（紡織工程專業(yè)論文）電磁屏蔽織物及服裝的效能評價方法研究.pdf

理論突破 學(xué)位論文的主要創(chuàng)新點 當(dāng)電磁屏蔽體處于電磁輻射一個波長范圍以內(nèi)時，屏蔽體內(nèi)的電磁衰減規(guī)律 極其復(fù)雜。本文通過理想球面屏蔽體的研究，對電磁屏蔽體內(nèi)部場強衰減的影響 因素進行深入分析，并采用時諧電磁場原理，計算出屏蔽體處于感應(yīng)場( 近區(qū)場) 情況下屏蔽體的內(nèi)部場強變化規(guī)律，通過分區(qū)計算求解，反映電磁屏蔽服裝內(nèi)部 的場強變化規(guī)律和影響因素，求出電磁屏蔽體覆蓋織物的屏蔽效能，為電磁屏蔽 織物和服裝屏蔽效能測試提供了理論依據(jù)。 二、方法創(chuàng)新 - 國內(nèi)獨創(chuàng)的“大樣開窗法”電磁屏蔽織物及服裝測試系統(tǒng)和實驗方法，吸收 了國際公認(rèn)的“大樣法”的優(yōu)點，測試系統(tǒng)填補國內(nèi)空白。該方法可使織物和服 裝在同一實驗條件下評估屏蔽效能，對于研究屏蔽織物與服裝屏蔽效能，正確評 估防電磁輻射服裝的屏蔽效能提供完整的手段和方法。 - 三、 實驗創(chuàng)新 一、刁業(yè)i 二u 砑v l 依據(jù)“大樣丌窗法“電磁屏蔽織物及服裝測試系統(tǒng)進行了一系列科學(xué)實驗， 系統(tǒng)研究了電磁屏蔽織物和服裝的屏蔽效能，揭示了電磁屏蔽織物的屏蔽效能與 服裝的屏蔽效能的內(nèi)在關(guān)系，當(dāng)服裝暴露面積過大時，電磁屏蔽效能大大減小， 甚至不具有電磁屏蔽效能的事實，引導(dǎo)公眾對防電磁輻射紡織品服裝的認(rèn)識。本 文還世界首次提出了服裝極限屏蔽效能的概念，對于指導(dǎo)防輻射類服裝業(yè)具有十 分重要的意義。 四、新發(fā)現(xiàn) 防電磁輻射服裝不僅受屏蔽織物的影響，更受服裝款式的影響，尤其是狹縫 的影響是致命的，西服、圍裙類的防輻射服裝的屏蔽效能十分有限；服裝的屏蔽 效能是相對的變量，應(yīng)根據(jù)實驗參數(shù)描述屏蔽效能；織物的干濕狀態(tài)對不同頻段 的屏蔽效能不同，濕態(tài)織物對較低頻電磁波有影響。長期以來，織物的抗靜電防 輻射性能一直以來被混淆，本文利用有機導(dǎo)電纖維混紡紗進行了抗靜電和防輻射 性能研究和比較，揭示了抗靜電和防輻射是既相關(guān)又相互獨立的兩個功能。具有 防輻射的織物一般具有抗靜電效能，但抗靜電的織物，防輻射性能不定好。 摘要 迄今為止，由于國際上尚無民用防電磁輻射產(chǎn)品沒有統(tǒng)一的檢測標(biāo)準(zhǔn)，電磁 屏蔽服裝的效能評價采用織物的屏蔽效能來表征是不科學(xué)的，服裝的電磁屏蔽效 能不僅受到織物的影響，服裝款式的影響也巨大。因此，研究紡織品服裝的屏蔽 效能，建立科學(xué)的測試方法對指導(dǎo)電磁屏蔽紡織品服裝的開發(fā)和規(guī)范市場具有重 要意義。 、 本文從電磁理論的研究入手，利用時諧電磁場原理，通過測試屏蔽體內(nèi)點頻 信號衰減來計算電磁屏蔽效能，建立了國內(nèi)首創(chuàng)的“大樣開窗法 織物及服裝電 磁屏蔽效能測試系統(tǒng)，并制定了基于“大樣開窗法”的電磁屏蔽織物及服裝效能 評價方法與標(biāo)準(zhǔn)，利用該系統(tǒng)對影響防輻射服裝屏蔽效能的各種因素展開理論與 實驗研究完成本學(xué)位論文。 首先，本文依據(jù)電磁場和時諧電磁場理論，研究和探討了電磁屏蔽體的效能 影響因素和規(guī)律，揭示電磁屏蔽織物及服裝的屏蔽原理。在感應(yīng)電磁場環(huán)境下， 全封閉球面屏蔽體的屏蔽效能與電磁信號源的功率、測試點與信號源的距離、屏 蔽體接地、球面屏蔽材料，以及測試空間有無金屬物體等因素有密切相關(guān)。依據(jù) 時諧電磁場理論，當(dāng)屏蔽體處于感應(yīng)場內(nèi)，屏蔽體內(nèi)的電磁場強度比平面波遠(yuǎn)區(qū) 場復(fù)雜得多，理論計算求解球面屏蔽體內(nèi)場強與服裝屏蔽體內(nèi)的實際場強有較大 差距。由電磁趨膚效應(yīng)可知，金屬織物涂層厚度達到一定值時，涂層厚度增加對 屏蔽效能的貢獻有限。同一電磁屏蔽織物信號源頻率越高屏蔽效能越好，屏蔽效 能與涂層的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率密切相關(guān)，磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率高的會屬電磁屏蔽效能 好。由于服裝是不規(guī)則屏蔽體，利用理想球面屏蔽體模型計算屏蔽效能與服裝實 際情況具有相關(guān)關(guān)系，但由于防電磁輻射服裝一般有領(lǐng)口、袖口、門禁等開口， 所以屏蔽效能會大大降低，研究表明：不能簡單地利用織物的屏蔽效能表征服裝 的實際屏蔽效能，需要經(jīng)過實際測量來評價服裝的屏蔽效能。 為了通過實驗研究和證明上述理論，本課題采用自行研制的“大樣開窗法 織物及服裝電磁屏蔽測試系統(tǒng)作為研究手段。該系統(tǒng)綜合了國際上通行的“大樣 法”和“開窗法”的優(yōu)點，系統(tǒng)可以在同一實驗條件下對織物和服裝的屏蔽效能 進行效能評價。