发布时间:2023-10-11 17:26:38
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇电磁辐射的特点,期待它们能激发您的灵感。
关键词: 电磁干扰; 电环控系统; 电磁辐射; 多电飞机; CST
中图分类号: TN03?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2016)03?0138?05
Study on emission characteristics of electromagnetic radiation for
MEA electric environmental control system
JIANG Dan, CAO Qunsheng
(College of Electronic and Information Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China)
Abstract: The three?phase PWM inverter as the main electromagnetic interference source generated from more electric aircraft (MEA) electric environmental control system is analyzed. According to the working principle of the three?phase PWM inverter circuit and its simplified circuit, the common mode current causing the electromagnetic interference is obtained by analysis. The common mode current is taken as the excitation source of the electromagnetic radiation model for the electric environmental control system to establish the electromagnetic radiation emission model of the MEA electric environmental control system. The electric environmental control system influencing on the electromagnetic environment in the cabin and electromagnetic coupling effect of the cabin cable is studied with 3D electromagnetic simulation software CST. The research results show that the electromagnetic interference generated by electric environmental control system makes the electromagnetic environment deterioration within the aircraft, increase the electric field strength of the interference in the cabin and other system crates and induced current of the cabin cable.
Keywords: electromagnetic interference; electric environmental control system; electromagnetic radiation; more electric aircraft; CST
0 引 言
