遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)的區(qū)別

1、近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的劃分2014-07-14 16:04電磁輻射的測(cè)量方法通常與測(cè)量點(diǎn)位置和輻射源的距離有關(guān)，即，所進(jìn)行的測(cè)量是遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量還是近場(chǎng)測(cè)量。由于在遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)的情況下，電磁場(chǎng)的性質(zhì)有所不同，因此，要對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)測(cè)量有明確的了解。1、電磁場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)劃分電磁輻射源產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)可分為性質(zhì)不同的兩個(gè)部分，其中一部分電磁場(chǎng)能量在輻射源周?chē)臻g及輻射源之間周期性地來(lái)回流動(dòng)，不向外發(fā)射，稱為感應(yīng)場(chǎng)；另一部分電磁場(chǎng)能量脫離輻射體，以電磁波的形式向外發(fā)射，稱為輻射場(chǎng)。一般情況下，電磁輻射場(chǎng)根據(jù)感應(yīng)場(chǎng)和輻射場(chǎng)的不同而區(qū)分為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)）和近區(qū)場(chǎng)（輻射場(chǎng)）。由于遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)的劃分相對(duì)復(fù)雜，要具體根據(jù)不同的工

2、作環(huán)境和測(cè)量目的進(jìn)行劃分，一般而言，以場(chǎng)源為中心，在三個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的區(qū)域，通常稱為近區(qū)場(chǎng)，也可稱為感應(yīng)場(chǎng)；在以場(chǎng)源為中心，半徑為三個(gè)波長(zhǎng)之外的空間范圍稱為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，也可稱為輻射場(chǎng)。近區(qū)場(chǎng)通常具有如下特點(diǎn)：近區(qū)場(chǎng)內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小沒(méi)有確定的比例關(guān)系。即：E 377H。一般情況下，對(duì)于電壓高電流小的場(chǎng)源(如發(fā)射天線、饋線等)，電場(chǎng)要比磁場(chǎng)強(qiáng)得多，對(duì)于電壓低電流大的場(chǎng)源(如某些感應(yīng)加熱設(shè)備的模具)，磁場(chǎng)要比電場(chǎng)大得多。近區(qū)場(chǎng)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度比遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)大得多。從這個(gè)角度上說(shuō)，電磁防護(hù)的重點(diǎn)應(yīng)該在近區(qū)場(chǎng)。近區(qū)場(chǎng)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離的變化比較快，在此空間內(nèi)的不均勻度較大。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的主要特點(diǎn)如下：在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)中，

3、所有的電磁能量基本上均以電磁波形式輻射傳播，這種場(chǎng)輻射強(qiáng)度的衰減要比感應(yīng)場(chǎng)慢得多。在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度有如下關(guān)系：在國(guó)際單位制中，E=377H，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的運(yùn)行方向互相垂直，并都垂直于電磁波的傳播方向。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)為弱場(chǎng)，其電磁場(chǎng)強(qiáng)度均較小近區(qū)場(chǎng)與遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)劃分的意義：通常，對(duì)于一個(gè)固定的可以產(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁輻射源來(lái)說(shuō)，近區(qū)場(chǎng)輻射的電磁場(chǎng)強(qiáng)度較大，所以，應(yīng)該格外注意對(duì)電磁輻射近區(qū)場(chǎng)的防護(hù)。對(duì)電磁輻射近區(qū)場(chǎng)的防護(hù)，首先是對(duì)作業(yè)人員及處在近區(qū)場(chǎng)環(huán)境內(nèi)的人員的防護(hù)，其次是對(duì)位于近區(qū)場(chǎng)內(nèi)的各種電子、電氣設(shè)備的防護(hù)。而對(duì)于遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，由于電磁場(chǎng)強(qiáng)較小，通常對(duì)人的危害較小。對(duì)我們最經(jīng)常接觸的從短波段30MHz

4、到微波段的3000MHz的頻段范圍，其波長(zhǎng)范圍從10米到1米。2、遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的測(cè)量在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（輻射場(chǎng)區(qū)），可引入功率密度矢量（波印廷矢量），電場(chǎng)矢量、磁場(chǎng)矢量、波印廷矢量三者方向互相垂直，波印廷矢量的方向?yàn)殡姶挪▊鞑シ较?。在?shù)值上，E=377H，S=EH=E2/377。其中電場(chǎng)強(qiáng)度E的單位是(V/m)，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位是(A/m)，功率密度的單位是（W/m2）,全部是國(guó)際單位制(SI)。由公式可看出，在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)不是獨(dú)立的，可以只測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度及功率密度中的一個(gè)項(xiàng)目，其他兩個(gè)項(xiàng)目均可由此換算出來(lái)。一般情況，關(guān)于遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)的測(cè)量問(wèn)題可以簡(jiǎn)化為：國(guó)標(biāo)規(guī)定，當(dāng)電磁輻射體的工作頻率低于300M

