物理性污染控制-第四章-電磁污染及其控制

物理性污染控制 主編陳杰瑢 第四章電磁輻射污染及其防治 第一節(jié)概述 第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ) 第三節(jié)電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 第四節(jié)電磁輻射污染防治技術(shù) 第四章 第一節(jié)概述 一 電磁環(huán)境和電磁輻射污染 二 電磁輻射污染源 三 電磁輻射污染的危害 一 電磁環(huán)境和電磁輻射污染 電磁環(huán)境定義 某個(gè)存在電磁輻射的空間范圍 特點(diǎn) 電磁輻射是以電磁波的形式在空間環(huán)境中傳播的 不能靜止地存在于空間某處 人類工作和生活的環(huán)境充滿電磁輻射 電磁輻射污染是指人類使用產(chǎn)生電磁輻射的器具而泄露的電磁能量流傳播到室內(nèi)外空氣中 其量超出環(huán)境本底值 且其性質(zhì) 頻率 強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等綜合影響而引起周圍人群的不適感 并使健康和福利受到損害 二 電磁輻射污染源 一 電磁輻射污染源的種類 二 電磁輻射體與電磁輻射的產(chǎn)生 一 電磁輻射污染源的種類 表4 2人工電磁場(chǎng)源分類 自然電磁場(chǎng)源 雷電 火山活動(dòng) 太陽活動(dòng)和宇宙射線 自然電磁場(chǎng)源 家用電器 人工電磁場(chǎng)源 電子設(shè)備 大功率輸電線 人工電磁場(chǎng)源 二 電磁輻射體與電磁輻射的產(chǎn)生 電磁輻射體定義 能產(chǎn)生電磁輻射的物體 電力系統(tǒng)工業(yè)設(shè)備電氣化鐵道系統(tǒng)及設(shè)備廣播電視和微波發(fā)射系統(tǒng)及設(shè)備電磁冶煉系統(tǒng)及電加熱設(shè)備等 電磁輻射的產(chǎn)生電磁輻射是一種物理現(xiàn)象 是能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象 輸出功率100kW 頻率200 300kHz的高頻冶煉機(jī)電磁輻射 表4 3 表4 3冶煉機(jī)作業(yè)區(qū)電磁輻射產(chǎn)生狀況 三 電磁輻射污染的危害 對(duì)人體健康危害的影響因素 三 電磁輻射污染的危害 周圍環(huán)境 受體差異 輻射源 頻率 波長(zhǎng) 電磁場(chǎng)強(qiáng)度 波形 照射時(shí)間 與輻射源距離 累計(jì)頻次 波長(zhǎng)對(duì)生物效應(yīng)的影響 表4 4 受檢人員癥狀百分比與場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系統(tǒng)計(jì) 表4 5 場(chǎng)強(qiáng) 電磁波作用于人體的機(jī)理 案例介紹 在斯德哥爾摩市 生活在高壓輸電線區(qū)域內(nèi)的市民 因磁通密度B 3mG 毫高斯 癌癥發(fā)病率為其他地區(qū)的3 8倍 1991年英國(guó)勞達(dá)公司一架民航機(jī)不幸墜毀 電磁輻射釀成了這場(chǎng)大禍 環(huán)境保護(hù)報(bào) 1993年 瑞典等北歐三國(guó)的研究調(diào)查公布 長(zhǎng)期受到2mG以上的電磁輻射影響 罹患白血病的機(jī)會(huì)是正常人的2 1倍 罹患腦腫瘤的機(jī)會(huì)是正常人的1 5倍 一 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 二 電磁場(chǎng)與電磁輻射 三 射頻電磁場(chǎng) 四 電磁輻射的量度單位 第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ) 一 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 一 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 二 電磁場(chǎng)與電磁輻射 電磁輻射 電磁場(chǎng)以一定速度在空間傳播過程中不斷向周圍空間輻射能量 此能量稱為電磁輻射 亦稱電磁波 一 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 二 電磁場(chǎng)與電磁輻射 三 射頻電磁場(chǎng) 四 電磁輻射的量度單位 第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ) 二 電磁場(chǎng)與電磁輻射 一 電磁波的周期 T 頻率 f 波長(zhǎng) 和波速 V 二 