面电磁波发射源沿ｚ坐标轴的电场强度Ｅｘ（ｔ，0）＝Ｅｘｓｉｎωｔ，则在无限大均匀介质中，ｚ坐标轴上任何一点的电场强度和磁场强度分别为式中ω——发射源角频率，ω＝2∏ｆ；ｋ——波数；λ——波数。

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必须指出，在辐射源近区，特别是波长六分之一以内的区域，不能认为电磁场是平面电磁波，电场与磁场不保持上述比例关系。电磁场能量包含电场的能量和磁场的能量，其他能量密度分别为

和

。对于平面电磁波，两者是相等的，则电磁场能量密度可表示为电磁波的辐射功率可由坡印亭矢量求得。单位面积上的辐射功率为电场强度与磁场强度的乘积。人体吸收辐射能量后，将产生损耗而发热。二、电磁辐射的分类1.按电磁辐射源分类第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回按电磁辐射源，电磁辐射可分为天然型和人为型两类。天然型电磁辐射源：宇宙、大气、热噪声、太阳黑子、星体活动等，这些自然现象会产生大约从几千赫兹到几百兆赫兹频率范围的电磁波，对电子设备的正常工作造成严重的干扰。人为型电磁辐射源：各种生活类电子产品（如家用电器、小型电动工具、电子照明器具、个人通信设备等）、生产类电子电气设备（如雷达、无线电发射设备、感应加热器、大型电动机、电焊机、电车、静电设备等）、大中型电磁发射系统（广播电视发射系统和微波发射系统为主）、偶发性的核弹爆炸等。人为型辐射源产生的电磁辐射频率范围宽，强度大于自然电磁污染源，与人类生存环境的关系更为密切，已成为电磁环境污染的主要因素。人类生存环境中的电磁辐射污染主要来自人为因素，越发达的国家和地区，电子和电气设备应用越广泛，电磁辐射污染的可能性就越大。2.按频率和波长分类第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回由于电磁场传播速度等于光速，因此，电磁波波长与频率的关系可用下式表达式中f——电磁波频率，Ｈｚ；

λ———波长，ｍ。按照频率的高低，电磁场分为工频（50Ｈｚ／60Ｈｚ）、射频或高频（1ｋＨｚ～100ＭＨｚ）和微波（大于ＧＨｚ）。按波长大小，电磁场分为长波、中波、短波等。频段和波段的划分如图9-3所示。主要电磁污染源及其频率范围列于表9-1中。第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回三、电磁辐射参数电磁辐射实质是一种能量的传递，它对环境的影响程度主要取决于能量的强弱，其强度大小的主要参数有功率、功率密度、电场强度、磁场强度、磁感应强度等。（1）辐射功率辐射功率是表示电磁辐射能力的物理量，辐射功率越大，辐射出来的电、磁场强度越高，反之则小，单位是瓦（Ｗ）。（2）功率密度功率密度指单位时间、单位面积内所接收或发射的电磁能量，单位是瓦／平方米（Ｗ／ｍ2），在高频电磁辐射环境评估时功率密度常用ｍＷ／cｍ2表示。（3）电场强度电场强度是用来表示空间各处电场的强弱和方向的物理量，距离带电体近的地方电场强，远的地方电场弱。电场强度的单位是伏／米（Ｖ／ｍ），在输电线和高压电器设备附近的工频电场强度通常用ｋＶ／ｍ表示。第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回（4）磁场强度磁场强度是用来表示空间各处磁场的强弱与方向的物理量，单位是安／米（Ａ／ｍ）。（5）磁感应强度磁感应强度表示单位体积、面积里的磁通量，用于描述磁场的能量的强度，单位是特斯拉或高斯（Ｔ或Ｇｓ）。（6）比吸收率比吸收率（缩写为ＳＡＲ）是生物体每单位质量所吸收的电磁辐射功率，即吸收计量率，它的单位是Ｗ／ｋｇ。ＳＡＲ是衡量电磁辐射对人体作用及有可能对人体产生的伤害的参数。四、电磁辐射的危害随着电磁技术的应用和推广，电磁场对人体产生的不良影响也日益引起人们的重视。了解电磁场对人体的生理危害及其影响因素，对于防止电磁场危害的安全措施都有十分重要的意义。第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回1.电磁辐射对人体的危害（1）电磁辐射对人体危害的机理在高频电磁场作用下，人体内的生物反应是由于吸收电磁场能量引起的。