5、Hz時(shí)，應(yīng)對(duì)工作場(chǎng)所的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度分別測(cè)量。當(dāng)電磁輻射體的工作頻率大于300MHz時(shí)，可以只測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度。300MHz頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為1米，/6為400px，400px之外輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)。如按3的劃分界限，距輻射源3米之外可認(rèn)為是遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。一般電磁環(huán)境是指在較大范圍內(nèi)由各種電磁輻射源，通過(guò)各種傳播途徑造成的電磁輻射背景值，因而屬于遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，輻射的頻譜非常寬，電磁場(chǎng)強(qiáng)度均較小。1GHz以下遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)的測(cè)量，可用遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)儀，也可用干擾場(chǎng)強(qiáng)儀。3、近區(qū)場(chǎng)的測(cè)量在近場(chǎng)區(qū)（感應(yīng)場(chǎng)區(qū)），電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小沒(méi)有確定的比例關(guān)系，即：E 377H，需要分別測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小。對(duì)于電壓高而電

6、流小的場(chǎng)源，在感應(yīng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要是電場(chǎng)，主要測(cè)量電場(chǎng)，對(duì)于電壓低而電流大的場(chǎng)源(如感應(yīng)線圈)，在感應(yīng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要是磁場(chǎng)，主要測(cè)量磁場(chǎng)。例如，對(duì)于沒(méi)有接上電器的墻上電源插座，電流基本為零，電壓不為零，插座在其附近產(chǎn)生一定強(qiáng)度的工頻電場(chǎng)，但產(chǎn)生的工頻磁場(chǎng)基本為零。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值中30MHz以下以場(chǎng)強(qiáng)為準(zhǔn)，因?yàn)樵擃l段的波長(zhǎng)大于10米，測(cè)量點(diǎn)處的感應(yīng)場(chǎng)常常不能忽略，電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的比例關(guān)系不確定。由前面的場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系可知，近場(chǎng)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)很大（根據(jù)不同的設(shè)備，電場(chǎng)強(qiáng)度可能從幾十到幾百V/m，磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到數(shù)A/m），但場(chǎng)強(qiáng)隨距離的增大衰減得很快，即場(chǎng)強(qiáng)變化梯度很大，是一種非常復(fù)雜的非均勻場(chǎng)。因此，近區(qū)場(chǎng)

7、強(qiáng)儀的量程應(yīng)當(dāng)足夠大，而測(cè)量探頭應(yīng)當(dāng)足夠小，測(cè)量結(jié)果才能代表測(cè)試點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。近場(chǎng)區(qū)監(jiān)測(cè)主要屬于工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè)。由于近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)很大，較遠(yuǎn)處的其它電磁輻射源的貢獻(xiàn)可忽略不計(jì)，因此，近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量不采用選頻式儀器?？捎镁C合場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)量近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)，如意大利PMM公司的8053型儀器，具有較好的測(cè)量精度和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。目前的綜合場(chǎng)強(qiáng)儀與早期的近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)儀的不同：前者為各向同性，測(cè)量時(shí)不必調(diào)整探頭方向。前者較后者頻率范圍更寬。例：具體輻射源的近場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)區(qū)）與遠(yuǎn)場(chǎng)（輻射場(chǎng)區(qū)）（ = c / f）頻率 (f)波長(zhǎng) ( )界限（3 ）50 / 60 Hz 電力6000

8、 / 5000 km18000 / 15000 km50 kHz 電焊6 km18km27 MHz CB 廣播, 透熱療法11.1 m33.3 m100 MHz FM 廣播3 m9 m433 MHz 工業(yè)應(yīng)用0.7 m2.1 m900 MHz 移動(dòng)電話，尋呼機(jī)0.33 m1 m2.45 GHz微波，工業(yè)0.12 m0.36 m6 GHz 數(shù)字廣播0.05 m0.15 m20 GHz 衛(wèi)星傳輸0.015 m0.045 m附：場(chǎng)區(qū)的具體劃分場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系以r表示測(cè)量點(diǎn)到輻射源的距離，則在該點(diǎn)的感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度與r2至r3成

9、反比，輻射場(chǎng)強(qiáng)度與r成反比（因此，輻射場(chǎng)強(qiáng)度與距離r的乘積與r無(wú)關(guān)，稱為場(chǎng)強(qiáng)距離乘積）。在靠近輻射源的地方，隨著距離r的減小，感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度急劇增加。近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的劃分當(dāng)測(cè)量距離r/2/6時(shí)，感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度與輻射場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)。在距離輻射源比較近（r</6）的地方，感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度大于輻射場(chǎng)強(qiáng)度，稱為近場(chǎng)（區(qū)）或感應(yīng)場(chǎng)區(qū)，較遠(yuǎn)的地方（r>/6）則相反，輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，稱為遠(yuǎn)場(chǎng)（區(qū)）或輻射場(chǎng)區(qū)。近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的提法被廣為使用，但在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其劃分界限不統(tǒng)一。也稱為近區(qū)場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)。一般當(dāng)r大于3時(shí)，可忽略感應(yīng)場(chǎng)的成份，認(rèn)為處于遠(yuǎn)場(chǎng)（區(qū)）。當(dāng)輻射源尺度與波長(zhǎng)可比擬時(shí)，還可將輻射場(chǎng)區(qū)分為輻射近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)