本系統(tǒng)的電磁波信號源采用點頻發(fā)射，覆蓋高中低頻頻段 ( i o o k h z ，1 3 5 6 m h z ，9 1 5 m h z ，2 0 0 0 m h z ) ，具有電磁輻射場源的代表性，覆蓋主要家 用電器和民眾生活環(huán)境的主要電磁污染源的頻率范圍。電磁波信號接受系統(tǒng)采用 場強儀在微波暗室接收的衰減電磁波信號，通過換算得出織物和服裝的屏蔽效 能。 “大樣開窗法”織物及服裝電磁屏蔽效能測試系統(tǒng)和方法可對各種款式防電 磁服裝進行效能評價，通過測試發(fā)現(xiàn)：電磁輻射服裝的屏蔽效能對開口、狹縫、 以及織物的物理狀態(tài)( 干濕狀態(tài)) 有密切關(guān)系。相對而言，服裝狹縫對屏蔽效能 的影響更為顯著，濕態(tài)織物具有低頻信號源具有衰減，高頻衰減不顯著。同一電 磁屏蔽織物制成不同款式服裝后，服裝的極限屏蔽效能不會超過織物的屏蔽效 能，服裝暴露面積越大屏蔽效能越差，圍裙類暴露面積過大的服裝基本不具有電 磁屏蔽效能。 傳統(tǒng)觀點把織物的抗靜電和防輻射視為同一電學(xué)屬性，為了探討兩者之間的 區(qū)別與聯(lián)系，本文還研究了有機導(dǎo)電短纖維混紡紗的導(dǎo)電性和電磁屏蔽效能的關(guān) 系，當(dāng)有機導(dǎo)電纖維與棉混紡含量達到4 以上時，紗線的導(dǎo)電率便達到抗靜電 要求，但其織物的防輻射效果卻很低。實驗中發(fā)現(xiàn)有機導(dǎo)電纖維與棉混紡比低于 1 0 時，電磁屏蔽效能較低，而不銹鋼纖維含量達到1 0 以上時電磁屏蔽效能顯 著。 關(guān)鍵詞：電磁屏蔽織物和服裝，暴露面積，屏蔽效能，評價方法。 a b s t r a c t u pt on o w , t h et e s tm e t h o do fc i v i l i a na n t i e l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o np r o d u c t sh a sn o t b e e nu n i f i e di nt h ew o r l d t h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s so fg a r m e n t si sa l s os t r o n g l y a f f e c t e db yi t ss t y l eb e s i d e sf a b r i c s ，t h e r e f o r ed e s c r i b i n gt h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s so f g a r m e n to n l yb yi t sf a b r i c s s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si sl a c ko fs c i e n t i f i ce v i d e n c ea s u s u a l l yd i di np a s t f o rt h i sr e a s o n ，t h er e s e a r c ho nt e x t i l e sa n dg a r m e n t s s h i e l d i n g e f f e c t i v e n e s sa n dt os e tu pf ls c i e n t i f i ct e s t i n gm e t h o dw i l ld og r e a tc o n t r i b u t i o nt ot h e d e v e l o p m e n to fa n t i e l e c t r o m a g n e t i ci r r a d i a t i o ng a r m e n t sa n dl e a d t h em a r k e tu p g r a d i n g t h i sp a p e rb e g i n sw i t ht h er e s e a r c ho ne l e c t r o m a g n e t i ct h e o r y , m a k i n gu s eo ft h e t i m e - h a r m o n i ce l e c t r o m a g n e t i cf i e l dp r i n c i p l e ，t h e p r i n c i p l eo fe l e c t r o m a g n e t i c s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si st e s t e db yp o i n t f r e q u e n c ys i g n a lr a d i a t i o n ，an e w d o m e s t i c i n n o v a t i o n a l f c lf a b r i c sa n dg a r m e n t se