物理性污染控制-第四章-电磁污染及其控制--课件

物理性污染控制物理性污染控制第四章第四章 电磁辐射污染及其防治电磁辐射污染及其防治2PPT课件第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 电磁辐射基础电磁辐射基础 第三节第三节 电磁辐射防护标准电磁辐射防护标准 第四节第四节 电磁辐射污染防治技术电磁辐射污染防治技术 第四章 3PPT课件 第一节第一节 概概 述述 一、电磁环境和电磁辐射污染一、电磁环境和电磁辐射污染 二、电磁辐射污染源二、电磁辐射污染源 三、电磁辐射污染的危害三、电磁辐射污染的危害 4PPT课件 一、电磁环境和电磁辐射污染一、电磁环境和电磁辐射污染 v电磁环境电磁环境v定义定义：某个存在电磁辐射的空间范围。：某个存在电磁辐射的空间范围。v特点特点：v电磁辐射是以电磁波的形式在空间环电磁辐射是以电磁波的形式在空间环 境中传播的，不能静止地存在于空间境中传播的，不能静止地存在于空间 某处。某处。v人类工作和生活的环境充满电磁辐射。人类工作和生活的环境充满电磁辐射。v电磁辐射污染电磁辐射污染v是指人类使用产生电磁辐射的器具而泄露是指人类使用产生电磁辐射的器具而泄露 的电磁能量流传播到室内外空气中，其量的电磁能量流传播到室内外空气中，其量 超出环境本底值，且其性质、频率、强度超出环境本底值，且其性质、频率、强度 和持续时间等综合影响而引起周围人群的和持续时间等综合影响而引起周围人群的 不适感，并使健康和福利受到损害。不适感，并使健康和福利受到损害。5PPT课件二、电磁辐射污染源二、电磁辐射污染源（一）（一）（一）（一）电磁辐射污染源的种类电磁辐射污染源的种类（二）（二）（二）（二）电磁辐射体与电磁辐射的产生电磁辐射体与电磁辐射的产生 6PPT课件 电磁场源电磁场源 自然电磁场源（表自然电磁场源（表4-1）人工电磁场源（表人工电磁场源（表4-24-2）表表4-1 自然电磁场源分类自然电磁场源分类 银河系恒星的爆发、宇宙间电子移动银河系恒星的爆发、宇宙间电子移动宇宙电磁场源宇宙电磁场源太阳的黑点活动与黑体放射太阳的黑点活动与黑体放射太阳电磁场源太阳电磁场源 自然界的火花放电、雷电、台风、寒冷雪飘、火山喷烟自然界的火花放电、雷电、台风、寒冷雪飘、火山喷烟大气与空气污染源大气与空气污染源来来 源源分分 类类（一）（一）（一）（一）电磁辐射污染源的种类电磁辐射污染源的种类7PPT课件分分 类类设设 备备 名名 称称污污 染染 来来 源源 与与 部部 件件 放放 电电 所所 致致 场场 源源电晕放电电晕放电电力线（送配电线）电力线（送配电线）高电压、大电流而引起静电感应、电磁感应、高电压、大电流而引起静电感应、电磁感应、大地漏泄电流所造成大地漏泄电流所造成辉光放电辉光放电放电管放电管白炽灯、高压水银灯及其他放电管白炽灯、高压水银灯及其他放电管弧光放电弧光放电开关、电气铁道、放电管开关、电气铁道、放电管点活系统、发电机、整流装置点活系统、发电机、整流装置火花放电火花放电电气设备、发动机、冷藏车、汽车电气设备、发动机、冷藏车、汽车整流器、发电机、放电管、点火系统整流器、发电机、放电管、点火系统工频感应场源工频感应场源大功率输电线、电气设备、电气铁道、大功率输电线、电气设备、电气铁道、无线电发射机、雷达无线电发射机、雷达高电压、大电流的电力线场、电气设备、广高电压、大电流的电力线场、电气设备、广播、电视与通风设备的振荡与发射系统播、电视与通风设备的振荡与发射系统射频辐射场源射频辐射场源高频加热设备、热合机、微波干燥机高频加热设备、热合机、微波干燥机 工业用射频利用设备的工作电路与振荡系统工业用射频利用设备的工作电路与振荡系统理疗机、治疗机理疗机、治疗机医学用射频利用设备的工作电路与振荡系统医学用射频利用设备的工作电路与振荡系统家用电器家用电器微波炉、电脑、电磁灶、电热毯微波炉、电脑、电磁灶、电热毯功率源为主功率源为主移动通信设备移动通信设备手机、对讲机手机、对讲机天线为主天线为主建筑物反射建筑物反射高层楼群以及大的金属构件高层楼群以及大的金属构件墙壁、钢筋、吊车墙壁、钢筋、吊车表表4-2 4-2 人工电磁场源分类人工电磁场源分类 8PPT课件自然电磁场源自然电磁场源n雷电雷电n火山活动火山活动9PPT课件n太阳活动和宇宙射线太阳活动和宇宙射线自然电磁场源自然电磁场源10PPT课件n家用电器家用电器人工电磁场源人工电磁场源n电子设备电子设备11PPT课件n大功率输电线大功率输电线人工电磁场源人工电磁场源12PPT课件（二）（二）（二）（二）电磁辐射体与电磁辐射的产生电磁辐射体与电磁辐射的产生 v电磁辐射体电磁辐射体v定义定义：能产生电磁辐射的物体。：能产生电磁辐射的物体。v电力系统工业设备电力系统工业设备v电气化铁道系统电气化铁道系统及设备及设备v广播电视和微波发射系统及设备广播电视和微波发射系统及设备v电磁冶炼系统及电加热设备等电磁冶炼系统及电加热设备等。v电磁辐射的产生电磁辐射的产生v电磁辐射是一种物理现象，是能量以电电磁辐射是一种物理现象，是能量以电 磁波形式由源发射到空间的现象。磁波形式由源发射到空间的现象。v输出功率输出功率100kW100kW，频率，频率200200300kHz300kHz的高的高 频冶炼机电磁辐射（表频冶炼机电磁辐射（表4-3 4-3）。）。