時(shí)間：2023-11-26 15:33:43
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（1.北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，北京101300；2.國(guó)家中文信息處理產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京101300）
摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，多種電磁輻射源同時(shí)存在的電磁輻射環(huán)境日益復(fù)雜，各類場(chǎng)所的人為電磁能量顯著增加。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的分析，預(yù)防或減少電磁輻射的傷害，通過(guò)對(duì)單一輻射源檢測(cè)方法開展研究，創(chuàng)新性地提出了復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的概念及檢測(cè)方法，包括相對(duì)中心檢測(cè)法和相對(duì)軸線檢測(cè)法，并結(jié)合單一輻射源檢測(cè)結(jié)果，對(duì)現(xiàn)代城市環(huán)境中常見的復(fù)雜電磁輻射環(huán)境開展了檢測(cè)，最后對(duì)電磁輻射情況進(jìn)行總結(jié)并提出建議。
關(guān)鍵詞 ：復(fù)雜電磁輻射環(huán)境；電磁輻射；輻射源；輻射強(qiáng)度
中圖分類號(hào)：TN03?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004?373X（2015）15?0123?03
收稿日期：2015?01?12
0 引言
隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用和現(xiàn)代城市化進(jìn)程的加快，各種頻率電磁波的交互作用使城市空域、公共環(huán)境及居民住宅在內(nèi)的各類場(chǎng)所的人為電磁能量顯著增加。城市電磁環(huán)境污染已成為繼PM2.5之后，又一環(huán)境污染因子，與人們熟知的大氣污染、水污染和噪音污染相比，電磁污染由于不易被人們直接感知、隱蔽性強(qiáng)，短期效應(yīng)不顯著容易被人們疏忽。但是，隨著消費(fèi)者健康、環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，對(duì)于電磁輻射的關(guān)注度也在不斷增加。
現(xiàn)階段電磁輻射的研究和檢測(cè)還主要集中于對(duì)單一電磁輻射源的定性研究，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電磁環(huán)境復(fù)雜性日益提高，對(duì)多種電磁輻射源同時(shí)存在的復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的研究勢(shì)必成為電磁輻射污染研究的熱點(diǎn)。本文中復(fù)雜電磁輻射環(huán)境是指由多輻射源引起的多頻率、多場(chǎng)強(qiáng)的電磁環(huán)境。當(dāng)眾多電磁輻射源處于同一區(qū)域環(huán)境中時(shí)，其產(chǎn)生的電磁波彼此之間交錯(cuò)作用，其呈現(xiàn)出的電磁環(huán)境變得相當(dāng)復(fù)雜[1]。本文在對(duì)單一輻射源電磁輻射情況進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的檢測(cè)方法進(jìn)行分析和研究。
1 單一輻射源
1.1 檢測(cè)方法
單一輻射源的電磁輻射情況采用多點(diǎn)檢測(cè)法，如圖1所示，單一輻射源多點(diǎn)檢測(cè)法是通過(guò)不同的方位（根據(jù)消費(fèi)者實(shí)際使用、接觸情況），對(duì)輻射源的電磁輻射情況進(jìn)行檢測(cè)，獲得的檢測(cè)數(shù)據(jù)主要包括輻射源的工作頻率、電磁信號(hào)種類、功率，檢測(cè)結(jié)果能夠較全面地反映輻射源的電磁輻射情況[2]。
1.2 檢測(cè)設(shè)備
針對(duì)工頻、低頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)，需要使用各向同性響應(yīng)或者有方向性電場(chǎng)探頭或者磁場(chǎng)探頭的寬帶電磁輻射測(cè)量?jī)x；檢測(cè)移動(dòng)基站等射頻電磁輻射強(qiáng)度檢測(cè)，則應(yīng)使用具有各向同性響應(yīng)或有方向性探頭（天線）的非選頻式寬帶輻射測(cè)量?jī)x[3]。
1.3 檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析
針對(duì)17 類典型電器產(chǎn)品的電磁輻射情況進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并分析如下：
（1）單一輻射源輻射強(qiáng)度與檢測(cè)距離成反比。在對(duì)典型單一輻射源電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，以輻射源為坐標(biāo)軸零點(diǎn)，在一系列與輻射源間距不同的位置點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，輻射源的電磁輻射強(qiáng)度與檢測(cè)點(diǎn)距輻射源的距離成反比，由檢測(cè)結(jié)果可知，日常生活中大部分輻射源的電磁輻射強(qiáng)度在檢測(cè)距離為0.5~1 m 時(shí)降低到可接受水平。以某品牌吸塵器產(chǎn)品為例，檢測(cè)數(shù)據(jù)如圖2所示。
（2）單一輻射源輻射強(qiáng)度與檢測(cè)位置相關(guān)。在對(duì)典型輻射源電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，以輻射源為相對(duì)中心，對(duì)不同檢測(cè)位置的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)，這里所說(shuō)的不同位置是指以輻射源為圓心，半徑為恒定值的圓上不同方位的點(diǎn)，不同檢測(cè)位置電磁輻射強(qiáng)度存在差異。表1列舉了本次檢測(cè)到的17類產(chǎn)品中不同位置檢測(cè)點(diǎn)電磁輻射強(qiáng)度差異較大的輻射源。由此可見，大部分輻射源的電磁輻射強(qiáng)度最大值出現(xiàn)在輻射源側(cè)面、發(fā)動(dòng)機(jī)所在處和信號(hào)（音頻、無(wú)線）發(fā)射區(qū)。
2 復(fù)雜電磁輻射環(huán)境
2.1 家居復(fù)雜電磁輻射環(huán)境
2.1.1 電磁輻射來(lái)源
伴隨著智能家居概念的不斷推廣，家居數(shù)字化程度不斷提高，就目前智能家居系統(tǒng)的安裝來(lái)說(shuō)，其在安裝調(diào)試過(guò)程中主要有無(wú)線方式和有線方式，由于有線方式布線繁雜、連接端多、工作量大、成本高、維護(hù)困難等特點(diǎn)無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的推廣，而無(wú)線方式則由于不受這些原因限制得到廣泛的應(yīng)用。常見的用于傳輸信號(hào)的無(wú)線電技術(shù)包括：藍(lán)牙（工作頻率2.4 GHz），WiFi（工作頻率：2.4 GHz，5.8 GHz）等，在低功率情況下無(wú)線傳輸受限于距離，這種情況下產(chǎn)生的無(wú)線電輻射非常小，假如要求有足夠的距離，就要提高設(shè)備功率，相應(yīng)會(huì)產(chǎn)生比低功率情況下強(qiáng)的電磁輻射。
再加上家庭中原有的各種家用電器、低頻電磁場(chǎng)設(shè)備（如電線、開關(guān)等）、廣播電視信號(hào)、通信信號(hào)等，所有這些信號(hào)重疊在一起使本來(lái)居住環(huán)境中的電磁輻射環(huán)境更加復(fù)雜。
2.1.2 檢測(cè)方法
雖然家庭中不同時(shí)間段電磁環(huán)境是復(fù)雜的而且是多變的，但由于輻射源總數(shù)量相對(duì)固定，對(duì)不同信號(hào)的不同組合累積實(shí)時(shí)進(jìn)行測(cè)量即可，最終選取最差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。根據(jù)家庭環(huán)境中電磁輻射源相對(duì)集中的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如圖3所示的相對(duì)中心檢測(cè)法和如圖4所示的相對(duì)軸線檢測(cè)法。
對(duì)家居環(huán)境復(fù)雜電磁輻射情況進(jìn)行多次重復(fù)檢測(cè)[4]，檢測(cè)過(guò)程中需記錄的數(shù)據(jù)包括：
（1）頻率占用度
頻率占用度測(cè)量的目的是了解一個(gè)頻域內(nèi)輻射源的多少和密集程度，由于環(huán)境中輻射源工作情況存在不同的組合，需要針對(duì)每種組合情況進(jìn)行檢測(cè)積累，將頻譜進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和記錄。
（2）電磁信號(hào)類型
對(duì)于不同輻射源發(fā)射的電磁信號(hào)的種類進(jìn)行記錄，其大小反映了復(fù)雜電磁輻射環(huán)境組成中電磁信號(hào)的復(fù)雜程度。
（3）功率密度
功率密度用以描述復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的功率強(qiáng)度，功率密度的定義為：功率與帶寬的比值，即功率帶寬。