l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s st e s t s y s t e m h a sb e e ns e tu p ，s oa ne v a l u a t i o nm e t h o do ft e s th a sb e e nf o r m u l a t e d a 1 1 k i n d so ff a c t o r sw h i c ha f f e c tg a r m e n t s e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sc a nb e l i s t e da n ds t u d i e dv i at h i ss y s t e m f i r s t l y , b a s e do nt h es t u d yr e s u l t so ft h ea f f e c t i o n so fas h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s so ft h e c h a m b e rc o v e r e db ys h i e l d i n gf a b r i c s ，t h i sp a p e rp o i n t so u t ：i ne l e c t r o m a g n e t i c s h i e l d i n gc h a m b e r s t h es p h e r i c a ls h e l t e r ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si sc l o s e l yr e l a t e dt o t h ep o w e ro fe l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o ns o u r c e ，t h ed i s t a n c eo ft e s tp o i n ta n df r e q u e n c y o fe l e c t r o m a g n e t i cs o u r c e t h ec o n n e c t i o nt og r o u n d ，t h es h i e l dm a t e r i a l ，a n dt h e e x i s t e n c eo fm e t a lo b j e c t sn e a r b yt e s ta r e a e t c a c e o r d i n gt ot i m e h a r m o n i c e l e c t r o m a g n e t i cf i e l dt h e o r y , w h e nt h es h i e l d i n gc h a m b e ri si nt h ei n d u c t i o nf i e l d t h e e l e c t r o m a g n e t i cf i e l ds t r e n g t hi sm u c hm o r ec o m p l i c a t e dt h a nt h ef a rf i e l do fp l a n e w a v e w h a ts oe v e rt h ef i e l ds t r e n g t hi n s i d et h eb a l ll i k es h e l t e rc a nb ec a l c u l a t e d t h e o r e t i c a l l y w h e nt h et h i c k n e s so fm e t a lc o a to ff a b r i cu pt oac e r t a i nv a l u e t h e c o n t r i b u t i o no ff u r t h e rc o a t i n gt h i c k n e s si sm e a n i n g l e s st os h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s i t s e l fi nt e r m o ft h ee l e c t r o m a g n e t i cs k i ne f f e c t i v e n e s s w i t ht h es a m eo n e e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n gf a b r i c ，t h eh i g h e ro ft h es i g n a lf r e q u e n c y , t h eb e t t e ro ft h e s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ec o a t i n g m a g n e t i cp e r r n e a b i l i t ya n de l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t yo ft h