13PPT课件表表4-3 4-3 冶炼机作业区电磁辐射产生状况冶炼机作业区电磁辐射产生状况测试部位测试部位电场强度电场强度 /V/Vm m-1-1磁场强度磁场强度 /A/Am m-1-1距高频感应器距高频感应器3030处处头部头部757580800 0胸部胸部555585851 15 5腹部腹部505090902 27 7距馈线距馈线4040处处头部头部181835350 0胸部胸部8 830300.50.51.01.0腹部腹部3 325250.50.50.60.6距设备距设备3030处处头部头部202040400.20.20.50.5胸部胸部252555550.20.20.70.7腹部腹部353575750.40.40.50.5距设备距设备5050处处头部头部101025250 0胸部胸部8 818180 0腹部腹部5 512120 0距设备距设备1m1m处处头部头部5 56 60 0胸部胸部3 35 50 0腹部腹部3 35 50 014PPT课件 三、电磁辐射污染的危害三、电磁辐射污染的危害 人体健康人体健康 生态环境生态环境 装置设备装置设备 15PPT课件对人体健康危对人体健康危害的影响因素害的影响因素 三、电磁辐射污染的危害三、电磁辐射污染的危害 周围环境周围环境 受体差异受体差异 辐射源辐射源 频率（波长）频率（波长）电磁场强度电磁场强度 波形波形 照射时间照射时间 与辐射源距离与辐射源距离 累计频次累计频次 16PPT课件v 波长对生物效应的影响（表波长对生物效应的影响（表4-44-4）频率频率 /kHz/kHz波长波长 /受影响的受影响的主要器官主要器官主要的生物效应主要的生物效应100100300300穿透不受影响穿透不受影响150150120012002002001515体内各器官体内各器官过热时引起各器官损伤过热时引起各器官损伤100010003000300030301010眼睛晶状体和眼睛晶状体和睾丸睾丸组织加热显著，眼睛晶状体混组织加热显著，眼睛晶状体混浊浊30003000100001000010103 3表皮和眼睛晶表皮和眼睛晶状体状体伴有温热感的皮肤加热，白内伴有温热感的皮肤加热，白内障患病率增高障患病率增高10000100008 8皮肤皮肤表皮反射，部分吸收而发热表皮反射，部分吸收而发热17PPT课件v受检人员症状百分比与场强关系统计（表受检人员症状百分比与场强关系统计（表4-54-5）场强症症 状状百分比百分比/%对照组对照组 V/m 2050100300300头痛头痛 22.4524.3825.9327.2728.1514.12头晕头晕 40.8041.8845.2151.2551.7127.06乏力乏力 17.3521.6523.2023.7528.257.84多梦多梦 46.4449.0452.5054.0856.7231.76记忆力减退记忆力减退 37.5038.7841.9142.3344.444.54心悸心悸 27.5028.5728.7033.9035.5411.37胸闷胸闷 12.9212.9813.2714.1916.246.41窦性心律不齐窦性心律不齐 15.0524.6433.6037.7140.2915.01窦性心动过缓窦性心动过缓 5.267.259.429.6810.725.89窦性心动过速窦性心动过速0.911.451.752.100.39脱发脱发 16.5216.9817.5418.1324.497.84月经紊乱月经紊乱 5.106.277.408.7315.039.0618PPT课件 案例介绍案例介绍 v 在在斯斯德德哥哥尔尔摩摩市市，生生活活在在高高压压输输电电线线区区域域内内的的市市民民，因因磁磁通通密密度度B B3mG3mG（毫毫高高斯斯），癌癌症症发发病病率率为为其其他他地地区区的的3.83.8倍！倍！v 19911991年年英英国国劳劳达达公公司司一一架架民民航航机机不不幸幸坠坠毁毁，电电磁磁辐辐射酿成了这场大祸。射酿成了这场大祸。环境保护报环境保护报。v 19931993年年，瑞瑞典典等等北北欧欧三三国国的的研研究究调调查查公公布布，长长期期受受到到2mG2mG以以上上的的电电磁磁辐辐射射影影响响，罹罹患患白白血血病病的的机机会会是是正正常常人的人的2 21 1倍，罹患脑肿瘤的机会是正常人的倍，罹患脑肿瘤的机会是正常人的1.51.5倍。倍。20PPT课件一、电场与磁场二、电磁场与电磁辐射三、射频电磁场四、电磁辐射的量度单位第二节第二节 电磁辐射基础电磁辐射基础 21PPT课件（一）电场（一）电场（E E）l带电荷的物体周围存在着电场。带电荷的物体周围存在着电场。l静止电荷周围的电场称之为静电场。静止电荷周围的电场称之为静电场。l运动电荷周围的电场则为动电场。运动电荷周围的电场则为动电场。一、电场与磁场22PPT课件（二）磁场（二）磁场（H H）l定定义义：在在电电流流通通过过的的导导体体周周围围所所产产生生的的具具有有磁力的场。磁力的场。l若通过导体的是直流电，则产生恒定的磁场；若通过导体的是直流电，则产生恒定的磁场；l若通过导体的是交流电，则产生变化的磁场。若通过导体的是交流电，则产生变化的磁场。l磁磁场场频频率率随随着着电电场场频频率率的的变变化化而而改改变变，两两者者呈呈正正比比例关系。例关系。一、电场与磁场23PPT课件二、电磁场与电磁辐射 电磁场电磁场 l交变磁场周围会产生电场，交变电场周交变磁场周围会产生电场，交变电场周围又会产生新的磁场，二者相互作用、相围又会产生新的磁场，二者相互作用、相互垂直，并与自身运动方向垂直。这种互垂直，并与自身运动方向垂直。这种交交替产生的具有电场与磁场作用的物质空间替产生的具有电场与磁场作用的物质空间称为电磁场。称为电磁场。电磁辐射电磁辐射 l电磁场以一定速度在空间传播过程中不电磁场以一定速度在空间传播过程中不断向周围空间辐射能量，此能量称为断向周围空间辐射能量，此能量称为电磁电磁辐射辐射，亦称，亦称电磁波电磁波。24PPT课件一、电场与磁场二、电磁场与电磁辐射三、射频电磁场四、电磁辐射的量度单位第二节第二节 电磁辐射基础电磁辐射基础 25PPT课件二、电磁场与电磁辐射（一）电磁波的周期（一）电磁波的周期（T T）、频率（）、频率（f f）、）、波长（波长（）和波速（）和波速（V V）（二）场区分类及其特点（二）场区分类及其特点（三）电磁场的能量（三）电磁场的能量（四）电磁波的传播特性（四）电磁波的传播特性 26PPT课件v周期周期：电磁波发生一次全振动所需要的时间，：电磁波发生一次全振动所需要的时间，单位单位s(秒秒)。