在20世纪70年代已经提出了多电飞机(More Electric Aircraft,MEA)的概念,当时称为全电飞机。对于传统飞机,二次能源是液压能、气压能和电能三种混合能源模式[1]。飞机液压系统由油压驱动执行机构完成特定操纵动作,主要用于起落架、襟翼和减速板的收放,前轮转弯操纵,驱动风挡雨刷和燃油泵的液压马达,驱动副翼、升降舵和方向舵的助力器等;气压能主要来自于发动机的压气机压缩后的高压高温空气,主要用于防冰、除冰和作为飞机环境控制系统的原动力。飞机上的多种二次能源使飞机和发动机的结构变得复杂、性能降低、重量大、价格高,并且能源的使用效率降低,可靠性和生命力降低。而电能与液压能、气压能相比,具有容易输送、分配和变换以及减少设备元件重量和尺寸的优点,可以提高设备可靠性。多电飞机就是用电能代替集中式的液压能源和气压能源,使各种二次能源统一为电能,二次功率均以电的形式传输、分配。
在多电飞机上大量的高功率密度电动机、电力作动器(EMA)、多种电能变换器和其他多种用电设备给多电飞机的电磁安全带来了隐患[2]。多电系统的使用带来了更强的电磁传导和辐射,对机上电磁环境产生了严重的不良影响。由机各系统内部设备之间,各系统之间各类互连电缆多达上千条,数据表明,一架波音747大型客机的电缆总长度[3]达到274 km。导线可以认为是高效率的电磁波接收天线和电磁波辐射天线。在各种多电系统中,电环控系统的功率最高,对电能的需求最高,对其他系统的电磁影响也最显著;因此有必要重点对多电飞机中的电环控系统产生的电磁干扰源、发射和辐射对相邻线缆的影响等进行深入研究。类似方法可以用于多电系统的其他系统,如电作动系统、电防除冰系统等。
1 电环控系统中三相脉宽调制逆变器
交直流变换器(Pulse Width Modulation,PWM),即DC/AC逆变器,是电环控系统的重要组成器件,图1为DC/AC逆变器的主电路示意图。DC/AC逆变器的主要功能是完成DC 180 V至AC 115 Vrms/400 Hz交流电压的变换功能。在三相DC/AC逆变器中,各个开关管的导通和关断过程中,导致A,B和C相的端口电压[Va,][Vb,][Vc]不断发生跳变,而在电路中,电路?地间会形成寄生电容[Cp1,Cp2,Cp3,]电压[Va,Vb,Vc]通过寄生电容[Cp1,Cp2,Cp3]不断进行充?放电,因此产生了共模电流[icm1,icm2,icm3,]通过线路阻抗稳定网络(LISN)注入到逆变器的直流母线,如图1中虚线所示,对电网或其他设备产生共模传导电磁干扰(EMI)[4]。LISN也称为人工电源网络,它的作用就是为相线与地线之间和中线与地线之间提供50 Ω的恒定阻抗,为待测设备的传导干扰提供通道,并与电源上的高频干扰隔离开,还可以将干扰电压通过耦合方式输出[4]。
PWM逆变器输出端的差模干扰主要是由于输出电压中含有谐波引起的。在开关管开通、关断的瞬间,便有电流流过负载,该电流会耦合到直流端,因此导致了差模干扰的产生。
DC/AC逆换器产生的电磁干扰既有共模干扰又有差模干扰,但是在相同激励的情况下,共模干扰的幅度比差模干扰幅度大,频率比差模干扰的高,并且产生的辐射场强远远大于差模干扰产生的辐射场强[5];此处仅对共模干扰电流产生的电磁辐射特性进行分析。
1.1 共模干扰电流分析
1.1.1 Buck电路的共模电流等效电路
如图2(a)所示为新型的交?交变频电源――Buck变换器电路[4]。
Buck变换器是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。当开关管T通断时,变换器的[P]点对参考地的电位不停的发生变化,而开关管对地之间存在寄生电容,因此变化的电位会对该寄生电容进行充放电,形成共模电流[Icm。]共模电流[Icm]流过寄生电容[Cp,]然后经过散热器到达参考地,再通过LISN的50 Ω和0.25 μF的电容回到直流侧,分成了两路电流[I1]和[I2,]如图2(a)中带箭头虚线所示。[I1]直接通过直流母线正极的连接线回到开关管的集电极,而[I2]则通过直流母线的负极经电解电容后回到开关管的集电极,这两条电流[I1]和[I2]的不同在于[I2]通过了直流母线上的电解电容。电解电容有一定的等效串联电感和等效串联电阻。假设它的等效串联电感为[Le、]等效串联电阻为[Re,]并且[Le]的数量级一般为nH级;[Re]一般为0.1 Ω左右;假设共模电流回路中导线的寄生电感为[Lp,Lp]的数量级一般为μH级;显然,电感[Le]远小于电感[Lp,]电阻[4][Re]远小于50 Ω。因此电解电容的等效串联电阻和等效串联电感的影响通常可以忽略,[I1]和[I2]流过的通路就是一样的,并且[I1]和[I2]为共模电流[Icm]的[12。]