es u r f a c eo ff a b r i c s t h eh i g h e r , t h em a g n e t i cp e r m e a b i l i t ya n de l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t y ：t h eb e t t e r , t h em e t a l e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s f o ri r r e g u l a rs h a p eo fg a r m e n t s i tw o u l db e d i f f i c u l tt oc a l c u l a t et h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sa si d e a lm o d e ls p h e r i c a ls h e l t e rd o e s f o r t h er e a s o nt h a ti tw o u l db es t r o n g l ya f f e c t e db yt h ea c t u a ls i t u a t i o n so fg a r m e n t s t h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sc a nc o m ed o n es i g n i f i c a n t l yv i at h ea n t i e l e c t r o m a g n e t i c s h i e l d i n gg a r m e n t sc o l l a r s ，c u f f s ，p l a c k e t sa n do t h e rk i n do fe x p o s u r e s t h i sr e s e a r c h i n d i c a t e s ：t h eg a r m e n t ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s c a l l tb es i m p l yc h a r a c t e r i z e db y f a b r i c ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s i no r d e rt o t e s ta b o v er e s u l t s ，t h i ss u b j e c tj o i n sa d v a n t a g e so fi n t e r n a t i o n a l b i g s a m p l em e t h o d a n d w i n d o wm e t h o d w h i c hh a sb e e ns u m m a r i z e dc o m p r e h e n s i v e l y a n dc r e a t e s f c lt e s tm e t h o do ff a b r i ca n dg a r m e n te l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n g e f f e ：c t i v e n e s st e s t i n gs y s t e m s ot h a t ，f a b r i c sa n dg a r m e n t ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s c a nb ee v a l u a t e du n d e rt h es a m et e s t i n gc o n d i t i o n t h ep o i n tf r e q u e n c ye m i s s i o n sa r e t a k e ni n t ot h ew a v es i g n a ls o u r c ei nt h es y s t e m ，i n c l u d i n gm i d d l ea n dh i g hf r e q u e n c y b a n d t h e s ee l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o ns o u r c e sa r et y p i c a lb a n d s ，a l m o s ta l lh o m e a p p l i a n c e sa n d c i v i l i a nl i v i n ge n v i r o n m e n t se l e c t r o m a g n e t i cf r e q u e n c yp o l l u t i o n s o u r c ea r ec o v e r e d t h ea n e c h o i cc h a m b e ri su s e di ne l e c t r o m a g n e t i cs i g n a la