通過(guò)對(duì)以上參數(shù)的分析和統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合檢測(cè)值進(jìn)行分析，可確定該復(fù)雜電磁輻射環(huán)境中主要的輻射源及輻射貢獻(xiàn)。
2.2 公共環(huán)境中復(fù)雜電磁輻射環(huán)境
2.2.1 電磁輻射來(lái)源
公共環(huán)境主要包括商場(chǎng)、超市和街道等公共場(chǎng)所，除包含特殊設(shè)備外，由于公共環(huán)境相對(duì)開闊，復(fù)雜電磁輻射危害相對(duì)較弱。
2.2.2 檢測(cè)方法
根據(jù)公共環(huán)境中輻射源分布相對(duì)分散的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如圖5所示的隨機(jī)不規(guī)則多點(diǎn)檢測(cè)法對(duì)復(fù)雜電磁輻射情況檢測(cè)。
檢測(cè)過(guò)程中需記錄的數(shù)據(jù)同樣包括頻率占用度、電磁信號(hào)類型和功率密度。
2.3 檢測(cè)建議
采用本文提出的復(fù)雜電磁輻射環(huán)境檢測(cè)方法，針對(duì)日常生活中接觸較多的超市、家庭、公共道路和地鐵站等復(fù)雜電磁輻射環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，家庭中由于電器相對(duì)聚集，當(dāng)多種電器同時(shí)開啟時(shí)，電磁輻射強(qiáng)度增加較為明顯；除非近距離接觸公共環(huán)境中的特殊輻射源（例如公共道路中的高壓變電站等），普遍公共環(huán)境較為開闊，電磁輻射強(qiáng)度均在可接受范圍之內(nèi)。提出建議如下：
（1）應(yīng)注意不要把電器擺放得過(guò)于集中，使自己暴露在超劑量輻射的危險(xiǎn)環(huán)境中；
（2）不應(yīng)同時(shí)開啟大量電器，同時(shí)處于工作狀態(tài)容易造成電磁輻射量顯著增大；
（3）不宜在臥室集中擺放電器；
（4）對(duì)于公共場(chǎng)所中的輻射源使用完應(yīng)盡快遠(yuǎn)離、及時(shí)通過(guò)，由于工作關(guān)系需要長(zhǎng)期接觸的，需盡量遠(yuǎn)離輻射環(huán)境，保持安全距離。
3 結(jié)語(yǔ)
本文基于對(duì)單一輻射源和復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的檢測(cè)方法開展研究，并采用相應(yīng)的檢測(cè)方法針對(duì)現(xiàn)代城市環(huán)境中常見的單一輻射源進(jìn)行檢測(cè)，得到檢測(cè)結(jié)論，并對(duì)現(xiàn)代城市環(huán)境中電磁輻射情況進(jìn)行了總結(jié)。
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關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； 電磁輻射； 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片； 能量密度
中圖分類號(hào)：TP368.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2013）11-09-03
0 引言
電磁輻射，是一種復(fù)合的電磁波，以相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化而傳遞能量，這些能量是由電荷運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的，日益危害著人們的健康。由電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電力廣泛應(yīng)用于人類的生產(chǎn)和生活中，人類不可避免地被各種能量的電磁輻射包圍著。國(guó)外大量研究表明，電磁輻射對(duì)人體的傷害通常是負(fù)面的。電磁輻射污染已成為繼大氣污染、水污染和噪音污染之后的人類第四大環(huán)境污染[5]，聯(lián)合國(guó)人類環(huán)境大會(huì)已將其列入必須控制的主要污染物之一[6]。
隨著人們健康意識(shí)和環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，研究開發(fā)一款檢測(cè)電磁輻射的系統(tǒng)來(lái)顯示電磁輻射量十分必要，這樣人們可以根據(jù)國(guó)家制定的電磁輻射相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)判斷是否必要采取一定的防護(hù)措施。本文介紹一種基于單片機(jī)的電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，采用單片機(jī)對(duì)電磁輻射相關(guān)參數(shù)進(jìn)行處理，具有速度快，準(zhǔn)確度高，性價(jià)比高等特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)有一定的實(shí)用價(jià)值。
1 總體設(shè)計(jì)及工作原理
基于單片機(jī)的電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要由感應(yīng)天線部分、檢波濾波和放大部分、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分、AT89S52單片機(jī)控制部分、顯示和報(bào)警部分等組成。系統(tǒng)硬件基本組成如圖1所示。
2 硬件電路的設(shè)計(jì)
⑴ 電源部分
電源部分采用9v電源輸入，利用兩個(gè)穩(wěn)壓管產(chǎn)生±5V電壓，對(duì)單片機(jī)及整個(gè)電路進(jìn)行供電。其原理圖如圖2所示。
⑵ 感應(yīng)天線部分
利用電磁場(chǎng)能在高頻二極管中產(chǎn)生電流的效應(yīng)，系統(tǒng)將9個(gè)1N60二極管串聯(lián)用作系統(tǒng)感應(yīng)天線來(lái)檢測(cè)電磁輻射，其焊接電路如圖3所示。
經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，通過(guò)該天線，儀器可以方便快捷地檢測(cè)出100khz到3Ghz寬頻的電磁輻射相關(guān)參數(shù)值。
⑶ 濾波放大部分
為得到穩(wěn)定的測(cè)量量，電路中采用了低通濾波電路和運(yùn)放電路，放大模塊的第一級(jí)采用共模抑制比高、線性度好、低功耗運(yùn)算放大器AD620，第二級(jí)采用高精度、低失調(diào)電壓型的運(yùn)放OP07。這兩級(jí)的放大能滿足低噪放大器的噪聲系數(shù)要求及頻帶較寬的要求。系統(tǒng)濾波放大部分電路圖如圖4所示。
⑷ 模數(shù)轉(zhuǎn)化部分
① 轉(zhuǎn)換器件簡(jiǎn)介
TLC549是TI公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的8位A/D轉(zhuǎn)換器，它以8位開關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于17us，最大轉(zhuǎn)換速率為40000HZ，4MHZ典型內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，電源為3V至6V，可廣泛用于構(gòu)成各種廉價(jià)的測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)。其引腳圖如圖5所示。
② 將A/D轉(zhuǎn)換芯片采集到得電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)據(jù)值，其模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的電路圖如圖6所示。
TLC549為8引腳器件，將讀入的電壓數(shù)據(jù)除以256，乘以Vcc（=5v）即得到天線采集到的電壓信號(hào)數(shù)據(jù)值。通過(guò)公式Er=data*Vcc/256（其中data為讀入的數(shù)據(jù)，Vcc為芯片電壓數(shù)據(jù)值，Er為測(cè)量所得電平）可得到天線采集到的電壓信號(hào)的電平值。將其分別代入公式1和公式2，即可分別求得相應(yīng)電磁輻射的場(chǎng)強(qiáng)和功率密度。相應(yīng)公式如下：
⑸ 顯示報(bào)警部分
顯示部分采用LCD1602液晶，它是一種專用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。它能顯示2行每行16個(gè)字符共計(jì)最多32個(gè)字符。
該顯示模塊具有功耗少、體積小、內(nèi)容顯示豐富、薄且輕巧等特點(diǎn)，常用于袖珍式儀表及低功耗的應(yīng)用系統(tǒng)中。顯示模塊如圖7所示。
系統(tǒng)報(bào)警部分采用蜂鳴器設(shè)計(jì)，若感應(yīng)點(diǎn)采集到的電磁輻射相關(guān)值超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定，則通過(guò)蜂鳴報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲響。