場(chǎng)區(qū)分類及其特點(diǎn) 三 電磁場(chǎng)的能量 四 電磁波的傳播特性 周期 電磁波發(fā)生一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間 單位s 秒 頻率 電磁場(chǎng)每秒振蕩的次數(shù) 單位Hz 赫茲 常用單位還有kHz 千赫 MHz 兆赫 或GHz 千兆赫 周期與頻率互為倒數(shù)103MHz 106kHz 109Hz 一 電磁波的周期 T 頻率 f 波長(zhǎng) 和波速 V 波長(zhǎng) 電磁波在一個(gè)周期內(nèi)所經(jīng)過的距離 單位有nm 納米 m 微米 或m 米 等 換算關(guān)系1m 103mm 106 m 109nm 波速 v 電磁波在介質(zhì)中的傳播速度 4 1 真空光速c0 2 993 108m s 3 108m s 相對(duì)介電常數(shù) 相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù) 討論 在同一介質(zhì)中 電磁波傳播速度是不變的 故波長(zhǎng)與頻率成反比 定義空氣的 r和 r的值均為1 則電磁波在空氣中的波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系可簡(jiǎn)化為 4 2 二 場(chǎng)區(qū)分類及其特點(diǎn) 電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H間無定量比例關(guān)系 近區(qū)場(chǎng)電磁場(chǎng)強(qiáng)度比遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)要大得多 且衰減速度快 近區(qū)場(chǎng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象與場(chǎng)源密切相關(guān) 近區(qū)場(chǎng)不能脫離場(chǎng)源而獨(dú)立存在 電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的定量關(guān)系 電場(chǎng)E與磁場(chǎng)H互相垂直 且都與傳播方向垂直 遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)電磁輻射強(qiáng)度隨距離衰減比近區(qū)場(chǎng)緩慢 4 3 電場(chǎng)的能量 用電場(chǎng)各點(diǎn)的能量密度表示磁場(chǎng)的能量 用磁場(chǎng)各點(diǎn)的能量密度表示電磁場(chǎng)的能量 等于上述二者之和 三 電磁場(chǎng)的能量 4 5 4 6 4 7 四 電磁波的傳播特性 1 電場(chǎng)分量與磁場(chǎng)分量 2 電磁波的傳播方向 3 波的極化 4 電磁波在不同介質(zhì)中的衰減 5 電磁波的反射和透射 6 電磁波的相速與群速 7 電磁波譜 作簡(jiǎn)諧振動(dòng)的平面電磁波沿z方向傳播時(shí) x方向的電場(chǎng)強(qiáng)度Ex為 1 電場(chǎng)分量與磁場(chǎng)分量 4 8 其中 y分量的磁場(chǎng)Hy為 4 9 其中 介質(zhì)的本征阻抗 電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度H互相垂直的關(guān)系用右手螺旋法則描述 即右手四指由電場(chǎng)強(qiáng)度方向轉(zhuǎn)向磁場(chǎng)強(qiáng)度方向時(shí) 垂直伸直的大拇指的方向即為電磁波的傳播方向 電磁波的傳播方向用矢量S表示 S E H 4 10 2 電磁波的傳播方向 波的極化 指電場(chǎng)E的取向 類型 由電場(chǎng)的方向來決定電場(chǎng)的水平分量和垂直分量的相位相同或相反時(shí)為直線極化波 電場(chǎng)的水平分量和垂直分量振幅相等 而相位相差90 或270 時(shí)為圓極化波 電場(chǎng)兩個(gè)分量的振幅和相位都不相等 則為橢圓極化波 3 波的極化 4 電磁波在不同介質(zhì)中的衰減 均勻介質(zhì) 如空氣 中 無能量損耗 電磁波的波形不隨距離改變 電場(chǎng)和磁場(chǎng)在時(shí)間上同相 在空間上互相垂直 均作正弦函數(shù)的周期性變化 而且也都與傳播方向垂直 圖4 1 電磁波在無損介質(zhì)中的衰減 4 電磁波在不同介質(zhì)中的衰減 金屬等傳導(dǎo)介質(zhì)中 自由電子在電磁場(chǎng)的作用下定向運(yùn)動(dòng)形成電流 引起電磁波能量的損耗 衰減 電磁波只在傳導(dǎo)介質(zhì)的表面層或界面上傳播 