d a p t i n g u n i t w h i c hi sa b l et or e c e i v ea l la t t e n u a t i o n so fe l e c t r o m a g n e t i cw a v e ，t h e nc a l c u l a t e d t h ef a b r i ca n dg a r m e n t ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sb yc o n v e r s i o nf o r m u l a i nt h i s p a p e r , t h ee f f e c t i v e n e s s o fa l lk i n d sa n t i e l e c t r o m a g n e t i cg a r m e n t s a r e e v a l u a t e ds y s t e m a t i c a l l ya n di n d i c a t e s ：g a r m e n t s s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sa r ec l o s e l y r e l a t e dt ot h eo p e n i n g s ，s u c ha ss l i t s ，a n df a b r i cp h y s i c a ls t a t e se t c r e l a t i v e l y , t h e s l i t so fg a r m e n ta r ef a t a la g a i n s to t h e rc o n d i t i o n s w e t t i n gf a b r i ch a sl o wf r e q u e n c y a t t e n u a t i o n h i g h e l f r e q u e n c ya t t e n u a t i o ni s n tn o t a b l e d i f f e r e n ts t y l e so fg a r m e n t so f s a m es h i e l d i n gf a b r i c s ，t h el i m i t e ds h i e l d i n ge f f e ：c t i v e n e s sw o u l dn o te x c e e ds i n g l e f a b r i c ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s t h em o r eo ft h ee x p o s u r ea r e a s ，t h el o w e ro ft h e s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s ，f o re x a m p l e ，t h eg a r m e n t l i k ea p r o n s ，a l m o s tl o s ta n y s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sp r o p e r t ya c t u a l l y t r a d i t i o n a l l y , p e o p l er e g a r da n t i - s t a t i ca n da n t ie l e c t r o m a g n e t i cp r o p e r t yo ff a b r i c s a s o n ep h y s i c a lp r o p e r t y i no r d e rt of i n do u tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h i st w op r o p e r t i e s ， t h i sp a p e ra l s or e s e a r c ho nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e no r g a n i cc o n d u c t i v ef i b e r sb l e n d e d y a m sc o n d u c t i v i t y a n de l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s w h e no r g a n i c c o n d u c t i v ef i b e rc o n t e n to fy a mi su pt o4 t h ea n t i - s t a t i cp r o p e r t yo f i t sf a b r i ci s s a t i s f a c t o r y , w h i l et h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s i sm u c hl o w e r w h e nt h eo