图2(b)为Buck电路的共模电流等效电路。图中电压源[V]表示开关管T两端的电压,直流电源被认为是短路;[Lcm]代表散热器与参考地的连接线的等效电感;[Lcab]代表从LISN到直流电容的等效电感;[Rin]代表从LISN到直流电容的等效电阻;[Cp]是开关管发射极对参考地的等效寄生电容;[Cn]是电解电容之后的直流母线正负极对参考地的等效寄生电容[4]。当图2(a)中开关管T与二极管D的位置调换后,此时Buck电路的共模等效电路模型与图2(b)中电路完全一样。
1.1.2 共模电流的等效电路
考虑图1中三相PWM逆变器的共模电流时,可以把A,B,C三相桥臂分开来分析。以A相桥臂为例,它产生的共模电流可以采用Buck变换器等效分析的方法,A相桥臂中的开关管T1两端电压用电压源[V1]等效。B相桥臂、C相桥臂也类似,开关管T3和T5两端电压分别可用电压源[V2]和[V3]代替。三个桥臂产生的共模电流的和,即为三相PWM逆变器的共模电流。对于每个桥臂,它们的物理特性是一样的,都只是由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组成的,也就是说,每个桥臂中点对地的寄生电容[Cp]的大小是一样的。三相PWM逆变器中的其他无源器件的等效电路变换,与Buck电路中的一样。由以上分析可得,PWM逆变器共模电流的等效电路如图3所示 [6]。
在建立三相PWM逆变器的共模电流等效电路时虽然采用了与Buck变换器等效电路一样的分析方法,但是与Buck变换器也存在差异,PWM逆变器桥臂中点对地的寄生电容是上下管叠加以后合成的,所以在开关管完全一样的条件下,逆变器的寄生电容[Cp]要比Buck电路的寄生电容[Cp]大;同样,三相PWM逆变器中直流母线正负极对地的寄生电容[Cn]也是由三个桥臂合成的,它也比Buck电路的寄生电容大一些。
利用戴维南等效原理,再对图3的电路进行简化,电压[V1+V2+V3]简化为电压源[V,]同时,[Lcab2+Lcm]简化为电感[L,]25 Ω和[Rin]的等效电阻简化为电阻[R,]因此得到的简化电路如图4所示[6],简化后的等效电路是一个二阶RLC电路。与图3相比,可以看出图4中并没有考虑0.5 μF的电容,原因是[Cp]和[Cn]都是pF级的,它与0.5 μF的电容串联后几乎还是等于
由于共模电流是由[dvdt]引起的,求解共模电流的实际波形可以等同为求二阶电路的零状态响应。逆变器每个桥臂在进行开关动作的过程中都会引起共模电流,因此对于三相逆变器,只需要得出一个桥臂的时域波形,另外两个桥臂的时域波形也可以用类似的方法求解。当[dvdt]非常大时,电压源可以近似用阶跃函数表示。
根据图4以及基尔霍夫定理,可得到阶跃响应的电流表达式为:
式中:[ω0=1LC]是谐振电路的谐振角频率;[ζ=][R2CL]是谐振电路的衰减系数;[Z0=LC]是谐振电路的特征阻抗。
当[ζ2?1]时,谐振电路的电流可表示如下:
文献[6]中采用LCR电桥测量的实验方法,直流母线电压为180 V,测得等效电路中无源器件参数[R,][Lcab,][Lcm,][Cp]和[Cn]分别为25 Ω,4.8 μH,2.8 μH,300 pF和1 200 pF,所以该三相逆变器的共模电流的表达式为:
1.2 三相PWM逆变器的电磁辐射模型
三相PWM逆变器的共模辐射可以用一个接地平面上长度[λ4]的短单极天线进行等效[5],如图5所示。
图5中DC/AC变换器电源线上的共模电流可以采用式(3)的形式作为天线等效模型的激励源,天线本身视为电源线,所产生的电磁能量以电磁波的形式向周围空间传播,形成电磁辐射干扰。
2 多电飞机电环控系统电磁效应的仿真模型
在三维电磁仿真软件CST中建立B737?300整机电磁模型,该型号客机[7]总长为33.4 m,翼展28.9 m,最大高度4.01 m。由机的机翼、尾翼等结构对电环控系统电磁辐射覆盖和线缆的耦合几乎没有影响,综合考虑仿真系统和和计算时间的限制,在实际仿真中将机翼、尾翼外部结构不在计算范围之内。在仿真过程中,设置飞机外壳、前后门、安全门材料为导体材料;舷窗、驾驶舷窗为相对介电常数为4.4,损耗角正切为0.03的介质材料;客机中椅子、行李架以及地板为相对介电常数为3.14,损耗角正切为0.035的介质材料。
