电磁辐射测量方法精选(十四篇)

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14篇电磁辐射测量方法，期待它们能激发您的灵感。

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摘要：

X波段测波雷达在海洋观测领域具有重要的应用价值，但其电磁辐射带来的影响也愈发值得关注。通过对X波段雷达工作特点进行分析，提出了使用频谱分析仪和对数周期天线组成测量系统的电磁辐射测试方案。参照国家标准对国家海洋局南澳、遮浪海洋环境监测站的X波段测波雷达电磁辐射功率密度进行了测量和分析，结果表明：X波段测波雷达对环境危害小，对公众安全性好。同时解释了短时曝露限值的含义，提出了要加强员工安全教育的建议。

关键词：

X波段测波雷达；电磁辐射测量；功率密度；频谱分析仪

X波段测波雷达是一种基于船用X波段导航雷达，利用海面回波图像分析波浪参数的遥感观测设备[1]。X波段测波雷达支持多个厂家不同型号的X波段雷达，以国家海洋局引进MIROS公司的WAVEX系统为例，其中X波段雷达使用的谷野雷达型号为FR-2127BB，天线型号为XN24AF，其主要参数如表1所示。该雷达发射功率较高，其瞬时功率可达到25kW，在波浪观测时一般为连续工作，因此其电磁辐射对人存在一定危险性，有必要对其辐射强度开展现场测量和分析。

1电磁辐射测量原理

在电磁辐射测量中，通常用功率密度来衡量电磁辐射的强弱。功率密度是描述单位时间内通过单位面积的电磁波能量的物理量，它是无线电计量中的一个重要参数[2]。要完成对X波段测波雷达电磁辐射的测量，需要根据其工作特点对测量仪器进行对比选型并使用合理的计算方法，从而获得其功率密度。

1.1仪器选型测量电磁辐射通常采用场强仪，但由于场强仪没有频率信息，在周边有其他设备时不容易判断辐射来源和占用频段。频谱仪可以用来测量所需频段的频谱信息，在进行测量时配以相应频段的天线便可组成测试系统。频谱仪优点在于能够直接对某一频段的信号进行测量，从而避免其它频段干扰信号带来的影响。测量设备选用Agilent公司生产的N9918A[3]型频谱仪；选用德国Annoni公司生产的HyperLog60100型对数周期天线，该天线在出厂时已经过专业校准，其天线频率与天线系数[4]的对应关系如表2所示。天线与频谱仪的连接馈线选用1m长专用射频电缆，经测试可知其在X波段雷达工作频段的线缆损耗约为0dB。

1.2计算方法

1.2.1X波段雷达输出的峰值功率与平均功率由雷达原理可知，雷达发射机的输出功率可分为峰值功率Pt和平均功率Pav，二者关系。

1.2.2频谱仪测量值与功率密度的关系频谱仪对信号的测量数值以功率（单位：dBm）或电压（单位：dBuV）的形式给出，若想获得对功率密度的测量结果，需要进行一定的公式换算和推导[6-7]，其过程如下（各物理量的单位以下标形式给出）：

2环境辐射分析

2.1环境控制限值2014年9月国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局了GB8702-2014“电磁环境控制限值”，代替GB8702-88“电磁辐射防护规定”和GB9175-88“环境电磁波卫生标准”。虽然旧标准中“适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射”[9-10]改为“公众曝露”[11]，但是一般认为该限值规定的是居民区、学校、企事业单位等区域的电磁辐射限值。X波段导航雷达工作频率9410MHz，新标准中该频段的控制限值计算方法如表3所示，经计算得出其限值为1.25W/m2，由新标准中的定义可知，该限值是任意6min内的方均根值。此外，对于脉冲电磁波，其功率密度的瞬时峰值不应超过表3中所列限制的1000倍。对于X波段雷达，其峰值功率密度限制为1250W/m2。

2.2现场测量

2.2.1南澳海洋站测量结果南澳海洋站X波段雷达架设在海洋站的楼顶，气象观测场紧邻雷达，雷达天线高度与人体高度相仿，雷达安装位置和其中一个测量点位置如图1（a）。由于测试设备与雷达距离较近，为防止突发强信号对设备造成损坏，关闭了前置放大器功能，此时频谱仪的噪底为-70dBm，将频谱仪的检波方式设置为RMS（方均根值）。经测试，确定将中心频率设置为9410MHz，经过20min的测量后频谱仪的频谱及读数已基本没有变化，由图1(b)可知其平均功率为-37.4dBm，结合表2和公式可知，其平均功率密度和峰值功率密度分别为6.166×10-4W/m2和2.88W/m2。

2.2.2遮浪海洋站测量结果该站测波雷达安装位置距地面不小于10m，现场的一个测量点在距离雷达位置约36m，测量天线高度与正常人身高一致，约1.7~1.8m。由于测试设备与雷达距离比较远，为保证测量信号不会淹没在噪声中，打开了前置放大器功能，此时频谱仪的噪底为-95dBm，频谱仪的检波方式仍设置为RMS方式。经测试，确定将中心频率设置为9380MHz，经过20min的测量后频谱仪的频谱及读数已基本没有变化，由图2(b)可知其平均功率为-46.37dBm，结合表3和公式可知其平均功率密度和峰值功率密度分别为7.7625×10-5W/m2和0.363W/m2。

2.3长期照射安全性分析从以上两个海洋站实际测量的结果看，在测量点处X波段测波雷达信号的平均功率密度和峰值功率密度均远低于国家标准。这可能与大部分人的认识有所不同，造成这一现象有以下两个原因：（1）X波段测波雷达可以设置扫描范围。南澳站测波雷达设置了朝向海面的一侧发射信号，在雷达朝向观测场一侧时雷达发射机是不工作的；在海面一侧由于无遮挡，因此也没有近距离强反射信号，所以造成测试点雷达信号很弱，几乎测不到，测得的通道功率值大部分来自于带内噪声功率。（2）X波段测波雷达具有很好的方向性。X波段雷达天线的垂直波束宽度只有20°。遮浪海洋站的X波段雷达安装在支架上，距离地面不低于10m，测试时所用的对数周期天线虽然架设高度与人体高度一致，但仍不在雷达主波束辐射范围以内，虽然频谱仪可监测到雷达信号，但其辐射功率很低。人员在雷达所在地点周边活动不会受到雷达辐射危害。

3短时强辐射分析

3.1短时照射辐射限值从强电磁辐射设备旁经过或者短时间滞留，会受到短时间强辐射，超过一定限值时会直接造成伤害。对于短时间辐射情况，国际上最具权威性的标准应该是非电离辐射防护委员会（ICNIRP）颁布的“时变电场和磁场暴露限值的有关导则”[12]。该导则通过科学实验给出了职业照射最高限值为50W/m2，公众照射最高限值为10W/m2。特别需要注意，导则中指出在功率密度达到50W/m2时，对人的眼睛和生殖系统造成直接伤害，到100W/m2时会损伤人体皮肤。

3.2导航雷达限值距离一般导航雷达厂家会在说明书中提示X波段雷达三个关键功率密度限值所对应的距离，如表4所示，但多数都没有给出功率密度的意义。“时变电场和磁场暴露限值的有关导则”对这三个距离作出了解释。3.3短时照射的安全防护南澳和遮浪两个海洋站的测波雷达由于辐射方向和安装高度设置等原因，对于普通民众不会发生近距离受到雷达照射的情况。但是海洋站员工因工作关系，如设备检修调试等，受到雷达近距离辐射的可能性较大，应注意短时雷达照射的防护：首先在雷达工作时应避免近距离直视雷达，以防止眼睛受到伤害，同时应避免进入1m以内区域。此外，海洋站员工应加强电磁辐射有关安全知识的培训，提高安全意识。

4总结

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【关键词】电磁辐射暴露限值标准测量

一、电磁辐射暴露相关概念和术语

1.基本限值和导出限值

科学实验表明，过量的电磁照射对人体有一定的伤害作用，许多国际的、国家的文件都规定了电磁暴露的人体安全限值。虽然这些文件在具体规定上有所不同，但大多数文件都使用了相同的方法：即用基本限值和导出限值给出电磁辐射限值。

基本限值是指判定人体对电磁场产生生理反应的基本量。基本限值适用于身体存在场中的情形。人体暴露的基本限值通常以比吸收率（Specific Absorption Rate，SAR）来表示。

导出限值是指可以产生与基本限值相应的电场、磁场和功率密度的值。由于基本量很难测出，大多数文件给出了电场、磁场和功率密度的导出（参考）限值。

2.环境电磁波辐射强度分级

以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界，环境电磁波允许辐射强度在卫生部标准中按级分为一级和二级。在环保局GB8702-88中和军用领域，电磁辐射暴露安全标准则分别以职业照射和公众照射，作业区和生活区进行界定。一级为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），均不会受到任何有害影响的区域；新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线，在其居民覆盖区内，必须符合“一级标准”的要求。二级为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者）可能引起潜在性不良反应的区域；在此区内可建造工厂和机关，但不允许建造居民住宅、学较、医院和疗养院，已建造的必须采取适当的防护措施。超过二级标准地区，对人体可带来有害影响，此区内可作绿化带或种植农作物，但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施，如机关、工厂、商店和影剧院；如在此区内已有这些建筑，则应采取措施，或限制辐射时间。二、电磁辐射标准国际上，在电磁辐射安全领域有两大主流标准，一个是ICNIRP标准，即国际非电离辐射防护委员会（The International Commission for Non-Ionizing Radiation Protection，ICNIRP）的标准，另一个标准是美国的IEEE标准。

在世界卫生组织等组织的推动下，IEEE标准的限值今后将统一到欧标（ICNIRP）的限值上。

在我国，由不同部门制定的多部电磁辐射国家标准同时并存。在民用领域主要有：

GB8702-88《电磁辐射防护规定》；

GB9715-88《环境电磁波卫生标准》；

GB12638-90《微波和超短波通信设备辐射安全要求》；

GB10436-89《作业场所微波辐射卫生标准》；

GB10437-89《作业场所超高频辐射卫生标准》；GB16203～96《作业场所工频电场卫生标准》等。

在军用电磁辐射防护领域，与电磁辐射相关的国家标准比较典型的有：

GJB5313-2004《电磁辐射暴露限值和测量方法》；

GJB1450-92《舰船总体射频危害电磁场强测量方法》；

GJB1446.40-92《舰船系统界面要求电磁环境电磁辐射对人员和燃油的危害》等。

目前，环保局执法一般按照GB8702-88来进行，其在30MHz～3GHz之间的公众导出限值为40mW/cm2。但是，国标委关于手机电磁辐射的标准采用了欧标限值（SAR限值为2.0W/kg）。

表1为一些组织和国家在移动通信频段的公众照射标准比较。

二、环境电磁辐射测量

1、测量方式

在调查辐射源周围环境电磁波辐射强度及其分布规律时，常以辐射源为中心，采用在不同方位取点的方式进行测量，简称点测。点测时以辐射源为中心，将待测区按一定角度划线，呈扇形展开，按一定距离选点测量。

全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。面测量时，将待测地区（城市）按人口统计划分若干小区，并标明各小区居民中心地理坐标，从中选择若干有代表性的小区作为监测点，进行自动测量和实时处理，经过加权处理后，求出该地区（城市）居民环境电磁波暴露强度值。

2、测量仪器

在对辐射源周围测量和作业区进行测量时，测量仪器一般选用宽带辐射测量仪，包括具有各向同性响应或有方向性磁场探头/电场探头的宽频带电场、磁场设备。在对区域性背景场强和生活区进行测量时，一般选用窄带辐射测量仪，通常采用宽频带天线、频谱分析仪和计算机配套的自动测量系统。

三、国内电磁辐射暴露安全标准和测量的不足

由于环境电磁场的复杂性，国内外在电磁辐射安全标准上尚存在较大争议。就国内而言，相关标准的制定，对推动我国电磁防护设计、保障公众健康、控制电磁辐射水平起到了积极作用，但在实际使用中也逐渐暴露出一些明显不足，具体表现在：