r g a n i c c o n d u c t i v ef i b e rc o n t e n tu pt o10 ，t h ee l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si s m u c hl o w e rt h a nt h ef a b r i cc o n t e n to fs t a i n l e s ss t e e lf i b e ro fu pt o 10 ，w h i c h e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si sn o t a b l e k e yw o r d s ：e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n gf a b r i ca n dg a r m e n t ，e x p o s u r ea r e a ，s h i e l d i n g e f f e c t i v e n e s s ，m e t h o do ft e s t ， 目錄 第一章緒論1 1 1 電磁場與電磁污染l 1 1 1 電磁場源種類2 1 1 2 人工輻射場源分類3 1 2 電磁波的生物效應(yīng)4 1 2 1 電磁波對生物體的致熱效應(yīng)：4 1 2 2 非熱效應(yīng)5 1 3 電磁屏蔽織物與服裝6 1 3 1 電磁屏蔽織物和防護服裝6 1 3 2 電磁屏蔽織物生產(chǎn)技術(shù)：7 1 4 電磁屏蔽效能的測試技術(shù)現(xiàn)狀1 2 1 4 1 “m i l s t d - 2 8 5 大樣法”特性1 2 1 4 2 同軸測量法1 3 1 4 3 拱形法1 4 1 5 本課題的主要研究內(nèi)容與目標(biāo)1 5 第二章電磁屏蔽原理與效能1 7 2 1 電磁屏蔽基礎(chǔ)理論1 7 2 1 1 電磁輻射傳播特性1 7 2 1 2 電磁波分類與射頻電磁場2 0 2 1 3 電磁屏蔽原理2 3 2 2 理想球面屏蔽體的屏蔽效能2 6 2 2 1 研究模型2 6 2 2 2 影響屏蔽體內(nèi)部場強的因素2 6 2 2 3 理想球面屏蔽體內(nèi)磁場屏蔽2 8 2 2 4 屏蔽體內(nèi)電磁衰減原理2 9 2 3 球面電磁屏蔽體內(nèi)部效能的計算3 9 2 3 1 求解模型3 9 2 3 2 矢量磁位表達式4 0 2 3 3 結(jié)果驗證4 1 2 3 4 計算實例4 1 2 3 5 計算結(jié)果分析二4 4 2 4 服裝屏蔽效能內(nèi)在影響因素分析j 4 4 2 4 1 服裝織物屏蔽效能4 4 2 4 2 服裝開口和狹縫對服裝屏蔽效能的影響4 7 2 5 小結(jié)4 7 第三章測試系統(tǒng)的開發(fā)4 9 3 1 電場與磁場強度的測定4 9 3 1 1 測量天線選擇4 9 3 1 2 儀表量程5 0 3 2 小天線的輸入阻抗和有效長度5 0 3 2 1 小天線輸入的阻抗5 0 3 2 2 小天線的有效長度。5 1 3 3 高頻電磁場近區(qū)場強測量儀的選定5 2 3 3 1 工作原理5 2 3 3 2 技術(shù)指標(biāo)：一5 2 3 3 3 電場探頭的選定。：5 3 3 3 4 整流與濾波電路的選用5 4 3 3 5 頻率響應(yīng)5 5 3 3 6 磁場探頭的選擇5 6 3 3 7 場強儀的表體。5 6 3 4 “大樣開窗法”測試系統(tǒng)的建立5 8 3 4 1 測試原理5 8 3 4 2 測試窗及尺寸6 0 3 4 3 主要儀器設(shè)備的選擇6 0 3 4 4 系統(tǒng)誤差分析6 1 3 5 小結(jié)6 2 第四章測試原理與方法6 3 4 1 “大樣開窗法”的原理和測試范圍6 3 4 1 1 原理與術(shù)語6 3 4 1 2 測試目的及范圍6 3 4 1 3 設(shè)備及材料6 4 4 1 4 取樣“ 4 1 5 測試程序6 5 4 1 6 測試結(jié)果計算6 6 4 1 7 測試報告6 7 4 2 織物屏蔽效能小同軸測試方法i 。6 7 4 2 1 測量裝置6 7 4 2 2 測量原理6 7 4 - 3 實驗環(huán)境與安全6 9 4 4 ，j 、結(jié)6 9 第五章屏蔽效能測試結(jié)果與分析7 1 5 1 織物物理狀態(tài)對屏蔽效能的影響一7 1 5 1 1 開口對屏蔽織物效能的影響7 1 5 1 2 縫隙對織物屏蔽效能的影響7 6 5 1 3 織物干濕狀態(tài)對織物屏蔽效能的影響7 9 5 1 4 洗滌對織物屏蔽效能的影響8 l 5 2 服裝暴露面積對其屏蔽效能的影響8 3 5 2 1 不同織物模擬不同款式服裝效能測試8 3 5 2 2 同一織物制成不同款式服裝效能測試8 5 5 3 有機導(dǎo)電短纖維混紡紗的導(dǎo)電及其織物屏蔽效能9 0 5 3 1 有機導(dǎo)電纖維的發(fā)展歷程9 0 5 3 2 有機導(dǎo)電纖維混紡紗抗靜電防輻射實驗9 1 5 4 防電磁輻射服裝屏蔽效能的評價9 6 5 5 小結(jié)9 8 第六章結(jié)論與展望一1 0 1 6 1 結(jié)論10 1 6 2 展望10 2 參考文獻10 3 攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研工作和發(fā)表論文與專利情況1 0 9 致謝一11l i l l 第一章緒論 第一章緒論 紡織品的功能性日益受到業(yè)界和廣大消費者的重視。