一般电环控系统采取双环控调节器,分别安装在机翼下方的电子设备舱中,根据电环控系统在客机中的位置以及1.2节中分析得到的电环控系统电磁干扰源DC/AC逆变器的电磁辐射模型,在简化的机身仿真模型中建立该系统的电磁辐射模型作为电磁干扰源。
在客舱地板下方与货舱上隔板之间创建两根穿舱线缆,分别从客舱前部直至后设备舱尾部,总长为21 m,线与线之间的间隔为40 cm,该线距远大于HB 6524?91《飞机电线、电缆电磁兼容性分类及布线要求》中规定的各类电线布线的间距[8]。线缆类型分别采用单线和同轴线。单线的内半径为1 mm,两端接有50 Ω的负载,同轴线采用RG58型,两端同样接有50 Ω的负载。线缆两端分别连接两个铝制机箱,两机箱的外尺寸分别为:800 mm×400 mm×500 mm,厚度为1.3 mm,两机箱侧面分别开有通风孔。
图6所示的为飞机内部模型,显示了飞机内部地板、座椅、前后门、安全门、舷窗、驾驶舷窗等部件以及飞机内电环控系统辐射模型、穿舱线缆、机箱。
以及穿舱线缆、机箱的位置
在整个客机中,设置4个电场探针,如图7所示,图中[p1,p2,p3]分别为客舱内不同位置电场强度的探针,[p4]为穿舱线缆一端机箱内中心点电场强度的探针位置,该探针位于地板的下方。
3 多电飞机电环控系统电磁效应的仿真结果分析
在CST中采用传输线矩阵法(TLM)进行时域仿真[9]。仿真频率范围设置为0~150 MHz,仿真时间设置为10 μs。进行电磁仿真时,将该共模干扰电流信号作为激励源。仿真结果如图8~图10所示。
图8为客舱内不同位置探针的电场强度随时间的变化曲线。探针[p1,p2]和[p3]处的电场强度峰值分别为0.94 V/m,15 V/m和0.14 V/m。从图8中可以明显看出,探针[p2,][p1]和[p3]处电场强度依次减小,说明客舱内不同位置处受到的电环控系统对外辐射的电场强度不同,并且客舱内离电环控系统的位置越近,受到的电磁干扰的电场越强。
图9为穿舱线缆一端机箱内中心点的电场强度随频率的变化曲线,反映出系统间的电磁辐射干扰。此处,电环控系统作为干扰源,对设备舱内其他机箱内的系统会产生一定的电磁干扰。机箱内中心点处的电场强度还与机箱的谐振频率(机箱的尺寸)、机箱通风孔的形状及大小等因素有关。
图10为穿舱线缆单线和同轴线内导体上的感应电流随频率的变化曲线,单线上的感应电流的峰值约为6.18×10?7 mA(-180 dBA),出现在频率为1.8 MHz时。图10中表明,单线上的感应电流要远高于同轴线内导体上的感应电流值,表明同轴线对电磁辐射具有一定的屏蔽作用,屏蔽效果明显优于单线。按照RTCA/DO?160G中对射频敏感性的规定[10],此类连接敏感设备的穿舱线缆所处电磁环境属于S类,S类所对应的传导敏感性测试水平电流最高为1.5 mA(-56.48 dBA)。显然,电环控系统产生的电磁辐射场通过穿舱线缆耦合从而对敏感设备造成的干扰较小,但是当多电系统的数目增多会使得线缆上的感应电流明显增大。
4 结 语
本文提出了一种多电飞机电环控系统的电磁辐射简化模型,通过理论分析确定了电磁建模的结构,并利用了三维电磁仿真软件CST对其进行了系统的电磁仿真。同时,仿真得出客舱内不同位置处、电子设备机箱内部受到的干扰电磁辐射的电场强度和穿舱线缆上的感应电流。仿真结果表明,电环控系统的引入会导致客舱内的干扰电场的增加,对人员和设备会产生一定的危害,而且该系统的电磁辐射对其他系统机箱内的电子设备也会产生一定的电磁干扰。随着多电系统的增加,穿舱线缆上的感应电流增加,都会影响到电缆本身以及外接的电子设备,因此有必要对多电飞机中电环控系统的辐射发射特性进行研究,这对多电飞机的概念设计阶段具有实际的指导意义。
参考文献
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[6] 裴雪军.PWM逆变器传导电磁干扰的研究[D].武汉:华中科技大学,2004.
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【关键词】 特定电磁波治疗器(TDP);硫酸镁湿敷;尼莫地平;静脉炎