v频率频率：电磁场每秒振荡的次数，单位：电磁场每秒振荡的次数，单位Hz(赫兹赫兹)；常用单位还有；常用单位还有kHz(千赫千赫)、MHz(兆赫兆赫)或或GHz(千兆赫千兆赫)。v 周期与频率互为倒数周期与频率互为倒数v103 MHz=106 kHz=109 Hz（一）电磁波的周期（一）电磁波的周期（T T）、频率（）、频率（f f）、）、波长（波长（）和波速（）和波速（V V）27PPT课件v波长波长：电磁波在一个周期内所经过的距离，单：电磁波在一个周期内所经过的距离，单位有位有nm(纳米纳米)、m(微米微米)或或m(米米)等。等。v 换算关系换算关系v1m=103mm=106m=109nmv波速（波速（v）：电磁波在介质中的传播速度。：电磁波在介质中的传播速度。(4-1)(4-1)真空光速真空光速c0=2.993108m/s3108m/s相对介电常数相对介电常数 相对导磁系数相对导磁系数 28PPT课件【讨论讨论】在同一介质中，电磁波传播速度在同一介质中，电磁波传播速度是不变的，故波长与频率成反比是不变的，故波长与频率成反比v定义空气的定义空气的r和和 r 的值均为的值均为1，则电磁波在空，则电磁波在空气中的波长和频率的关系可简化为气中的波长和频率的关系可简化为(4-2)(4-2)29PPT课件场区分类场区分类（二）场区分类及其特点（二）场区分类及其特点 l定义定义：以场源为零点或：以场源为零点或中心，中心，1/61/6波长范围之内波长范围之内的区域。的区域。l作用方式作用方式：电磁感应：电磁感应l定义定义：相对于近区场，：相对于近区场，1/61/6波长范围之外的区域波长范围之外的区域 l作用方式作用方式：电磁辐射：电磁辐射1.近区场（感应场）近区场（感应场）2.2.远区场（辐射场）远区场（辐射场）30PPT课件场区特点场区特点1.近区场（感应场）近区场（感应场）l 电场强度电场强度E E与磁场强度与磁场强度H H间间无定量比例无定量比例关系。关系。l 近区场电磁场强度比远区场要大得多，近区场电磁场强度比远区场要大得多，且衰减速度快。且衰减速度快。l 近区场电磁感应现象与场源密切相关，近区场电磁感应现象与场源密切相关，近区场不能脱离场源而独立存在。近区场不能脱离场源而独立存在。2.2.远区场（辐射场）远区场（辐射场）l 电场强度与磁场强度的定量关系电场强度与磁场强度的定量关系 l 电场电场E E与磁场与磁场H H互相垂直，且都与传播方向垂直。互相垂直，且都与传播方向垂直。l 远区场电磁辐射强度随距离衰减比近区场缓慢。远区场电磁辐射强度随距离衰减比近区场缓慢。（4-34-3）31PPT课件v电场的能量电场的能量：用电场各点的能量密度表示：用电场各点的能量密度表示 v磁场的能量磁场的能量：用磁场各点的能量密度表示：用磁场各点的能量密度表示v电磁场的能量：电磁场的能量：等于上述二者之和等于上述二者之和（三）电磁场的能量（三）电磁场的能量（4-54-5）（4-64-6）（4-74-7）32PPT课件（四）电磁波的传播特性（四）电磁波的传播特性 1.1.电场分量与磁场分量电场分量与磁场分量 2.2.电磁波的传播方向电磁波的传播方向 3.3.波的极化波的极化 4.4.电磁波在不同介质中的衰减电磁波在不同介质中的衰减 5.5.电磁波的反射和透射电磁波的反射和透射 6.6.电磁波的相速与群速电磁波的相速与群速 7.7.电磁波谱电磁波谱 33PPT课件v作简谐振动的平面电磁波沿作简谐振动的平面电磁波沿z方向传播时，方向传播时，x方向的方向的电场强度电场强度Ex为为 1.1.电场分量与磁场分量电场分量与磁场分量 （4-84-8）其中其中vy分分 量的磁场量的磁场Hy为为（4-94-9）其中其中介质的本征阻抗介质的本征阻抗34PPT课件v电场强度电场强度E和磁场强度和磁场强度H互相垂直的关系用右互相垂直的关系用右手螺旋法则描述，即右手四指由电场强度方手螺旋法则描述，即右手四指由电场强度方向转向磁场强度方向时，垂直伸直的大拇指向转向磁场强度方向时，垂直伸直的大拇指的方向即为电磁波的传播方向。的方向即为电磁波的传播方向。v电磁波的传播方向用矢量电磁波的传播方向用矢量S表示。表示。S=E H （4-104-10）2.2.电磁波的传播方向电磁波的传播方向 35PPT课件v波的极化：波的极化：指电场指电场E E的取向。的取向。v类型：类型：由电场的方向来决定由电场的方向来决定 v电场的水平分量和垂直分量的相位相同或相反时电场的水平分量和垂直分量的相位相同或相反时 为为直线极化波直线极化波；v电场的水平分量和垂直分量振幅相等，而相位相电场的水平分量和垂直分量振幅相等，而相位相 差差9090或或270270时为时为圆极化波圆极化波；v电场两个分量的振幅和相位都不相等，则为电场两个分量的振幅和相位都不相等，则为椭圆椭圆 极化波极化波。3.3.波的极化波的极化 36PPT课件 4.4.电磁波在不同介质中的衰减电磁波在不同介质中的衰减 v均匀介质（如空气）中，无能量损耗，电磁波的均匀介质（如空气）中，无能量损耗，电磁波的 波形不随距离改变。波形不随距离改变。v电场和磁场在时间上同相，在空间上互相垂直，电场和磁场在时间上同相，在空间上互相垂直，均作正弦函数的周期性变化，而且也都与传播方均作正弦函数的周期性变化，而且也都与传播方 向垂直（图向垂直（图4-14-1）。）。电磁波在无损介质中的衰减电磁波在无损介质中的衰减 37PPT课件 4.4.电磁波在不同介质中的衰减电磁波在不同介质中的衰减 v金属等传导介质中，自由电子在电磁场的作用下定金属等传导介质中，自由电子在电磁场的作用下定 向运动形成电流，引起电磁波能量的损耗、衰减。向运动形成电流，引起电磁波能量的损耗、衰减。v电磁波只在传导介质的表面层或界面上传播。电磁波只在传导介质的表面层或界面上传播。v波形为衰减正弦波波形为衰减正弦波（图（图4-24-2）。）。电磁波在有损介质中的衰减电磁波在有损介质中的衰减 38PPT课件 4.4.