1、标准分散，不统一。无论是军、民标，多个相关的国家标准同时并存，归口管理部门分散，即不利于选用，也不便于统一执法。

2、各标准规定宽严不一。以军标100MHz为例，不同标准电磁辐射暴露限值规定各异，宽严不一，缺乏必要的说明和协调，见表2。

3、量值不统一。各标准中电场强度、磁场强度、功率密度、暴露剂量、V/m、W/m2、W.h/m2、mW/cm2、A/m等同时并存，转换关系复杂，使用起来极不方便。

4、测试频率覆盖不够，不能反映实际情况。无论是军标还是民标，国内现有标准均仅关注了部分频段/频点，远远不能适应现代电子、通信技术的迅猛发展。图1为实测条件下的环境电平。

四、结束语

随着科学技术的发展，各种电子、电气设备在极大地丰富和提高了人们的物质、精神生活的同时，也带来了复杂、严重的电磁污染。加强电磁环境监控，延伸测试频段，加大对不同频率及不同幅照量电磁波对人生理影响基础研究，尤其是累计效应研究，强化归口管理，促成一部科学、安全、具有强制约束力的电磁辐射暴露限值标准任重而道远。

参考文献

[1]《超特高压环境电磁场测量、计算和生态效应》何为等

[2]《高压变电站对周围环境的影响与评估》宋福祥等

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[关键词]电磁辐射 风险量 SAR 日常照射

中图分类号：U895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0185-02

前言

随着经济的快速发展，科学技术在给我们带来便利的同时也为我们的生活带来了一些潜在的风险。高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔和电子仪器、医疗设备、办公自动化设备和微波炉、收音机、电视机以及手机等家用电器工作时，会产生各种不同频率的电磁波。这些电磁波充斥空间，无色、无味、无形，可以穿透人体，造成污染。随着电子技术的广泛应用，人为电磁能量迅速增长，电磁辐射已成为21世纪的主要污染源。由于目前国内的电测辐射标准还不完善，各方面关于电磁辐射的研究并不多见，仅在97年时出台了《电磁辐射环境保护管理办法》以及《环境保护法》中第二十四条进行了规定，我们对于电磁辐射的评估并没有特别科学明晰的方法。

虽然国际非电离协会为了对公众有着良好的保护，按全身平均比吸收率（SAR）取0.08w/kg剂量值制定国际标准我国的《电磁辐射防护规定》标准进一步严格，规定在一天24h内，任意连续6min按全身平均比吸收率（SAR）应小于0.02w/kg，相应于频率30M-3000MHz段电场强度限值为12V/m，为了更进一步加强管理，我国设定了普通项日环境影响评价管理值为5.4V/m，对应卫生标准中的一级标准为5 V/m。但事实上每个普通民众他们是无法准确的获得自己一天时间内吸收了多少剂量的电磁辐射的。

1、问卷调查概况

因此本文是一种对电磁辐射研究的新方法，本文随机选取了重庆市大学城区域内三所学校大学生作为研究对象，对其进行问卷调查，通过对大学生群体在日常生活中常接触的可能产生电磁辐射照射的设备设施进行测定，根据调查所得使用或接触设备设施种类及时间分配具体权重，进行数据统计，配合调查问卷所得数据即可对大学生群体当前所处生活环境中存在的日常电磁辐射风险量有一个较为科学直观的评估。

本次问卷调查的发放范围为重庆市沙坪坝区虎溪大学城的重庆大学、重庆师范大学、重庆科技学院三所高校。问卷的天蝎回收是通过委托专业问卷调查网站以及笔者本人现场现场发放回收实施开展，问卷开篇的指导语对电磁辐射对人体可能存在的风险以及本研究对评估大学生群体电测辐射风险量的意义进行了充分的阐述，最后完成有效问卷117份，有效率91%。参与本次调研的人群皆属于在校大学生群体，人群样本中男女性别比例为1：1，调研结果具有准确可靠性。

2、问卷调查结果

2.1 大学生日常电磁辐射风险要素

本次调查问卷采用自由开放式的问卷形式，通过对搜集到的问卷答案进行筛选、归类、统计超过10%的选项得出大学生日常电磁辐射风险要素共分为三类：第一类为家电类，如电吹风、台灯、无线路由器等；第二类为电子设备类，如移动电话、笔记本电脑、台式电脑等；第三类为交通工具类，如轻轨、地铁等。统计结果如图1所示：

2.2 电磁辐射风险设备设施使用时间

本次调查问卷采用自由开放式的问卷形式，通过对搜集到的问卷答案进行筛选、归类、统计得出可能具有电磁辐射风险的设备设施平均每日使用时间为：平均每日使用电吹风时间t1为6.68分钟；平均每日使用台灯时间t2为20.57分钟：平均每日使用无线路由器时间t3为2.61小时；平均每日使用手机时间t4为4.33小时；平均每日使用台式电脑时间t5为2.07小时；平均每日使用笔记本电脑时间t6为2.47小时。统计结果如表1所示：

3、电磁辐射风险设备设施实验测试结果

根据以上调研统计数据以及？《电磁辐射暴露限值和测量方法（GJB 5313-2004）》、《辐射环境保护管理导则 电磁辐射环境影响评价方法与标准（HJ/T 10.3-1996）》等标准的指导，本文实验选用了RJ-5工频场强仪进行各种类型品牌电测辐射风险设备的单位时间辐射量测量。

进行实验测量时均与辐射体正常工作时间内取一定的时间间隔进行测量，每个点测量观察时间均大于10S，读取本次测量的最大值。每种被测设备共测量5次取平均值。各种类各品牌设备单位时间内电磁辐射当量如表3所示：电吹风单位时间电磁辐射量α1为0.081 W/m2，台灯单位时间电磁辐射量α2为3.371 W/m2，无线路由器单位时间电磁辐射量α3为0.017 W/m2，手机单位时间电磁辐射量α5为0.492 W/m2，台式电脑单位时间电磁辐射量α5为0.313 W/m2，笔记本电脑单位时间电磁辐射量α6为0.813 W/m2，

4、大学生日常电磁辐射风险量评估

虽然国际非电离协会为了对公众有着良好的保护，按全身平均比吸收率（SAR）取0.08w/kg剂量值制定国际标准我国的《电磁辐射防护规定（GB 8702-1988）》进一步严格，规定在一天24h内，任意连续6min按全身平均比吸收率（SAR）应小于0.02w/kg，相应于频率30M-3000MHz段电场强度限值为12V/m，为了更进一步加强管理，我国设定了普通项日环境影响评价管理值为5.4V/m，对应卫生标准中的一级标准为5 V/m。但事实上每个普通民众他们是无法准确的获得自己一天时间内吸收了多少剂量的电磁辐射的。

W/m2是每平方米的功率，1W/m2照射1秒为1j/m2，因此按照《电磁辐射防护规定（GB 8702-1988）》中表3可以查到单位时间电磁辐射功率密度为0.4 W/m2，可以计算出每日电测辐射照射安全阈值为34.56kj/m2。根据上述各电磁辐射风险设施日均使用时间以及各设备设施单位时间电磁辐射量统计表可以计算得出大学生平均电磁辐射照射量为：t1*α1+ t2*α2+ t3*α3+ t4*α4+ t5*α5+ t6*α6=15.981 kj/m2，远低于国家标准规定的安全阈值，因此大学生日常电磁辐射照射处于安全范围内。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家标准. GB8702-88电磁辐射防护规定第1、3条.国家环保局，1988.

[2] HJ/T10.2-1996辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法[S].

[3] HJ/T 10.3-1996辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准[S].

[4] Vermeeren G.Joseph W，Olivier Cetal.Statistical multipath exposure of a human in a realistic electromagnetic environment[J].Health Phy，2008，94 （4）：345-354.

[5] 杨红萍.电磁辐射的危害与防护 [J].科技信息，2007，6（33）：47-87.

[6] 石伟力.电磁辐射的危害及其防护探析[J].环保与节能，2012，8

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【关键词】输变电工程 电磁辐射 安全问题 建议

1 电磁辐射的危害

1.1 对人体和生物的危害

近年来，国内外研究对电磁辐射做了大量研究实验，得出的结论是电磁辐射影响人体或生物体的形式主要是热效应以及非热效应。热效应即是人体中的一些不均匀的电介质，如人体水分子及人体蛋白质在不断变化的电磁场中发生相应的运动，通过摩擦使得分子之间产生热量。人体虽然具有调节和扩散热量的功能，但如果分子运动太快，便会导致摩擦产生热量的速度也过快，热量速度超出一定的限值，人体的调节功能便大打折扣，那些来不及调节和扩散的热量将会在人体内积累，使得人体蛋白质温度过高。过高的温度持续时间超过限定值时，高温便会烧死人体蛋白分子，最后使组织坏死，导致某种生理体出现病症。电磁辐射热效应现象在我们生活中随处可见，比如用手机打电话，通话时间太长手机就会变热，挂掉电话后出现头晕或头痛的症状，这都是电磁辐射的影响。

非热效应指的是人体的温度不会发生升降变化，电磁场在这种情况下产生生理病变。人体在地磁场的作用下不断进化完善，过程中使得人体的神经系统与非热效应达到了某种程度上的和谐。比如，神经系统中的磁定向系统就可以根据地磁场来实现定向工作。但人体不能长期处于这种人为产生的强烈磁场中，这会导致环境周围的磁场与人体自身的磁场相悖，使人体的神经系统出现斋乱。如做噩梦，出现幻觉等都是这种症状的表现。但这种非热效应的研究结果目前只是定性不定量，要获得更加全面的认知，还需要一定的奋斗历程。体质不同的人对非热效应的反应也不同，身体素质好的人对此抵抗力强，但体制差的人则比较容易受影响，如病人、小孩、孕妇、老人等就是主要受害人群。并且人体的不同器官对电磁辐射的敏感度也不一样，如大脑、眼睛等比较脆弱的器官较其它器官的敏感度要大些。

1.2 影响电器设备的正常运行

电磁辐射可以产生无线电干扰，这会对电器设备的正常运行产生影响。而这种干扰的程度跟扰的电器设备频率息息相关。扰电器设备频率与电磁辐射频率越接近，干扰就越严重。反之，两种频率相差越大，干扰越轻微。无线电干扰使得测量仪器的性能变差，也使得继电器或电子开关运行失常。使得收音机，电视机等无线电接收设备收到干扰，出现噪音，电视屏幕失真，出现雪花或无信号现象。甚至会对党政机关无线电设备产生干扰，妨碍病人心脏起博器正常工作。这些干扰都给人们的生活或工作带来了麻烦或危害。

2 改进输变电工程的对策

2.1 合理选择，科学规划

高压输变电工程要在选线选址上慎重考虑，并进行科学的项目规划。选址要充分考虑民居集中程度、环境状况等因素，适当地设定与人流距离。同时，电网设计要遵守法律法规，加强环保意念，在规划、建设和运作方面有合理的程序可依，这是电网建设得以成功的重要保障。同时，培养一批专业的技术人员，在规划方面更具有可行性和操作性。同时，电网系统的领导要重视建设与环保相结合的发展理念，减少输变电过程对环境造成的负面影响。并定期进行质量评估及环境检测，投入足够的人力，物力和财力，使建设工作和环保工作落到实处，并保证建设运行符合环保标准。

2.2 改进测量方法

对于凸出地面的物体尖角或顶端位置，工频电场会受此影响使磁场变得强烈且集中。总结前述得出，在导线正下方的地面上，也即在0-2m之间的的电场垂直的分量会随着水平位置的变化而改变。但它随高度的变化不大，而导线正下方的电场水平份量比较小，这表示在这个范围之内，电场是均匀或者接近均匀的。这时候测量的数据就相对准确。而在畸变场磁场测量中，往往存在测量不一致的问题。而调查发现，很多输电站附近民居的屋顶或阳台上出现电场测量读数超标的情况。所以，规范测量方法，可以减少畸变场带来的环境纠纷问题，减少矛盾冲突。