尼莫地平是一种选择性作用于脑血管平滑肌的钙拮抗剂,常用于静脉输注治疗脑血管疾患(脑血管痉挛、蛛网膜下腔出血、脑卒中)[1]。在临床使用中发现此药浓度高,刺激血管,易致静脉炎发生。为探讨一种治疗尼莫地平引起局部静脉炎的有效方法,对我科2007年11月—2009年11月62例使用尼莫地平的患者进行随机分组,分别使用特定电磁波治疗器(TDP)照射配合硫酸镁湿敷与单纯硫酸镁湿敷,治疗尼莫地平引起的静脉炎,取得了满意效果,现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 本组病例2007年11月—2009年11月因脑血管疾患需要使用尼莫地平静脉滴注,每日1次,连续10天。共62例,其中男40例,女22例;年龄48~65岁。按入院顺序随机分组,单号为观察组,双号为对照组;观察组为38例,对照组为24例。
1.2 方法
1.2.1 用物准备 特定电磁波治疗器(TDP)(重庆航天火箭电子技术有限公司);50%硫酸镁;纱布块。
1.2.2 治疗方法 (1)观察组使用3~4层3cm×5cm纱布用50%硫酸镁浸湿覆盖于发红、疼痛的局部组织处,并配合特定电磁波治疗器( TDP)照射,照射距离为20~30cm,皮肤温度38℃~40℃,联合使用时间为30min/次,2次/d,连续3天;(2)对照组使用3~4层3cm×5cm纱布用50%硫酸镁浸湿覆盖于发红、疼痛的局部组织处,并用30℃~40℃热毛巾湿热敷,连续3天。
1.3 观察内容 分别在几个时间段内观察2种方法对局部静脉或周围组织红、肿、热、触痛症状改变的效果、局部疼痛、红肿症状逐渐消退减轻至消失,皮肤血管弹性恢复视为有效。
1.4 统计学方法 计数资料比较采用χ2检验。
2 结果
两组尼莫地平引起局部静脉炎的治疗比较(见表1),在治疗12h时观察组与对照组之间疗效差异无显著性,随治疗时间延长和次数增加,两组之间比较差异有显著性,P
3 讨论
化学性静脉炎主要是因输入高浓度、刺激性强的药物引起[2],是输液过程中常见的并发症之一 。一旦发生,及时采用有效方法积极治疗,对保护局部组织、血管,减轻疼痛是非常重要和必要的。统计发现,治疗中观察组经过特定电磁波治疗器(TDP)照射配合硫酸镁湿敷有效率达92.1%;对照组单纯的硫酸镁湿热敷治疗有效率为66.7%,明显低于观察组。 硫酸镁湿敷可扩张局部血管,增强血液循环,改善血管内皮细胞功能,同时因其有高渗作用,能使组织水肿在短时间内消退,促进炎性水肿消退;而特定电磁波治疗器(TDP)照射可改善机体微循环,使微毛细血管口径增大,血流速度加快。能有效地促进微循环系统的加速修复,改善患部血液循环血液的流变。促进微循环,可使代谢产物及炎性产物的排泄加快,也能促进炎性反应的消退和局限,同时能增加患者体内脑啡呔的分泌,有持久镇痛的作用,减轻疼痛[3]。采用特定电磁波治疗器( TDP)照射配合硫酸镁湿敷在止痛及治愈率方面都优于常规单纯使用硫酸镁湿热敷,且操作方法简单,对机体无任何不良反应,患者易于接受,值得临床推广应用。
参考文献
1 陈新谦.新编药物学.北京:人民卫生出版社,2007:355.
【关键词】 电磁辐射 环境污染 微波辐射 屏蔽 防护
1 电磁辐射概述
电磁辐射污染又称电子雾污染、电碰波污姿,是高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁渡发射塔和电子仪器、医疗设备、办公自动化设备、微波炉、收音机、电视机以及移动电话等家用电器工作时所产生的各种不同波长频率的电碰渡。这些电磁波充斥在空间,可以穿透包括人体在内的多种物质,人体如果长期暴露在超过安全的辐射剂量下,人体细胞就会被大面积杀伤或杀死,所阻被称为电磁辐射污染,已成为环境污染中的重要内容。
2 电磁辐射对环境和人体的危害
2.1 电磁辐射对环境的危害
高压线、变电站、无限通信发射系统等设施大量的向环境中发射电磁辐射或产生电磁场,使环境中的电磁辐射问题越来越严重,从而产生了电磁环境保护问题。工厂中更多、更强的电气和电子设备不断地输送或者消耗着几十到数百万千瓦的电能,伴随着极强的工频厂、强低频谐波场,以及各种低频脉冲场。
2.2 对人体健康的影响
科学家已经发现人体暴露在强电磁场中会出现一些有害效应,其中包括白内障、体温调节响应的过荷、热损伤、行为形式的改变、痉挛和耐久力下降。并把电磁辐射引起的危害按机理分为两大类:热效应和非热效应。