高频电磁场对人体的伤害往往不是高频电流本身，而是电磁辐射作用的结果。电磁辐射对人体的危害机理有热效应、非热效应和累积效应等。①热效应。首先，在构成人体组织器官的细胞和体液当中，都存在着大量的极性分子，这些极性分子在接受了电磁辐射的能量后，会产生快速、高频率的振荡运动，在极性分子之间以及极性分子和所处的介质之间产生碰撞、摩擦，消耗掉从辐射中吸收的能量并将其转化为热能。其次，人体内还有电解质溶液，溶液中的离子在电场作用下有移动的趋向。当电磁场的频率很高时，这些离子将在其平衡位置振动，也将电能转化为热能。第三，人体组织自身具有一定的电导，其中存在的离子、电子等在人体环境中具有导电能力，这将使一部分吸收的能量转化为焦耳热。这些热量将在人体内积聚，从而导致身体温度升高。第四，磁场还能在第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回机体内产生局部的涡流，产生热量。人体本身是一个具有一定的自我调控能力的系统，可以通过加快血液循环、汗液蒸发将热量散发到周围环境中，维持人体处于一种动态的热平衡当中。如果身体接受外部电磁辐射导致体温升高超出了人体的调节能力，就会导致体温升高到人体的可承受范围以外，使肌体组织受伤。电磁热效应是目前美国等西方国家制定电磁暴露限值的依据。②非热效应。非热效应指用别的非辐射手段对人体加热时不会出现，又不能用热效应进行解释的现象。非热效应对人体的作用机理还不是十分清楚，一般认为是由于长时间、低剂量的电磁辐射导致人体细胞膜共振，出现所谓的膜电位改变，使细胞的活动能力受限；也有理论认为电磁辐射的电磁波可以干扰人体的生物电，尤其会对脑电波和心电波产生干扰，从而影响大脑、心脏及神经系统的正常功能。总之，非热效应是低剂量、长时间接受电磁辐射，人体温度无明显升高，但神经系统、造血系统、细胞免疫系统受到有害影响。③累积效应。一次低功率电磁照射之后会受到某些不明显的伤害第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回一般经过4～7天之后可以自行恢复。如果在恢复之前受到第二次照射，伤害就将积累，这样多次之后就会形成明显的伤害，久之就会成为永久性病变，危及生命。长期从事微波工作，受到低功率照射的工作人员，在停止工作后4～6周才能恢复。必须指出，只有低功率照射损伤的人体机能才能够恢复，而大功率辐射或长期在电磁辐射环境下工作，损害将会是永久性、不可修复的。（2）电磁辐射对人体危害的形式人类一直生活在一个存在着电磁辐射的环境之中，因此，在长期的进化过程中，人类已经能够和外部的电磁辐射环境在一定程度上相适应。但是，在超出人体的适应调节范围以后，就会对人体造成伤害。但人体的不同部分对辐射的敏感程度是不一样的，也就是说，在同样的辐射环境下，由于人体内各器官组织的导电、导磁性能不同，电磁场对机体各器官、组织的伤害也不同。概括来讲，电磁辐射对人体的伤害有以下几个方面：

第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回①对神经系统和心理健康的危害。电磁辐射可以对人的神经系统和心理产生影响。在一定强度的高频电磁场照射下，人的中枢神经系统功能会出现失调现象，表现为神经衰弱症候群，如头晕、记忆力减退、睡眠不好（多梦、失眠等）、头痛、乏力等症状。还表现为植物神经功能失调，如多汗、食欲缺乏、心悸等症状。电磁辐射还会对人的心理产生影响，而且随着生活水平和受教育程度高的提高，这一影响越来越严重。②对心血管系统的危害。在超高频和特高频电磁场的照射下，心血管系统症状比较明显，如心动过缓或心动过速、血压升高或血压降低、心悸、心区有压迫感、心区疼痛等。这时，心电图、脑电图、脑血流图也有某些异常反应。③对视觉系统的危害。眼睛是人体中对高频电磁辐射比较敏感的器官，容易受到热效应的损伤。由于眼部无脂肪层覆盖，晶状体含有较多的水分，又缺少血管散热，受电磁辐射热效应后，晶状体蛋白质凝固、酶代谢障碍而造成晶体浑浊，严重的会导致白内障。更强的电磁辐射会使角膜、虹膜和晶体同时受到伤害，以致造成视力完全丧失。第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回④对生殖系统的危害。男性生殖器官是人体中另一处对高频电磁辐射热效应敏感的器官。