2.3 采用低场强技术

目前标准看来，比起输电线路实际情况，工频磁场中的环保指标有更大的裕度，也就说明工频磁场在某些特殊情况下需要进行降低，但其不是实际意义上的环保问题范畴。通过同杆多回架设以及逆相序导线排列可以有效降低工频电场，这是技术上的一种突破和创新。比如，对于三峡电站跨越船闸同杆双回的500kV架空的送电线，在与水面距离小于或等于10m的时候磁场最大，同相序的布置时是3.28kV/m，逆相序的排列时是1.33kV/m，显然前者比后者大得多。在环境比较敏感的地段，通过采用架空屏蔽线的方式可以降低线下工频电场。同时，根据具体情况具体架设单根、双根以及多根屏蔽线， 保证屏蔽线排列不同，就可以得出不一样的降低效果。除此之外，将局部导线紧凑化进行排列，通过导线三角（特别是倒三角）的排列，可以适当提高导线的高度，这也便于在不同程度上达到降低地面场强的目的[3]。

3 结语

随着电网建设工作力度的加强和电网局势的改变，高压输变电工程也应该紧跟步伐，根据不同的发展阶段，不同的地域特征作出不同的改进。电磁辐射虽然在一定程度上给人体、生物和环境带来一定的影响，但这些影响是可以通过采取有效的措施来减少的，我们不必太过于担忧。我们可以通过合理选线选址、科学规划的方式来减少工程建设对周围环境的破坏，做到发展与环保同时进行。只要掌握专门技术，并遵循科学的建设程序，输变电工程将会大大促进电网建设工作的进程，造福于更多的家庭。

参考文献：

[1] 卢芳亭.高压输变电工程的电磁环境安全问题研究[J].广东科技，2011（22）：12-13.

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【关键词】电磁辐射污染；环境评价；监督；管理

跨入21世纪人类在享受电磁技术带来现代化生活的同时，也受到电磁辐射产生威胁和危害。电磁辐射无处不在与我们“形影相随”，当它的能量超过一定限度造成污染，而电磁污染是一种不易被人感知且危害置后的能量流。如何评价和判定电磁污染，进而防范和控制其不良影响和危害，正是本文主要讨论的内容。

1 电磁污染的主要危害

在电子电路中任何交变电路都会向其周围空间放射电磁能，形成交变电磁场。交变电磁场中，变化的电磁场与磁场交替地产生，由近及远以一定的速度在空间传播，形成电磁波。在电磁波向外传播的过程中会有电磁能输送出去，这种现象称为电磁辐射[1]。电磁辐射分为天然和人为电磁辐射两类。人类在进化过程中，已适应天然电磁辐射，因此，环境保护所关注的电磁辐射主要是人为的电磁辐射。有指人类活动所产生脉冲放电、工频交变磁场、射频电磁的辐射[2]，主要来源无线电广播、电视、微波通信、电力、铁路、民航指挥塔及飞机等各种射频设备发射的电磁波。频率范围宽广，影响区域较大，能危害近场区的人员。

1.1 电磁辐射对信号接收的干扰

射频强电磁辐射，可以造成通信信息失误或中断；铁路自控信号失误；飞机飞行误航；甚至造成导弹与人造卫星失控，电磁辐射会对有线通信设备产生干扰。

1.2 强电系统对弱电系统的干扰和危险影响

对广播、电视、通信系统构成极大的威胁，使图像、信号失真；使电子仪器、精密仪器不能正常工作。

1.3 空间电磁场对人体健康的影响

表现在损害中枢神经系统，头部长期受电磁辐射影响后，轻则引起失眠多梦、头痛头昏、疲劳无力、记忆力减退、易怒、抑郁等神经衰弱症，重则使大脑皮细胞活动能力减弱，并造成脑损伤；非热效应能减少眼部血流量，引发视觉障碍，导致视觉疲劳和不舒适；长期接触低强度微波的人和同龄正常人相比，体液与细胞免疫指标中的免疫球蛋白降低，使体液与细胞免疫能力下降。

2 电磁辐射环境评价标准和卫生标准

2.1 我国目前已颁布的电磁环境评价的标准

主要有《高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法》GB 7349-2002；《电磁辐射防护规定》GB 8702-88；《辐射环境保护管理导则》HJ/T 10.2-1996；《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》HJ/T 24-1998。

2.2 我国电磁辐射卫生标准及防护规定

2.2.1 《环境电磁波卫生标准》（GB 9175─88）

以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈值为界，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级。

一级标准小于5V/m为安全区，在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群，不会受到任何有害影响。

二级标准为中间区，在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群可能引起潜在性不良反应；在此区内可建造工厂和机关，但不许建造居民住宅、学较、医院和疗养院等，已建造的必须采取适当的防护措施。

超过二级标准（12V/m）地区，对人体可带来有害影响；在此区内可作绿化或种植农作物，但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施，已有这些建筑应采取措施。

2.2.2 《电磁辐射防护规定》

国际非电离协会为了对公众有着良好的保护，比吸收率（SAR）取0.08w/kg剂量值制定国际标准。我国的《电磁辐射防护规定》标准进一步严格，规定在一天24h内，任意连续6min按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02w/kg，相应于频率30M-3000MHz段电场强度限值为12V/m，为了更进一步加强管理，我国设定了普通项目环境影响评价管理值为5.4V/m，对应卫生标准中的一级标准为5V/m。

3 电磁污染源调查与环境监测

3.1 调查目的

为了快速开展治理工作，切实保护环境，造福人类，对电磁污染进行调查研究，有利于找准污染源和电磁污染分布规律，为评价和污染防治提供依据。

3.2 调查内容及程序

电磁辐射对生物体作用与场强、频率、作用时间与作用周期、与辐射源的间距、振荡性质、作业现场环境温度和湿度等因素有关。电磁场的生物效应随频率的加大而递增，危害程度微波>超短波>短波>长波；脉冲波>连续波[3]。所以首先调查主要射频设备的分布使用情况、发射频率范围和额定功率，周围现场环境、人口分布等情况；再进行布点与监测，电磁污染源产生的场可分为近场和远场，衡量场的大小用电场强度E和磁场强度H。在近场区（与源的距离小于波长的约1/6），E与H之间无固定关系，必须分别加以考虑；当与源的距离大于波长的约1/6的远场区域，E与H的比值波阻抗为定值，测量了电场，就可以得到磁场数据，每个测量部位应有五次读数可求出平均场强值；根据各操作位置的电场强度、磁场强度和功率密度按《电磁辐射防护规定》标准进行比较、评价，并绘制辐射图；进行综合分析后得出结论。

3.3 电磁辐射环境监测的主要任务是：

（1）对环境中电磁辐射水平进行监测；

（2）对污染源进行监督性监测；

（3）为征收排污费或处理电磁辐射污染环境案件提供监测数据；

（4）为编制电磁辐射环境影响报告书（表）和编写环境质量报告书提供有关监测资料，进行有关电磁辐射环境保护的监测；

（5）对环境保护设施竣工验收的各环境保护设施进行监测。

3.4 电磁污染源监测方法

监测方法：根据不同目的，为调查辐射源周围环境电磁波辐射强度，及其分布规律，常以辐射源为中心，在不同方位取点的方式进行测量，简称点测；为全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。还有近区场强的测量和远区场强的测量。

测量仪器：可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。近区场强仪、超高频近区场强测量仪、远场仪与干扰仪、微波漏能测试仪。

测量位置：辐射体附近的固定哨位值班位置及各辅助设施（计算机房、供电室等）作业人员经常操作的位置，测量部位距地面0.5m、1.0m、1.7m三个部位。

测量时间：在电磁污染源正常工作时间内进行测量，每个测点连续测5次，每次测量时间不应小于15s，并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时，应适当延长测量时间等。

环境条件：应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度、相对湿度。

4 环境电磁污染的监督管理

任何单位和个人在从事电磁辐射的活动时，严格执行《中华人民共和国环境保护法》、《电磁辐射环境保护管理办法》、《电磁辐射防护规定》等相关的法规，电磁发射设备必须严格按照国家无线电管理委员会批准的频率范围和额定功率运行；设备和屏蔽体的结构的合理设计，元件与布线要合理；实行电磁屏蔽、接地等技术衰减源辐射或泄漏；制定防护措施，认真做好预测和测量并根据相关标准的限值确定电磁辐射危害区域，实行防护墙的设置距离应使墙外的电磁辐射被衰减到安全值；在可能产生危害的地方，应确保辐射危险警告标志的设置和使用；不仅需要设置永久性标志，而且在雷达辐射时还应该在某些区域，设置临时性禁止通行的标志；接受环境保护部门对其电磁辐射环境保护工作的监督管理和检查，做好各项电磁辐射活动污染环境的防治工作。

除加强对现有电磁辐射污染源的管理外，对新建、扩建的电磁设备严格按环境管理程序进行申报、登记、环境评价和验收。从事电磁辐射活动的单位和个人，必须对电磁辐射活动可能造成的环境影响进行评价，编制环境影响报告书（表），并按规定的程序报相应环境保护行政主管部门审批[4]。电磁辐射建设项目和设备环境影响报告书（表）确定需要配套建设的防治电磁辐射污染环境的保护设施，必须严格执行环境保护设施“三同时”制度。

5 结论和建议

管理部门加强电磁兼容性设计审查与管理，认真做好危害预测与分析；对本地区的新建电磁辐射设施的选址应合理规划、科学布局；对产生电磁辐射设备尽量避开人口稠密的区域；对于那些不得不安装在城区的设备，应当采取有效的防护措施避免电磁辐射污染的产生。

加强立法和执法监督，建立和健全电磁辐射建设项目的环境影响评价和审批制度。重点抓好城市市区和市郊的卫星地面站、移动通信、集群专业网通信、发射台站的审批验收工作和监督工作。

加强电磁辐射污染的环境监测工作。地市级辐射监测站对城市居住区进行重点监测和污染源普查，为电磁辐射污染的防治处理工作提供方向。

广泛开展宣传教育，大力普及电磁辐射对环境污染及危害的知识，让社会参与监督，调动各相关部门的积极性，控制和减少环境电磁辐射污染和突发事件产生。

【参考文献】

[1]李雅轩，袁秀英，刘南平.电磁辐射对人体的危害及预防[J].工业安全与环保，2003，29（9）：22-24.

[2]王剑，陈强，杨起俊.电磁辐射污染及防治[J].山东环境，2000（1）：42.

篇6

关键词：核电厂大气环境环境噪声电磁辐射 现状调查

The Program of Non-Radioactive Environmental Background Quality Survey Around Nuclear Power Plants

Lin XiaofengZhan ShiquanChen LianjieGao Dongsong

（China Nuclear Power Engineering Co.,Led.Beijing, 100840）

Abstract：The environment quality actuality survey around the site of Nuclear Power Plants（NPPs） is a very important task. And this task is also a very important joint during the whole EIA progress of NPPs. According to the correlative laws and standards of environment protection in China, this paper introduces the survey projects of non-radioactive factors, such as atmospheric environment, environmental noise, electromagnetic radiation , etc. In father, this paper sums up the problems which occurred in the actual survey works.