波形為衰減正弦波 圖4 2 電磁波在有損介質(zhì)中的衰減 4 電磁波在不同介質(zhì)中的衰減 趨膚厚度 穿透深度 電磁波能夠穿入金屬的深度 電磁波在有損介質(zhì)中的衰減 4 11 式中 介質(zhì)的電導(dǎo)率 介質(zhì)的磁導(dǎo)率 頻率越低 進(jìn)入良導(dǎo)體的厚度即穿透深度越大 5 電磁波的反射和透射 電磁波傳播至分界面時(shí) 發(fā)生反射和透射 圖4 3電磁波的反射和透射 反射系數(shù)傳輸系數(shù) 又稱透射系數(shù) 5 電磁波的反射和透射 當(dāng)平面波在理想導(dǎo)電平面上垂直入射時(shí) 4 12 4 13 6 電磁波的相速與群速 電磁波的角頻率 rad s 7 電磁波譜 電磁波 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 x射線和 射線等 的頻率 或波長(zhǎng) 不同 按其頻率 或波長(zhǎng) 的大小 依次排列譜圖即成電磁波譜 圖4 4電磁波譜圖 一 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 二 電磁場(chǎng)與電磁輻射 三 射頻電磁場(chǎng) 四 電磁輻射的量度單位 第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ) 三 射頻電磁場(chǎng) 射頻電磁場(chǎng) 高頻電流周圍形成的高頻率電場(chǎng)和磁場(chǎng) 也稱高頻電磁場(chǎng) 每秒振蕩十萬次以上的交流電 表4 6射頻電磁場(chǎng)的頻段 三 射頻電磁場(chǎng) 射頻電磁場(chǎng) 高頻電流周圍形成的高頻率電場(chǎng)和磁場(chǎng) 也稱高頻電磁場(chǎng) 表4 6射頻電磁場(chǎng)的頻段 應(yīng)用于無線電廣播 三 射頻電磁場(chǎng) 射頻電磁場(chǎng) 高頻電流周圍形成的高頻率電場(chǎng)和磁場(chǎng) 也稱高頻電磁場(chǎng) 表4 6射頻電磁場(chǎng)的頻段 應(yīng)用于無線電廣播 電視 三 射頻電磁場(chǎng) 射頻電磁場(chǎng) 高頻電流周圍形成的高頻率電場(chǎng)和磁場(chǎng) 也稱高頻電磁場(chǎng) 表4 6射頻電磁場(chǎng)的頻段 應(yīng)用于無線電廣播 電視 微波技術(shù) 表示電場(chǎng)中各個(gè)點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量 用單個(gè)電荷在電場(chǎng)中所受到的力的大小來衡量 單位 V m 伏 米 mV m 毫伏 米 或 V m 微伏 米 四 電磁輻射的量度單位 磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小在數(shù)值上等于該點(diǎn)單位磁極所受力的大小 單位 A m 安 米 mA m 毫安 米 A m 微安 米 四 電磁輻射的量度單位 射頻電磁場(chǎng)頻段不同 測(cè)量采用的單位不同 四 電磁輻射的量度單位 高頻 100kHz 30MHz 甚高頻 30 300MHz V m mV m V m或dB 分貝 特高頻微波領(lǐng)域 300MHz 單位 功率密度W cm2 mW cm2或 W cm2 定義 兩個(gè)或兩個(gè)以上頻率的電磁波復(fù)合在一起的場(chǎng)強(qiáng) 計(jì)算式 4 16 式中 E 復(fù)合場(chǎng)強(qiáng) V m E1 E2 En 各頻率對(duì)應(yīng)的電磁場(chǎng)強(qiáng) 四 電磁輻射的量度單位 一 電磁輻射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)計(jì)算方法 二 電磁輻射評(píng)價(jià)測(cè)量范圍 第三節(jié)電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 一 電磁輻射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)計(jì)算方法 一 我國(guó)電磁輻射標(biāo)準(zhǔn) 二 國(guó)際電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 作業(yè)場(chǎng)所電磁輻射安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 電磁輻射環(huán)境安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 干擾控制標(biāo)準(zhǔn) 