(1)热效应。如果电磁辐射能量吸收速率很慢,人体经过自身的热调节系统把吸收的热量散发出去,就不致引起机体升温而产生相伴的热效应。反之,若能量吸收过快,人体自我热调节机制不能及时把吸收的热量散发出去,就会引起体温升高,继而出现热效应。当功率密度大于100mV/cm2时,将出现热效应。(2)非热效应。在许多情况下,人们吸收的电磁辐射能似不足以引起体温升高,但仍出现许多症状。这类效应大致可以解释为:电磁辐射作用于人体神经系统,影响新陈代谢及脑电流,使人的行为及相关器官发生变化,并进而影响人体的循环系统、免疫及生殖和代谢功能,严重的甚至会诱发癌症。
3 电磁辐射对环境污染的现状
(1)电磁辐射能量的密度越来越大。据相关调查显示,从2000年开始,我国的电磁辐射强度呈逐步上升的趋势,电磁辐射能量的密度也越来越大,对人们的身体健康和环境已开始造成影响,电磁辐射能量的增大也引起了人们的广泛关注。(2)关于电磁辐射所产生的纠纷。随着人们安全意识的提高,人们对辐射的防护意识也越来越强,对于所居住的周围环境的电磁辐射,更会引起人们的重视。因此,关于电磁辐射污染的纠纷呈现上升的趋势。这其中,引起纠纷的主要有:高压输变电设施建设在人群密集的地区、移动通信站建设在社区里、电磁辐射污染所造成的人身伤害等等。所有这些情况使电磁辐射污染的纠纷越来越多。(3)电磁辐射设施环境与人们的距离越来越近。城市在不断建设发展,而建设中的城市离不开电磁辐射设施的发展,使得电磁辐射设施的环境与人们的距离越来越近,例如,广播电视、无线通信建设在城区当中,使得居民区的场强越来越高;高层建筑的卫星天线等,对高层建筑同样会产生电磁污染。
4 应对电磁辐射的措施
4.1 尽快完善针对电磁辐射的相关法律法规
以往的相关法规已经无法适应当前的需要了,对于新建立的电磁辐射法规,要对电磁辐射污染源以及其辐射特点进行充分考虑,把电磁辐射风险作为重要原则来进行落实,并且要把保护人们的生活环境、保护人们的健康为重点,建立关于电磁辐射的相关法规。
4.2 对电磁辐射进行屏蔽与接地防护
(1)单元屏蔽与接地。1)震荡回路的屏蔽。由于高射频的加热设备一部分产品的电容器是放在机箱外的,所以会形成一个强辐射源,还有大部分的加热设备的震荡箱门由于散热的需要在夏天均需打开箱门散热,而这样易导致电磁泄漏。为此,需要采用铜、铝等材料进行全封闭屏蔽,要求屏蔽材料要采用单独的多点接地形式。2)高频输出变压器的屏蔽。在机箱外的调频输出变压器,一般采用屏蔽罩进行屏蔽,这些屏蔽罩可用铜网做成,用铜条做罩体的支架,将两者进行妥善连接并进行接地保护。3)工作电路的屏蔽与接地。 工作电路是指工作感应线圈,要对其采用自动启闭的屏蔽罩进行防护,这是因为受操作工艺的限制,对工作电路不能进行全屏蔽。另外可以将次级部分进行接地设置,也能达到很好的防护效果。(2)整体屏蔽与接地。一般来说,根据工艺条件和操作要求,整体屏蔽的方案一般有两种:1)设备整体屏蔽方案。设备整体屏蔽方案是指采用金属板或网支撑屏蔽小室,将射频设备进行屏蔽,此类射频设备包括半导体外延炉、微波炉、高频焊接等设备。2)屏蔽操作室方案。该方案是对作业人员进行的整体屏蔽,可用金属网或金属板做成林免提的屏蔽室,将所有控制部分引入屏蔽室,作业人员在屏蔽室进行操作。
4.3 吸收防护
吸收的目的是降低电磁辐射的强度,是利用特殊的吸收材料将地磁辐射中的微波吸收掉,从而减少电磁辐射对周围环境的影响。吸收材料的防护一般用在微波设备的调试上,吸收材料一般在塑料、橡胶、陶瓷等材料中加入适量铁粉、石墨、木炭与水调制而成。这样微波在调试时,在场源附近就能将辐射能量大幅度衰减下来,避免了较大范围空间的污染。
4.4 加强对电磁辐射知识的普及力度
对于居室内以及城市空域的电磁辐射,都有个明显的特点,就是无味、无色、无嗅,这样的特点使人们容易对其进行忽视,而在忽视的同时,内心会涌起一阵恐慌,于是,关于电磁辐射纠纷的事件逐步发生。因此,鉴于此,有关部门有责任把电磁辐射相关知识进行普及,使人们在了解电磁辐射对人类所产生的危害之外,对电磁辐射的来源及应用有个科学的认识,并创造出安全的电磁辐射环境。
5 结语
综上,生活当中电磁波的辐射越来越严重,这对人们的身体健康和周围环境都构成了较强的影响。因此应加强对电磁波辐射的研究,并积极采取预防措施,从而减少电磁波的危害。
参考文献:
[1]林慧婵,宋占泽,房俊旭,于兆丽.电磁辐射污染的危害与防治[J].科协论坛,2007.6.