在高频辐射作用下，即使睾丸的温升10～20℃，皮肤还不会产生痛感，但男性生殖机能可能在不知不觉中已经受到损害。短期内，电磁辐射只抑制精子的生长过程，并不损害睾丸的间质细胞，也不影响血液中的睾酮含量，所以通常仅产生暂时性不育现象。但是，长期的和大剂量的电磁辐射则会引起永久性不育。电磁辐射是造成孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素。1～3月胚胎期受到强电磁辐射可能造成肢体缺陷或畸形，4～5月胎儿形成期受到电磁辐射可能引起智力不全，甚至造成痴呆，6～10月为胎儿形成期受电磁辐射可能导致免疫功能低下、抵抗力差。⑤对癌症发生率的影响。大量试验研究表明：电磁辐射会促使人体内的遗传细胞染色体发生突变和有丝分裂异常，使某些组织出现病理性增生过程，扰乱细胞处理激素、酶及其他化学物质的能力，导致白血病（尤其是儿童白血病）、乳腺癌、皮肤恶性黑色素癌、神经系统肿癌、急性淋巴性白血病等。第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回此外，电磁辐射对人体内分泌系统、免疫系统、骨髓造血系统均有不同程度的影响。国际癌症研究机构（InternationalAgencyforresearchonCancer，简称ＩＡＲＣ）已于2000年6月将极低频电磁场列为可疑致癌物2Ｂ类。电磁辐射对人体各器官的影响与电磁波频率有关，见表9-2。电磁场对人体的作用有滞后性，即人在受到伤害后经过一段时间才有症状表现出来。轻微的症状一般在脱离接触后数周之内就可消失。但在高强度、长时间的作用下，有的症状可能持续较久，不容易恢复或不能恢复，甚至可能通过遗传因子影响到后代的健康。电磁伤害是逐渐加重的，病情是逐渐发展的，一般没有突变过程。（3）电磁辐射对人体危害的影响因素高频电磁场对人体伤害的程度受到许多因素的影响，如第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回

辐射功率、电磁场强度、电磁波频率和波形、照射时间、人体状况、环境条件等，各影响因素之间还有一些联系。①电磁场强度。人体受电磁场伤害的程度取决于人体周围的电磁场强度。电磁场强度越高，人体吸收能量越多，伤害越重。电磁场强度取决于发射源辐射功率和与发射源的距离。发射源的辐射功率越高，电磁场强度越高；与发射源距离越近，电磁场强度越高。反之，电磁场强度越低。随着距离增加，电磁场强度按指数规律衰减很快。②电磁场频率和波形。电磁场的频率也影响对人体伤害的程度，如前所述，人体内的分子在电场作用下发生取向和极化，形成了正、负电荷中心不相重合的电偶极子。随着频率增加，人体内的电偶极子的激励程度加剧，对人体的伤害加重。在其他条件相同的情况下，脉冲波对人体的伤害比连续波严重。③照射时间。电磁场对人体的伤害有累积效应。人体被电磁场照射的时间越长，或照射过程中间歇时间越短，以及累计照射时间越长，则人体受到的伤害越严重。第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回④环境条件。人体在电磁场作用下，吸收电磁场能量转化为热能。同时，人体要通过机体表面向周围散热。因此，工作场地的环境条件对于电磁场伤害有直接影响。周围温度过高或湿度过大，都不利于机体散热，使电磁场伤害加重。⑤人体状况。在其他条件相同的情况下，电磁场对人体造成的伤害，女性较男性严重，儿童较成人严重。人体被照射面积越大，人体吸收能量越多，伤害越严重。就人体部位而言，血管分布较少的部位，传热能力较差，所吸收能量容易积累并受到伤害，2.电磁辐射对环境的影响过量的电磁辐射不仅会对人体健康造成危害，还会影响人类赖以生存的自然环境，例如，严重的电磁污染会对植物产生不同程度的影响，造成植物无法正常生长、基因变异甚至死亡。同样，电磁辐射也会对家畜、野生动物造成不良影响。因此，电磁辐射对环境的污染日益严重，值得人们的重视与关注。3.电磁波对电子设备的影响第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回电磁辐射对电子设备也会产生不良影响。高频设备，特别是大功率的高频设备，其能量输出非常强，它在工作期间所形成的高频辐射，更是异常强大，对其附近的其他电子仪器设备、精密仪表、通信信号、参数测试等产生严重的干扰，甚至使其不能正常工作。