一 我國(guó)電磁輻射標(biāo)準(zhǔn) 一 我國(guó)電磁輻射標(biāo)準(zhǔn) 1 電磁輻射防護(hù)規(guī)定 GB8702 88 2 環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB9174 3 88 3 作業(yè)場(chǎng)所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB10346 89 4 作業(yè)場(chǎng)所超短波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB1043 89 5 作業(yè)場(chǎng)所工頻電場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB16203 1996 6 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GBZ1 2002 7 國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)家環(huán)保總局和國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布增加了SAR 比吸收率 劑量的內(nèi)容規(guī)定在24h以內(nèi)任意連續(xù)6min的平均SAR應(yīng)小于0 02W kg 職業(yè)照射導(dǎo)出限值 表4 7 公眾照射導(dǎo)出限值 表4 8 1 電磁輻射防護(hù)規(guī)定 GB8702 88 1 電磁輻射防護(hù)規(guī)定 GB8702 88 表4 7職業(yè)照射導(dǎo)出限值 150 0 40 0 5 0 0015 系平面波等效值 供對(duì)照參考 供對(duì)照參考 不作為限值 表中f是頻率 MHz 表中數(shù)據(jù)作了取整處理 1 電磁輻射防護(hù)規(guī)定 GB8702 88 表4 8公眾照射導(dǎo)出限值 150 0 40 0 5 0 0015 系平面波等效值 供對(duì)照參考 供對(duì)照參考 不作為限值 表中f是頻率 MHz 表中數(shù)據(jù)作了取整處理 本標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定對(duì)于一個(gè)輻射體發(fā)射幾種頻率或存在多個(gè)輻射體時(shí) 其電磁輻射場(chǎng)的場(chǎng)量參數(shù)在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值之和 應(yīng)滿足Ai j 第i個(gè)輻射體受j頻段輻射的輻射水平 Bi j l 對(duì)應(yīng)于j頻段的電磁輻射所規(guī)定的照射限值 1 電磁輻射防護(hù)規(guī)定 GB8702 88 4 16 SAR值 能流密度 s P A P 4 L2 L為手機(jī)與人體的距離 吸收功率 p s S S為人體接受輻射的表面積 SAR p m m為接受輻射的人體組織的質(zhì)量 SAR PS 4 L2m Kp L2 適用范圍 適用于一切人群經(jīng)常居住和活動(dòng)場(chǎng)所的環(huán)境電磁輻射 不包括職業(yè)輻射和射頻 微波治療需要的輻射 內(nèi)容 二級(jí)容許限值 表4 9 I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)安全區(qū) 老弱病殘?jiān)袐雰汗娫诖藚^(qū)環(huán)境中長(zhǎng)期居住生活 不受電磁輻射影響的區(qū)域 II級(jí)中間區(qū) 長(zhǎng)期居住生活在此區(qū) 有可能對(duì)易感人群引起某些不良反應(yīng)或影響 故必須加以限制 2 環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB9174 3 88 表4 9環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB9174 3 88 適用范圍 接觸微波輻射的各類作業(yè) 除居民所受環(huán)境輻射及接受微波診斷或治療的輻射外 內(nèi)容 規(guī)定了作業(yè)場(chǎng)所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試方法 此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容相對(duì)較多 詳細(xì)可參見標(biāo)準(zhǔn)原件 GB10346 89 主要內(nèi)容 表4 10 3 