[2]邱秋.我国电磁辐射污染防治的法律对策[J].环境与职业医学,2007.3.
【关键词】移动基站环境安全电磁辐射模型软件仿真
一、引言
随着通信需求量的增加,为保证整个网络的信号覆盖和通信质量,兴建了大量的基站,这同时增加了环境中电磁辐射水平,引起了社会对电磁辐射对公众健康的影响的广泛关注。因此,探究基站电磁辐射对环境及公众健康的影响意义重大。对于处于不同的地形地貌、环境、地区等的不同类型的基站天线,电磁辐射也各不相同,实地测量费时费力,需要对于具体移动通信基站天线辐射的电磁场值的大小和分布情况,才能研究电磁污染程度,从而确定通信基站选址是否合适。本文从理论数值计算方面分析和研究,模拟基站天线电磁辐射过程。实用软件进行仿真,节省更多的人力,物力,财力。更高效,合理,全面的建立基站。此模型的建立与推广应用对通信基站的辐射环境管理,设计建设,环境影响预测和评估具有重要指导意义,对诚城市可持续发展,城市电磁辐射环境规划和保护具有现实意义和深刻影响。
二、国家颁布的技术标准
国家环境保护局、卫生部颁发了《公众照射导出限值》(GB8702-88)与《环境电磁波容许辐射强度分级标准》(GB9175-88)两个主要技术标准,并颁布了《电磁辐射防护规定》、《环境电磁波卫生标准》两项技术标准。1997年3月,又国家环境保护18号令及《电磁辐射环境保护管理办法》等。
中华人民共和国国家标准“电磁辐射防护规定”(GB8702-88)规定:在一天24小时内,电磁辐射场量在任意连续6 min内的平均值应满足(30~3000MHz):
职业照射≤2W/m2=200滋w/cm2
公众照射≤0.4W/m2=40滋w/cm2
三、模型建立
3.1电磁辐射模型一:理论预测模型
自由空间是指一种理想、均匀的、各项同性的介质空间,当电磁波在该介质中传播时,不发生反射、折射、散射和吸收现象,只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗。
电磁波在自由空间中的传播损耗公式为:
Ls=32.45+20lgr(Km)+20lgf(MHz)
式中:Ls―――电磁波在自由空间的损耗;r―――天线轴向与被测点的直线距离;f―――电磁波的频率;
测试点实际接收的电磁波接受功率为:
从表四的预测结果中看出,当远场轴向距离为14.63m时,符合国家一级标准,功率密度已下降到0.08W/m2以下。
两个模型得到的安全距离大致吻合,也就是说,当场点距离大于14.63m以后,都符合国家一级标准,移动基站的电磁辐射不会对环境造成危害。
四、软件仿真
在实际操作中,模型的计算比较繁琐,而将理论模型导入软件,制出专门分析移动基站电磁辐射的软件,便于我们对移动基站的选址、估算。
我们利用VC++中MFC应用程序框架制作软件进行仿真,将上述两个模型导入软件中,系统自动计算,只有当两个模型的求解值都满足国家一级标准时才输出可以建立基站。
在图3中输入相应参数。
参考文献
[1]黄云飞,黄美美. 900MHz移动通信系统基站电磁辐射对环境的影响,2010
[2]马海卫,庞新新,刘振.移动通信基站电磁辐射特点及水平[会议论文],2004
[3],徐辉.认识移动通信基站电磁辐射特点,保护环境,实现移动通信的可持续发展[会议论文],2003
[4]王亚民,张永富,张金明.移动通信基站电磁辐射环境监测布点的讨论[期刊论文],2002
[5]张海鸥.移动通信基站的电磁辐射仿真模拟及应用[学位论文],2010
【关键词】 电磁辐射 WCDMA 移动基站 强度预测 监测防护
一、移动通信基站及电磁辐射
