第四章電磁輻射

第四章電磁輻射第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三電磁輻射（電磁波）：變化的電場與磁場交替地產(chǎn)生，由近及遠，互相垂直（亦與自己的運動方向垂直），并以一定速度在空間傳播的過程中不斷地向周圍空間輻射能量，這種輻射的能量稱為電磁輻射，亦稱為電磁波。頻率、波長與波速：

C=3×108m/s，λ=c/f2、近區(qū)場與遠區(qū)場近區(qū)場：以場源為中心，以1/6波長的半徑范圍的區(qū)域。

（1λ

，3λ

，6λ

）遠區(qū)場：以場源為中心，半徑為1/6波長以外的空間范圍的區(qū)域。

（1λ，3λ，6λ）第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三（1）劃分意義：一般近區(qū)場的電磁強度較大，所以應該格外注意對電磁輻射近區(qū)場的防護；遠區(qū)場電磁場強度較小，通常對人的危害較小，應考慮保護信號。（2）近區(qū)場的特點：①近區(qū)場電場強度E與磁場強度H大小關(guān)系不確定；②電磁場強度》遠區(qū)場（電磁防護重點）③隨距離的變化較快（衰減快）電磁場強度不均勻度較大。（3）遠區(qū)場的特點：①E=377H；②以電磁波形式輻射傳播，衰減慢；③弱場。第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三3、計量單位>300MHz的微波頻段：平均功率密度表示，W/cm2或μW/cm2<300MHz的頻段：采用電場強度V/m和磁場強度A/m作計量單位4、工頻電磁輻射與射頻電磁輻射工頻電磁輻射：由50（60）Hz的交變電場引起的電磁輻射。射頻電磁輻射：頻率在100KHz以上的電磁波。①工頻電磁輻射空間傳輸能力差，對人的影響小，在一定距離外，其影響可忽略不計。第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三線路電壓,Kv<11~103566~110220330500安全距離,m1.01.53.04.05.06.08.5國家標準：架空電力線路邊導線與建筑物之間的安全距離②當交流電頻率在每秒十萬次以上，形成高頻的電磁場。無線電廣播、電視、微波的迅速普及，射頻設(shè)備功率成倍提高，已達到直接威脅人體健康的程度。低頻中頻高頻甚高頻特高頻超高頻極高頻長波中波短波超短波微波30~300K300~3000K3~30M30~300M300~3000M無線電廣播電視微波技術(shù)第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三二、電磁輻射危害人體的機理1、熱效應影響體內(nèi)器官的正常工作。組成人體細胞和體液的分子大都是極性分子（如膠體顆粒，水）在高頻電場作用下，使原來無規(guī)則排列的分子沿電場方向排列起來（取向作用）因高頻電場方向變化很快，極性分子在改變?nèi)∠驎r與四周粒子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生熱效應第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三眼部損傷主要是引起晶狀體渾濁、白內(nèi)障，平均能流密度＜S＞≥300毫瓦／平方厘米即可引起視網(wǎng)膜出血以及眼瞼、結(jié)膜、角膜的灼傷等。在高于100毫瓦／平方厘米的電磁輻射長期照射下，由于升溫高，可導致晶體蛋白質(zhì)凝固，產(chǎn)生點狀或小片狀混濁，促使晶狀體老化。第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2、非熱效應

引起人體細胞膜的共振干擾人體生物電，尤其會對腦和心電產(chǎn)生干擾

機體的損傷還與電磁波的頻率有很大的關(guān)系

第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三3、累積效應

熱效應與非熱效應作用于人體后，對人的傷害未來得及自我修復之前兩次受到電磁輻射，其傷害程度即發(fā)生累積，形成永久性病態(tài)（體力減退，白內(nèi)障，白血病，腦腫瘤，心血管疾病，大腦機能障礙，免疫力低下，等）第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三三、手機的危害手機在使用過程中（包括待機狀態(tài)）會向基站發(fā)射無線電波（30KHz~30MHz）；使用手機時，40~60%的輻射量直接滲透到腦部一寸至一寸半的深度；使用手機的注意事項：（1）手機離基站較遠或信號強度不夠，其功率自動控制功能會使手機自身的功率加大；（2）手機在接通瞬間功率最大，超過1000mW，通話期間穩(wěn)定，800mW；（3）休息時不要把手機放在頭部附近；（4）手機輻射對信號干擾的危險性。第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三四、電腦的輻射危害1、危害（1）信號干擾，儀器失靈，飛機失事；（2）對人體健康的危害：骨骼肌不適、頭痛、電過敏癥、孕婦流產(chǎn)等。2、防護（1）與電腦保持距離，頭部離鍵盤不宜過近；（2）使用無輻射液晶顯示器，使用無線鍵盤鼠標；（3）使用后及時用清水洗臉。第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三五、變電站等大型電力設(shè)備1、國內(nèi)觀點我國：f=50Hz，λ=6000km，穿過人體幾乎是同相位；極低頻，空間傳播能力差。我國衛(wèi)生部：對輸變電設(shè)施操作員、維修工長期近距離接受電磁輻射的工作人員健康監(jiān)測證明無影響。變電站與居民住宅距離參考標準(我國)：電壓（KV）220110參考距離（m）2015第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2、國外相關(guān)報道