10、場(chǎng)區(qū)。輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的定義是，"輻射場(chǎng)強(qiáng)度角分布基本上與距天線的距離無(wú)關(guān)的場(chǎng)區(qū)"，在輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，將天線上各點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的連線當(dāng)作是平行的，所引入的誤差小于一定的限度。如天線尺寸為D，則遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)距離應(yīng)大于2D2/。當(dāng)輻射源尺寸D的數(shù)量級(jí)小于波長(zhǎng)時(shí)（2D2/</6，D</3.5），輻射近場(chǎng)區(qū)范圍小于感應(yīng)場(chǎng)區(qū)，輻射場(chǎng)區(qū)全部是輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。如果測(cè)量天線為微波段的面天線，而且尺寸較大，所測(cè)輻射源與測(cè)量天線的距離大于2D2/認(rèn)為是輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。由以上公式可見(jiàn)，近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的劃分界限與輻射源頻率（波長(zhǎng)）有關(guān)。4、電磁輻射頻率范圍全范圍廣義上包括射線、射線、宇宙射線等電離電磁輻射，狹義上包括

11、03×1012Hz，從靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)到亞毫米波，該頻率范圍的電磁輻射不能造成原子與分子的電離，不管其強(qiáng)度有多大。目前我國(guó)管理范圍目前認(rèn)為影響較大、受關(guān)注、研究較多并已經(jīng)制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值的頻段有：工頻50Hz，射頻100kHz-300GHz。各波段名稱、頻率范圍及波長(zhǎng)波段名稱頻段名稱頻率范圍波長(zhǎng)工頻50/60  Hz超長(zhǎng)波甚低頻(VLF)330KHz10010Km長(zhǎng)波低頻(LF)30300KHz101Km中波中頻(MF)0.33MHz10.1Km短波高頻(HF)330MHz10010m超短波(米波)甚高頻(VHF)30300MHz101m分米波微波超高(UHF)0.33GHz

12、10.1m厘米波特高頻(SHF)330GHz1025px毫米波極高頻(EHF)30300GHz101mm波段名稱頻段名稱頻率范圍波長(zhǎng)工頻 50/60 Hz超長(zhǎng)波甚低頻(VLF) 330KHz 10010Km長(zhǎng)波低頻(LF) 30300KHz 101Km中波中頻(MF) 0.33MHz 10.1Km短波高頻(HF) 330MHz 10010m超短波(米波)甚高頻(VHF) 30300MHz 101m分米波微波超高頻(UHF)0.33GHz 10.1m厘米波特高頻(SHF) 330GHz 1025px毫米波極高頻(EHF) 30300GHz 101mm常見(jiàn)電磁輻射源的頻率范圍電磁輻射污染

13、源監(jiān)測(cè)要求所用儀器的測(cè)量頻率范圍與污染源的工作頻率相適應(yīng)，因此有必要了解常見(jiàn)電磁輻射源的頻率。GSM移動(dòng)通信基站：900/1800MHz中波廣播：535-1605KHz短波廣播：4-19 MHz內(nèi)的部分頻段調(diào)頻（聲音）廣播：88-108MHz電視：50-92，168-223，471-566，607-958 MHz五個(gè)頻段家用微波爐：2450 MHz，工業(yè)微波爐：915，2450 MHz高壓電力設(shè)備：工頻50Hz，電磁噪聲干擾中短波（測(cè)量范圍0.5-30 MHz）高頻感應(yīng)加熱設(shè)備（如熔煉爐、淬火爐等）：工作頻率幾百kHz高頻介質(zhì)加熱設(shè)備：工作頻率幾MHz至幾十MHz。如塑料熱合機(jī)27.12，40

14、.68MHz。超短波電療機(jī)：40.68 MHz國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)分配給工科醫(yī)（ISM）設(shè)備的自由輻射頻率為13.56MHz，27.12 MHz，40.68 MHz，2.45GHz等。在這些頻率范圍內(nèi)的電磁輻射強(qiáng)度不受限制。5、電磁能的發(fā)射與傳播途徑電磁發(fā)射是指"從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象"。電磁發(fā)射分為輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射。輻射發(fā)射是"通過(guò)空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量"。而輻射發(fā)射經(jīng)常稱之為電磁輻射，其定義為："a.能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象。b.能量以電磁波形式在空間傳播。注：電磁輻射一詞的含義有時(shí)也可引申，將電磁感應(yīng)（即感應(yīng)場(chǎng)）也包括在內(nèi)。"我們?cè)谌粘９ぷ髦惺褂玫氖瞧湟旰x。傳導(dǎo)發(fā)射是指"沿電源線或信號(hào)線傳輸?shù)碾姶虐l(fā)射。"電磁環(huán)境電磁環(huán)境的定義是"存在于給定場(chǎng)所的