作業(yè)場(chǎng)所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB10346 89 表4 10作業(yè)場(chǎng)所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB10346 89 內(nèi)容 規(guī)定了作業(yè)場(chǎng)所超高頻輻射 30 300MHz 的容許限值及測(cè)試方法 表4 11 4 作業(yè)場(chǎng)所超短波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB1043 89 表4 11 作業(yè)場(chǎng)所超短波 30 300MHz 輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB10437 89 內(nèi)容 作業(yè)場(chǎng)所工頻電場(chǎng)8小時(shí)最高容許量為5kV m 因工作需要必須進(jìn)入超過最高容許量的地點(diǎn)或延長(zhǎng)接觸時(shí)間時(shí) 應(yīng)采取有效防護(hù)措施 帶電作業(yè)人員應(yīng)該在 全封閉式 的屏蔽裝置中操作 或應(yīng)穿包括面部的屏蔽服 5 作業(yè)場(chǎng)所工頻電場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB16203 1996 6 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GBZ1 2002 主要內(nèi)容 1 防非電離輻射 射頻輻射 生產(chǎn)工藝過程防止電磁輻射能的泄漏措施 工作地點(diǎn)微波輻射強(qiáng)度衛(wèi)生限值 短時(shí)間接觸時(shí)輻射強(qiáng)度衛(wèi)生限值 高頻電磁輻射工作地點(diǎn)輻射強(qiáng)度衛(wèi)生限值 產(chǎn)生非電離輻射的設(shè)備的屏蔽措施 6 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GBZ1 2002 主要內(nèi)容 2 工頻超高壓電場(chǎng)的防護(hù) 產(chǎn)生工頻超高壓電場(chǎng)的設(shè)備防護(hù)措施 產(chǎn)生工頻超高壓電場(chǎng)的設(shè)備安裝地址 位置 的選擇與輻射強(qiáng)度限值 從事工頻高壓電作業(yè)場(chǎng)所的電場(chǎng)強(qiáng)度限值 超高壓輸電設(shè)備的屏蔽要求 超短波輻射作業(yè)區(qū)安全限值 GJB1002 90 7 國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn) 表4 14 超短波 30 300MHz 輻射作業(yè)區(qū)安全限值 GJB1002 90 當(dāng)在脈沖條件下工作電場(chǎng)強(qiáng)度大于10V m 在連續(xù)波條件下工作電場(chǎng)強(qiáng)度大于14V m時(shí) 都必須采取有效防護(hù)措施 如實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以平均功率密度表示時(shí) 須將數(shù)據(jù)按下式換算成等效值 式中 E為電場(chǎng)強(qiáng)度 單位為V m Pd為功率密度 單位為W m 水面艦艇磁場(chǎng)對(duì)人體作用安全限值 GJB2779 96 7 國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn) 生活艙 系包括居住艙 會(huì)議室 餐廳等生活與休息艙室 一般工作艙 指除強(qiáng)磁場(chǎng)設(shè)備艙以外的各種作業(yè)艙室 表4 15 水面艦艇磁場(chǎng)對(duì)人體作用安全限值 GJB2779 96 1 工頻電場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 2 工頻磁場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 3 射頻電磁輻射標(biāo)準(zhǔn) 4 無線通信標(biāo)準(zhǔn) 5 磁場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn) 二 國(guó)際電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 表4 16各國(guó)工頻電場(chǎng)強(qiáng)度限值 1 