3 軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)，以提高設(shè)計(jì)運(yùn)行效率。系統(tǒng)程序主要涉及數(shù)據(jù)的檢測(cè)、采集、處理、顯示和報(bào)警等四部分，具體包括主程序、數(shù)據(jù)檢測(cè)子程序、數(shù)據(jù)采集子程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、按鍵子程序、報(bào)警子程序等。系統(tǒng)主程序?qū)崿F(xiàn)功能為單片機(jī)相關(guān)組成部件的初始化，負(fù)責(zé)調(diào)度系統(tǒng)各子程序，負(fù)責(zé)提供A/D轉(zhuǎn)換的輸入時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)時(shí)獲取并處理相關(guān)設(shè)備信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)軟硬件資源的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理。系統(tǒng)軟件程序流程圖如圖8所示。
4 數(shù)據(jù)結(jié)果分析
通過(guò)對(duì)某筆記本電腦的觸摸板進(jìn)行測(cè)量，得到功率密度值如表1所示。
由表1我們可知，距該筆記本電腦20cm外電磁輻射功率密度值遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)40μw/cm2的電磁輻射功率密度值。因而，我們只要在使用筆記本電腦時(shí)，保持合理的間距就可以很好地保護(hù)自身，就可盡可能少地遭受電磁波輻射。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，大部分電器工作時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射功率密度值隨著人們與其距離的增加而急劇減小。因而，日常生活中，我們大可不必對(duì)使用電子電器產(chǎn)生恐慌的心理，只要保持合理的使用距離和遵循正常的使用習(xí)慣，電磁輻射對(duì)我們的負(fù)面影響便可盡可能地減少。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文所介紹的系統(tǒng)能較好地對(duì)儀器感應(yīng)天線處電磁輻射的電場(chǎng)強(qiáng)度和功率密度參數(shù)做出快速檢測(cè)，當(dāng)功率密度值超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)能發(fā)出報(bào)警聲音。該系統(tǒng)采用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，可以方便、快捷地檢測(cè)出電磁輻射相關(guān)參數(shù)值，具有功耗少、體積小、成本低、測(cè)量便捷、易攜帶等特點(diǎn)，有一定的參考和實(shí)用價(jià)值。系統(tǒng)可用于家用電器等電子產(chǎn)品的電磁輻射相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)。由于采用的感應(yīng)天線的局限性，以及受限于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度，系統(tǒng)在電磁輻射的感知的方向性和精確度上還有一定的提升空間，今后將進(jìn)一步研究克服上述問題，改進(jìn)和提升系統(tǒng)的性能及表現(xiàn)。
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【關(guān)鍵詞】環(huán)境；電磁輻射；監(jiān)測(cè)；對(duì)策
中圖分類號(hào)：TN931文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
前言
隨著信息時(shí)代的帶來(lái)，各種通信設(shè)備、電氣設(shè)備（如電視臺(tái)、衛(wèi)星站、電話等）廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致人們生活環(huán)境充滿了電磁波，對(duì)人們生活環(huán)境造成嚴(yán)重影響，并對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅，成為目前環(huán)境污染的重要污染源之一。因此，必須引起環(huán)境監(jiān)測(cè)部門的高度重視，掌握電磁輻射來(lái)源，了解電磁輻射危害性，對(duì)電磁輻射污染進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，以減少電磁輻射對(duì)環(huán)境和人體的危害。
環(huán)境電磁輻射的危害
各種通信設(shè)備和電氣設(shè)備在給人們帶來(lái)方便的同時(shí)，導(dǎo)致環(huán)境電磁波的增加，使得頻帶變寬，對(duì)各種電子設(shè)備運(yùn)行造成嚴(yán)重干擾，強(qiáng)化電磁輻射的化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)及生物反應(yīng)，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)危害人體健康，其主要危害主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
（1）電磁干擾。由于功率較大的無(wú)線電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的電磁波，對(duì)周圍的電臺(tái)、通信及廣播等造成電磁干擾，導(dǎo)致這些通信設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，提高電氣設(shè)備和通信設(shè)備故障發(fā)生率，對(duì)電力安全造成嚴(yán)重影響[1]。
（2）系統(tǒng)威脅。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身具有一定的電磁輻射，但是如果電磁波不斷增加，就可能被不法人員利用電磁波來(lái)獲取計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里的資料，或者對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成破壞，給人們帶來(lái)很大的損失。
（3）人體危害。有關(guān)研究表明，電磁輻射對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害，低頻率的電磁場(chǎng)可導(dǎo)致人的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生紊亂，出現(xiàn)憂郁、煩悶及神經(jīng)衰弱等癥狀，而較高頻率的電磁輻射則導(dǎo)致人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)交感疲乏、機(jī)能障礙、頭昏腦脹、記憶力變差等癥狀，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅。因此，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境電磁輻射的監(jiān)測(cè)很重要[2]。
環(huán)境電磁輻射的監(jiān)測(cè)
3.1一般環(huán)境監(jiān)測(cè)
主要是指對(duì)大面積范圍內(nèi)電磁輻射各種來(lái)源形成的電磁輻射值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)人員可根據(jù)《環(huán)境電磁輻射管理與電磁輻射監(jiān)測(cè)》要求來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，把相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在某個(gè)區(qū)域劃分網(wǎng)格，并把網(wǎng)格中心點(diǎn)當(dāng)做監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并對(duì)樹木屏蔽和建筑物屏蔽等因素進(jìn)行充分考慮，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行合理的調(diào)整。以電場(chǎng)強(qiáng)度作為電磁輻射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境中的電磁輻射進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括分布規(guī)律、環(huán)境特點(diǎn)及環(huán)境質(zhì)量等，通過(guò)對(duì)環(huán)境中的電磁輻射進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以充分了解該區(qū)域環(huán)境電磁輻射情況，及時(shí)采取有效的防治措施[3]。
3.2特定環(huán)境監(jiān)測(cè)
主要是指對(duì)特定區(qū)域內(nèi)的固定電磁輻射來(lái)源形成的電磁輻射值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)人員需對(duì)該區(qū)域內(nèi)電磁輻射來(lái)源類型、規(guī)模及數(shù)量等進(jìn)行深入的調(diào)查分析，以為環(huán)境電磁輻射監(jiān)測(cè)提供重要依據(jù)。以下是幾種常見電磁輻射來(lái)源及監(jiān)測(cè)方法：
3.2.1移動(dòng)通信站監(jiān)測(cè)