電磁屏蔽紡織品服裝已 經(jīng)超越勞動保護服裝的特殊用途，成為大眾消費品走進日常生活。但是，由于國 內(nèi)外一直以來沒有統(tǒng)一的檢測標(biāo)準(zhǔn)，市場的防電磁輻射紡織品服裝得不到有效的 質(zhì)量認(rèn)證，存在商家夸大防護功能，誤導(dǎo)消費者的現(xiàn)象。另外，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)通行 的做法是用服裝面料的屏蔽效能來表征服裝的屏蔽效能是不科學(xué)的，電磁屏蔽面 料制成服裝后，電磁屏蔽效能受服裝款式的影響巨大。因此，研究紡織品服裝的 屏蔽效能，建立科學(xué)的測試系統(tǒng)和方法對指導(dǎo)電磁屏蔽紡織品服裝的開發(fā)和規(guī)范 市場具有重要意義。 1 1 電磁場與電磁污染 浩瀚的宇宙空間充滿電磁波，人類實際生活在電波的“海洋”里。如太空及 地面發(fā)出的各種輻射：太陽風(fēng)、x 一射線、紫外線、光輻射、紅外線輻射、高頻 賀低頻電磁輻射、以及其他形式的宇宙射線等n ，。電磁波與人類關(guān)系極為密切， 它在極其廣泛地為人類服務(wù)，電磁場中存儲有能量，可以實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，信息傳 遞，目標(biāo)探測，疾病診斷和治療，交通運輸，感應(yīng)加熱，介質(zhì)加熱等工作目的【2 】。 然而，在電子技術(shù)與電磁波應(yīng)用技術(shù)高速發(fā)展的同時，也帶來了電磁波污染【3 】， 電磁學(xué)專家形象地用“電子煙霧”表達電磁波輻射與電磁能量的泄漏，以及由此而 造成的污染。電磁污染在一定程度也給人類帶來麻煩，甚至危害著人類的健康。 自從第二次世界大戰(zhàn)以來，微波已經(jīng)蔓延到整個地球上空，微波源在以驚人的速 度增長，人類置身于電子煙霧之中已經(jīng)沒有藏身之地。 上世紀(jì)4 0 年代，前蘇聯(lián)和美國的一些操縱電子理療設(shè)備的人員感覺到身體 出現(xiàn)某些不適癥狀，作業(yè)時間一長普遍感到頭痛頭昏、失眠多夢、四肢無力、白 血球總數(shù)升高等癥狀，開始著手研究電磁輻射對機體危害與防護問題。研究發(fā)現(xiàn)： 一定強度的電磁輻射不僅直接影響到各個領(lǐng)域中電子設(shè)備的正常工作，使之信息 失誤、控制失靈，更為嚴(yán)重的是：大強度的電磁輻射長期作用可使人體健康受到 不同程度的危掣4 。 目前，用于遠(yuǎn)距離輸電的高壓電線，對人體的新陳代謝可以產(chǎn)生明顯的影響。 聯(lián)邦德國的一些醫(yī)學(xué)工作者，曾發(fā)現(xiàn)一些“神秘”死亡的兒童大都是住在靠近高壓 天津工業(yè)大學(xué)博十學(xué)位論文 電線和電氣化鐵道的地方，死亡的真正原因懷疑是電磁污染所致【5 】。 對于生活在現(xiàn)代城市中的居民，要想避免電磁波的輻射是很困難的，越來越 多的家用電器使人的身體必然暴露在同一頻段的低強度的電磁輻射環(huán)境中。當(dāng) 然，也不必恐慌，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，家用電器的輻射標(biāo)準(zhǔn)是有限定的，一般 來說家庭環(huán)境中的電磁輻射強度會低于安全極限值，是基本安全的。但對于特殊 人群或敏感人群，如心臟病人，孕婦和兒童，以及在特殊環(huán)境下，電磁輻射對他 們的危害還是存在的，采用一定的防護手段也是必要的。 1 1 1 電磁場源種類 電磁場污染源主要包括兩大類，即自然電磁場與人工電磁場源。自然電磁場 源來自于自然界，是由自然界某些自然現(xiàn)象所引起的。由于自然界發(fā)生某些變化， 常常在大氣層中引起電荷的電離，發(fā)生電荷的蓄積，當(dāng)達到一定程度后引起火花 放電，火花放電頻帶很寬，它可以從幾千赫一直到幾百兆赫，乃至更高頻率。人 工電磁場污染源產(chǎn)生于人- r n 造的若干系統(tǒng)、電子設(shè)備與電氣裝置。人工電磁場 源按頻率不同又可分為工頻場源與射頻場源。工頻雜波場源中，以大軸功率輸電 線路所產(chǎn)生的電磁污染為主，同時也包括若干種放電型場源。射頻場源主要指由 于無線電設(shè)備或射頻設(shè)備工作過程中所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)與電磁輻射。