工頻電場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 目前約有20個(gè)國(guó)家制定了工頻電場(chǎng)電磁輻射標(biāo)準(zhǔn) 多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是推薦值 表4 17IRPA INIRC50 60Hz電磁場(chǎng)限值 2 工頻磁場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)際輻射防護(hù)協(xié)會(huì)所屬國(guó)際非電離輻射委員會(huì) IRPA INIRC 于1990年向各國(guó)推薦頻率為50 60Hz電場(chǎng)和磁場(chǎng)限值臨時(shí)導(dǎo)則 2 工頻磁場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 4 19 職業(yè)照射 受照射時(shí)間t與電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系為 公眾照射 磁通量密度 1mT時(shí) 受照射時(shí)間容許值限制在每天數(shù)分鐘以內(nèi) 且此時(shí)體內(nèi)感應(yīng)電流密度 2mA m 表4 18IRPA射頻電磁輻射職業(yè)暴露限值 3 射頻電磁輻射標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)際輻射防護(hù)協(xié)會(huì) IRPA 對(duì)射頻電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)的修改 1988年 表中f為頻率 MHz 表4 19IRPA射頻電磁輻射公眾暴露限值 3 射頻電磁輻射標(biāo)準(zhǔn) 表中f為頻率 MHz 4 無線通信標(biāo)準(zhǔn) 無線通信容許限值 為保護(hù)無線通信環(huán)境中工作和生活的職業(yè)人群和公眾人群的安全與健康的限值 國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì) ICNPR 制定的無線通信標(biāo)準(zhǔn)被世界衛(wèi)生組織和越來越多的國(guó)家 地區(qū)逐步采用 國(guó)外研究機(jī)構(gòu)已有研究報(bào)道 對(duì)恒定磁場(chǎng)職業(yè)暴露標(biāo)準(zhǔn)提出了一些建議或推薦限值 但尚未得到公認(rèn) 僅具有參考價(jià)值 我國(guó)在磁場(chǎng)暴露衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)方面研究較少 5 磁場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn) 表4 20電磁輻射評(píng)價(jià)測(cè)量范圍 二 電磁輻射評(píng)價(jià)測(cè)量范圍 一 電磁輻射防護(hù)基本原則 二 電磁輻射防治的基本方法 三 電磁輻射防治技術(shù) 四 電磁輻射控制應(yīng)用實(shí)例 第四節(jié)電磁輻射污染防治技術(shù) 一 電磁輻射防護(hù)基本原則 目標(biāo) 抑制電磁輻射源具體做法 設(shè)備的合理設(shè)計(jì) 加強(qiáng)電磁兼容性設(shè)計(jì)的審查與管理 做好模擬預(yù)測(cè)和危害分析工作等 主動(dòng)防護(hù)與治理被動(dòng)防護(hù)與治理 目標(biāo) 防護(hù)被輻射方具體做法 采用調(diào)頻 編碼等方法防治干擾 對(duì)特定區(qū)域和特定人群進(jìn)行屏蔽保護(hù) 在泄漏和輻射源層面采取防護(hù)措施特點(diǎn) 著眼于設(shè)備的電磁漏場(chǎng)和電磁漏能減少 使泄漏到空間的電磁場(chǎng)強(qiáng)度和功率密度降低到最小程度 根據(jù)上述電磁輻射防護(hù)技術(shù)原則 電磁輻射防護(hù)形式分為兩大類 在作業(yè)人員層面 包括工作環(huán)境 采取防護(hù)措施特點(diǎn) 著眼于增加電波在介質(zhì)中的傳播衰減 使到達(dá)人體的場(chǎng)強(qiáng)和能量水平降低到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下 二 電磁輻射防治的基本方法 一 屏蔽 1 屏蔽的分類 2 電磁場(chǎng)屏蔽機(jī)理 3 電磁屏蔽室的設(shè)計(jì)制作 1 屏蔽的分類 屏蔽 采取一切可能的措施將電磁輻射的作用與影響限定在一個(gè)特定的區(qū)域內(nèi) 1 屏蔽的分類 屏蔽分類 1 按照屏蔽的方法 2 按照屏蔽的內(nèi)容 