（1）工作原理。移動(dòng)通信主要是通過(guò)控制設(shè)備和射頻發(fā)射器經(jīng)過(guò)網(wǎng)內(nèi)通信用戶和收發(fā)站來(lái)進(jìn)入無(wú)線通信，而無(wú)線通信則由通信在發(fā)射和接收形成的電磁波形成的。所以移動(dòng)通信站在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)使周圍環(huán)境的電磁輻射發(fā)生改變。（2）監(jiān)測(cè)方法。監(jiān)測(cè)人員應(yīng)根據(jù)《環(huán)境電磁輻射管理與電磁輻射監(jiān)測(cè)》要求，選擇適宜的監(jiān)測(cè)儀器、布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)、掌握好監(jiān)測(cè)時(shí)間、規(guī)范監(jiān)測(cè)技術(shù)，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行有效的評(píng)估，監(jiān)測(cè)電磁強(qiáng)度應(yīng)小于5.4 V/m。若大于5.4 V/m，則應(yīng)采取相應(yīng)的防治措施，減少電磁輻射對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)人體的危害。
3.2.2電臺(tái)發(fā)射設(shè)備監(jiān)測(cè)
（1）工作原理。主要是把傳輸信號(hào)經(jīng)由調(diào)制器來(lái)進(jìn)行控制，并通過(guò)高頻率的振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻率的電流，把調(diào)制完成的高頻電流防止相應(yīng)電頻，送至天線上方，最終以電磁波的方式進(jìn)行發(fā)射。（2）監(jiān)測(cè)方法。監(jiān)測(cè)人員要根據(jù)《環(huán)境電磁輻射管理與電磁輻射監(jiān)測(cè)》要求，在電臺(tái)發(fā)射設(shè)備周圍區(qū)域、發(fā)射塔及電磁輻射較為敏感位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)這些區(qū)域電磁輻射情況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。電磁強(qiáng)度應(yīng)小于5.4 V/m。
3.2.3 電力設(shè)備監(jiān)測(cè)
（1）工作原理。主要是電力設(shè)備周圍環(huán)境電磁輻射情況進(jìn)行檢查，電力設(shè)備主要有變電站、架空電線等；電磁場(chǎng)特點(diǎn)主要表現(xiàn)為電暈、電場(chǎng)及磁場(chǎng)等；電磁輻射污染表現(xiàn)為：絕緣及電暈放電導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象，并存在較強(qiáng)的生物效應(yīng)。（2)監(jiān)測(cè)方法。監(jiān)測(cè)人員要根據(jù)《環(huán)境電磁輻射管理與電磁輻射監(jiān)測(cè)》要求，按照不同等級(jí)電壓，選擇不同監(jiān)測(cè)儀器和監(jiān)測(cè)技術(shù)，并明確電力設(shè)備電磁強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度指標(biāo)，規(guī)范電磁輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)[4]。
3.3較極低頻率電磁輻射監(jiān)測(cè)方法
（1）收集與環(huán)境電磁輻射有關(guān)資料，主要包括電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、電流密度以及磁感應(yīng)強(qiáng)度等。（2）明確監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)范圍。一般情況下，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)需不間斷檢測(cè)五次，每次檢測(cè)時(shí)間在15s以上，以較為穩(wěn)定的讀值為準(zhǔn)。但是若果檢測(cè)讀值波動(dòng)性較大，則應(yīng)延長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間。監(jiān)測(cè)人員應(yīng)在離地面0.5米、1米及1.5米的位置設(shè)測(cè)量點(diǎn)。（3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置。針對(duì)于輸電線路電磁輻射監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置:應(yīng)選擇具有代表性意義的檔距，并以檔距內(nèi)線路中心位置作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距應(yīng)為5米。針對(duì)于變電站電磁輻射監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置：控制中心設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；每個(gè)高壓設(shè)備區(qū)各設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；每個(gè)低壓設(shè)備區(qū)各設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；低壓和高壓區(qū)旁主變位置設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；開關(guān)設(shè)備各設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距應(yīng)為5米。針對(duì)于電廠電磁輻射監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置:主要是在主控室、發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)等位置各設(shè)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，而電廠變電低壓側(cè)、變電高壓側(cè)、開關(guān)室、避雷器及電流互感器等，則各設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)[5]。（4）檢測(cè)要求。首先在應(yīng)有檢測(cè)儀器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行有效的檢測(cè)，并做好檢測(cè)記錄；根據(jù)檢測(cè)對(duì)象，選擇適宜的檢測(cè)儀器，并旋轉(zhuǎn)具有代表性的檢測(cè)結(jié)果；盡可能的排除周圍輻射源產(chǎn)生的干擾；對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)和整理。（5）注意要點(diǎn)。選擇雙軸或者以上檢測(cè)儀器；檢測(cè)環(huán)境溫度應(yīng)為0至40℃，相對(duì)濕度應(yīng)為5至80%；防止人出現(xiàn)在檢測(cè)位置周圍，檢測(cè)人員應(yīng)離檢測(cè)儀器5m遠(yuǎn)；檢測(cè)時(shí)應(yīng)將手機(jī)登具有電磁輻射設(shè)備關(guān)閉；檢測(cè)點(diǎn)位置要平坦且無(wú)多余雜物；對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行有效的防護(hù)，防止其內(nèi)部存在冷凝水；檢測(cè)儀器頻率要求：檢測(cè)ELF為50Hz、微波為3GHz至30GHz，三軸檢測(cè)要求：必須同時(shí)對(duì)Z、X、Y方向進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)路程要求：磁場(chǎng): 10μT至10 mT、電場(chǎng)0·1kV/m至100 kV/m。
結(jié)語(yǔ)
隨著信息時(shí)代的帶來(lái)，電力設(shè)備和通信設(shè)備的不斷發(fā)展和應(yīng)用，給人們生活帶來(lái)極大的便利，但是同時(shí)也導(dǎo)致環(huán)境電磁輻射量的增加，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，干擾電力設(shè)備、通信設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重的危害。因此，為了減少電磁輻射對(duì)設(shè)備的干擾、對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)人體的危害，必須加強(qiáng)對(duì)環(huán)境電磁輻射的監(jiān)測(cè)，以為電磁輻射污染的防治提供重要依據(jù)，為人們提供一個(gè)良好的生活環(huán)境。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞：電磁輻射 手機(jī) 辦公室 防護(hù)
中圖分類號(hào)：TL7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0105-02