Key Words：Nuclear power plants, Atmospheric environment, Environmental noise, Electromagnetic radiation, Background Survey

核电厂厂址周围环境质量现状调查是核电厂环境保护的一项重要工作，也是核电厂环境影响评价的重要环节，不仅反映核电厂厂址区域环境现状水平，也为核电厂选址提供环境保护的参考数据，同时还为评价核电厂施工建设和运行期间的环境影响提供对比数据。

核电厂厂址周围非放环境质量现状调查一般采取已有监测资料收集和现场调查的方式，本文主要介绍核电厂厂址周围大气环境、环境噪声和电磁辐射等现场调查方案，包括获取相关资料、设置监测点、选择监测因子、确定监测方法、制定监测制度和环境质量现状进行分析等，并对实际工作中存在的问题进行总结。

1 所需资料

核电厂厂址周围大气环境、环境噪声和电磁辐射现状调查一般为以核岛为中心，半径5km范围，需要的资料如下：

（1）核电厂简介，包括核电厂的地理位置、规模、厂址周围地形地貌等资料；

（2）长期气象条件；

（3）环境敏感目标，包括敏感目标的数量、规模、分布等情况，以及与核电厂的距离、方位等；

（4）污染源的位置、数量、类型、排放方式、主要污染物等。

（5） 环境功能区划分，确定调查范围内功能区类别，以选择相应的评价标准。

上述所需资料可通过现有资料收集和现场踏勘获取。

2 核电厂大气环境质量现状调查方案

2.1监测点设置

根据《环境影响评价技术导则大气环境》（HJ2.2-2008）[1]，核电厂大气环境现状调查等级一般为三级，环境空气质量现状监测点数量为2~4个。

根据监测期所处季节的主导风向设置监测点位，至少在厂址主导风向上、下风向各设1个监测点位，主导风下风向加密布点。也可根据局地地形条件、风频分布特征以及环境功能区、环境空气保护目标所在方位做适当调整。

各监测点具有代表性，环境监测值能反映各环境空气敏感区、各环境功能区的环境质量，以及预计受项目影响的高浓度区的环境质量。需要对监测点情况进行说明，并附监测点位置示意图。

2.2 监测因子

核电厂施工过程及运行期间不排放特征污染物，因此大气环境质量现状调查监测因子一般为二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）等六项常规污染物。

2.3 监测方法

大气环境质量的监测一般在监测点位用采样装置采集一定时段的环境空气样品，将采集的样品在实验室进行分析处理，也称为手工监测。

2.3.1 采样方法

采样环境、高度、流量等按照《环境空气质量手工监测技术规范》（HJ/T 194-2005）[2]等规范文件的要求执行。

采样频率和时段根据《环境空气质量标准》（GB3095-2012）[3]的要求，TSP、PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5日均值每天采样1次，每次连续采样20h；SO2、NO2、CO小时均值每天采样4次（02:00时、08:00时、14:00时、20:00时），每次连续采样1h。

2.3.2 分析方法

分析方法可参照《环境空气质量标准》（GB3095-2012），或者根据厂址区域大气环境特征和对分析方法灵敏度的要求进行选择。

2.4 监测制度

核电厂大气环境现状调查按照三级要求进行，作一期监测，至少应取得有季节代表性的连续7天有效数据。监测期间同步收集厂址附近有代表性的地面气象观测资料。

2.5 大气环境质量现状分析

根据监测数据，统计各监测点大气污染物不同取值时间的浓度变化范围、最大浓度值。根据厂址区域环境空气功能区类别确定相应的评价标准，计算各监测点大气污染物不同取值时间的最大浓度值占相应标准浓度限值的百分比和超标率，评价达标情况。

分析大气污染物浓度的日变化规律，以及大气污染物浓度与地面风向、风速等气象因素及污染源排放的关系。

分析重污染时段分布情况及其影响因素。

3 核电厂环境噪声现状调查方案

3.1 监测点设置

根据厂址周围人口分布、地形特征，并结合噪声污染源的位置，按照网格和声环境功能区设置监测点，布点应覆盖整个调查范围。

3.1.1 核电厂厂区监测点

对于新建厂址的声环境现状调查，厂区内共设5个监测点，分别为厂址中心位置和厂界东、厂界南、厂界西和厂界北外1m处。

对于扩建厂址，存在正在运行的机组，进行声环境现状调查还需要考虑现有核电机组及配套设施产生的噪声对环境噪声现状的贡献，同时要考虑与已建机组本底数据的对比。因此，厂区内的监测点设置要考虑厂界、现有噪声源、与已建机组本底监测点对比等情况。

3.1.2 环境敏感目标监测点

环境敏感目标监测点一般按1×1km网格布设，监测点设在网格中心。对于部分网格点，由于交通不便等无法进行监测的可无需布点。根据调查范围内环境敏感目标数量，一般须包括评价区域内的住宅、学校、医院、集市等声敏感区域。对于厂界附近、较大的集中居民点和固定噪声源处等位置考虑加密布设监测点，对于敏感目标较少的地区可适当减少监测点数量。

3.1.3 噪声源监测点

对于调查范围内的明显噪声源应设置监测点，密集噪声源处加密布设监测点。对于交通干线，声环境监测点位数量应多于5个，重点布设在人口密集或距离厂址较近的道路的路口及两侧20m处。

3.1.4 水域监测点

核电厂一般靠近海（河），水域监测点原则上须按照网格进行布设，由于水域监测难度相对较大，因此一般以海（河）岸为起点设置监测射线，在监测射线上根据实地情况、面积并结合其水运状况选择3~5个监测点进行监测。

3.1.5 定点监测点

设置定点监测点是为了反映不同声环境功能区昼间、夜间的声环境质量，了解不同声环境功能区环境噪声时空分布特征。一般选取厂界内、人口相对密集的敏感区、交通干线、工业集中区等作为定点监测点。

3.2 监测因子

所有监测点都监测等效声级，包括Leq、Ld、Ln和Lmax，对于交通干线监测点还需要统计L90、L50和L10。

3.3 监测方法

厂界噪声监测点按照《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）[4]的要求进行监测，其他环境噪声监测点按照《声环境质量标准》（GB3096-2008）[5]的要求监测。

现场监测过程中，记录当时的天气情况（晴、雨、雪等）、环境温度、相对湿度、测量时间、风向、风速和大气压。每个测点均拍摄照片，用于反映各测点的原貌，同时用GPS进行卫星定位以确定其准确位置。

3.4 监测制度

一般监测点的环境噪声连续监测两天，每天昼间、夜间各监测一次。每个监测点每次连续监测10min。交通噪声测点连续监测30min，昼间、夜间各监测一次，同时记录道路上每小时过往机动车流量。定点噪声监测点，每次至少进行24h连续监测，监测一次，由仪器记录每小时的噪声监测结果。一般地区，昼间监测时段为6:00～22:00，夜间监测时段22:00～次日6:00，也可以根据当地政府对昼间、夜间的划分规定执行。

3.5环境噪声质量现状分析

分析调查范围内现有主要噪声源种类、数量及相应的噪声级等，明确主要噪声源分布。

分析不同声环境功能区内各敏感目标的超、达标情况，说明其受到现有主要噪声源的影响状况。

根据监测数据绘制调查范围的污染分布图。

4核电厂电磁辐射现状调查方案

4.1监测点设置

4.1.1 核电厂厂区监测点

对于新建厂址的电磁辐射现状调查，厂区内共设5个监测点，分别为开关站站址和厂界东、厂界南、厂界西、厂界北等。

对于扩建厂址，存在正在运行的核电机组，进行电磁辐射现状调查还需要考虑现有核电机组及配套设施产生的电磁辐射影响，同时要考虑与已建机组本底数据的对比。因此，厂区内的监测点设置要考虑厂界、现有电磁辐射源、与已建机组本底监测点对比等情况。

4.1.2 环境敏感目标监测点

一般按1km×1km网格布设，监测点设在网格敏感目标处。对于部分网格点，由于交通不便等无法进行监测的可无需布点。根据调查范围内环境敏感目标数量，一般须包括评价区域内的住宅、学校、医院、集市等环境敏感区域。如果敏感目标较少，可适当减少监测点数量。

4.1.3 典型辐射体监测点

对典型辐射体，如电视发射塔等，则以辐射体为中心，按间隔45°的八个方位为测量线，每条测量线上选取距场源分别30、50、100m等不同距离设监测点[6]。

4.1.4 高压送电线路监测点

对于核电厂拟建和调查范围内现有的送电线路都要进行监测。在与送电线路垂直方向，以边相地面投影点为起点，向两侧延伸设置监测点。

按5m间距，在0~50m范围设点，两侧各设11个工频电场强度与工频磁场强度监测点。按2nm间距，在0~2km范围设点，并在边相地面投影点20m处加设一个监测点，作为无线电干扰场强超达标的评价点位，两侧各设14个无线电干扰场强监测点。

4.2 监测因子

电磁辐射监测因子为工频电场强度、工频磁场强度、无线电干扰场强和射频综合场强等四项。

4.3 监测方法

工频电场/工频磁场强度依据《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》（DL/T988-2005）[7]，每个测点分别测量离地1.5m处的工频电场强度/工频磁场强度。无线电干扰场强依据《高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法》（GB/T7349-2002）[8]进行，每个测点位置上分别测量离地不超过2m的无线电干扰场强。射频综合场强根据《辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）[9]，每个测点使用非选频式辐射测量仪，分别测量离地1.7m~2m的射频综合场强。

现场测量过程中，记录当时的天气情况（晴、雨、雪等）、环境温度、相对湿度、测量时间、风向、风速和大气压。每个测点均拍摄照片，用于反映各测点的原貌，同时用GPS进行卫星定位以确定其准确位置。

4.4 电磁辐射现状分析

分析调查范围内现有主要电磁辐射源种类、数量等，明确主要电磁辐射源分布。

根据监测数据，统计各监测点电磁辐射监测值变化范围、最大监测值。根据相应的评价标准，计算各监测点超达标情况。

根据射频综合场强监测数据对居民区进行环境辐射电平标注。

5实际工作中存在的问题

实际工作中会遇到各种问题，比如天气状况、监测时机的选择、监测仪器扰民、仪器电源的保障、人员操作过程、大气样品的保存和运输等。

6 结论

本文依据相关标准和规范，并结合工作实际，对核电厂大气环境、环境噪声和电磁辐射现状调查方案进行介绍，并对实际工作中存在的问题进行总结，对以后的相关专题调查工作具有参考价值。

7 参考文献

[1] HJ2.2-2008. 环境影响评价技术导则 大气环境[S].

[2] HJ/T 194-2005. 环境空气质量手工监测技术规范[S].

[3] GB3095-2012. 环境空气质量标准[S].

[4] GB12348-2008. 工业企业厂界环境噪声排放标准[S].

[5] GB3096-2008. 声环境质量标准[S].

[6] HJ2.4-2009. 环境影响评价技术导则 声环境[S].

[7] DL/T 988-2005. 高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法[S].

[8] GB/T7349-2002. 高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法[S].