1.电磁辐射在人们生活中不可避免,长被人们称之为电子烟雾,它是由空间共同移送的电能量和磁能量组成的,由电荷的移动产生的能量。而移动通信正是依赖电磁辐射来实现传播的。电磁辐射对于人们生活的影响很大,有很多人也都为此苦恼,移动通讯在给人带来便利的同时,对人们生活环境和人的身体健康的影响极大。
2.电磁辐射会照成电磁污染,当电磁辐射超出人体和环境的影响的范畴,就会产生极大的危害。电磁辐射对于身体的危害主要分为三方面,其一就是所谓的非热效应,人体的器官都是处于一个相对平衡的状态。而电磁辐射则会改变这种平衡关系,人体的器官和身体细胞会受到损伤。其二是热效应,人体的主要组成成分是水,当水分子吸收电磁辐射之后,相互碰撞,温度不断提高,温度的升高会对人体中的蛋白质和DNA结构产生影响,严重的能够引起细胞突变。其三就是累积效应,现在的生活中,到处都有着电磁辐射,当电磁辐射对你身体的伤害还没有完全恢复之前,就在此受到伤害,长此已久,人受到的伤害会越来越重。
3.移动通讯系统往往由移动台、基站、移动交换中心以及与市话网络相连接的中继线等组成。移动通讯的特点是信息交流的双方至少有一个处于移动通讯收发状态,它依赖电磁波的传播,所以一些恶劣的条件会影响通讯信号。并且移动信号与信号之间有干扰,常会出现紊乱的现象,经过人们研究,移动通信设备使用了自动功率控制电路,就是人靠近基地站的时候他的发射功率自动降低,而远离的时候则会自动升高。
二、基站电磁辐射的评价标准及监测方法
1.基站就是无线电台的一种,它主要是作为信息的中转,也就是信号的收发,它连接着移动电话和移动通讯网络。基站是固定在某一个地方的高功率多信道双向的无线电发射工具,当你用手机打电话的时候,民众手机上发出和接受的信号都会通过附近的移动基站,通过移动基站,会把你的电话接入无线网路中,为了避免信号的相互干扰,往往不同区域的信号高低不同,就好像蜂窝一样,因此通讯系统又被成为蜂窝系统。
2.移动基站的电磁辐射主要来源于三个方面,其一是发射机本身的电磁泄漏,基站一般建设的都比较高,距离地面比较远,其对于地面上的辐射强度小。其二是发射天线的信号发射,发射天线一般建设在离地五十米以上的塔楼上,他们的发射能量有限。其三是高频电缆和接头处,但是接头处一般都有着特殊的防护。但是那些建设在高楼楼顶的发射基站对于那些居住距离楼顶比较近的人,危害还是很大的。
3.当今社会对于电磁辐射越来越重视,移动通信方面不能马虎,移动通信对于基站电磁辐射的检查时刻都不能松懈,电磁辐射如果泄露严重,对于人和环境影响都是巨大的。对于电磁辐射监测一般都是定期进行,一般都是固定的某一个时间段固定的地点进行不间断的监测,防止电磁辐射对于人们的危害,把电磁的辐射控制在一个安全的范围。
三、基站电磁辐射的防护
1.安全防护距离是指符合我国对于电磁辐射防护规定的公众照射限值和电磁辐射的管理规定。由于发射天线有着方向性,所以对于不同方向上电磁辐射程度不同,对于电磁辐射的防护力度应该也有所不同,并且发射天线与空间某一点的最小距离也要控制好。如果这这些因素无法改变,那么就应该对防护人员进行个体防护。
2.想要减少电磁辐射对于环境的污染,可以有三种防护措施,防护措施主要是干扰源的改变、干扰传播途径、减少敏感设备。对于移动通讯中的电磁辐射的防护,主要是对干扰源的合理建设采取一些有效的措施。
四、结束语
移动通讯的应用现今越来越普遍,在生活中必不可少。人们逐渐意识到电磁辐射对于环境和人体的危害和影响,民众应该更好的去了解相关的知识,正确的看待电磁辐射,适当进行防护。通过移动通讯电磁辐射对于环境方面的影响的研究,让民众对于电磁辐射有了更深的了解。对于移动信息基站建设的一些防护措施进行了简略的探讨。
参 考 文 献
[1] 林少龙,蔡贤生. 移动通信基站天线设置与电磁辐射影响分析[J]. 中国无线电. 2011(05)