电磁波在不同介质中的衰减电磁波在不同介质中的衰减 v趋肤厚度趋肤厚度（穿透深度（穿透深度)：电磁波能够穿入金属的深度。电磁波能够穿入金属的深度。电磁波在有损介质中的衰减电磁波在有损介质中的衰减 （4-114-11）式中：式中：介质的电导率介质的电导率 介质的磁导率介质的磁导率v频率越低，进入良导体的厚度即穿透深度越大。频率越低，进入良导体的厚度即穿透深度越大。39PPT课件 5.5.电磁波的反射和透射电磁波的反射和透射 v 电磁波传播至分界面时，发生反射和透射电磁波传播至分界面时，发生反射和透射图图4-3 电磁波的反射和透射电磁波的反射和透射 40PPT课件v反射系数反射系数v传输系数传输系数(又称透射系数又称透射系数)5.5.电磁波的反射和透射电磁波的反射和透射 v当平面波在理想导电平面上垂直入射时当平面波在理想导电平面上垂直入射时（4-124-12）（4-134-13）41PPT课件 6.6.电磁波的相速与群速电磁波的相速与群速 p电磁波相位变化的速度。电磁波相位变化的速度。相速相速（4-144-14）p电磁波能量传播（信号电磁波能量传播（信号传播传播）的速度。）的速度。群速群速（4-154-15）电磁波的角频率，电磁波的角频率，rad/s 42PPT课件 7.7.电磁波谱电磁波谱 电磁波（无线电电磁波（无线电波、红外线、可波、红外线、可见光、紫外线、见光、紫外线、x x射线和射线和射线等）射线等）的频率的频率(或波长或波长)不同，不同，按其频率按其频率 (或波长或波长)的大小，的大小，依次排列依次排列谱图即谱图即成电磁波谱成电磁波谱图图4-4 电磁波谱图电磁波谱图 43PPT课件一、电场与磁场二、电磁场与电磁辐射三、射频电磁场四、电磁辐射的量度单位第二节第二节 电磁辐射基础电磁辐射基础 44PPT课件三、射频电磁场v射频电磁场射频电磁场:高频电流高频电流周围形成的高频率电场和周围形成的高频率电场和磁场，也称高频电磁场。磁场，也称高频电磁场。每秒振荡十万次每秒振荡十万次以上的交流电以上的交流电 表表4-6 4-6 射频电磁场的频段射频电磁场的频段频段名称频段名称对应波段对应波段缩写名称缩写名称频率范围频率范围甚低频甚低频万米波（甚长波）万米波（甚长波）VLF330 kHz低频低频千米波（长波）千米波（长波）LF30300 kHz中频中频百米波（中波）百米波（中波）MF3003000 kHz高频高频十米波（短波）十米波（短波）HF330MHz甚高频甚高频米波（超短波）米波（超短波）VHF30300 MHz特高频特高频分米波分米波UHF3003000 MHz超高频超高频厘米波厘米波SHF330103MHz极高频极高频毫米波、亚毫米波毫米波、亚毫米波EHF30300103MHz3003000103MHz45PPT课件三、射频电磁场v射频电磁场射频电磁场:高频电流高频电流周围形成的高频率电场和周围形成的高频率电场和磁场，也称高频电磁场。磁场，也称高频电磁场。表表4-6 4-6 射频电磁场的频段射频电磁场的频段频段名称频段名称对应波段对应波段缩写名称缩写名称频率范围频率范围甚低频甚低频万米波（甚长波）万米波（甚长波）VLF330 kHz低频低频千米波（长波）千米波（长波）LF30300 kHz中频中频百米波（中波）百米波（中波）MF3003000 kHz高频高频十米波（短波）十米波（短波）HF330MHz甚高频甚高频米波（超短波）米波（超短波）VHF30300 MHz特高频特高频分米波分米波UHF3003000 MHz超高频超高频厘米波厘米波SHF330103MHz极高频极高频毫米波、亚毫米波毫米波、亚毫米波EHF30300103MHz3003000103MHz应用于无线电广播应用于无线电广播 46PPT课件三、射频电磁场v射频电磁场射频电磁场:高频电流高频电流周围形成的高频率电场和周围形成的高频率电场和磁场，也称高频电磁场。磁场，也称高频电磁场。表表4-6 4-6 射频电磁场的频段射频电磁场的频段频段名称频段名称对应波段对应波段缩写名称缩写名称频率范围频率范围甚低频甚低频万米波（甚长波）万米波（甚长波）VLF330 kHz低频低频千米波（长波）千米波（长波）LF30300 kHz中频中频百米波（中波）百米波（中波）MF3003000 kHz高频高频十米波（短波）十米波（短波）HF330MHz甚高频甚高频米波（超短波）米波（超短波）VHF30300 MHz特高频特高频分米波分米波UHF3003000 MHz超高频超高频厘米波厘米波SHF330103MHz极高频极高频毫米波、亚毫米波毫米波、亚毫米波EHF30300103MHz3003000103MHz应用于无线电广播应用于无线电广播 电视电视 47PPT课件三、射频电磁场v射频电磁场射频电磁场:高频电流高频电流周围形成的高频率电场和周围形成的高频率电场和磁场，也称高频电磁场。磁场，也称高频电磁场。表表4-6 4-6 射频电磁场的频段射频电磁场的频段频段名称频段名称对应波段对应波段缩写名称缩写名称频率范围频率范围甚低频甚低频万米波（甚长波）万米波（甚长波）VLF330 kHz低频低频千米波（长波）千米波（长波）LF30300 kHz中频中频百米波（中波）百米波（中波）MF3003000 kHz高频高频十米波（短波）十米波（短波）HF330MHz甚高频甚高频米波（超短波）米波（超短波）VHF30300 MHz特高频特高频分米波分米波UHF3003000 MHz超高频超高频厘米波厘米波SHF330103MHz极高频极高频毫米波、亚毫米波毫米波、亚毫米波EHF30300103MHz3003000103MHz应用于无线电广播应用于无线电广播 电视电视 微波技术微波技术 48PPT课件（一）电场强度（一）电场强度E El表表示示电电场场中中各各个个点点电电场场的的强强弱弱和和方方向向的的物物理量。理量。l用用单单个个电电荷荷在在电电场场中中所所受受到到的的力力的的大大小小来来衡量。衡量。l单单位位:V/mV/m（伏伏/米米）、mV/mmV/m（毫毫伏伏/米米）或或V/mV/m（微伏（微伏/米）米）。