例如，大型铁路站场中的站线股道多达几十条，当列车高速通过车站时，究竟通过哪一条股道，完全由地面上的“道岔”位置所决定。这些道岔通过计算机控制的连锁系统调配，若因电磁干扰造成道岔的控制错误或失灵，后果不堪设想。在航空领域中，笔记本电脑、手机、ＣＤ唱机或游戏机之类的数字型电器产生的电磁脉冲可能通过飞机内的电缆耦合到飞机的敏感设备上；电磁噪声可能通过机舱窗户向外辐射，被机身上大量的天线与传感器所接收，威胁飞行安全。电磁辐射也会严重影响医疗卫生设备或系统的正常工作。4.电磁辐射对武器系统的影响第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回随着军事科学技术的发展和军用装备信息化建设的推进，大功率无线电发送设备的大量应用和电子对抗的出现，致使武器系统周围环境电磁场强度日益增大。尤其是现代舰船和飞机，作为最复杂、电磁环境最恶劣的武器平台，在其有限的空间内，存在着大量雷达、通信和电子干扰等高功率发射机，这些发射机辐射的电磁信号频谱覆盖范围很宽。而且，现代舰船的上层建筑本身就是多个电磁信号散射体，这些物体具有极其复杂的形状和不同的体积，能以各种可能的方式产生阻挡、截获、传导、反射、散射、绕射和再辐射电磁能，使得舰船电磁环境更加复杂。现代导弹武器中大量采用微电子器件和电发火装置，使其对电磁能量越来越敏感。如果导弹武器系统及其元件得不到适当的防护，其中使用的电火工品如果吸收环境电磁场的射频能量，就有可能产生误动作（如早爆）或性能与可靠性降低（如失效）等意外事故，即出现了电磁辐射对军械危害（HazardsofElectromagneticRadiationtoOrdnance，简称“ＨＥＲＯ”）问题。第一节电磁辐射的特点及危害上一页下一页返回导弹武器系统中对电火工品产生危害的电磁场来源于两类：一类是系统内部高频电路、高速数字电路和瞬变电路等的电磁辐射。这些电磁辐射源导致区域内的导线（或电缆导线）受到激励产生感应电压，造成对电火工品的危害；另一类来源于系统外部电磁发射，该类由于外部连接电缆直接暴露在电磁场作用之下，经过场对线的激励感应较强的电磁能量，再沿导线传导进入点火电路，造成对电火工品的危害；或由于屏蔽的壳体上有开口、门窗、孔隙等不连续的结构，从这些孔洞缝隙泄漏进入屏蔽体内对电火工品造成危害。上述种种，均说明电磁污染有可能使电子、电气设备和武器系统的工作性能偏离预期指标，使设备和系统的性能下降、失灵或者严重时可能摧毁整个系统。提高现代电气、电子设备与系统在复杂电磁环境中的工作能力，已成为重要的研究课题，也由此形成了一门新的综合学科-电磁兼容学。第一节电磁辐射的特点及危害上一页返回一、电磁场安全卫生标准为了防止电磁辐射污染，保障人们健康，并促进伴有电磁辐射的各种装置的应用和发展，我国近几年来制定了电磁辐射防护和微波辐射防护的安全卫生标准。由于电磁辐射对人体的伤害程度与照射时间长短有着十分密切的关系，随着照射时间的不同，允许照射强度也不同。尽管标准规定了不同条件下的允许照射强度的限值，但是，如果条件可能，应将实际照射强度控制在更低的数值。目前，国外衡量电磁辐射对人体作用的通用技术标准有两个：一个是欧洲使用的2Ｗ／ｋｇ，测试标准测量单位是10ｇ；另一个是美国使用的1.6Ｗ／ｋｇ，测试标准测量单位为1ｇ。我国现使用的标准是国家环境保护局颁布的ＧＢ8702—1988《电磁辐射防护规定》，给出了职业照射和公众照射两种ＳＡＲ限值。（1）职业照射：在每天8小时工作期间内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（ＳＡＲ）应小于0.1Ｗ／ｋｇ。第二节电磁辐射安全标准下一页返回（2）公众照射：在1天24小时内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（ＳＡＲ）应小于0.02Ｗ／ｋｇ。ＳＡＲ的测量是在屏蔽室中进行的，而生活空间无线电波复杂程度远超于此，ＳＡＲ的概念与实际情况差距较大。我国为了控制电磁辐射对环境的污染、保护人民健康、促进电磁技术发展，制订了ＧＢ9175—1988《中华人民共和国国家标准环境电磁波卫生标准》。