篇7

【关键词】煤矿冲击矿压；传感器监测；监测网络；关键技术

1.引言

所谓的煤矿动压现象，是指在一定的突然能量影响下，对于煤矿开采过程中的大量的弹性能的煤或岩体存在高应力状态下而进行释放的过程。煤矿动压现象的主要表现则为冲击矿压，对于井巷发生爆炸性事故来说，突然释放的弹性能量会在发生强烈声响的情况下而把煤岩抛向巷道，这样就不可避免出现煤岩体和煤岩体振动破坏现象，造成一定程度的人员伤亡和设备损坏，甚至造成部分巷道垮落破坏的情况。世界各国的不同行业对于冲击矿压现象的定义和称呼存在一定的区别，比如，存在“矿山冲击”、“冲击地压”、“冲击矿压”、“煤爆”、“岩爆”等，煤岩抛向巷道一般情况下则是冲击矿压的作用，使得井巷工程遭到破坏，出现裂缝扩展及岩体的破断，并伴有强烈的岩体振动和巨大声响。复杂性、巨大破坏性、瞬时震动性、突发性则是冲击矿压所具有的明显特征。对于冲击矿压的分类可以从释放能量、显现强度等方面进行[1，2]。

一是，弱冲击。具有不是很大的破坏性，已采空间抛出部分煤或岩石，基本上没有损坏支架、机器和设备，震动在围岩中发生，在2.2级以下的震级能够发生巨大声响，煤尘产生，大量瓦斯可能会在瓦斯煤层中涌出。

二是，矿震，已采空间并没有抛出煤岩，仅为破坏仅发生在深部的煤岩体，尽管有明显的震动，仅为片帮或塌落现象，使得煤尘有时发生，伴有巨大声响。“煤炮”就是指较弱的矿震，也指微震。

三是，强冲击。震级在2.3级以上，已采空间大量抛出急剧破碎的部分煤或岩石，围岩振动，移动设备以及出现支架折损情况，大量煤和冲击波产生。

所以，可以看出，对于生产以及工作人员来说，煤矿开采中冲击矿压能够造成巨大的安全危害，为了更好避免事故发生，应该在煤矿开采中做好相应的关于产生冲击矿压的及时监测预报工作。利用岩石破断向外辐射电磁能量的特性，可以通过电磁辐射监测来进行相应的冲击矿压的监测预测。在我国，中国矿业大学相关研究人员较为深入研究了载荷作用下煤体的电磁辐射特性及规律问题，提供了相应的定量和定性的分析。通过研究，对于电磁辐射进行初步掌握，在煤岩体受载变形破裂过程中中，其可以看作为向外辐射电磁能量的一种现象，是由煤岩体的变形破裂所引起。许多矿物质存在于煤岩体的组成及结构中，这就决定了其复杂性，表现出较为典型的非均质材料。对于产生不均匀应变的煤岩体来说，自由电荷浓度在低应力区域或拉伸区域有所降低，而自由电荷浓度在压缩区则升高，对于自由电荷来说，这就存在由高浓度区域向低浓度区域扩散和运移的情况。低频电磁辐射在低速扩散过程中出现，使得表面电荷在煤体表面进行积累。表面电荷在扩展裂缝过程中裂纹表面受拉区域出现，极性为负，正电荷而在裂纹表面受压的区域中出现。运动的偶极子群则在裂纹尖端而形成。电子加速的产生主要是由于裂纹尖端的煤体本相处的负电荷的受拉区域的影响，正点则在周围的压应力区。大量的带电粒子则是在在电场的作用下加速发射出来的低速运动带电粒子而出现，这样，从低频电磁辐射到x光的宽频带电磁辐射就很有可能产生。煤壁的电磁辐射的变化可以通过传感器测得，煤岩应力变化趋势能够在煤岩应力与电磁辐射的耦合规律影响下而计算分析得到，使得监测预报冲击矿压成为可能，使得安全生产得以保证。

2.煤矿冲击矿压传感监测网络监测设计探讨

设计冲击矿压的监测预报过程中，煤壁的电磁辐射变化可以通过传感器监测实现，另外，煤岩巷道的冲击矿压变化监测中还需要的装置包括红外遥感监测装置、地电监测仪器、重力仪、声波探测装置等，为了能够得到更为客观全面的数据，需要利用多种设备进行数据探测，然后进行相应的综合分析，这就构成了相应的冲击矿压检测网络[3，4]。开采方面的技术和地质相关问题主要通过采矿声波法，其主要具有信息能够在较大范围的岩石体内直接获得，声波研究的非破坏性使其特点。相比其他方法，声波方法技术含量高，而获取信息成本低，分析岩体原有或开采中的变化应力过程中，具有较为准确的观测的声波参数信息。钻孔之间的声波透视法、钻孔中的声波剖面法、巷道之间的声波透视法、采矿巷道中的声波剖面法则是几种常见的采矿声波方法，这些则是根据不同的采矿地质条件及其研究目的所提出。根据相关研究，流动声发射监测探头和固定式连续声发射监测探头则是我国的常用功能的声波检测传感器，传感器收集在变化的煤岩巷道应力中所产生的一定的声发射脉冲能量波以及震荡波，能够在煤矿开采中进行有效监测煤岩巷道。

上下两平巷的煤壁或顶板中进行布置相应的声发射探头，为了能够更好使得巷道周边的破碎带能够避开，在1.5m以上的钻孔中设置探头，监测回采工作面的过程中，远的探头的距离工作面110m，而近的探头的距离工作面40m。如果具有比较好的探头的去噪效果，在距工作面20m处进行探头布置。在距掘进面30～100m之间，进行监测掘进巷道过程中进行布置探头。一般来看，煤层尘灭、断层和老巷等阻尼大的地点应该在布置探头时尽量避开。应该利用重力法进行观测开采引起的重力场，在这种地球物理方法中，重力的异常变化主要是通过不均匀性在地层中岩石介质质量分布情况而确定。这就需要考虑相应的周围岩层和底层、埋藏深度、形式、地层的尺寸的重力的密度差异。重力法在矿井中的应用离不开相应的测量仪器和测量方法的发展。测量传感仪器的高精密度发展要求越来越高，在采矿引起的密度分布变化、岩相变化的测量、小结构中应用日益广泛。目前，我国的采矿重力法主要应用于在开采所引起的局部空洞的定位、小范围内煤层构造的变化、地层震动的预测、岩体体积变化等领域，在进行相关的重力法测量过程中，在危险区域附近布置重力传感仪器，其中，观测区域的上部和下部则是进行测量巷道的最好位置，要求测量巷道的倾角不大于10o，一般能够满足相应的石门穿过2个以上的煤层。10～50m则为测量点的间距，而测量高度的精确值一般为0.01m。其中，重力仪则是主要的重力法测量仪器，具有较高灵敏度，能够对于重力值的变化进行有效测量，主要是利用重力的微小变化就能够产生比较大的倾斜度的原理。

在进行相应的岩石点特征的变化中，对于顶板、地质及采场技术的问题利用采矿点法进行处理，具有较广的应用范围。井下地点法的应用范围主要包括以下几个方面：一是评价自然灾害，二是对于顶底板岩层的地质条件进行认识；三是回采巷道、开拓巷道的应力应变状态进行监测；四是对于支架与围岩的相互作用进行有效评价。在矿井条件下，测量方法主要是有利用安装在在钻孔平底的电极（传感器）进行，一般在0.5～2m之间的深度。地点会在煤岩变形破裂发生时候而产生变化，这样，地电变化趋势图能够通过电极传感器获得，使得冲击矿压的预测成为可能。

通过分析煤壁附近裂隙区域对电阻值的影响，经过具体的测量数据说明，巷道壁0～6m的距离范围之内，电阻值要低于平均值。考虑到增加了巷道边裂隙水的原因，巷道帮附近低电阻值表现异常，这也是由于该区域破裂的影响结果。

在地质调查条件中的热红外图像能够用于岩性的区分，利用热红外遥感技术能够进行有效的地质构造研究，满足某些矿产资源需要。在自然灾害调查中所涉及到的热红外线凸显主要包括相应的现代火山活动、煤堆或矸石自燃、地下煤层等。研究表明，矿井局部温度异常往往也会是由于瓦斯突出或者有一定规模构造的应力场的矿井所造成。对于煤柱承载直到屈服破坏的动力过程来说，其动力过程还包括煤层顶板运动破坏和煤爆煤岩与瓦斯突出等。移动变形则是会在采动应力和地应力的共同作用下产生，这就能够产生一定的成岩物质内部结构的调整和相应的物理化学变化，其中就包括电子跃迁、能量转化等，即一部分固有热能转化为机械能、或者一部分机械能转化为热能等，这些都是通过电磁辐射而表现出来。一些物理化学过程则肯定能够通过电磁辐射之一的热红外辐射的温度特征变化而进行反映，相关的前兆信息也就能够获得。如果通过监测相应的特征变化和前兆信息，这就可以能够应用反应场信息的热红外成像技术，进行相关的冲击矿压，矿柱稳态监测和矿山岩爆，煤与瓦斯突出的热红外遥感监测技术。

3.冲击矿压传感监测网络分析

传感器工作则是当前在矿井中所依靠的监测探测预报中的主流技术，但是，目前，在我国矿井中，技术单一则是在使用探测预报传感技术的问题，大多的煤壁的电磁辐射变化都是通过传感器进行监测。这样相对来说，与实际数据相比，单一的监测方式所得数据就会存在一定误差。数据分析的过程中，很难避免单一测量方式所产生的误差。考虑多种传感器的共同协作而组成的冲击矿压的煤矿监测安全网络，利用以上所述设备构成网络系统多得到的数据也就并非单一数据，可以较为有效进行数据之间的比较和分析，为得到更为准确的结论奠定基础，能够使得矿井巷道内煤壁应力的实际情况能够得以较为客观地反映，通过使用多组数据来有效避免了产生错误结论。在相应的冲击矿压传感监测网络中，在网络传输的作用下，传感器能够把数据传递给数据中心，然后，可以根据接收到的数据，处理中心完成相关的图标分析，这样在大量数据的基础上，就能够使得煤岩巷道应力的变化趋势得以有效反映，通过不间断工作的传感器来监测煤壁应力变化情况，预警警报则会在数据处理中心预测到相应的危险时而自动发出，使得工作面的安全生产成为可能。

4.结语

上述提出的检测方法是利用多种传感器共同合作，这其中的较为复杂的系统安装和较大的前期投资则是自身的缺陷，但是，此监测系统还具有比较大的优势就是对于监测内容的全面性和准确性。未来煤矿安全监测的发展过程中，由于不断的网络集成技术和传感器技术的发展，使得冲击矿压传感监测网络发展具有广阔前景。

参考文献

[1]谢群，窦林名，李宁等.向斜轴部附近微震活动规律及对冲击矿压的影响[J].金属矿山，2013（5）.

[2]刘振江，牟宗龙，窦林名等.深部下山煤柱区矿震规律研究[J].金属矿山，2013（11）.

篇8

关键词：110kV输变电；电场；磁场；强度；无线电干扰

中图分类号：X59 文献标识码：A

近年来，工业发展和社会用电的需求大大增加，为适应地区经济发展的需要，电网建设急速发展。越来越多的电力工程深入到城市、乡村，更接近人们的日常生活。但输变电、变电所等电力工程在给当今社会带来现代文明的同时，也伴随着产生一种特殊的、看不见的污染-电磁辐射污染。由于这种电力工程环境问题所引发的纠纷与争议也日益增多，一定程度上影响了社会主义和谐社会建设。为此，本文结合110kV输变电工程，分析了电磁辐射对环境的影响程度，对搞好输变电工程的环境保护工作至关重要。

1 输变电工程环境污染主要因素

1.1 工频电场和工频磁场

电磁辐射（Electromagnetic Radiation）是带净电荷的粒子被加速时，所发出的辐射，又称为电磁波。随时间作工频周期变化的电能量产生了工频电场（power frequency electric field），随时间作工频周期变化的磁能量产生了工频磁场（power frequency magnetic field）。电磁辐射对人体的危害，主要表现为热效应和非热效应两大方面。

1.2 无线电干扰

输电线路导线表面发生电晕及其他放电，电晕及其他放电的同时产生的效应之一就是无线电干扰（简称RI，Radio Interference缩写），无线电干扰的实质，就是在电晕和放电的过程中，出现一些有害的电磁波，且频带相当宽，从频率上说，从低频50Hz到高频上千兆赫兹的范围。这些频率会干扰周围无线电通信设施的正常运行。

2 监测方案

2.1 方案原则

依据相关国家标准和电力标准对变电站和输电线路的工频电磁场、无线电干扰场强以及噪声进行监测，根据现场考察和工程实际情况，以确定监测点位和选取敏感目标。

2.2 监测设备

本次监测采用设备见表1。

3 110kV输变电工程电磁辐射对环境的影响分析

本次所有监测时的天气均为天气晴朗，温度（8～19）℃，湿度52%～73%，天气状况符合DL/T988-2005《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法 》“工频电场和磁场监测时的环境湿度应在80%以下”。对某110kV输变电工程的工频电磁场、无线电干扰场强和噪声进行了实地监测，监测数据如下。

3.1 变电站周围

表2监测数据显示，变电站四周距地面1.5m处工频电场强度和磁场强度均低于HJ/T24-1998中工频电场4kV/m、工频磁场强度0.1mT的推荐限值。0.5MHz频率无线电干扰场强低于GB15707-1995中的限值46dB（μV/m）。