四、电磁辐射的量度单位49PPT课件（二）磁场强度（二）磁场强度H Hl磁磁场场强强度度的的大大小小在在数数值值上上等等于于该该点点单单位位磁磁极极所受力的大小。所受力的大小。l单单位位:A/mA/m（安安/米米）、mA/mmA/m（毫毫安安/米米）、A/mA/m（微安（微安/米）。米）。四、电磁辐射的量度单位50PPT课件l射频电磁场频段不同，测量采用的单位不同射频电磁场频段不同，测量采用的单位不同四、电磁辐射的量度单位高频高频(100kHz(100kHz30MHz)30MHz)甚高频甚高频(30(30300MHz)300MHz)V/mV/m、mV/mmV/m、V/mV/m或或dBdB（分贝）（分贝）特高频微波领域特高频微波领域（300MHz)300MHz)单位：功率密度单位：功率密度W/cmW/cm2 2、mW/cmmW/cm2 2或或W/cmW/cm2 2 l表示电场干扰大表示电场干扰大小时，常用小时，常用dBdB（分（分贝）来衡量贝）来衡量 51PPT课件（三）复合场强（三）复合场强l定定义义：两两个个或或两两个个以以上上频频率率的的电电磁磁波波复复合合在在一起的场强。一起的场强。l计算式计算式 （4-164-16）式中：式中：E E复合场强，复合场强，V/mV/m；E E1 1，E E2 2，E En n各频率对应的电磁场强。各频率对应的电磁场强。四、电磁辐射的量度单位52PPT课件一、电磁辐射评价标准电磁辐射评价标准 及相关计算方法及相关计算方法二、电磁辐射评价测量范围电磁辐射评价测量范围第三节第三节 电磁辐射防护标准电磁辐射防护标准 53PPT课件一、电磁辐射评价标准电磁辐射评价标准 及相关计算方法及相关计算方法（一）（一）（一）（一）我国电磁辐射标准我国电磁辐射标准 （二）（二）（二）（二）国际电磁辐射标准简介国际电磁辐射标准简介 54PPT课件分类分类作业场所作业场所 电磁辐射安全卫生标准电磁辐射安全卫生标准电磁辐射环境安全卫生标准电磁辐射环境安全卫生标准干扰控制标准干扰控制标准（一）（一）（一）（一）我国电磁辐射标准我国电磁辐射标准 55PPT课件（一）（一）（一）（一）我国电磁辐射标准我国电磁辐射标准 1.1.电磁辐射防护规定（电磁辐射防护规定（GB8702-88GB8702-88）2.2.环境电磁波卫生标准（环境电磁波卫生标准（GB9174-3-88GB9174-3-88）3.3.作业场所微波辐射卫生标准（作业场所微波辐射卫生标准（GB10346-89GB10346-89）4.4.作业场所超短波辐射卫生标准（作业场所超短波辐射卫生标准（GB1043-89GB1043-89）5.5.作业场所工频电场卫生标准（作业场所工频电场卫生标准（GB16203-1996GB16203-1996）6.6.工业企业设计卫生标准（工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002GBZ1-2002）7.7.国家军用标准国家军用标准 56PPT课件v国家环保总局和国家技术监督局联合发布国家环保总局和国家技术监督局联合发布v增加了增加了SARSAR（比吸收率）剂量的内容（比吸收率）剂量的内容v规定在规定在24h24h以内任意连续以内任意连续6min6min的平均的平均SARSAR应小于应小于0.02W/kg0.02W/kg。v职业照射导出限值（表职业照射导出限值（表4-74-7）v公众照射导出限值（表公众照射导出限值（表4-84-8）1.1.电磁辐射防护规定（电磁辐射防护规定（GB8702-88GB8702-88）57PPT课件1.1.电磁辐射防护规定（电磁辐射防护规定（GB8702-88GB8702-88）表表4 4-7 职业照射导出限值职业照射导出限值 150/0.40（0.5（0.0015频率范围频率范围 /MHz电场强度电场强度 /Vm1 磁场强度磁场强度 /Am1功率密度功率密度 /Wm2 0.10.3870.25（20）330150/150/0.400.40(60/f）303000（28）（0.075）0.4300015000(0.5 ）(0.0015 ）f/15001500030000（61）（0.16）10系平面波等效值，供对照参考。系平面波等效值，供对照参考。供对照参考，不作为限值；供对照参考，不作为限值；表中表中f f是频率，是频率，MHzMHz；表中数据作了取整处理。；表中数据作了取整处理。58PPT课件1.1.电磁辐射防护规定（电磁辐射防护规定（GB8702-88GB8702-88）表表4-8 4-8 公众照射导出限值公众照射导出限值 150/0.40（0.5（0.0015频率范围频率范围 /MHz电场强度电场强度 /Vm1 磁场强度磁场强度 /Am1功率密度功率密度 /Wm2 0.10.3400.1（40）33067/67/0.170.17(12/f）303000（12）（0.032）0.4300015000(0.22 ）(0.001 ）f/75001500030000（27）（0.073）2系平面波等效值，供对照参考。系平面波等效值，供对照参考。供对照参考，不作为限值；供对照参考，不作为限值；表中表中f f是频率，是频率，MHzMHz；表中数据作了取整处理。；表中数据作了取整处理。59PPT课件v本标准还规定本标准还规定v对于一个辐射体发射几种频率或存在多个辐射体时，对于一个辐射体发射几种频率或存在多个辐射体时，其电磁辐射场的场量参数在任意连续其电磁辐射场的场量参数在任意连续6min6min内的平均内的平均值之和，应满足值之和，应满足 Ai，j 第第i i个辐射体受个辐射体受j j频段辐射的辐射水平；频段辐射的辐射水平；B Bi i，j j，l l 对应于对应于j j频段的电磁辐射所规定的照频段的电磁辐射所规定的照 射限值。射限值。1.1.