瑞士普查對象：（20~40）萬伏高壓輸出線500m范圍內(nèi)居住1~25年的所有居民（50萬人）；結(jié)論：腫瘤（兒童白血?。┑陌l(fā)生與高壓電線磁場有直接關(guān)系，電磁場強度每高出0.1μT，致病概率高出3倍。

丹麥對居住于高壓輸電線路附近1707名分別患有腦腫瘤、惡性淋巴、白血病的16歲以下兒童進行調(diào)查研究，結(jié)論：電磁場強度均值在0.3~0.4μT以上易患癌

。

英國

344名白血病兒童做詳細調(diào)查，其中多數(shù)人生活在高壓線經(jīng)過的附近地帶。

斯德哥爾摩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倍第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三六、微波爐、電磁爐及其他微波爐：工作頻率為2.4GHz

電磁能量泄漏因產(chǎn)品質(zhì)量不同而差距很大。非正規(guī)企業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備，檢測結(jié)果往往超標；正規(guī)產(chǎn)品，長期使用后可能出現(xiàn)爐門松動現(xiàn)象，產(chǎn)生較強微波能量泄漏。美國調(diào)查實驗報告：微波爐釋放出的電磁場，令人不安，易引發(fā)家庭沖突。電磁爐：工作原理為電磁共振，利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當磁力線通過含鐵質(zhì)鍋底部，產(chǎn)生無數(shù)小渦流，鍋體高速發(fā)熱，加熱鍋內(nèi)食物。（人體血細胞中鐵元素含量高，不可離爐太近，1.5m）第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三電視機

普通電視機輻射高頻電磁波和低頻電磁波，屏幕前方及機箱后背相對較高，需距離3m以外。液晶電視近距離與遠距離輻射均低于普通電視機，影響較小。電冰箱

壓縮機工作時會產(chǎn)生較大外磁場，不宜與電視機放在一起。電熱毯

輻射工頻電場、工頻磁場及工頻電磁場，近距離接觸，影響腦神經(jīng)系統(tǒng)、導致細胞內(nèi)鈣離子流失。第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三七、電磁輻射污染的控制1、相關(guān)標準環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準（GB9175-88）電磁輻射防護規(guī)定（GB8702-88）微波輻射衛(wèi)生標準超高頻輻射衛(wèi)生標準工頻電場衛(wèi)生標準《電磁輻射暴露限值和測量方法》第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三（1）環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準（GB9175-88）一級標準（安全區(qū)）：長期居住、工作、生活人群均不受任何影響；二級標準（中間區(qū)）：長期居住、工作、生活人群可能引起潛在性不良反應超過二級：對人體有害，禁止建設(shè)居民住宅及人群活動的一切公共設(shè)施，可綠化、種植農(nóng)作物。第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三（2）電磁輻射防護規(guī)定（GB8702-88）基本限值：結(jié)合輻射量和接受者兩個因素，W/kg導出限值：輻射量，V/m(電場強度)；A/m（磁場強度）；W/m（功率密度）工作場所：職業(yè)照射生活場所：公眾照射針對對象第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三①基本限值a.職業(yè)照射：在每天8h工作期間內(nèi)，任意連續(xù)6min按全身平均的比吸收率應小于0.1W/kg。b.公眾照射：在一天24h內(nèi)，任意連續(xù)6min按全身平均的比吸收率應小于0.02W/kg。②導出限值職業(yè)照射：在每天8h工作期間內(nèi)，電磁輻射場的場量參數(shù)在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應滿足下表：第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三職業(yè)照射導出限值1）系平面波等效值，供對照參考；2）供對照參考，不作為限值，表中f是頻率，單位為MHz；表中數(shù)據(jù)作了取整處理。第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三公眾照射導出限值1）系平面波等效值，供對照參考；2）供對照參考，不作為限值，表中f是頻率，單位為MHz；表中數(shù)據(jù)作了取整處理。b.公眾照射：在一天24h工作期間內(nèi)，環(huán)境電磁輻射場的場量參數(shù)在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應滿足下表：第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2、電磁輻射污染控制（1）電磁輻射場源

①自然型輻射場源

a.地球本身：地球本身不僅是一個巨大的磁場，而且是一個巨大的電場。

b.雷電、臺風等不時向地面發(fā)射電磁波。

c.來自宇宙的電磁場源（太陽電磁場源和宇宙電磁場源）。

d.某些動植物受到電磁、震擊等刺激后產(chǎn)生異常電訊號。第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三