该标准没有沿用国际流行的ＳＡＲ标准，而是采用电场强度Ｖ／ｍ和功率密度μＷ／ｃｍ2作单位，适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗需要的辐射。在这个国家标准中，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级：一级标准：安全区。指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），均不会受到任何有害影响的区域。二级标准：中间区。指在该第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），可能引起潜在不良反应的区域，在此区域内，可建造工厂和机关，但不许建造居民住宅、学校、医院和疗养院等。在上述照射条件下，电场强度、磁场强度和功率密度的限值见表9-3。表中，频率ｆ均以ＭＨｚ为单位；括号内数值均为参考值，且功率密度按平面波等效考虑。对于多个发射源或多种发射频率，允许的辐射量应符合下式要求第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回对于脉冲电磁波，除满足上述要求外，其峰值还不得超过表9-3所列数值的1000倍。我国有关标准对30～300ＭＨｚ超高频辐射作业场所的辐射限值作了规定。对于连续波，每天8ｈ暴露时功率密度不得超过0.05ｍＷ／ｃｍ3，电场强度不得超过14Ｖ／ｍ；每天4ｈ暴露时，功率密度不得超过0.1ｍＷ／ｃｍ3，电场强度不得超过19Ｖ／ｍ。对于脉冲波，每天8ｈ暴露时功率密度不得超过0.025ｍＷ／ｃｍ3，电场强度不得超过10Ｖ／ｍ；每天4ｈ暴露时，功率密度不得超过0.05ｍＷ／ｃｍ3、电场强度不得超过14Ｖ／ｍ。我国有关标准对300～300000ＭＨｚ微波辐射作业场所的辐射限值也作了规定。对于连续波，每天8ｈ暴露时，平均功率密度不得超过50μＷ／ｃｍ2、超过或不足8ｈ暴露时，平均功率密度应符合下式要求

第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回式中Ｐｒ——允许的辐射平均功率密度，μＷ／ｃｍ2；

t——受照射时间，ｈ。该式表明，日剂量不得超过400μＷ·ｈ／ｃｍ2。对于固定辐射的脉冲波，每天8ｈ暴露时平均功率密度不得超过25μＷ／ｃｍ2；超过或不足8ｈ，平均功率密度应符合下式要求可见，日剂量不得超过200μＷ·ｈ／ｃｍ2。对于非固定辐射，即对于照射时间与周期之比小于0.1的脉冲波，其辐射限值与连续波相同。对于肢体局部照射，不论是连续波还是脉冲波，每天8ｈ暴露时平均功率密度不得超过500μＷ·ｈ／ｃｍ2；超过或不足8ｈ暴露时应符合下式要求第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回即日剂量不得超过4000μＷ·ｈ／ｃｍ2。对于短时间的照射，当需要在1ｍＷ／ｃｍ2以上的环境中工作时，除日剂量不得超过上述限值外，还须配用个人防护用品。二、电火工品的电磁场安全标准无线电波在电火工品感应电动势的大小，决定了射频对电火工品的危害程度。射频对电火品的危害程度同以下因素有关：（1）环境电磁场的频率或频段；（2）环境电磁场的辐射形式，即为脉冲波、连续波、还是调幅波、调频波；（3）电火工品所处位置的环境电场强度或功率密度；（4）等效接收天线的状态及结构，即天线是处于调谐还是失谐状态；等效接收天线的方向系数，电阻值大小；（5）电火工品等效天线与发火线路的匹配状况；（6）电火工品发火线路的阻抗大小；（7）电火工品的射频感度。第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回上述七个因素对电火工品危害的影响是很复杂的，尤其是几个频率的电磁能量同时存在时，对电火工品的危害就更复杂了。一般只能在多种条件下，通过试验解决。将电火工品放在各种频率、各种辐射形式的最强辐射功率的环境中试验，确定电火工品与无线电发射台之间的安全距离；确定电火工品的危险场强及危险功率密度。在美国军事规范ＭＩＬ-Ｐ-24014《防止电磁辐射对军械危害的一般要求》中规定了无线电发射频率在10ｋＨｚ～40×103ＭＨｚ范围内，对火工、烟火器件危害的一般要求，并将这一范围的频率称作为射频。目前无线电设备所使用的频率基本上均在此范围内。