電磁輻射是電磁能量以電磁波的形式通過(guò)空間傳播的現(xiàn)象。各種家用電器、輸電電線，辦公設(shè)備等等都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度不等的電磁輻射。據(jù)研究，電磁輻射對(duì)人類具有六大危害：即可能是造成兒童患白血病的原因之一，能夠誘發(fā)癌癥并加速人體的癌細(xì)胞增殖，影響人類的生殖系統(tǒng)，可導(dǎo)致兒童智力殘缺，影響人們的心血管系統(tǒng)，對(duì)人們的視覺系統(tǒng)有不良影響等。
本研究采用中國(guó)輻射防護(hù)研究院研制的QX-3型電磁波輻射測(cè)試儀測(cè)試了常用手機(jī)的電磁輻射，以及辦公室、實(shí)驗(yàn)室常見設(shè)備的電磁輻射，并據(jù)此提出相關(guān)的防護(hù)措施。
2 測(cè)量結(jié)果與討論
2.1 各種辦公設(shè)備和通訊設(shè)備在不同運(yùn)行狀態(tài)中的電磁輻射強(qiáng)度
研究中以辦公室使用頻率較高的非液晶電腦顯示器、液晶顯示器、主機(jī)、鍵盤、筆記本電腦、打印機(jī)為研究對(duì)象，分別檢測(cè)開機(jī)、關(guān)機(jī)、工作、待機(jī)等各種狀態(tài)下的電磁輻射。檢測(cè)結(jié)果表明，非液晶顯示器和打印機(jī)顯示出較大的電磁輻射強(qiáng)度，尤其在開機(jī)和工作狀態(tài)，輻射范圍為和，在關(guān)機(jī)和待機(jī)過(guò)程中輻射范圍為和，；打印機(jī)開機(jī)的輻射范圍為，工作中輻射范圍為，在關(guān)機(jī)和待機(jī)狀態(tài)未檢出輻射量。其他設(shè)備在各種狀態(tài)均未檢測(cè)到電磁輻射量。
表1為不同手機(jī)型號(hào)在不同狀態(tài)下的電磁輻射檢測(cè)數(shù)據(jù)。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，不同手機(jī)輻射量差別較大，除了通話中和待機(jī)狀態(tài)未檢出輻射之外，在開機(jī)、關(guān)機(jī)、撥號(hào)、接通電話瞬間、發(fā)短信、充電開關(guān)機(jī)、瀏覽網(wǎng)頁(yè)等狀態(tài)均檢測(cè)出不同的電磁輻射量，尤其在撥號(hào)和接通瞬間輻射量為最大。
2.2 實(shí)驗(yàn)室各種儀器設(shè)備在不同運(yùn)行狀態(tài)中的電子輻射強(qiáng)度
實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的電磁輻射基本集中在超聲波清洗器、微波消解儀、電磁爐等，檢測(cè)部位包括正面、左側(cè)、右側(cè)、后側(cè)、正上方。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同方位，實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備電磁輻射的檢測(cè)量不同。烘箱和離心機(jī)等設(shè)備未檢出輻射，對(duì)于常用的超聲波清洗器和電磁爐電磁輻射較大。
3 防護(hù)建議
（1）提高自我保護(hù)意識(shí)，了解有關(guān)電磁輻射常識(shí)，加強(qiáng)安全防范。如：嚴(yán)格按電器指示規(guī)范操作，保持安全操作距離等。
（2）不要把實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備擺放得過(guò)于集中，或經(jīng)常一起使用，以免使自己暴露在超劑量輻射的危害之中。當(dāng)儀器設(shè)備暫停使用時(shí)，避免處于待機(jī)狀態(tài)，以免長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生輻射積累。
（3）各種辦公設(shè)備、移動(dòng)電話等都應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)間操作。如電腦長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，應(yīng)注意至少每1 h離開一次，采用眺望遠(yuǎn)方或閉上眼睛的方式，以減少眼睛的疲勞程度和所受輻射影響。
（4）手機(jī)接通瞬間釋放的電磁輻射最大，為此最好把手機(jī)拿遠(yuǎn)一點(diǎn)，等手機(jī)接通之后再拿近接聽，或者使用分離耳機(jī)和話筒接聽電話。
（5）電腦屏幕產(chǎn)生的輻射會(huì)導(dǎo)致人體皮膚干燥缺水，加速皮膚老化，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致皮膚癌，所以，在使用后及時(shí)洗臉。
（6）多食用一些胡蘿卜、豆芽、西紅柿、油菜、海帶、卷心菜、瘦肉、動(dòng)物肝臟等富含維生素A、C和蛋白質(zhì)的食物，以利于調(diào)節(jié)人體電磁場(chǎng)紊亂狀態(tài)，加強(qiáng)肌體抵抗電磁輻射的能力。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 電磁輻射；煤巖動(dòng)力災(zāi)害；煤與瓦斯突出；沖擊地壓
中圖分類號(hào)：TD324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）21-0083-02
隨著我國(guó)煤炭開采歷史的增長(zhǎng)，礦井的深度越來(lái)越深，隨之而來(lái)的是越來(lái)越顯著的煤巖動(dòng)力災(zāi)害（主要包括煤與瓦斯突出，沖擊礦壓等）。雖然近年來(lái)我國(guó)百萬(wàn)噸死亡率逐年下降，但由煤巖動(dòng)力災(zāi)害產(chǎn)生的直接或間接事故已約占全年煤礦事故的2/3，直接導(dǎo)致煤礦安全、經(jīng)濟(jì)的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)，所以建立健全有效的動(dòng)力災(zāi)害預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)煤礦和工人都有重要的意義。本文所描述的煤巖電磁輻射（EME）法就是一種近年由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)率先研究應(yīng)用的新方法。
目前，我國(guó)對(duì)沖擊地壓的監(jiān)測(cè)方法主要有鉆屑法、頂板動(dòng)態(tài)儀法、鉆孔應(yīng)力計(jì)法等方法，這幾種都屬于接觸式間接反映巖體應(yīng)力變化的探測(cè)法，具有相對(duì)較明顯的缺陷：鉆屑法要想達(dá)到較高的預(yù)測(cè)精度需要較大范圍的打孔，工作量較大，而且，其計(jì)算要求的數(shù)據(jù)都與人工的操作時(shí)間性有較大關(guān)系，相對(duì)誤差較大；頂板動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)則是在頂板外壁有較顯著變形才能被人警覺，達(dá)到其極限報(bào)警值時(shí)往往發(fā)育接近完成，而鉆孔應(yīng)力計(jì)法一方面在測(cè)量過(guò)程中對(duì)密封要求高，另一方面，本身打孔測(cè)應(yīng)力就對(duì)對(duì)煤巖應(yīng)力有一定的破壞，所以結(jié)果定與實(shí)際情況有出入。
而電磁輻射法則是一種非接觸可連續(xù)預(yù)測(cè)的方法，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)際應(yīng)用效果都很好。
1 電磁輻射（EME）預(yù)測(cè)法基本原理
電磁輻射（EME）方法是一種地球物理法，其發(fā)現(xiàn)和研究首先是由前蘇聯(lián)的科學(xué)家在研究巖石的形變時(shí)發(fā)現(xiàn)的，主要應(yīng)用于橋梁隧道等工程方面，后來(lái)經(jīng)過(guò)發(fā)展才應(yīng)用于煤礦及其他有電磁輻射現(xiàn)象的地方。
煤、巖等其他一些固體中都含有束縛態(tài)的帶電離子和呈自由態(tài)的帶電電子，當(dāng)其受到外部應(yīng)力壓迫時(shí)，因受載的不均勻，煤體或巖體的各部分發(fā)生不規(guī)則的變形及其破裂，導(dǎo)致固體內(nèi)部電荷發(fā)生遷移，而裂縫的發(fā)展也會(huì)帶動(dòng)帶電粒子的變速運(yùn)動(dòng)，這樣就會(huì)產(chǎn)生電磁輻射的現(xiàn)象。研究已經(jīng)表明當(dāng)應(yīng)變不均勻時(shí)，自由電荷與壓縮區(qū)域的壓力是成正相關(guān)的，這樣高濃度的自由電荷必然會(huì)向低濃度區(qū)域擴(kuò)散，這樣電荷的電場(chǎng)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生電磁輻射。在實(shí)際中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：應(yīng)力越集中，變形破壞過(guò)程越強(qiáng)烈，的到的電磁輻射信號(hào)越強(qiáng)，集中量化指標(biāo)體現(xiàn)在電磁輻射強(qiáng)度和脈沖。
在煤礦應(yīng)用EME方法預(yù)報(bào)地壓危險(xiǎn)時(shí)應(yīng)用的方法如下：
1）臨界值法。這種方法是在地壓危險(xiǎn)較小或沒有的區(qū)域布置測(cè)量點(diǎn)，連續(xù)觀測(cè)10個(gè)班的數(shù)據(jù)，然后將監(jiān)測(cè)到的電磁輻射值、脈沖的個(gè)數(shù)、電磁輻射的幅值平均值平均，之后乘以系數(shù)k，得到的數(shù)據(jù)即作為為臨界報(bào)警值。系數(shù)取值一般為1.4～1.5。
2）偏差方法。這種方法是以前一班監(jiān)測(cè)到的電磁輻射的平均值為基礎(chǔ)，以當(dāng)班實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)減去基礎(chǔ)值得到差值，和基礎(chǔ)值比較，從而事先預(yù)警。