图1监测数据显示，由于受围墙阻隔工频电场强度在0m处低于距围墙外5m处，变电站墙外工频电磁场随距离增大呈衰减趋势。

3.2 输电线路

输电线路断面选择在地势较平坦，远离建筑物和树木，没有其他电力线和通讯、广播线的地方。监测点位起始于在档距中央附近，远离线路交叉及转角。

图2监测数据显示，工频电场强度从距中相导线10m处开始衰减，工频磁场强度从中相导线0m处开始衰减，数值随监测点位距中相导线距离增加而衰减。

表3监测数据显示，距中相导线20m处频率为0.50MHz无线电干扰场强数值低于GB15707-1995中的限值46dB（μV/m），频率为（0.15～30）MHz无线电干扰场强数值差异较大。

3.3 敏感目标

通过现场勘测和评估需求，对变电站或输电线路距离较近、人口密集的居民区医院学校等、群众反映意见比较大、高架线路稠密区和跨越区进行布点。综合考虑变电站（线路）工程与环境敏感目标的距离和敏感目标的结构特征，选取有代表性的敏感目标进行监测。同一地点，当敏感目标结构基本相同时，可先监测距离变电站（线路）工程最近的敏感目标，如果不超标，其他敏感目标可不进行监测。

监测数据显示，变电站西侧35m村庄的工频电磁场强度远远低于国家限值，无线电干扰场强处于许可范围内；输电线路的3处敏感目标各项数据均达标，由于村庄距线路较近，工频电磁场强度较其他敏感目标大，应当注意做好防护工作。

4 对建设好110kV输变电工程的一些思考

目前，建设单位的环境保护意识逐步增强，能够认真执行包括环境影响评价、竣工环保验收等在内的环保制度，积极主动办理各项环保手续。然而在输变电环保验收中也有诸多问题，主要体现在周边群众与输变电工程的矛盾。现场监测往往需要向周边群众反复的解释，主要集中在以下几个方面。

4.1 无线电干扰限值

GB15707-1995《高压交流架空送电线路无线电干扰限值》明确规定了距导线投影20m处0.5MHz无线电干扰限值（80%的时间、具有80%置信度），（0.15～30）MHz频率中除0.5MHz外其它频率可按照相应公式予以修正。随着通讯工业的迅速发展，无线电各频段被逐步占用，致使无线电环境趋于复杂。在实际测量中出现某些频率超限值的情况，而这不仅仅是输变电工程的影响所致，这类情况就难以辨别。

4.2 “坏天气”环境影响

按照GB15707-1995中的“好天气”要求，现场监测避开了阴雨大雾冰雪等“坏天气”，然而“坏天气”中空气湿度增大会使电晕噪声和静电感应得到增强，这些影响比“好天气”更大，因此建议增加“坏天气”的监测。

4.3 房屋拆迁和占用土地纠纷

新建变电站站址和输电线路塔基占用新征土地，赔偿费用由建设单位与当地村委会协商后交付，群众无参与权无知情权于是会产生猜疑。群众猜疑产生抵触心理，一定程度上影响建设单位的施工。赔偿费用协商应该公开公正透明，杜绝此类弊端，此类纠纷以乡村居多。

4.4 公众参与问题和输变电对环境影响的无知

在监测中，群众最关心的是变电站和输电线路产生的工频电磁场对人的影响。群众匮乏电磁辐射方面知识，久而久之对输变电工程产生了恐惧心理。建议建设单位在施工之前对周边群众做好宣传，可以出告示、专人现场答疑和出具相关国家标准等各种方式；环保验收之后，建设单位可出示现场监测数据；协助周边群众正确认识输变电工程消除恐惧心理。

结语

综上所述，输变电工程的电磁辐射会对环境造成不利影响是个不争的事实。但根据上述分析，只要在输变电工程设计时，履行环境保护手续，保护好敏感目标，电磁辐射对环境是安全的。另一方面，国家应该制定并出台电磁辐射方面的有关法规，界定电磁辐射影响的范围和具体标准要求，加大宣传、普及电磁辐射及防护知识，引导公众对电磁辐射的影响的正确了解，加强自身的保护意识，对减少电磁辐射对环境的影响显然有着重要的意义。

参考文献

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关键词：手机，电磁辐射，时域有限差分(FDTD)法，比吸收率

 

随着经济的快速发展和科技的不断进步，手机等电磁产品的应用在给人类提供极大方便的同时，电磁辐射污染已经成为继大气污染、水污染和噪音污染后的第四污染，同时人们开始关注电磁产品的电磁辐射问题。本文通过建立近似的手机辐射电磁模型，利用MATLAB软件编制FDTD计算程序；通过改变手机天线与人头之间的距离，研究了暴露于GSM900MHz手机天线近区场中的人体头部在辐射系统峰值功率下发射时的场强和SAR分布，并将计算结果同现有的国际、国内卫生安全标准进行了比较。

1 手机电磁辐射的危害

手机通信是依靠对无线电波的接收和发送实现的，而任何一种形式的无线电波都或多或少的被人体组织吸收。自从1993年美国佛罗里达州发生全世界首例因使用手机危害健康引起的索赔案以来，关于手机辐射损害人体健康的诉讼案多有报道，更加引起了人们对手机辐射对人体作用的重视。2001年5月，国内也报道了投诉手机电磁辐射损害健康的案例；随后，在北京解放军304医院确诊了一例罕见的与长期高频率使用手机有关的恶性脑瘤－胶质瘤：患者肿瘤发生于颞、顶、枕交界区，正好是手机天线的辐射区[1]。

2 FDTD法与SAR值

时域有限差分（FDTD）法是在1966年由K.S.Yee[2]第一次提出的求解电磁场问题的一种数值计算方法。采用有限差分法要对问题的变量空间离散化就要建立合适的网格剖分体系，K.S.Yee提出了一个合理的网格体系，成功的创立了时域有限差分法。该网格体系的特点是，电场和磁场各分量在空间的取值点被交叉地放置，使得在每个坐标平面上每个电场分量的四周由磁场分量环绕，同时每个磁场分量的四周由电场分量环绕，这样的电磁场空间配置符合电磁场的基本规律：法拉第电磁感应定律和安培环路定律，因而也符合电磁波在空间传播的规律。

FDTD方法中，计算电磁波对人体的作用，是把人体作为一个散射体，通过迭代足够的时间步，使人体模型内每一网格中的场都达到稳定，计算所获得的是人体模型内每一网格三个电场分量和三个磁场分量的稳定值。

目前国际上通常用比吸收率SAR（Specific Absorption Rate）作为手机电磁辐射的量度，来衡量电磁辐射对人体的影响，并以此来确定人体能够接受的限制值。SAR定义为单位质量所吸收或消耗的能量对时间的导数：

（1）

如果入射场为时谐场，上式可表示为：

（2）

式中为生物体组织的等效电导率；是生物体组织的质量密度；为生物组织中的最大电场强度。

由于人体电学性质的高度非均匀性，电磁场在人体内的分布很不均匀，每种组织所吸收的电磁能量不仅与其中的电场有关，也取决于自身的电导率。为了表明整个人体吸收电磁能量的水平，有时也采用平均SAR这一参量。

3 手机和人体头部的电磁模型

3.1 单极天线手机模型

在本文的计算仿真中，主要考虑的是手机距离人体头部位置不同时的辐射情况，因此手机作为辐射源的状况不是考虑的重点。本文采用在手机电磁辐射研究中广泛采用的单极天线手机模型[3]，即手机天线长度为手机发射频率对应波长的1/4。对于GSM制式手机，信号激励频率为900MHz，输入功率设置参照IEEE C95标准，900MHz时为0.3W。

单极天线手机模型将手机简化为天线和机身两部分，机身为表面覆盖绝缘介质薄层的长方体金属矩形盒，表面的绝缘塑料介质，厚度通常为1㎜，其相对介电常数一般取。手机机壳内部通过一薄金属片与天线馈电端相连，该金属片用来固定手机天线并给天线馈电，大小为1.0㎝×1.0㎝，一般将其作为理想导体，其电导率取铜的电导率，固定在手机机壳上表面一角的天线长度为1/12m，近似取为8.0㎝，天线半径0.33㎝，馈电点在机壳上表面中心；长方体机身的长（a）、宽（b）、高（c）分别为2.0㎝×5.0㎝×8.0㎝，人右手持机，取z轴方向向上并与天线平行，人头水平指向手机方向为x轴，人头鼻尖至后脑勺方向为y轴。论文参考。

3.2 人体头部电磁模型的建立

本文的仿真计算中所建立的人头模型为分层球形人头模型，将人头划分为四层，包含皮肤、骨骼、肌肉、大脑四种组织，由于人的眼睛在人体各组织中具有较高的电导率，该组织处的SAR值突变明显，因此人头模型中加上眼睛一共五种组织。该模型所代表的实际人头几何尺寸为：左耳至右耳13.5㎝，鼻尖至后脑勺17.5㎝，下颚至头顶20㎝，各种人体头部组织在900MHz频率下的电参数如表1所示[4]：

表1 人体头部组织电磁属性参数（900MHz）

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关键词：汽车； 电磁干扰； 无线通信; 干扰强度

中图分类号：TN92-34

文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)09-0206-03

Disturbance Effect of Electromagnetic Wave Emitted by

Automobiles on 2.4 GHz Wireless Communication

HUANG Ru-quan，La En-li

(College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

Abstract： In order to analyze the disturbance effect of electromagnetic wave emitted by autos on 2.4 GHz wireless communication,several radiated electromagnetic interference sources are discussed,and the spectrum analyzer is applied to mea-sure the relative disturbance intensity of radiated electromagnetic interference in 2.4 GHz on two different autos. The mea-surement results indicate that there is little disturbance effect on 2.4 GHz wireless communication,from which it concludes that autos can not disturb the 2.4 GHz wireless communication.

Keywords： automobile； electromagnetic interference; wireless communication; disturbance intensity

0 引 言

电子化和智能化已成为汽车技术发展的主要方向。现代汽车装载了大量电子设备，如高性能微处理器，电子变速器、自动巡行控制器、电子燃油喷射系统、车载通信娱乐及导航系统。这些电子设备工作时会向空间发射高频电磁波，进而对其他电路的正常工作造成干扰而形成所谓的电磁干扰。汽车产生的电磁干扰不但会影响其他电子设备正常工作,也会影响汽车电气系统本身的正常工作［1］。

ISM是工业、科学和医疗频段，国际电信联盟无线通信委员会规定，只要设备的发射功率低于一定值且不对其他频段造成干扰，即可免费使用此频段。国际上最常用的ISM频段是433 MHz,915 MHz和2.4 GHz。其中，2.4 GHz为各国共同的ISM频段［2］。目前，无线局域网、蓝牙、ZigBee、WirelessUSB等无线设备均工作在2.4 GHz频段上。

电磁干扰问题由来已久，从1906年开始，人们就提出对汽车产生的电磁干扰加以限制，点火系统作为主要的电磁干扰源，成为研究的重点［3］。本实验主要目的是通过分析汽车上的电磁干扰源和实测汽车在2.4 GHz频段产生的辐射性电磁干扰的相对强度，推断其对部署在汽车上的2.4 GHz无线通信设备的干扰作用。

1 汽车的电磁干扰源

电磁干扰产生于干扰源，它是一种来自外部的、并有损于有用信号的电磁现象［4］。汽车对车载电气设备的干扰分为两种。第一种是辐射干扰，电磁波通过自由空间直接透入电子设备，并激励设备内部的电路，在电路上产生相应的干扰能量，使与电路发生逻辑性错误，足够强的电磁干扰甚至可以直接损坏敏感的电子器件；第二种是传导干扰，干扰源通过电源线、信号线等线缆把干扰信号耦合到其他设备，对其他设备的正常工作造成危害。对于独立供电的车载2.4 GHz通信设备而言，它主要受到汽车的辐射性电磁干扰，所以本文主要分析、测量汽车的辐射性电磁源。