主動(dòng)場(chǎng)屏蔽 被動(dòng)場(chǎng)屏蔽 電磁屏蔽 靜電屏蔽 磁屏蔽 屏蔽分類 1 按照屏蔽的方法 2 按照屏蔽的內(nèi)容 主動(dòng)場(chǎng)屏蔽 被動(dòng)場(chǎng)屏蔽 電磁屏蔽 靜電屏蔽 磁屏蔽 1 屏蔽的分類 場(chǎng)源位于屏蔽體之內(nèi)限制場(chǎng)源對(duì)外部空間的影響 屏蔽分類 1 按照屏蔽的方法 2 按照屏蔽的內(nèi)容 主動(dòng)場(chǎng)屏蔽 被動(dòng)場(chǎng)屏蔽 電磁屏蔽 靜電屏蔽 磁屏蔽 場(chǎng)源位于屏蔽體之外用于防治外界電磁場(chǎng)對(duì)屏蔽室內(nèi)的影響 1 屏蔽的分類 屏蔽分類 1 按照屏蔽的方法 2 按照屏蔽的內(nèi)容 主動(dòng)場(chǎng)屏蔽 被動(dòng)場(chǎng)屏蔽 電磁屏蔽 靜電屏蔽 磁屏蔽 1 屏蔽的分類 采取一定的措施以消除電磁感應(yīng)的影響 屏蔽分類 1 按照屏蔽的方法 2 按照屏蔽的內(nèi)容 主動(dòng)場(chǎng)屏蔽 被動(dòng)場(chǎng)屏蔽 電磁屏蔽 靜電屏蔽 磁屏蔽 1 屏蔽的分類 利用靜電場(chǎng)的特性 使電力線終止于屏蔽體的表面上 抑制電場(chǎng)的干擾 屏蔽分類 1 按照屏蔽的方法 2 按照屏蔽的內(nèi)容 主動(dòng)場(chǎng)屏蔽 被動(dòng)場(chǎng)屏蔽 電磁屏蔽 靜電屏蔽 磁屏蔽 1 屏蔽的分類 用高磁導(dǎo)率材料制成的磁屏蔽體將磁場(chǎng)封閉在內(nèi) 屏蔽分類 1 按照屏蔽的方法 2 按照屏蔽的內(nèi)容 主動(dòng)場(chǎng)屏蔽 被動(dòng)場(chǎng)屏蔽 電磁屏蔽 靜電屏蔽 磁屏蔽 1 屏蔽的分類 實(shí)際防治工作中采用最多 依靠屏蔽體的反射和吸收起作用 實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)的屏蔽 在屏蔽體表面部分電磁波被反射回空氣介質(zhì)中 部分穿透屏蔽體的電磁波因電損耗 磁損耗及介質(zhì)損耗而被吸收 2 電磁場(chǎng)屏蔽機(jī)理 3 電磁屏蔽室的設(shè)計(jì)制作 電磁屏蔽室結(jié)構(gòu)類型 板型屏蔽室 網(wǎng)型屏蔽室 由若干塊金屬薄板制成 毫米波段只能采用此類屏蔽室 由若干塊金屬網(wǎng)或板拉網(wǎng)等嵌在金屬骨架上裝配或焊接制成 電磁屏蔽室 二 人工光環(huán)境的評(píng)價(jià) 影響電磁屏蔽室屏蔽效果的因素 1 孔洞及縫隙 2 屏蔽材料 4 混合屏蔽及天線效應(yīng) 3 空腔諧振 5 輻射源 二 人工光環(huán)境的評(píng)價(jià) 屏蔽室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般要求 1 屏蔽材料的選擇必須選用導(dǎo)電性和透磁性高的材料 銅 鋁 鐵均具有較好的屏蔽效能 超短波和微波頻段 一般采用屏蔽材料與吸收材料制成復(fù)合材料 二 人工光環(huán)境的評(píng)價(jià) 屏蔽室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般要求 2 屏蔽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)盡量減少不必要的開孔 縫隙及尖端突出物 孔洞上接金屬套管可減小孔洞的影響 套管與孔洞周圍要有可靠的電氣連接 孔洞的尺寸要小于干擾電波的波長(zhǎng) 每條焊縫都應(yīng)做到電磁屏蔽 二 人工光環(huán)境的評(píng)價(jià) 屏蔽室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般要求 3 屏蔽厚度的選用接地良好時(shí) 屏蔽效率隨屏蔽厚度的增加而增高 鑒于射頻 特別是高頻波段 的特性 厚度無需無限制地增加 二 人工光環(huán)境的評(píng)價(jià) 屏蔽室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般要求 4 屏蔽網(wǎng)孔大小 目數(shù) 及間距的確定對(duì)于中 短波 網(wǎng)孔目數(shù)小些即可保證屏蔽效果 對(duì)于超短波 微波 屏網(wǎng)目數(shù)一定要大 適當(dāng)增大屏蔽體與場(chǎng)源的間距 可提高屏蔽效果 將場(chǎng)源屏蔽體或屏蔽體部件內(nèi)感應(yīng)電流加以迅速引流以形成等電勢(shì)分布 避免屏蔽體產(chǎn)生二次輻射 是實(shí)踐中常用的一種方法 射頻接地 將設(shè)備屏蔽體和大地之間 或者與大地上可視為公共點(diǎn)的某些構(gòu)件之間 采用低電阻導(dǎo)體連接起來 