电火工品在一定射频环境中，出现意外起爆的可能性称作该火工品的射频感度。根据美国对ＨＥＲＯ（电磁辐射对军械的危害）的研究成果，电火工品危险场强及危险功率密度如图9-4所示。第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回图中标注的危险范围均是以大量实验曲线为基础（低频段用无线电发射机做射频源，高频段用雷达发射机做射频源），按照一定原则圈定的安全范围界限。曲线以上的范围代表可能给电火工品带来意外危险的电磁场，曲线以下范围，代表安全电磁场。当电火工品处于高电平电磁场时，常可能发生意外爆炸，根据电磁波在传播过程中能量迅速衰减的特点，若将电火工品远离无线电发射设备，消除或降低电火工品周围的环境电磁场，就会消除和降低对电火工品的危害。电火工品距无线电发射设备安全的最小水平距离称为安全距离。在确定安全距离时，由于地面短波台所辐射的功率，沿地面传播的能量随距离的加大很快衰减，所以一般不考虑短波对电火工品的危害。对于地面的中长波电台，一般发射功率很大，沿地面传播的辐射功率衰减很小，可以远距离传播。因此主要确定中长波电台的输出功率与电火工品距电台的最小安全距离，中长波电台发射机输出功率与电火工品距电台的最小安全距离见表9-4。第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回三、电磁辐射测量检查工作场所是否符合电磁辐射卫生标准以及鉴定防护措施的效率，需要现场对电磁场进行测定。30ＭＨｚ以下者测量电场强度和磁场强度，30ＭＨｚ以上者测量辐射功率密度。在远场区，电场强度、磁场强度、辐射功率密度之间有简明的关系，测得三个电磁量中的任一电磁量，就可以求得另外两个电磁量。1.电磁辐射测量仪器电磁辐射的测量按测量场所分为作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境测量。按测量参数分为电场强度、磁场强度和电磁场功率通量密度等的测量。对于不同的测量应选用不同类型的仪器，以期获取最佳的测量结果。测量仪器根据测量目的分为非选频式宽带辐射测量仪和选频式辐射测量仪。（1）非选频式宽带辐射测量仪非选频式宽带辐射测量仪的探头分为偶极子和检波二极管组成探头、热电偶型探头和磁场探头等三种。常用的非选频式辐射测量仪见表9-5。第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回（2）选频式辐射测量仪这类仪器用于环境中低电场强度、电磁兼容、电磁干扰测量。除场强仪（或称干扰场强仪）外，可用接收天线和频谱议或测试接收机组成的测量系统经校准后，用于环境电磁辐射测量。频谱仪的类型不受限制，频谱仪天线系统必须校准。用微波接收机、接收天线也可以组成环境监测系统。由上述测试接收机组成的监测装置的灵敏度取决于接收机灵敏度。天线系统应校准。用于环境电磁辐射测量的仪器种类较多，凡是用于ＥＭＣ（电磁兼容）、ＥＭＩ（电磁干扰）目的测试接收机都可用于环境电磁辐射监测。专用的环境电磁辐射监测仪器，也可用上面介绍的方法组成测量装置实施环境监测。2.电磁辐射污染源监测方法测量仪器：可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。采用有方向性探头时，应在测量点调整探头方向以测出测量点最大辐射。第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回测量步骤：在辐射体正常工作时间内进行测量，每个测点连续测5次，每次测量时间不应小于15ｓ，并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时，应适当延长测量时间。测量位置取作业人员操作位置，距地面0.5ｍ、1ｍ、1.7ｍ三个部位。辐射体各辅助设施（计算机房、供电室等）作业人员经常操作的位置，测量部位距地面0.5～1.7ｍ。数据处理：给每个测量部位平均场强值。根据各操作位置的Ｅ值（Ｈ、Ｐｄ）按国家标准ＧＢ8702—1988《电磁辐射防护规定》或其他部委制定安全限值作出分析评价。3.环境质量评价用非选频宽带辐射测量仪时，由于测量位测得的场强（功率密度）值，是所有频率的综合场强。在超短波频段（30～300ＭＨｚ）时，测量值和超短波频段安全限值的比值≤1，基本上对居民无影响，如果是典型辐射体，则测量结果应和辐射体工作频率对应的安全限值比较。第二节电磁辐射安全标准上一页下一页返回式中ＥＧ——某测量位置总场强值，Ｖ／ｍ；