按照电磁波产生与传播理论，只要在直线形的电路上引起电磁振荡，直线形电路的两端就会出现交替的等量异号电荷，这样的电路就会向空间发射电磁波。电磁波在单位时间内辐射的能量与频率的四次方成正比，即电路的振荡频率越高就越容易向外辐射电磁波。汽车上有许多符合此条件的电路，因此汽车可以发出各种频率的电磁干扰。交通密度每增加一倍，干扰噪声功率频谱密度便增加［5］3~6 dB(A)。

汽车电气系统内最强的电磁干扰源是点火系［6］。汽车发动机正常运行时，点火线圈次级的瞬变电压很高，能在50 μs内上升至35 kV。火花塞电极放电时，会形成强烈的电磁辐射向周围的自由空间传播。这种辐射电磁噪声包含很高的频率成分，是电视广播的主要干扰源［7］。

汽车上有着许多的感性负载，比如各种电动机和电磁阀。电磁阀的线圈在开路瞬间，会产生几十倍于其工作电压的反向电压。这个反向电压在由电感与分布电容形成的一个LC串联振荡电路中继续谐振，从而产生谐波非常丰富的电磁辐射。这也是一个非常重要的电磁干扰源。

汽车上还存在许多触点开关，由于触点存在接触电阻的原因，开关在开合时往往会产生电火花。如果电路中的电流比较大，这种电火花引起的电磁辐射也能够干扰其他电器设备。直流电机工作时，炭刷和整流子也会产生较强的火花，在很宽的频率范围内引起辐射性电磁干扰。汽车的雨刮电机普遍用直流电机，对外产生的干扰也较强［8］。

2 汽车的辐射性电磁干扰的测定与分析

2.1 测量方法

在2.4 GHz频段上，分别测量汽车所处环境的电磁波功率和汽车在同一环境工作时的电磁波功率。通过对比这两个值，可得到汽车在2.4 GHz频段产生电磁干扰的相对强度。

2.2 测量过程

测量过程如下：

(1) 安装频谱分析仪。频谱分析仪有一个运行在Windows操作系统的记录软件和驱动程序。首先启动笔记本电脑，用USB线将频谱分析仪FR24-SAU与笔记本电脑相连接，在操作系统提示找到新硬件后安装频谱分析仪的驱动程序，最后在笔记本电脑上安装频谱分析仪的记录软件FRMT。

(2) 测量环境噪声。将频谱分析仪的天线放在副驾驶位置上，启动笔记本电脑并运行频谱分析仪的记录软件，在记录软件上设置频谱分析仪的各项参数，开启频谱分析仪的峰值保持功能，关闭汽车的发动机和所有车载电器设备，连续测量3 min，将测量结果记录为“环境噪声”。

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关键词：光；光通量；发光强度；照度

中图分类号：U662.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）5-0045-03

船舶照明是船舶航行，作业以及船上人员生活的必要条件。为了保证船舶安全行驶，良好的照明条件和合理的照明，照度设计是必不可少的.照度计算是进行照明设计时所作的计算，目的是根据既定的照度要求，求得一个具体舱室，具体处所或某被照平面上需要多少光通量，进而确定需配用多少个预先选定的灯具。

1 光学知识

1.1 光的基本概念

光是一种电磁辐射，可见光是电磁辐射的一部分，电磁辐射包括微波4.4 露天甲板的照度计算

不管货船，油船还是工程船，都有露天甲板，这里有很多地方都无法装灯，而且更谈不上什么反射条件等等，因此这些地方的照度计算有其独特的程序。这些地方往往是船东根据船舶的作业需要提出一定的要求，我们需要根据这些要求来进行照度计算。这种计算最好是利用计算机进行，因为用计算机程序可以绘出等照度曲线，用等照度曲线来适当调整灯点布置，拟定最佳布置方案。如果人工计算，必须先设定计算点，这些点应该是甲板面上的主要活动部位，如液位测量点，起货操作点，冷藏集装箱插座集中装置点以及出入甲板的通道口和甲板面上的小舱盖处等等，计算结果必须保证设定点达到所要求的照度水平，以满足船舶作业的需要。

5 结 语

本文通过对一些光学基本知识的了解，着重介绍了船舶照明系统中对于各种需要照明的场所进行照度计算的方法和步骤。由于现在不同国家有着不同的照度标准，所以我们计算照度时要参考所造船舶的规格书要求以及船东的意见。在对照度要求明确的基础上，我们可以对船舶不同场所选取合适的照明灯具及其数量，达到优化照明的目的！

参考文献：

[1] 中国船舶工业总公司.船舶设计手册（电气分册）[M].北京：国防工业出版社，1997.

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关键词：新能源；动力系统；控制器；电磁兼容性

中图分类号：U469 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）19-0094-02

随着经济社会的发展，传统能源形势日益紧张。在人们能源需求日益高涨的背景下，积极开发新能源就成为了社会各界的共识。新能源汽车就是新能源开发的典型例子，新能源汽车与传统汽车相比，一个最大的特点就是动力系统的不同。动力系统是汽车的核心，是汽车节省能源的关键。

新能源汽车动力系统中核心设备是用电机以及控制器。用电机和控制器的性能直接影响着新能源汽车的整体性能。传统能源日益紧张，新型能源方兴未艾。加强对新型能源汽车用电机以及控制器的电磁兼容性测试有助于保证新能源汽车的质量，提升新能源汽车的性能。

1 新能源汽车动力系统兼容性测试的原因

当前我国新能源汽车动力系统主要采用的是驱动电机系统，这种系统与传统的内燃机系统相比优势很大。当前我国新能源汽车动力系统尚处于研究阶段，并没有普及。在平常工作中新能源汽车动力系统由于电流在极短时间内的跳动以及大功率半导体开关的快速移动会发出强烈的辐射以及电磁干扰。例如缘栅双极型晶体管的开通和关断，虽然只有几十纳秒，可是就是在这几十纳秒中可以产生强烈的电磁干扰。动力系统电磁干扰会严重影响到新能源汽车的性能，对新能源汽车用电系统造成严重影响。因而为了减小电磁干扰，我们就必须要加强电磁兼容性测试。

当前我国新能源汽车兼容性测试技术还不是很成熟，与其他国家相比还有很大差距。我国新能源汽车动力系统兼容性测试大部分采用的是传统的内燃机驱动系统和弱电系统标准来进行测试的。我国目前还没有完整科学的新能源动力系统兼容性测试标准。这是值得我们反思的地方。

2 动力系统电磁兼容性测试的内容

针对新能源汽车动力系统电磁兼容性测试主要指的是两个方面的措施：一是骚扰测试；二是抗扰测试。实现科学测试，就必须要精确把握这两方面测试含义，要严格按照国家的相关规范来进行测试。

2.1 骚扰测试

骚扰测试主要指的是对在一定距离范围内的人员保护能力的测试。当前骚扰测试采用的标准是GB 14023-2006。该标准与原来的标准相比，虽然内容有所扩充，适应了新能源汽车的某几项要求，可是在该标准说到底是内燃机式的标准。采用这种标准无法科学地进行测试。该标准对被测对象的运行状态主要是通过千米每小时来进行计算的，相反新能源汽车是按照转每分钟来进行测量的。两者的计算标准就有着明显区别。此外布置方式的不同也是导致兼容性测试失效的主要原因。在对动力系统单独测量同装在新能源汽车上的动力系统的测试是有明显不同。两者的布置方式有显著不同。这就会使得兼容性测试没有实际

意义。

2.2 抗扰测试

抗扰测试主要指的是对机动车的电子器组件抗电磁辐射能力的测试。当前我我国抗扰测试的参考标准是

GB/T17619-1998。该标准明确规定了抗扰限值和测试方法。由于驱动电机系统电磁兼容性测试环境与传统车型兼容性测试的环境大致相同，因而采用GB/T 17619-1998来进行参考也是可行的。

3 新能源动力系统电磁兼容性测试的可行性方案

了解了动力系统兼容性测试的主要内容之后，笔者就来探讨新能源动力系统用电机及控制器电磁兼容性测试的可行性方案。我们针对驱动电机系统兼容性测试主要是要考虑两方面的因素：一是要明确测试对象；二是要科学布置驱动机电系统和对运行状况进行有效监督。

明确测试对象。我们对新能源汽车用电系统用电机电磁兼容性测试的主要对象就是驱动电机整体。传统的测试方法是把用电系统各个主要的元件以及逆变器分开来，进行独立测试，这种分层测试方法测试效果不佳，测试成本较高。因而我们要采用整体测量的方法来对驱动电机系统进行兼容性测试。

科学布置驱动驱动电机系统。驱动机电系统的布置方式对测试效果具有重要影响。在测试过程中慎重选择布置方式是保证测量效果正确的关键。当前我国相关标准中并没有专门明确规定布置方式或者是虽然有些规定，但是这些规定不能适应驱动电机系统的测试。因而我们在布置驱动电机系统的时候主要参考模拟实验的布置方式来进行

选择。

在系统兼容性测试过程中一般需要对驱动电机系统进行加载。对驱动机电系统进行加载，可以有效提高发射水平。笔者曾专门就此做过实验，笔者会同专业人士制作了一辆专门用于测试的台车。在这辆台车中主要是通过底盘测功机来对驱动电机系统进行加载。在采用这种方式加载后，通过观察实验数据，笔者发现发射水平有了很大提高，与平均水平相比多了50个dB。系统加载是提升驱动机电系统性能的关键。在测量过程中要利用条件来为系统加载。在看到系统加载的好处的同时也要意识到当前我国新能源汽车系统加载过程中还有许多限制因素。最为典型的因素有两条：一是要实现系统加载需要专门设置半电波暗室，此时测试成本就会很高；二是当前我国系统加载技术还不成熟，还不能适应复杂的形势。我们在对驱动电机系统进行兼容性测试的时候，必须要充分考虑以上两个因素。要在既定条件下实现兼容性测试的最优化。

4 兼容性测试标准

在了解了新能源汽车用电系统测量的可行性方案之后，还要精确把握各项测试标准。掌握这些兼容性测试标准对于科学测试具有重要意义。我们对于兼容性测试的参考标准的选择主要是从以下几个方面来进行考察的：

一是从辐射发射的角度来进行考察。当前针对辐射角度的参考标准主要是GB 18655-2002和GB/T 18655-2002。这两个标准主要是用于对新能源车内接收装置进行测量。这两种标准使用范围非常广。驱动电机系统能够适用于以上两种标准，那么车内各装置就能取得较好的性能。例如笔者通过对一款新型的新能源轿车的驱动电机系统进行了专业的从辐射发射的角度进行了考察，经过考察发现该车负荷GB 18655-2002标准，但是在辐射防护的性能方面还有待提高。

二是辐射抗扰度。针对辐射抗扰度的测量，我们主要是采用GB/T 17619-1998标准来进行测试。我们之所以要采用这种标准来进行测试主要原因是该测量标准已经明确规定了抗扰限值和测量方法。对于测量频率范围也有明确规定。该标准不是专门用来测量新能源动力系统用电机电磁兼容性的，但是由于电磁辐射环境与该标准的辐射环境相差不大，因而我们采取此种标准进行测试。

三是传导抗扰度。针对传导抗扰度的测试主要是依据ISO7637-3-2007和ISO7637-2-2004D等标准来进行测试。这些标准明确规定了车辆24V电源线瞬态传导抗扰的测试方法。按照此项标准的规定，传导抗扰度有八种脉冲形式，这八种脉冲形式分别为1、2a、3a、3b、2b、4、5a、5b，其中前四种形式可以用来进行兼容性测试。

随着我国传统能源形势的日益紧张，加快新能源的开发成为了社会各界的共识。当前我国新能源汽车的开发和应用有效地缓解了能源紧张的形势。但是由于新能源本身动力系统在正常运行过程中会发出强烈的电磁辐射，此时对用电机及控制器电磁兼容性测试就显得非常重要。本文详细分析了兼容性测试的原因、主要内容、测试方案和参考标准。笔者认为做好兼容性测试关键在创新可行性方案。