2 電磁輻射（EME）預(yù)測(cè)法的優(yōu)勢(shì)
與傳統(tǒng)的預(yù)防沖擊地壓的方法來(lái)比，電磁輻射（EME）的預(yù)測(cè)有明顯的優(yōu)勢(shì)。
首先符合煤礦自動(dòng)化發(fā)展的方向，它不需要打鉆等一系列費(fèi)時(shí)費(fèi)力的強(qiáng)體力勞動(dòng)，在一定程度上解放了生產(chǎn)力，節(jié)省財(cái)力。
再者，與傳統(tǒng)的方法相比電磁輻射（EMS）預(yù)測(cè)突出的系統(tǒng)為非接觸式的，能夠克服煤巖體在空間分布不均、時(shí)間上不穩(wěn)定等因素的影響，在不額外擾動(dòng)煤巖狀態(tài)的前提下，不占用較多人力實(shí)現(xiàn)大區(qū)域動(dòng)態(tài)連續(xù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)；
而且，相對(duì)傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，電磁輻射（EME）法可以使用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)：EME方法反應(yīng)靈敏，即使煤體發(fā)生緩慢的變化也會(huì)有信號(hào)顯示，其監(jiān)測(cè)到的井下各區(qū)域電磁輻射強(qiáng)度和脈沖能夠綜合反應(yīng)煤巖的變形破裂情形，現(xiàn)代系統(tǒng)結(jié)合PLC顯示器和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)電磁輻射預(yù)測(cè)法基本原理，主要對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話或臨突閾值系統(tǒng)自動(dòng)作的方法對(duì)實(shí)際區(qū)域情況做出反應(yīng)。
3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用描述
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授錢建生、王恩元曾對(duì)電磁輻射法在煤礦的應(yīng)用做過(guò)很多的驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)他們?cè)谄矫杭瘓F(tuán)的研究表明：當(dāng)一個(gè)煤層很穩(wěn)定沒有突出可能時(shí)，其煤巖電磁輻射強(qiáng)度很弱，脈沖數(shù)很少，應(yīng)用EME方法幾乎得不到數(shù)據(jù)；而當(dāng)儀器測(cè)得的煤巖體的電磁輻射的信號(hào)變強(qiáng)，脈沖數(shù)隨時(shí)間變高時(shí)，此時(shí)的煤體有較大的突出危險(xiǎn)性，這時(shí)采取一定的措施就可以避免發(fā)生事故。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)以及實(shí)驗(yàn)分析得到的集團(tuán)某礦的臨突電磁輻射強(qiáng)度值和脈沖數(shù)值在后來(lái)的一系列預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中得到驗(yàn)證，是完全可靠的，這也說(shuō)明EMS法在預(yù)防區(qū)域的煤巖動(dòng)力災(zāi)害是可靠的。
撫順某礦選擇78002號(hào)二期、-680m東、西探巷及78002號(hào)初期回采未受保護(hù)的40m煤柱等地點(diǎn)利用電磁輻射預(yù)測(cè)法進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)試。在四個(gè)月的測(cè)試中，對(duì)54個(gè)測(cè)站，81個(gè)測(cè)點(diǎn)，共測(cè)試數(shù)據(jù)4800余批，500多萬(wàn)組數(shù)據(jù)，歷經(jīng)1.5級(jí)以上礦震29次，從每次礦震前的測(cè)試結(jié)果中得到的結(jié)論：礦震與電磁輻射強(qiáng)度不是線性的，但是其測(cè)試數(shù)據(jù)表現(xiàn)出一定的變化規(guī)律“電磁輻射強(qiáng)度出現(xiàn)連續(xù)、密集、大幅度的振蕩”。通過(guò)分析知道，電磁輻射能量在一段時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)上升時(shí)預(yù)示著沖激能量集聚，當(dāng)其達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，預(yù)示該地段具備了沖擊地壓發(fā)生條件。
應(yīng)用電磁輻射法很好的是徐州三河尖煤礦。該礦自1911年9月首次發(fā)生沖擊礦壓以來(lái)，到2001年累計(jì)發(fā)生破壞性沖擊礦壓達(dá)25次，僅在西翼堅(jiān)硬頂板區(qū)發(fā)生沖擊礦壓為19次，累計(jì)破壞巷道1700多米。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)曾運(yùn)用KBD5電磁輻射監(jiān)測(cè)儀在該礦進(jìn)行了電磁輻射預(yù)測(cè)沖擊地壓的試驗(yàn)與應(yīng)用，取得了非常滿意的結(jié)果，使該礦回采速度明顯提高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)煤礦某區(qū)域來(lái)壓明顯時(shí)，對(duì)應(yīng)區(qū)域的電磁輻射就對(duì)應(yīng)的出現(xiàn)輻射異常，具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)為，礦壓越大，電磁輻射強(qiáng)度明顯增強(qiáng)或出現(xiàn)強(qiáng)烈的振蕩，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有3次預(yù)測(cè)有危險(xiǎn)后采取了措施，未發(fā)生沖擊地壓，而在某先未采取泄壓或泄壓不完全的地方發(fā)生了突出，得到了驗(yàn)證。在根據(jù)EME預(yù)測(cè)無(wú)危險(xiǎn)區(qū)域，未經(jīng)任何認(rèn)為干預(yù)，也沒有發(fā)生沖擊地壓?，F(xiàn)在該礦應(yīng)用KBD-5電磁輻射儀，具體采用電磁輻射的臨界值預(yù)測(cè)方法和變化率預(yù)測(cè)方法，在具有高度沖擊危險(xiǎn)條件的9112工作面和9202工作面成功地進(jìn)行沖擊礦壓的檢測(cè)與控制，并且在該礦《沖擊礦壓控制管理細(xì)則》中規(guī)定，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)的幅值達(dá)到80mV、脈沖數(shù)增加1倍及以上時(shí)，查明該區(qū)域范圍，并分析該區(qū)域沖擊礦壓危險(xiǎn)性，如果處于臨界狀態(tài)，則立即組織卸壓，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
4 結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)在對(duì)煤巖電磁輻射現(xiàn)象的微觀解釋還不是很系統(tǒng)，這可能對(duì)EME方法在其他也有電磁輻射的領(lǐng)域應(yīng)用會(huì)有一定的約束，但是基于煤巖電磁輻射法（EME）對(duì)煤礦煤巖動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)系統(tǒng)理論及實(shí)際應(yīng)用都已經(jīng)確定是可行的。而且這種應(yīng)用的意義不僅在煤礦，對(duì)于地下交通正在加緊建設(shè)的中國(guó)來(lái)說(shuō)也是很有借鑒性的，若能夠有所突破，建立一套普適的系統(tǒng)將是一個(gè)非常有意義的科研課題。
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關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信基站；電磁輻射；廣播；監(jiān)測(cè)
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.149
1 引言
隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和用戶數(shù)量的增加，移動(dòng)通信基站的數(shù)量不斷增加。公眾在充分享受現(xiàn)代通信設(shè)備為生活帶來(lái)的便捷的同時(shí)，遍布各地的移動(dòng)通信基站所產(chǎn)生的電磁輻射是否威脅人體健康，也逐漸成為各個(gè)運(yùn)營(yíng)商和公眾爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。[1]公眾對(duì)移動(dòng)通信基站周邊電磁環(huán)境安全性的關(guān)注、焦慮、沖突及相關(guān)投訴逐年上升。
但應(yīng)注意的是，由于中、短波廣播具有影響范圍廣、發(fā)射功率大、場(chǎng)強(qiáng)大的特征，且大中型城市普遍都有大型的中波廣播發(fā)射臺(tái)，中、短波廣播是城市電磁輻射環(huán)境的主要貢獻(xiàn)源之一。非選頻測(cè)量?jī)x很可能在測(cè)量基站電磁信號(hào)的同時(shí)也測(cè)到了中短波廣播臺(tái)信號(hào)，導(dǎo)致最終測(cè)值比基站電磁信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)值偏高[2]。若基站監(jiān)測(cè)時(shí)不區(qū)別、排除中短波信號(hào)的干擾，依照基站限值對(duì)包含中短波信號(hào)的基站電磁輻射監(jiān)測(cè)值進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，最終可能會(huì)得到基站電磁輻射水平不合格的錯(cuò)誤結(jié)論。