②人工型輻射場源

工頻場源（大功率輸電線路）

按頻率

射頻場源（射頻設(shè)備）

包括放電、工頻、射頻、家電等方面。

如空調(diào)機、計算機、電視機、電冰箱、微波爐、卡拉OK機、電熱毯、移動電話、微波發(fā)射站、高壓電線、X光放射線發(fā)生器、激光發(fā)射器等，它們在正常工作時都會產(chǎn)生各種不同波長和頻率的電磁波。第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三（2）電磁輻射防護屬于在泄漏和輻射源方面采取的防護措施；在作業(yè)人員方面，包括對作業(yè)人員工作環(huán)境所采取的防護措施。①電磁屏蔽原理：電磁屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁場在空間傳播的一種方法，即限制從屏蔽材料的一側(cè)空間向另一側(cè)空間傳遞電磁能量。其作用原理是采用低電阻的導體材料，由于導體材料對電磁能流具有反射和引導作用，在導體材料內(nèi)部產(chǎn)生與源電磁場相反的電流和磁極化，從而減弱源電磁場的輻射效果。（電磁感應現(xiàn)象）第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三

電磁波傳播到金屬材料的電磁屏蔽表面時，通常有3種不同機理進行衰減：一是在入射表面的反射衰減；二是未被反射而進入屏蔽體的電磁波被材料吸收的衰減；三是在屏蔽體內(nèi)部的多次反射衰減。

反射衰減，就是電磁場射入金屬導體時，由電磁感應而產(chǎn)生感應電流。在這個感應電流的作用下，必然建立一個新的電磁場，從而將入射場能衰減。反射衰減的大小取決于屏蔽層與屏蔽層周圍介質(zhì)之間的阻抗匹配情況。

吸收衰減，實質(zhì)上是導體的熱損耗。它的產(chǎn)生完全是由于電磁場射入金屬屏蔽體時，因電磁感應而在金屬表面產(chǎn)生了感應電流，又由于金屬導體中特別是導體表面有一定電阻存在，必然在金屬屏蔽層內(nèi)，產(chǎn)生熱損耗。第26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三②接地技術(shù)分類主動場屏蔽：場源位于屏蔽體之內(nèi)被動場屏蔽：場源位于屏蔽體之外原理：將在屏蔽體內(nèi)由于感應生成的射頻電流導入大地，使屏蔽體與大地成為等位體，不會形成二次輻射源，使屏蔽體獲得高效能。主要針對主動屏蔽的情況；接地技術(shù)是屏蔽技術(shù)的輔助措施。第27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三③吸收防護典型應用：微波爐的爐門與爐體結(jié)合處。原理：電磁屏蔽不能從根本上削弱、消除電磁波。只有使用電磁波吸收材料，把電磁能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，才能消耗電磁波。電磁波吸收材料的作用是吸收入射的電磁波，并將電磁能轉(zhuǎn)換成熱能損耗掉。

目前耗損電磁能的手段有：一是借助介電物或微粒的分子在電磁作用下趨于運動，同時受限定導電率影響而將電磁能轉(zhuǎn)變成熱能損耗掉；二是采用以結(jié)構(gòu)形式使入射波相位與反射波的相反來衰減電磁能。第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三第29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三④個體防護a.新型屏蔽織物與防護服國內(nèi)外現(xiàn)已研制出用涂層法、電鍍法及復合紡絲法制造的電磁屏蔽織物，共混紡絲法正處于研制階段。與薄膜、板材等電磁屏蔽材料相比，電磁屏蔽織物更貼近人們的生活。用電磁屏蔽織物做成的服裝、包裝袋、裝飾材料等，即滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枰?，又起防護作用。第30頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三b.帶防護面具面具可制作成封閉型（罩上整個頭部），或半邊型（只罩頭部的后面和面部）c.帶防護眼鏡眼鏡可用金屬網(wǎng)或薄膜做成風鏡式，較受歡迎的是金屬膜防護目鏡。第31頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三八、靜電危害及防治

靜電場：頻率f=0的電磁場，無輻射危害，屬電磁輻射的極限情況，且危害嚴重。1、靜電災害的類型（1）爆炸、火災、電擊人體靜電超過2~3kv，接觸金屬靜電電擊；低濕環(huán)境，穿塑料底鞋子在絕緣地面行走，靜電可達10~15kv。靜電產(chǎn)生的原因：①摩擦帶電；②剝離帶電；③流動帶電；④噴出帶電；⑤沖撞帶電；⑥破裂帶電；⑦飛沫帶電、滴下帶電、感應帶電等。第32頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三（2）高壓輸電線路附近，靜電感應對人體健康有明顯影響。家兔：50kV/m，2h/d×60d，