形成電氣通路 使屏蔽系統(tǒng)與大地之間形成一個(gè)等電勢(shì)分布 高頻接地 二 接地技術(shù) 1 接地抑制電磁輻射的機(jī)理 2 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 圖4 15接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 射頻設(shè)備 接地線 接地極 2 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 2 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 2 接地極 接地極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型式 埋置接地銅板 埋置接地格網(wǎng)銅板 埋置嵌入接地棒 豎立埋 橫立埋 平埋 埋置接地銅板 將約2m2的銅板埋在土壤中 接地線良好地連接在接地銅板上 埋置接地銅板 豎立埋 圖4 6 圖4 6豎立埋銅板 埋置接地銅板 橫立埋 圖4 7 圖4 7橫立埋銅板 埋置接地銅板 平埋 圖4 8 圖4 8平埋銅板 埋置接地格網(wǎng)銅板 圖4 9 在一塊2m2的銅板上立焊 字形銅板 使其成為格網(wǎng)結(jié)構(gòu) 而后埋入土壤中 埋置接地格網(wǎng)銅板 圖4 9 圖4 9接地格網(wǎng)銅板 埋置嵌入接地棒 圖4 10 一般將長(zhǎng)度為2m 直徑為5 10cm的金屬銅棒或鐵棒打進(jìn)土壤中 或挖坑埋置 然后將各接地棒上端連接在一起 并與屏蔽體相連接 埋置嵌入接地棒 圖4 10 圖4 10接地棒埋置示意圖 多片 根 單一接地極之間的屏蔽問題 板與板 或棒與棒 間存在著相互屏蔽效應(yīng) 接地極附近的土壤得不到充分利用 泄流面積變小 流散電阻變大 復(fù)合接地極中的各個(gè)單一接地體間距要大 考慮到施工方便 一般以3m 5m間距為宜 2 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 3 單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地通常采用單點(diǎn)接地 對(duì)射頻設(shè)備本身進(jìn)行 接地 處理 采用多點(diǎn)接地 對(duì)射頻場(chǎng)源本身實(shí)行屏蔽無論采取單點(diǎn)接地或多點(diǎn)接地 都須注意接地體本身所具有的天線效應(yīng)問題 2 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 射頻接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的注意點(diǎn) 接地線要盡可能短 以保證接地系統(tǒng)的阻抗足夠低 要保證接地系統(tǒng)有良好的作用 接地應(yīng)避開1 4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍 無論何種接地方式都要求有足夠厚度 以維持一定的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性 3 接地效果 中 短波段 接地對(duì)電場(chǎng)屏蔽效果的影響很大 對(duì)磁場(chǎng)屏蔽效能則無明顯影響 表4 21 短波段 特別是20 30MHz頻段以上 接地作用不太明顯 表4 22 微波段 屏蔽接地作用更小 三 濾波 1 濾波的機(jī)理 機(jī)理 在電磁波的所有頻譜中分離出一定頻率范圍內(nèi)的有用波段 作用 保證有用信號(hào)通過的同時(shí)阻截?zé)o用信號(hào)通過 是抑制電磁干擾最有效手段之一 2 濾波器 功能 具有分離頻帶作用的無源選擇性網(wǎng)絡(luò) 能夠從輸入端 或輸出端 電流的所有頻譜中分離出一定頻率范圍內(nèi)有用電流的能力 可有效對(duì)付電磁干擾信號(hào)的傳導(dǎo)和某些輻射干擾注意點(diǎn) 電源網(wǎng)絡(luò)的所有引入線在屏蔽室入口處必須裝設(shè)濾波器 若導(dǎo)線分別引入屏蔽室 則要求對(duì)每根導(dǎo)線都必須進(jìn)行單獨(dú)濾波 2 濾波器 3 濾波器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 截止頻率的確定選定原則 為保證得到盡可能大的衰減常數(shù) 截止頻率一定要取低些 2 阻抗的確定選定原則 在保證最大衰減值的條件下 濾波器的對(duì)象阻抗要取最小數(shù)值 3 阻頻帶寬的確定選定原則 為了獲得較寬的阻抗帶 k值的選擇必須大一些 k為 型網(wǎng)絡(luò)的旁路電容