電磁場源可 用表1 1 與表1 2 說明： 表1 - 1 自然電磁場分類i l 】 、 電磁場分類來源 大氣與空氣污染 自然界的火花放電、雷電、臺風(fēng)、寒冷雪飄、火山噴發(fā) 太陽電磁場源太陽的黑點活動與黑體放射 宇宙電磁場源銀河系恒星的爆發(fā)、宇宙間電子移動 2 第一章緒論 表卜2 人工型電磁場污染源分類 分類 設(shè)備名稱污染源與部件 一 由于高電壓、大電流引起靜電感應(yīng)、 放 電暈放電電力線( 送配電線) 電磁感應(yīng)、大地漏泄電流所造成 一 電 輝光放電放電管白光燈、高壓水銀燈及其他放電管 所 致 場 弧光放電開關(guān)、電氣鐵道、放電管點火系統(tǒng)、發(fā)電機、整流裝置 源 電氣設(shè)備、發(fā)動機、冷藏 火花放電整流器、發(fā)電機、放電管點火系統(tǒng) 車、汽車 大功率輸電線、電氣設(shè)污染來自高電壓、大電流的電力線 工頻感應(yīng)場源 備、電氣鐵道場電氣設(shè)備 廣播、電視與通風(fēng)設(shè)備的振動與發(fā) 無線電發(fā)射器、雷達 射系統(tǒng) 高頻加熱設(shè)備、熱合機、工業(yè)用射頻利用設(shè)備的工作電路與 射頻輻射場源 微波干燥機 。 振蕩系統(tǒng) 醫(yī)學(xué)用射頻利用設(shè)備的工作電路與 理療機、治療機 振蕩系統(tǒng) 微波爐、電腦、電磁灶、 家用電器功率源為主 電熱毯 移動通信設(shè)備手機、小靈通、對講機 天線為主 高層樓群以及大的金屬 建筑物反射墻壁、鋼筋、吊車 構(gòu)件 1 1 2 人工輻射場源分類 人為輻射的產(chǎn)生的電磁源、產(chǎn)生的時間和地區(qū)以及頻率分布特性是多種多樣 的。若根據(jù)頻段劃分，對環(huán)境構(gòu)成污染的主要劃分為：工頻，以大軸功率輸送架 空線和變配電站為主；射頻，主要包括工、科、壓射頻設(shè)備、廣播電視發(fā)射系統(tǒng)、 雷達系統(tǒng)及微波加熱系統(tǒng)；射頻段還包括通信設(shè)施，比如手機；辦公設(shè)備，比如 電腦；家用電器，諸如微波爐、電磁爐、電熱毯等等。由于上述設(shè)施，功率大， 輻射強度大，因而往往在其過程中，會對一定范圍的環(huán)境構(gòu)成了污染。 電磁污染的定義：當(dāng)電磁輻射( 或電磁感應(yīng)) 場強度達到一定量值時，有可 能對人體或生物體產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，造成不良影響與危害，或未達到危害人體，但 干擾了正常通訊等均構(gòu)成電磁污染。 電磁輻射污染對人體的損害主要有三類：一是對人體直接致病損害；二是導(dǎo) 致胎兒畸形；三是導(dǎo)致遺傳物質(zhì)，細(xì)胞或基因發(fā)生突變，造成潛在損害。 3 天津工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 1 2 電磁波的生物效應(yīng) 到目前為止，電磁輻射對生物體的作用機制，大體上分為熱效應(yīng)與非熱效應(yīng) 兩類，用圖1 - i 標(biāo)出則方便于分析、研究。 圓 | 黼l l 菲漲 圓l 蘭蘭竺塾| 睜理力孝姚i 7 1 、二 l 洋讕l 細(xì)簏電位致麥l ! l 怒 壓 l 篼豫l 陟尋空閱灞潑曬霰子躉匐及援蕊蓬勸i 、 電 導(dǎo) l i| 細(xì)贍嬲燃翔雅效壹l 效 電 掛 應(yīng) 效 睫動加速l ，i 蜜宇甲 降蕘膜通過性改變| 恒 隆物生仡活饕掛敵變l ，陂質(zhì)顆 l 鬣羹飯性大分子形戒i j i7 jx ? ? j 圈降燃l 圖1 1 電磁輻射生物效應(yīng)作用原理m 1 電磁輻射的危害分為電離輻射與非電離輻射兩類危害，本章闡述非電離輻射 危害。從頻率概念來講主要是指工頻場與射頻電磁場頻段。工頻場與電磁場的場 強度達到足夠限度時，能對人體發(fā)生作用。從事射頻作業(yè)時，直接對身體產(chǎn)生作 用的不是射頻電流本身的接觸作用，而是由于電磁輻射作用的結(jié)果。機體處在射 頻電磁場的作用下，能吸收一定的輻射能量發(fā)生生物學(xué)作用，主要是熱作用【7 j 。 電磁輻射是從事各種射頻作業(yè)的外界環(huán)境中的特定性因素。除熱效應(yīng)之外，還能 產(chǎn)生另一種非熱效應(yīng)。 1 2 1 電磁波對生物體的致熱效應(yīng) 由于電磁場方向變化極快，致使偶極子發(fā)生迅速的取向作用。在取向過程， 偶極子與周圍分子發(fā)生劇烈碰撞而產(chǎn)生大量的熱。所以，當(dāng)機體處在電磁場中時， 人體內(nèi)的分子發(fā)生重新排列。分子在排列過程中的相互碰撞摩擦，消耗了場能而 轉(zhuǎn)化熱能，引起熱作用。此外，體內(nèi)還有電介質(zhì)溶液，其中的離子因受到場力 作用而發(fā)生位置變化，當(dāng)頻率很高時將在其平衡位置振動，也能使電介質(zhì)發(fā)熱； 同時，體內(nèi)的某些萬分為導(dǎo)體，比如體液等，在不同程度上具有閉合回路的性質(zhì)， 4 第一章緒論 這樣在電磁場作用下尚可產(chǎn)生局部性感應(yīng)渦流而導(dǎo)致生熱。由于體內(nèi)各個組織的 導(dǎo)電性能不同，電磁場對機體各個組織的熱作用也不一樣。通過上述關(guān)于作用機 理的分析看出：電磁場強度愈大，分子運動將場能轉(zhuǎn)化為熱能的量值愈大，身體 熱作用就愈明顯劇烈。電磁場對人體的作用程度是與場強度成正比的。因此，當(dāng) 電磁場的輻射強度在一定量值范圍內(nèi)，它可以