2 監(jiān)測(cè)方法
2.1 信號(hào)監(jiān)測(cè)
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中移動(dòng)通信基站信號(hào)是否存在干擾信號(hào)，該干擾信號(hào)包括：中波信號(hào)或者短波信號(hào)；選取包括中短波頻段和基站頻段的綜合電場(chǎng)探頭，使該綜合電場(chǎng)探頭連接監(jiān)測(cè)儀主機(jī)，得到綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀；將綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀垂直架設(shè)，使綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀中的綜合電場(chǎng)探頭和監(jiān)測(cè)儀主機(jī)的連線垂直于地面，記錄該綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀的垂直場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值；將綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀水平架設(shè)，使綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀中的綜合電場(chǎng)探頭和監(jiān)測(cè)儀主機(jī)的連線平行于地面，記錄綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀的水平場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值；根據(jù)垂直場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值與水平場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值的變化幅度，監(jiān)測(cè)當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中是否存在中短波信號(hào)。
2.2 干擾信號(hào)的判斷
在監(jiān)測(cè)到當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中存在移動(dòng)通信基站信號(hào)的干擾信號(hào)時(shí)，分別測(cè)量當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中包含移動(dòng)通信基站信號(hào)和干擾信號(hào)的綜合場(chǎng)強(qiáng)以及干擾信號(hào)的干擾場(chǎng)強(qiáng)；計(jì)算垂直場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值與水平場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值的變化幅度；當(dāng)水平場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值大于垂直場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值以及水平場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值存在任意一方向的最大值，且變化幅度大于設(shè)定閾值時(shí)，判定當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中存在短波信號(hào)；當(dāng)垂直場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值大于水平場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值，且變化幅度大于設(shè)定閾值時(shí)，判定當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中存在中波信號(hào)；當(dāng)變化幅度小于設(shè)定閾值時(shí)，判定當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中不存在中波信號(hào)和短波信號(hào)。其中，綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀和專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀均為非選頻式寬帶輻射測(cè)量?jī)x。測(cè)量時(shí)采用絕緣支撐架；該絕緣支撐架用于架設(shè)綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀和專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀，以采集當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中的場(chǎng)強(qiáng)值；其中，絕緣支撐架包括：三腳架或者絕緣延伸桿。
2.3 干擾信號(hào)的監(jiān)測(cè)
如果當(dāng)前環(huán)境中存在中短波信號(hào)，則選取包括中短波頻段的專用電場(chǎng)探頭，使專用電場(chǎng)探頭連接監(jiān)測(cè)儀主機(jī)，得到專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀；將專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀垂直架設(shè)，使專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀中的專用電場(chǎng)探頭和監(jiān)測(cè)儀主機(jī)的連線垂直于地面，記錄專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀的垂直短波場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值；將專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀水平架設(shè)，使專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀中的專用電場(chǎng)探頭和監(jiān)測(cè)儀主機(jī)的連線平行于地面，記錄專用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀的水平中波場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值。
2.4 計(jì)算與評(píng)價(jià)
根據(jù)綜合場(chǎng)強(qiáng)和干擾場(chǎng)強(qiáng)，計(jì)算移動(dòng)通信基站電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)，在監(jiān)測(cè)到當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中存在中波信號(hào)時(shí)，選取綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀的水平場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值作為中波綜合場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量值；在監(jiān)測(cè)到當(dāng)前測(cè)量環(huán)境中存在短波信號(hào)時(shí)，選取綜合電磁輻射監(jiān)測(cè)儀的垂直場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值作為短波綜合場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量值。其中，根據(jù)綜合場(chǎng)強(qiáng)和干擾場(chǎng)強(qiáng)，計(jì)算移動(dòng)通信基站電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)，分別按照以下公式計(jì)算移動(dòng)通信基站電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)：
其中，Eb表示移動(dòng)通信基站電磁輻射場(chǎng)；E1表示中波綜合場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量值；Em表示水平中波場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值。
其中，Eb表示移動(dòng)通信基站電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)；E2表示短波綜合場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量值；Es表示垂直短波場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值。