Ｌ——典型辐射体工作频率对应的安全限值或超短波频段安全限值，Ｖ／ｍ。用选频式场强仪时：式中ＲＧｉ———测量位置某频段总的平均综合场强值，Ｖ／ｍ；

Ｌｉ———对应频段的安全限值，Ｖ／ｍ。第二节电磁辐射安全标准上一页返回减小电磁辐射危害的电磁防护措施主要有电磁屏蔽技术、电磁接地技术、电磁吸收技术和滤波技术等。一、电磁屏蔽所谓电磁屏蔽就是利用导电或导磁材料将电磁辐射限制在某一规定的空间范围内，阻止电磁辐射向被保护区扩散的技术措施。方法是采用屏蔽体包围电磁干扰源，抑制电磁干扰源对周围空间的接收器的干扰，或者采用屏蔽体包围接收器，以避免干扰源对其造成干扰。1.电磁屏蔽工作原理高频电磁屏蔽装置由铜、铝或钢制成。当电磁波进入金属导体内部时，产生能量损耗，一部分电磁能转变为热能，随着进入导体表面的深度增加，能量逐渐减小，电磁场逐渐减弱，如图9-5所示。显然，导体表面场强最大，越深入内部，场强越小，这种现象就是电磁辐射的集肤效应，电磁屏蔽就是利用这一效应进行工作的。第三节电磁防护措施下一页返回对于一般导体，电磁波的衰减都比较快。对于平板或类似条件的屏蔽体，场强按指数规律衰减。其衰减系数为式中ａ——电磁波角频率，；μ——介质磁导率；γ——介质电导率。为了衡量电磁波在导体中衰减的程度，指定电场强度和磁场强度衰减为原来的1／ε（即36.8％）时的深度为透入深度。可以证明，透入深度与衰减系数互为倒数关系。不同频率电磁波对于铜、铝、铁的透入深度如表9-6所示。对于理想导体，电磁波透入深度为零。

第三节电磁防护措施上一页下一页返回屏蔽效率是定量评价屏蔽装置的基本指标之一。通常用屏蔽前后电场强度或磁场强度之差的相对值来表示，即

式中ηＥ——电场屏蔽效率；

ηＨ——磁场屏蔽效率；

Ｅ1、Ｅ2——屏蔽前、后电场强度；Ｈ1、Ｈ2——屏蔽前、后磁场强度。应当指出，只有在最简单的情况下，屏蔽效率才有单一数值。例如，用均匀无限大平面屏蔽装置对平面电磁波的半空间屏蔽，用均匀球形屏蔽装置对位于其中心第三节电磁防护措施上一页下一页返回点源的屏蔽，用均匀无限长圆简形屏蔽装置对位于其轴线上线源的屏蔽都是最简单、最理想化的情况。一般电磁场都不是一维场，也不可能完全对称。屏蔽装置也不可能是完全对称的，加之屏蔽装置还在不同程度上改变原始场的分布，故使得屏蔽效率具有多值性的特点。3.屏蔽的方式（1）静电屏蔽静电屏蔽的屏蔽体用良导体制作，并有良好的接地。这样就把电场终止于导体表面，并通过接地线中和导体表面的感应电荷，防止由静电耦合产生的互扰。（2）磁屏蔽磁屏蔽的屏蔽体用高磁导率构成低磁阻通路，把磁力线封闭在屏蔽体内，达到阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰的目的。（3）电磁屏蔽第三节电磁防护措施上一页下一页返回电磁屏蔽是利用电磁波在导体表面上的反射和在导体中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的互耦，从而防止高频电磁场的干扰。4.屏蔽设计要求根据高频电磁场场源的辐射功率、频率、工作性质等条件，确定屏蔽方式、选择屏蔽材料、设计屏蔽结构，并予以合理安装。（1）屏蔽性质按照场源的工作性质，可采用主动场屏蔽或被动场屏蔽。主动场屏蔽是指将场源置于屏蔽体之内，将电磁场限制在某一范围内，使其不对屏蔽体以外的工作人员或仪器设备产生影响的屏蔽方式。主动场屏蔽适用于辐射源比较集中、辐射功率较大、工作人员作业位置不固定且周围不需要接收辐射能量的场合，高频加热设备的高频发生器、高频变压器、耦合电容器等器件均可采用主动场屏蔽。主动场屏蔽的特点是场源与屏蔽体之间的距离小，屏蔽体必须接地，否则屏蔽效率大大降低。第三节电磁防护措施上一页下一页返回被动场屏蔽是指屏蔽室、个人防护等屏蔽方式。这种屏蔽是将场源置于屏蔽体外，使屏蔽体内不受电磁场的干扰或污染。被动场屏蔽适用于辐射体比较分散、工作人员作业位置固定的场合。无线电通信和广播、电视等发射电磁波的场合均宜采用被动场屏蔽。被动场屏蔽的特点是场源与屏蔽体之间的距离大，屏蔽体可以不接地。