电磁辐射防护规定（电磁辐射防护规定（GB8702-88GB8702-88）（4-164-16）60PPT课件v适用范围适用范围：适用于一切人群经常居住和活动场所的：适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗需要的辐射。需要的辐射。v内容：内容：二级容许限值二级容许限值（表（表4-94-9）vI级标准安全区级标准安全区：老弱病残孕婴儿公众在此区环境中老弱病残孕婴儿公众在此区环境中长期居住生活，不受电磁辐射影响的区域。长期居住生活，不受电磁辐射影响的区域。vII级中间区级中间区：长期居住生活在此区，有可能对易感人长期居住生活在此区，有可能对易感人群引起某些不良反应或影响，故必须加以限制。群引起某些不良反应或影响，故必须加以限制。2.2.环境电磁波卫生标准（环境电磁波卫生标准（GB9174-3-88GB9174-3-88）62PPT课件表表4-9 4-9 环境电磁波卫生标准（环境电磁波卫生标准（GB9174-3-88GB9174-3-88）频率频率/MHz强度强度单位单位容许限值容许限值I级（安全区）级（安全区）II级（中间区）级（中间区）0.130Vm1102530300Vm1512300300000Vcm21040混合混合Vm1按主要波段场强，若各波段场强分按主要波段场强，若各波段场强分散，则按复合场强加权确定散，则按复合场强加权确定63PPT课件v适用范围适用范围：接触微波辐射的各类作业（除居民所接触微波辐射的各类作业（除居民所受环境辐射及接受微波诊断或治疗的辐射外）。受环境辐射及接受微波诊断或治疗的辐射外）。v内容：内容：规定了作业场所微波辐射卫生标准及测试规定了作业场所微波辐射卫生标准及测试方法方法。v此标准规定的内容相对较多，详细可参见标准原件此标准规定的内容相对较多，详细可参见标准原件（GB10346-89GB10346-89）。）。v主要内容（表主要内容（表4-104-10）。）。3.3.作业场所微波辐射卫生标准（作业场所微波辐射卫生标准（GB10346-89GB10346-89）64PPT课件辐射条件辐射条件8 8小时小时/日容许日容许功率密度功率密度/(/(W Wcmcm-2-2)剂量限值剂量限值/W.hW.hcmcm-2-2)8 8小时小时/日的日的容许功率密度容许功率密度/W Wcmcm-2-2)连续波或脉冲连续波或脉冲波非固定辐射波非固定辐射5050400400400/t400/t脉冲波固定辐射脉冲波固定辐射2525200200200/t200/t仅肢体辐射仅肢体辐射500500400040004000/t4000/t表表4-10 作业场所微波辐射卫生标准（作业场所微波辐射卫生标准（GB10346-89）65PPT课件v内容：内容：规定了作业场所超高频辐射（规定了作业场所超高频辐射（3030300MHz300MHz）的容许限值及测试方法（表）的容许限值及测试方法（表4-114-11）4.4.作业场所超短波辐射卫生标准（作业场所超短波辐射卫生标准（GB1043-89GB1043-89）表表4-11 4-11 作业场所超短波（作业场所超短波（3030300MHz300MHz）辐射卫生标准）辐射卫生标准（GB10437-89GB10437-89）辐射条件辐射条件辐射时间辐射时间容许功率密度值容许功率密度值 /MVMVcmcm2 2相应电场强度相应电场强度 /V Vm m1 1连续波连续波8 8小时小时/日日0.050.0514144 4小时小时/日日0.10.11919脉冲波脉冲波8 8小时小时/日日0.0250.02510108 8小时小时/日日0.050.05141466PPT课件v内容：内容：v作业场所工频电场作业场所工频电场8 8小时最高容许量为小时最高容许量为5kV5kVm m。v因工作需要必须进入超过最高容许量的地点或延长因工作需要必须进入超过最高容许量的地点或延长接触时间时，应采取有效防护措施。接触时间时，应采取有效防护措施。v带电作业人员应该在带电作业人员应该在“全封闭式全封闭式”的屏蔽装置中操的屏蔽装置中操作，或应穿包括面部的屏蔽服。作，或应穿包括面部的屏蔽服。5.5.作业场所工频电场卫生标准（作业场所工频电场卫生标准（GB16203-1996GB16203-1996）67PPT课件6.6.工业企业设计卫生标准（工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002GBZ1-2002）v主要内容：主要内容：v（1 1）防非电离辐射）防非电离辐射(射频辐射射频辐射)v生产工艺过程防止电磁辐射能的泄漏措施；生产工艺过程防止电磁辐射能的泄漏措施；v工作地点微波辐射强度卫生限值工作地点微波辐射强度卫生限值v短时间接触时辐射强度卫生限值；短时间接触时辐射强度卫生限值；v高频电磁辐射工作地点辐射强度卫生限值高频电磁辐射工作地点辐射强度卫生限值v产生非电离辐射的设备的屏蔽措施。产生非电离辐射的设备的屏蔽措施。68PPT课件6.6.工业企业设计卫生标准（工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002GBZ1-2002）v主要内容：主要内容：v（2 2）工频超高压电场的防护）工频超高压电场的防护 v产生工频超高压电场的设备防护措施。产生工频超高压电场的设备防护措施。v产生工频超高压电场的设备安装地址产生工频超高压电场的设备安装地址(位位置置)的选择与辐射强度限值。的选择与辐射强度限值。v从事工频高压电作业场所的电场强度限值。从事工频高压电作业场所的电场强度限值。v超高压输电设备的屏蔽要求。超高压输电设备的屏蔽要求。69PPT课件v超短波辐射作业区安全限值超短波辐射作业区安全限值GJB1002-90辐射条件辐射条件辐射时间辐射时间容许平均电场强度容许平均电场强度/V/Vm m-1-1容许暴露电场强度上限容许暴露电场强度上限 /V/Vm m-1-1脉冲波脉冲波8 h/d8 h/d10108787连续波连续波8 h/d8 h/d14141231237.7.