將計(jì)算得到的移動(dòng)通信基站電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)與標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)限值進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果。根據(jù)得到的比較結(jié)果，評(píng)價(jià)移動(dòng)通信基站電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)是否符合國(guó)家電磁環(huán)境控制限值要求。
3 小結(jié)
本文介紹的移動(dòng)通信基站電磁輻射的監(jiān)測(cè)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單、快速、低成本地甄別基站監(jiān)測(cè)過(guò)程中中短波廣播的影響，減少檢測(cè)人員工作量；并且，利用現(xiàn)有儀器及頻段差異特性，通過(guò)間接計(jì)算得到基站準(zhǔn)確測(cè)值，降低了監(jiān)測(cè)成本；同時(shí)，排除了中短波信號(hào)的干擾以及中短波信號(hào)錯(cuò)誤參與基站安全性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、客觀地評(píng)價(jià)通信基站單項(xiàng)照射劑量。
參考文獻(xiàn)：
【關(guān)鍵詞】電磁兼容;測(cè)試;相關(guān)系數(shù)
1.前言
在進(jìn)行電磁兼容測(cè)試時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況會(huì)選擇不同類型的電磁兼容測(cè)試設(shè)施，而在不同的測(cè)試環(huán)境下所得到的測(cè)試結(jié)果往往會(huì)存在一定的誤差。但從理論上說(shuō)，在同一個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行測(cè)試，得到的測(cè)試結(jié)果應(yīng)該與測(cè)試地點(diǎn)無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，如果某設(shè)備在某個(gè)實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)了電磁兼容測(cè)試，那么在其它的實(shí)驗(yàn)室里它也應(yīng)該能夠通過(guò)測(cè)試;反之亦然[1-4]。因此根據(jù)偶極子模型，對(duì)不同測(cè)試環(huán)境的相關(guān)性進(jìn)行了分析，得出了各測(cè)試環(huán)境下測(cè)試結(jié)果的相關(guān)系數(shù)。
2.不同測(cè)試環(huán)境的偶極子模型
2.1 自由空間
首先只考慮一個(gè)電偶極子在自由空間下的情況，磁偶極子或是電/磁偶極子復(fù)合的情況推導(dǎo)過(guò)程與電偶極子相同。對(duì)于一個(gè)位于原點(diǎn)，沿z軸分布，長(zhǎng)度為dl，最大電流I0的短電偶極子，它的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射為：
（1）
其中ω為角頻率，μ為偶極子所處介質(zhì)的磁導(dǎo)率，k=2π/λ（λ為波長(zhǎng)），（θ，φ，r）為球坐標(biāo)系。
引入坡印廷矢量，可以得到電偶極子的總輻射功率Po為：
（2）
其中η為介質(zhì)的固有阻抗（對(duì)于空氣來(lái)說(shuō)為120πΩ）。
對(duì)于輻射發(fā)射測(cè)試，最大電場(chǎng)強(qiáng)度Emax與幾何形狀有關(guān)。在上面的幾何形狀中，當(dāng)θ=π/2時(shí)，式（1）會(huì)出現(xiàn)最大值，此時(shí)：
（3）
帶入（2）式，式（3）可以寫作：
（4）
式（4）也可寫為：
（5）
在最大方向性Dmax時(shí)（對(duì)于電/磁偶極子分別為3/2），輻射的電場(chǎng)強(qiáng)度和功率Po最大。在實(shí)際測(cè)試中，Emax是通過(guò)天線的輸出電壓Vmax與天線的系數(shù)AF來(lái)測(cè)量的。此時(shí)Vmax=AFEmax，由此我們可以得出：
（6）
定義傳播損耗因子PLFS=1/（4πr2），式（6）最終可以寫作：
（7）
2.2 半空間
半空間是指在自由空間中加入一個(gè)理想的地平面（無(wú)限長(zhǎng)的完全導(dǎo)體）。在距地平面高度h的地方加入一個(gè)電偶極子，同時(shí)向水平和垂直方向發(fā)射，向其它方向的發(fā)射可以看成是這兩種情況的疊加。在分析時(shí)我們加入一個(gè)鏡像偶極子，采用直角坐標(biāo)系，地平面位于x-y平面上，偶極子在z軸上位于+h處，鏡像偶極子位于-h處。設(shè)偶極子到測(cè)量點(diǎn)的距離為r1，鏡像偶極子到測(cè)量點(diǎn)的距離為r2，測(cè)量點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為r，測(cè)量點(diǎn)到z軸的垂距為ρ。那么遠(yuǎn)場(chǎng)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度為：
（8）
對(duì)于電/磁偶極子，Dmax仍為3/2，幾何因子gmax可以由下式定義：
（9）
如果ρ的值大大于偶極子和z軸的距離h，那么ρ/ r1≈1，ρ/ r2≈1，r / r1≈1，r / r2≈1，此時(shí)gmax可以簡(jiǎn)化為：
（10）
從式（10）可以看出，在水平和垂直方向上gmax=2，此時(shí)k（r1-r2）=π/2或π。這就表明由于地平面的反射，使得最大場(chǎng)強(qiáng)增加了一倍。在大多數(shù)情況下，gmax=2是合理的。因此，我們?cè)趯?shí)際電磁兼容測(cè)試中采用半自由空間測(cè)試狀態(tài)時(shí)，可以認(rèn)為gmax=2。此時(shí)，處于地平面上的電偶極子的最大測(cè)量電壓可以近似寫為：
（11）
在半自由空間狀態(tài)下：
PLHS=4/（πr2）
如果需要更精確的計(jì)算，那么可?。?/p>
PLHS=gmax/（πr2）。
2.3 TEM室
TEM線上的偶極子會(huì)和TEM耦合并在測(cè)試端產(chǎn)生電壓。將這個(gè)電壓和偶極子的旋轉(zhuǎn)相結(jié)合就可以得出偶極子輻射出的總能量。例如，電偶極子的Po為[5]：
（12）
其中Z0為特性阻抗（通常為50Ω），是標(biāo)準(zhǔn)化的場(chǎng)因子，是偶極子和隔板的距離，SV表示偶極子旋轉(zhuǎn)一圈后測(cè)量到的輸出電壓。
如果我們使偶極子向最大耦合處發(fā)射，那么測(cè)量到的電壓最大值為，而且：
（13）
將e0y帶入上式，將3/2化為Dmax，那么上式可以化為：
（14）
R為到測(cè)試單元的垂矩，在連續(xù)的TEM傳播線上，r就是偶極子到測(cè)量端的距離[6]。等價(jià)的天線因子可以寫為：
（15）
使用相同的方法，式（14）可以寫為：
（16）
2.4 混響室
混響室是在數(shù)理統(tǒng)計(jì)上來(lái)模擬平面波的情況。一束理想的平面波應(yīng)該是向所有方向發(fā)射和極化的，好的混響室就可以很接近這種情況。匹配的無(wú)損耗天線接收到的處于諧振腔中的信號(hào)源的平均功率<Pr>為[7]：
（17）
其中Q是混響室的質(zhì)量因子，V是混響室的體積，P0是電偶極子的輻射總功率。
但是由于Q很難確定，而且要考慮天線的損耗，因此式（17）在實(shí)際應(yīng)用中很難計(jì)算。因此，確定P0的常規(guī)做法是在混響室條件不變的情況下，通過(guò)已知的信號(hào)源功率Pref來(lái)計(jì)算Po：
（18）
簡(jiǎn)化<Pr>，并用平均接收電壓來(lái)表示式（18）有：
（19）
其中Pr=V2/Zc（Zc是天線測(cè)試端的阻抗，通常為50Ω）。我們定義Dmax，RC=1（無(wú)方向性），V2max，RC≈< V2 >，AF2RC=sZc/η（s=1m在測(cè)試條件中已經(jīng)給出），而且：
（20）
我們可以得到：
（21）
3.輻射測(cè)試在不同的測(cè)試條件下的相關(guān)系數(shù)
式（7）、（11）、（16） 和（21）分別顯示了在四種不同的測(cè)試條件下（自由空間、半空間、TEM和混響室）測(cè)到的偶極子發(fā)射電壓。假設(shè)在每種情況下偶極子的發(fā)射功率不變，那么不同測(cè)試條件下的相關(guān)性可以用下式來(lái)描述：
（22）
其中的A和B代表FS、HS、TL和RC的任意兩兩組合。
式（22）是由電偶極子（Dmax=3/2）的情況推算出的，但上式也適用于磁偶極子（Dmax=3/2）的情況或是實(shí)際中的測(cè)試設(shè)備。如果我們不與混響室相比較，那么待測(cè)設(shè)備的方向性也可以不考慮。對(duì)于混響室來(lái)說(shuō)，Dmax，RC=1，那么與它比較時(shí)，其它測(cè)試條件下的Dmax必須是已知或可以推斷的[8]。
表1 輻射測(cè)試在不同測(cè)試場(chǎng)地下的相關(guān)系數(shù)表
綜上所述，不同測(cè)試條件下的相關(guān)系數(shù)如表1所示。根據(jù)這些相關(guān)系數(shù)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正，可以提高測(cè)試的精度和可重復(fù)性。
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