参考文献

[1] 电动汽车用电机及其控制器（GB/T 18488.1-2006）

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关键词 电磁兼容；电磁干扰；电磁抗干扰；汽车；零部件；手机；便携式无线发射设备干扰

中图分类号 U463 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）122-0200-01

电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁干扰指电磁骚扰引起的设备，传输通道或系统性能的下降。

1 电磁兼容问题的出现

越来越多电子设备的出现并集成在一起使用，使得问题越来越突出，相互之间的影响越来越大，多个电子设备之间相互影响，尤其是现在的汽车电子设备的增多，汽车的智能零部件，控制零部件的数量多样化，复杂化，使得电磁兼容问题越来越突出。常常造成电子设备的性能降低，失效不能工作，误动作甚至损坏等。例如汽车开到某无线发射塔会出现某些频率的收音机出现很大杂音或不能工作。

2 便携式发射设备与汽车电磁兼容问题的出现以及影响

便携式发射设备由于其可移动性，也经常在汽车内使用，或者汽车经常行驶到此内设备附近，如现在最为常见的手机，无线路由，蓝牙设备，平板电脑，对讲机等等。如果这些设备接近汽车的电子装置，就可以造成汽车电子装置的失灵误动作等。如某些手机或者平板电脑放置到汽车的车载导航系统或车载倒车雷达附近，出现导航系统显示图像异常或者倒车雷达异常鸣叫或失灵。又比如汽车开至高压线，无线路由器，雷达站，手机或电视发射塔附近时，都会导致汽车遭受到较强的电磁骚扰而可能出现汽车运行异常，严重的可能造成安全事故。这些都是常见的电磁兼容性问题。

3 汽车对便携式发射设备的抗干扰检测

辐射抗扰度的测试主要集中在了频率为10 kHz-18 GHz的测试，而目前主要各家汽车厂家的辐射抗扰度测试多为200 MHz以上的辐射抗扰度测试并且测试均只进行了连续波以及AM的调幅测试。对于便携式设备由于其频率及其信号调制的多样性，目前的便携式设备的电磁抗扰度检测主要进行了常见设备的一些测试，比如手机频段，对讲机频段，蓝牙，wifi的频段等的测试，对于一些较少见的频段并未进行测试，同时由于无线频率的多样性，国家及地区使用频段的不同，也可能造成测试不全，如收音频段中国为86 MHz-109 MHz，而日本就为76 MHz-91 MHz。如果某车在86 MHz-109 MHz的频段抗干扰能力很差，在76 MHz-91 MHz能力正常，那么就有可能出现该车在日本一切正常，但是车开到中国就可能出现在某些广播信号较强的地方出现异常。

便携式发射设备的抗干扰检测方法（在专业电磁兼容实验室内）：

1）构造出一个便携式发射设备，该发射设备的功率可以调节，使得信号比较强，使汽车电子设备遭受到比较强的便携式设备无线干扰。模拟恶劣情况下的汽车抗电磁干扰的能力。

2）将标准的便携式发射天线移动挨近汽车或零部件的各个部位，各位置点做好标记，缓慢移动便携式发射天线，由远及近，从一个位置到另外一个位置。仔细的观察汽车以及零部件的反应，是否出现任何异常。测试过程中，详细记录检测数据

3）转变天线的计划方向，重复以上步骤2）。

4）对汽车和汽车零部件的各个位置以及各个面重复步骤2），3）的进行试验。

5）更换发射频率，调节发射天线的输出功率，使其达到标准的要求，再次重复2），3），4）的步骤进行试验。测试过程中均记录汽车对每一个频率的抗干扰能力。直到预先计划的频率点全部测试完毕。

以上方法的优点是，测试非常标准，发射功率，信号的调制方式等均可以进行调节。测试在电波暗室中进行，避免对其他设备的影响等。但是测试的费用昂贵。

便携式发射设备的抗干扰检测方法（生活中的实现）：

对于生活中的人们，由于用户汽车的抗干扰能力的个体差异以及个人使用便携式设备的个体差异，可以将设备。用户可以将自己的便携式发射设备，以及自己生活中可能会带到车上的便携式设备移到车上进行试验。比如个人常使用的手机，笔记本电脑，对讲机等等甚至是移动充电器等等设备。将这些设备也进行试验。以个人手机为例，步骤如下：

1）在空旷的地方将汽车缓慢开行。

2）将手机拨通，进入并一直保持正常通话状态。

3）将手机移到汽车的仪表盘上方，停留几秒钟，然后缓慢的在仪表盘上移动，仔细观察仪表盘是否有任何异常。接着将手机缓慢的移到车载导航系统或车载DVD上面。观察汽车的各项性能是否正常。测试过程中，请注意更换手机的朝向。

4）如果有必要，可开启手机的其他无线功能，如wifi以及蓝牙的功能进行测试。

5）必要时可更换家人的另外一部手机进行测试。以上的测试目的是为了防止个人汽车在某些正常情况下，比如高速路上时突然遭受到你常使用的便携式发射设备的干扰而汽车某些性能出现异常。在日常生活中开车时也要多注意汽车在某些情况的异常现象并做好记录。将此类情况进行总结分析，必要时，需要将该情况向相关检测部门咨询。以避免在车辆的使用过程中出现意外情况。

参考文献

[1]国家标准化管理委员会.GB/T 4365-2003.中国标准出版社.

[2]国际标准化组织.ISO DIS 11452-9.2-2010道路车辆 电气干扰的部件试验方法 窄带辐射的电磁能量 第9部分：便携式发射机[J].国际标准化组织.

篇14

【关键词】 电机控制器 电磁干扰 干扰抑制

1 前言

近年来，在能源和环境双重危机的压力下，各国陆续开始了电动汽车的研发，在有限的车内空间里高频率开关使用以及大量电子部件的集成都给电动汽车带来很多电磁兼容问题。

2 电机控制器的电磁干扰问题

2.1 问题情况描述

本研究对一辆典型的国产电动汽车电机控制器进行了试验。电机控制器的功率为12kw，控制方法为矢量控制。电机控制器主要包括功率电子系统和控制电子系统，其控制对象为永磁同步电动机。功率电子系统包括PWM逆变器主电路及其驱动模块等；控制电子系统主要包括PWM逆变器的控制系统和电机控制模块。电机控制系统与电动机之间存在电源供电电缆和旋变测速电缆。

根据“GB/T 18387-2008 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法，宽带，9kHz～30MHz”辐射发射标准对选取的电机控制器进行磁场辐射发射试验（环天线），其检测结果如图1所示，系统在高频范围向外辐射的磁场很大，超出限值，不满足标准要求。

2.2 问题分析

电机控制系统主要包括功率电子系统和控制电子系统，其控制对象为永磁电动机。功率电子系统包括PWM逆变器主电路及其驱动模块等；控制电子系统主要包括PWM逆变器的控制系统和电机控制模块。电机控制系统与电动机之间存在电源供电电缆和旋变测速电缆。

结合检测结果，本课题基于电机控制系统差模辐射和共模辐射、逆变器环节的辐射发射，以及壳体屏蔽环节的辐射发射等方面，针对问题产生的原因进行分析。

2.2.1 电机控制系统差模辐射和共模辐射

功率电子系统中，往往会因平行双线而组成环路的电感（H/m）L是[1]：

在上式中：s表示平行双线的距离；r表示线的半径长度。[1]在电机控制器的功率电子系统中，开关的频率一般在几十kHz左右，这将产生很高的du/dt与di/dt，它们与电机控制器上母线的杂散电感相作用，必然会产生严重的电磁骚扰。这些骚扰信号通过共模和差模回路进行传播，可通过电缆向外辐射出去。

2.2.2 逆变器的电磁干扰

电压源逆变器使用空间矢量脉宽调制技术，由于电机的三相输出电压不是绝对对称，造成电机中点的电压值实际上很难是零值，于是就产生了共模电压。同时，PWM脉冲有很高的du/dt，于是在逆变器与电机之间就存在了大幅值的共模电压和高du/dt，这就形成了主要的干扰源。

2.2.3 壳体的电磁干扰

电机控制器的壳体屏蔽性差也会引起电磁干扰问题，这时因为壳体的屏蔽性差，壳体内部控制电路的电磁信号就可以通过“场”的形式传播出去，而壳体外部的各种电磁干扰噪声也可以进入到控制电路中来影响控制电路。

3 电机控制器的电磁干扰抑制措施

3.1 线束的辐射信号处理

引起电机控制器电磁干扰问题的原因有很多，其中最重要的就是电缆，因为电缆可以作为天线，将周围的电磁信号发射出去。同时，由于电动汽车上可供安装设备的空间十分有限，无法使安装的电缆均保持安全的距离。本文将电机控制器系统使用的电缆分为2类，如表1所示。

线束布线规则：

（1）为达到充分的退耦，电机控制器与电机之间的动力线和CAN总线、信号线应尽可能远离，保持的最小间距为0.3m；

（2）I类电缆与S类电缆可以垂直交叉，这时，不需要考虑电缆距离问题；

（3）I类电缆采用带屏蔽层的电缆，供电线和回线之间的距离尽量靠近；

（4）CAN总线信号电缆采用带屏蔽层双绞线方式，尽量绞紧，且贴近底盘布线，以减少回路面积，防止低频段的辐射干扰，高频段加瓷珠解决；

（5）其它信号线采用带屏蔽层的电缆，电缆的屏蔽层采取单端接地的方式，且贴近底盘布线。

3.2 逆变器环节的抑制措施

本研究检测的电机控制器系统使用的电压源逆变器，采用空间矢量脉宽调制方法。由于电机的三相输出电压不是绝对对称的，这就造成电机中点的电压值实际上很难是零值，于是就产生了共模电压。同时，PWM脉冲控制开关管通断，会产生很高的du/dt，于是在逆变器与电机之间就存在了大幅值的共模电压和高du/dt，这就形成了主要的干扰源。

因此，在电动汽车中，电机控制器与电机应尽可能得靠近，使其连接电缆尽可能得短以减少共模电流的环路面积，同时，连接电缆应贴近底盘同时带有屏蔽层，其屏蔽层分别与电机控制器、电机360度搭接，这样使得电缆屏蔽层与电机控制器和电机共同构成一个完整的屏蔽体，从而减少共模辐射[2]。

3.3 壳体屏蔽

电磁辐射以“场”的形式沿空间传播，因此通过壳体的屏蔽作用切断辐射骚扰的传播，是行之有效的抑制电磁辐射的方法。而壳体的屏蔽作用取决于壳体的导电连续性，壳体的导电连续性越好，耦合到被屏蔽电路的电磁场通过反射损耗和吸收损耗衰减得就越多。壳体总的屏蔽效能等于通过壳体的电磁场的反射损耗与吸收损耗之和。

从电力电子技术的角度看，电动汽车的电机控制器系统就是逆变器和变速电机控制器的组合。这类设备能够产生大量的射频噪声。本试验的电机控制器的壳体是铝制的，其电磁屏蔽性首先应注意壳体上各电缆的开口和壳体的缝隙。因此，控制器的壳体与电缆之间使用金属连接器，电缆均为屏蔽电缆，且保证电缆与连接器之间360度搭接，以抑制电磁信号的辐射发射；壳体螺钉间距要短，同时，加入实心导电橡胶条作为密封衬垫；用导电布将铝制壳体的缝隙粘接起来，以减小缝隙引起的电磁干扰[3]。

另外，我们将电机控制器的功率模块和控制电路分别用铝板隔离，同时，将铝制壳体可靠接地，使电机控制器的屏蔽性进一步加强，既确保逆变器周围的电磁能量不进入控制电路影响设备功能，又使控制电路或功率模块中产生的电磁能量不扩散出去。

4 结语

本文根据电机控制器的磁场辐射发射检测结果分析了其存在的电磁干扰问题，经过反复验证，提出了有效的抑制方法，满足了纯电动汽车电机控制器的可靠性和安全性。

参考文献：

[1]沙斐.机电一体化系统的电磁兼容技术[M].北京：中国电力出版社，1999.