国家军用标准国家军用标准 表表4-14 4-14 超短波（超短波（3030300MHz300MHz）辐射作业区安全限值）辐射作业区安全限值（GJB1002-90GJB1002-90）当在脉冲条件下工作电场强度大于当在脉冲条件下工作电场强度大于10V/m10V/m，在连续波条件下工作电场强度大于，在连续波条件下工作电场强度大于14V/m14V/m时，都必须采取有效防护措施。时，都必须采取有效防护措施。如实测数据以平均功率密度表示时，须如实测数据以平均功率密度表示时，须将数据按下式换算成等效值：将数据按下式换算成等效值：式中：式中：E E为电场强度，单位为为电场强度，单位为V/mV/m；PdPd为功率密度，单位为为功率密度，单位为W/mW/m。70PPT课件v水面舰艇磁场对人体作用安全限值水面舰艇磁场对人体作用安全限值GJB2779-96 舱室舱室最大允许磁最大允许磁感应强度感应强度/mT/mT允许暴露时间允许暴露时间生活舱生活舱5 58 8小时小时/日，每周日，每周5 5日，连续不超过日，连续不超过4 4小时小时一般工作舱一般工作舱7 78 8小时小时/日，每周日，每周5 5日，连续不超过日，连续不超过4 4小时小时强磁场强磁场设备舱设备舱4040连续不超过连续不超过4 4小时小时40401 1小时小时/日，每周日，每周5 5日，连续不超过日，连续不超过4 4周周80803030分钟分钟/日，每周日，每周5 5日，连续不超过日，连续不超过4 4周周2002001010分钟分钟/日，每周日，每周5 5日，连续不超过日，连续不超过4 4周周7.7.国家军用标准国家军用标准 生活舱，系包括居住舱、会议室、餐厅等生活与休息舱室；生活舱，系包括居住舱、会议室、餐厅等生活与休息舱室；一般工作舱，指除强磁场设备舱以外的各种作业舱室。一般工作舱，指除强磁场设备舱以外的各种作业舱室。表表4-15 4-15 水面舰艇磁场对人体作用安全限值水面舰艇磁场对人体作用安全限值（GJB2779-96GJB2779-96）71PPT课件 1.1.工频电场卫生标准工频电场卫生标准 2.2.工频磁场卫生标准工频磁场卫生标准 3.3.射频电磁辐射标准射频电磁辐射标准 4.4.无线通信标准无线通信标准 5.5.磁场标准磁场标准（二）（二）（二）（二）国际电磁辐射标准简介国际电磁辐射标准简介 72PPT课件表表4-16 4-16 各国工频电场强度限值各国工频电场强度限值2020导则导则西班牙西班牙变电所变电所短期短期2020变电所变电所长期长期1515波兰波兰变电所变电所长期长期1515国标国标捷克捷克维护工作区维护工作区短期短期3030长期长期2020工业标准工业标准前联邦前联邦德国德国维护区维护区短时短时2525运行区运行区工作日工作日5 5国标国标前苏联前苏联区域区域暴露时间暴露时间容许场强容许场强 /(kV/(kVm m-1-1)类别类别国别国别 1.1.工频电场卫生标准工频电场卫生标准 v目前约有目前约有2020个国家制定了工频电场电磁辐射标准；个国家制定了工频电场电磁辐射标准；v多数标准是推荐值。多数标准是推荐值。73PPT课件表表4-174-17 IRPA/INIRC 50/60HzIRPA/INIRC 50/60Hz电磁场限值电磁场限值 受照群体受照群体电场强度电场强度 /(kV/(kVm m-1-1),rms),rms 磁通密度磁通密度 /mT,rms/mT,rms 职业群体职业群体整工作日内整工作日内10100.50.5短时间内短时间内30305 5局限于四肢局限于四肢-2525公众群体公众群体每天最多达每天最多达2424小时内小时内5 50.10.1每天数小时内每天数小时内10101 1 2.2.工频磁场卫生标准工频磁场卫生标准v国国际际辐辐射射防防护护协协会会所所属属国国际际非非电电离离辐辐射射委委员员会会（IRPA/INIRCIRPA/INIRC）于于19901990年年向向各各国国推推荐荐频频率率为为50/60Hz50/60Hz电场和磁场限值临时导则电场和磁场限值临时导则 74PPT课件 2.2.工频磁场卫生标准工频磁场卫生标准（4-194-19）v职业照射职业照射：受照射时间受照射时间t t与电场强度与电场强度E E的关系为的关系为v公众照射公众照射：磁通量密度磁通量密度1mT1mT时，受照射时间时，受照射时间容许值限制在每天数分钟以内，且此时体内感容许值限制在每天数分钟以内，且此时体内感应电流密度应电流密度2mA/m2mA/m。75PPT课件表表4-18 IRPA4-18 IRPA射频电磁辐射职业暴露限值射频电磁辐射职业暴露限值频率频率/MHz/MHz电场强度电场强度 /(V/(Vm m-1-1)磁场强度磁场强度 /(A/(Am m-1-1)功率密度功率密度 /(mW/(mWcmcm-2-2)0.10.11 16146141.61.6-111010614/614/f f1.61.6/f/f-101040040061610.160.161 1400400200020003 3f f1/21/20.0080.008f f1/21/25/40005/40002000200030000300001371370.360.365 5 3.3.射频电磁辐射标准射频电磁辐射标准v国国际际辐辐射射防防护护协协会会（IRPAIRPA）对对射射频频电电磁磁辐辐射射标标准准的的修修改（改（19881988年）年）表中表中f f为频率，为频率，MHzMHz。76PPT课件表表4-19 IRPA4-19 IRPA射频电磁辐射公众暴露限值射频电磁辐射公众暴露限值 3.3.射频电磁辐射标准射频电磁辐射标准表中表中f f为频率，为频率，MHzMHz。