（2）屏蔽体屏蔽体是屏蔽装置的本体，也是屏蔽装置的主体，其材料选择、结构设计是提高屏蔽效率的关键。①屏蔽材料。用于高频防护的板状屏蔽和网状屏蔽均可用铜、铝或钢（铁）制成，必要时可考虑双层屏蔽。电磁波进入屏蔽体后衰减很快。随着屏蔽厚度增加，屏蔽效率提高，一般情况下，屏蔽体厚1ｍｍ即可满足要求。对于网状屏蔽，网材目数越大、网丝越粗，则屏蔽效果越好。对于波长较大的高频和超高频电磁场，对网材目数的大小没有严格要求，取材可视材料来源而定；对于特高频电磁场，则要求较大的目数和较小的网眼。第三节电磁防护措施上一页下一页返回②距离的影响。距离对屏蔽效率有直接影响。屏蔽体与场源之间的距离过小时，屏蔽体将承受很强的辐射，可能产生较强的反射场，改变高频设备的工作参数，直接影响高频设备的正常运行。同时，二者之间过小的距离，还会因电磁感应在屏蔽体内产生较大的电流，使屏蔽体严重发热，甚至引起燃烧。而且，还会消耗过多的场能，加重辐射源的负担。随着二者之间距离的增加，屏蔽体承受的辐射将大大减弱，屏蔽效果将大大提高。因此，在生产工艺允许的情况下，应加大屏蔽体与场源之间距离，以免影响高频设备的工作，并提高屏蔽的效率。③孔洞和缝隙的影响。当工作需要，不得不在屏蔽上开孔、开缝时，由于增加了电磁场泄漏的附加渠道，屏蔽的效率有所降低。如果屏蔽板很薄，孔洞和缝隙不大也不多，则屏蔽外的场主要是透过屏蔽的残余场。这时，改变材料或增加板厚可以提高屏蔽效能。如果屏蔽板较厚，孔洞和缝隙又比较大和比较第三节电磁防护措施上一页下一页返回多，则屏蔽外的场主要是通过这些孔洞和缝隙泄漏的。这时，增加板厚的效果不大。透过屏蔽板的场与透过孔洞和缝隙的场分布是不同的。为了简化问题，可以假定透过屏蔽板的场与透过孔洞和缝隙的场是不相关的，分别当作由该种材料制成的同样厚度的完全封闭的屏蔽和由理想导电材料制成的带有孔洞和缝隙的屏蔽来考虑。如果两种情况的效率分别为η1和η2，则屏蔽体的屏蔽效率为经验证明，屏蔽上孔洞直径尺寸不宜超过电磁波波长的1／5；缝隙宽度不宜超过电磁波波长的1／10。否则，应采取附加防护措施。此外，屏蔽体边角要圆滑，避免尖端效应。在某些实施屏蔽有困难的场合，可以考虑工作人员穿特制的金属服装、戴特制的金属头盔和戴特制的金属眼镜等个人防护措施。第三节电磁防护措施上一页下一页返回二、电磁接地屏蔽装置有了良好的接地以后，可以提高屏蔽效果，且以中波波段较为明显。电磁接地包括高频设备外壳的接地和屏蔽的接地。电磁接地不仅应符合一般电气设备接地的要求，还应符合电磁接地的特殊要求。电磁接地的接地线不宜太长。其长度最好能限制在波长的1／4以内。如无法达到这个要求时，也应避开波长1／4的奇数倍。这样选取接地线的长度是为了防止在接地线上产生驻波，导致较高的电压。否则，既不利于人身安全，还可能对电子设备产生较强的干扰。电磁接地线宜采用多股铜线或多层铜皮制成，以减小接地线的自感和其内的涡流损耗。对于屏蔽接地，只宜在屏蔽的一个点与接地体相连。如果同时有几个点与接地体相连，由于各点情况不完全相同，可能产生有害的不平衡电流。电磁接地体宜采用铜材制成，宜于竖埋。板形接地体的面积取1.5～2ｍ2即可。应当指出，对于高频电子设备，为了防止干扰，外壳和屏蔽装置也是需要接地的。第三节电磁防护措施上一页下一页返回三、电磁吸收吸收法是利用电磁匹配、谐振的原理，采用对电磁辐射能量具有吸收作用的材料，将电磁能量进行衰减，并吸收转化为热能。吸收防护是减少微波辐射危害的一项积极有效的措施，可在场源附近将辐射能大幅度降低，多用于近场区的防护上。电磁吸收材料按其耗损机理主要有电阻型、电介质型和磁介质型三大类吸波剂。电阻型吸波剂主要通过与电场的相互作用来吸收电磁波，如炭黑、碳化硅、导电石墨、金属短纤维、特种碳纤维以及高导电性高聚物等属于电阻型，其主要特点是具有较高的介电损耗角正切，依靠介质的电子极化或界面极化衰减来吸收电磁波。石墨在很早以前就被用来填充在飞机蒙皮的夹层中，吸收雷达波。美国在石墨复合材料的研究方面取得了很大进展，用纳米石墨作吸波剂制成的石墨-热塑性复合材料和石墨-环氧树脂复合材料称为“超黑粉”纳米吸波材料，不仅对雷达波的吸收率大于99％，而且在低温下仍然保持很好的韧性。第三节电磁防护措施上一页下一页返回有研究表明，在材料中掺入炭黑，可以使材料介电常数增大，而且可以减小电磁波吸收体匹配厚度，从