频率频率/MHz/MHz电场强度电场强度 /(V/(Vm m-1-1)磁场强度磁场强度 /(A/(Am m-1-1)功率密度功率密度/(mW/(mWcmcm-2 2)0.10.11 187870.230.23-1110108787/f/f 1/21/20.23/0.23/f f-101040040027.527.50.0730.0730.20.2400400200020001.3751.375f f1/21/20.00370.0037f f1/21/2f/2000f/200020002000300003000061610.160.161 177PPT课件 4.4.无线通信标准无线通信标准v无无线线通通信信容容许许限限值值：为为保保护护无无线线通通信信环环境境中中工工作作和和生生活活的的职职业业人人群群和和公公众众人人群群的的安安全全与与健康的限值。健康的限值。v国国际际非非电电离离辐辐射射防防护护委委员员会会（ICNPRICNPR）制制定定的的无无线线通通信信标标准准被被世世界界卫卫生生组组织织和和越越来来越越多多的的国家、地区逐步采用。国家、地区逐步采用。78PPT课件v国国外外研研究究机机构构已已有有研研究究报报道道，对对恒恒定定磁磁场场职职业业暴暴露露标标准准提提出出了了一一些些建建议议或或推推荐荐限限值值。但但尚未得到公认，仅具有参考价值。尚未得到公认，仅具有参考价值。v我国在磁场暴露卫生标准方面研究较少。我国在磁场暴露卫生标准方面研究较少。5.5.磁场标准磁场标准79PPT课件表表4-20 4-20 电磁辐射评价测量范围电磁辐射评价测量范围电磁辐射设备电磁辐射设备防护测量范围防护测量范围功率功率P P200kW200kW的的发射设备发射设备以发射天线为中心，半径为以发射天线为中心，半径为1km1km的范围；若最大辐射场强点处的范围；若最大辐射场强点处于于1km1km外，则范围扩大至最大场强处直至场强值低于标准限值外，则范围扩大至最大场强处直至场强值低于标准限值功率功率200kW200kW P P100kW100kW的发射的发射设备设备以天线为中心半以天线为中心半径为径为1km1km的范围的范围对于有方向性的天线，范围可从天线辐射主对于有方向性的天线，范围可从天线辐射主瓣的半功率角内扩大到瓣的半功率角内扩大到0.5km0.5km；如有高层建；如有高层建筑的部分楼层进入天线辐射主瓣的半功率角筑的部分楼层进入天线辐射主瓣的半功率角内时，应选择不同高度对这些楼层进行室内内时，应选择不同高度对这些楼层进行室内或室外的场强测量或室外的场强测量100kW100kW的发射设的发射设备备以天线为中心半以天线为中心半径为径为0.5km0.5km的范围的范围工业、科教、医工业、科教、医疗电磁辐射设备疗电磁辐射设备以设备为中心半径以设备为中心半径250m250m内。内。高压输电线路和高压输电线路和电气化铁道电气化铁道以有代表性为准，对具体线路作认真详尽分析后，确定其具体以有代表性为准，对具体线路作认真详尽分析后，确定其具体范围。范围。可移动式电磁辐可移动式电磁辐射设备射设备一般按移动设备载体的移动范围来确定；对可能进入人口稠密一般按移动设备载体的移动范围来确定；对可能进入人口稠密区的陆上可移动设备，需考虑对公众的影响，来确定具体范围区的陆上可移动设备，需考虑对公众的影响，来确定具体范围二、电磁辐射评价测量范围电磁辐射评价测量范围80PPT课件一、电磁辐射防护基本原则电磁辐射防护基本原则 二、电磁辐射防治的基本方法电磁辐射防治的基本方法 三、电磁辐射防治技术电磁辐射防治技术 四、电磁辐射控制应用实例电磁辐射控制应用实例 第四节第四节 电磁辐射污染防治技术电磁辐射污染防治技术 81PPT课件一、电磁辐射防护基本原则电磁辐射防护基本原则 n目标目标：抑制电磁辐射源抑制电磁辐射源n具体做法具体做法：n设备的合理设计；设备的合理设计；n加强电磁兼容性设计的审查与管理；加强电磁兼容性设计的审查与管理；n做好模拟预测和危害分析工作等。做好模拟预测和危害分析工作等。主动防护主动防护与治理与治理 被动防护被动防护与治理与治理 n目标目标：防护被辐射方防护被辐射方n具体做法具体做法：n采用调频、编码等方法防治干扰；采用调频、编码等方法防治干扰；n对特定区域和特定人群进行屏蔽对特定区域和特定人群进行屏蔽 保护。保护。基本基本原则原则82PPT课件p在泄漏和辐射源层面采取防护措施在泄漏和辐射源层面采取防护措施 p特点特点：着眼于设备的：着眼于设备的电磁漏场和电磁漏能减少电磁漏场和电磁漏能减少，使，使泄漏到空间的电磁场强度和功率密度降低到最小程度泄漏到空间的电磁场强度和功率密度降低到最小程度。v根根据据上上述述电电磁磁辐辐射射防防护护技技术术原原则则，电电磁磁辐辐射射防护形式分为两大类：防护形式分为两大类：p在作业人员层面（包括工作环境）采取在作业人员层面（包括工作环境）采取 防护措施防护措施p特点特点：着眼于增加电波在介质中的：着眼于增加电波在介质中的传播衰减传播衰减，使到，使到 达人体的场强和能量水平降低到卫生达人体的场强和能量水平降低到卫生标准标准以下以下。83PPT课件（一）（一）（一）（一）屏蔽屏蔽（二）二）二）二）接地技术接地技术 （三）（三）（三）（三）滤波滤波 （四）（四）（四）（四）其他措施其他措施 二、电磁辐射防治的基本方法电磁辐射防治的基本方法 84PPT课件（一）（一）（一）（一）屏蔽屏蔽 1.1.屏蔽的分类屏蔽的分类 2.2.电磁场屏蔽机理电磁场屏蔽机理 3.3.电磁屏蔽室的设计制作电磁屏蔽室的设计制作 85PPT课件1.1.屏蔽的分类屏蔽的分类v屏蔽：屏蔽：采取一切可能的措施将电磁辐射采取一切可能的措施将电磁辐射的作用与影响限定在一个特定的区域的作用与影响限定在一个特定的区域内。内。86PPT课件1.1.屏蔽的分类屏蔽的分类屏蔽分类屏蔽分类 （1 1）按照屏蔽的方法）按照屏蔽的方法 （2 2）按照屏蔽的内容）按照屏蔽的内容主动场屏蔽主动场屏蔽 被动场屏蔽被动场屏蔽 电磁屏蔽电磁屏蔽 静电屏蔽静电屏蔽 磁屏蔽磁屏蔽 87PPT课件屏蔽分类屏蔽分类 （1 1）按照屏蔽的方法）按照屏蔽的方法 （2 2）按照屏蔽的内容）按照屏蔽的内容主动场屏蔽主动场屏蔽 被动场屏蔽被