第四章電磁輻射污染與其防治第一頁，共118頁。

電磁輻射污染：指產(chǎn)生電磁輻射的器具泄露的電磁能量傳播到室內(nèi)外空間，其量超出環(huán)境本底值，其強度和持續(xù)時間等綜合影響引起周圍人群的不適感，或超過儀器設(shè)備所容許的限度。二、電磁輻射的來源1、天然源（p144表1）地球本身是一個大磁場，表面的熱輻射和雷電都可產(chǎn)生電磁輻射。此外，太陽及其它星球自外層空間也源源不斷地產(chǎn)生電磁輻射。但天然產(chǎn)生的電磁輻射對人體沒有多大的損害，對人體構(gòu)成威脅、對環(huán)境造成污染的是人工電磁輻射。第二頁，共118頁。雷達系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射系統(tǒng)、射頻感應(yīng)及介質(zhì)加熱設(shè)備、射頻及微波醫(yī)療設(shè)備、各種電加工設(shè)備、通信發(fā)射臺站、衛(wèi)星地球通信站、大型電力發(fā)電站、輸變電設(shè)備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列車及電氣火車以及大多數(shù)家用電器等，是產(chǎn)生不種形式、不同頻率、不同強度的電磁輻源。2、人為源（p145表2）第三頁，共118頁。三、電磁輻射污染的危害

1、電磁輻射對人體的危害

多種頻率電磁波特別是高頻波和較強的電磁場作用人體的直接后果是在不知不覺中導(dǎo)致人的精力和體力減退，容易產(chǎn)生白內(nèi)障、白血病、腦腫瘤，心血管疾病、大腦機能障礙以及婦女流產(chǎn)和不孕等，甚至導(dǎo)致人類免疫機能的低下，引起癌癥等病變。

第四頁，共118頁。2、電磁輻射對機械設(shè)備的危害

影響飛行、航海安全；交通指揮燈的失控；自動化操作的失靈；假警報；電視機被干擾3、電磁輻射對安全的危害

電磁輻射會引燃引爆，特別是高場強作用下引起火花而導(dǎo)致可燃性油類、氣體和武器彈藥的燃燒與爆炸事故。第五頁，共118頁。第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ)一、場的分類

場是表征空間區(qū)域中各點物理量的時空分布函數(shù)標量場——空間各點僅有大小的物理量

如

溫度、密度、氣壓和電位場矢量場——空間各點即有大小又有方向的物理量如速度、加速度、重力、電場和磁場

靜態(tài)場——僅由空間位置確定，不隨時間變化的場

如

靜電場和靜磁場時變場(動態(tài)場)——同時隨空間位置和時間變化的場

如

時變電磁場第六頁，共118頁。靜電荷：相對觀察者靜止、量值不隨時間變化的電荷靜電場：靜電荷在其周圍空間產(chǎn)生的電場電荷受到作用力揭示了電場的存在，反映了電場的物質(zhì)性。二、電場1、靜電場庫侖定律：q1F21q2R第七頁，共118頁。作用力方向：在兩點電荷的連線或其延長線上，由施力電荷指向受力電荷。電場強度定義

設(shè)在電場中某點處有一個試驗電荷qt受力為F。

qt放在不同的位置，所受的電場力的大小和方向各不相同，即

qt所受電場力F=F（r）是電場區(qū)域中的坐標函數(shù)（r點函數(shù)）。其極限：單位是V/m第八頁，共118頁。靜電場最基本的特征是對靜止電荷有作用力，表明靜電場具有能量。這種電場能量處于靜態(tài)條件、以位能形式存在著，我們稱之為“靜電能量”。在靜電場中帶電體、導(dǎo)體、介質(zhì)分界面會受到靜電力的作用，這個力遵從庫侖定律，所以也稱為庫侖力。原則上庫侖定律已經(jīng)解決了靜電力的計算。在靜電場中導(dǎo)體中沒有電場，沒有電荷的運動。當導(dǎo)體中有電場存在時，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下就會作定向運動，形成電流。2、恒定電場第九頁，共118頁。如導(dǎo)體中電場保持不變，運動著的自由電荷在導(dǎo)體中的分布將達到一種動態(tài)平衡，不隨時間而改變，這種運動電荷形成的電流稱為恒定電流，維持導(dǎo)體中具有恒定電流的電場稱為恒定電場。電場所具有的能量可用電場中各點的能量密度表示ε——介電常數(shù)，F(xiàn)/m恒定電場在導(dǎo)電媒質(zhì)中引起了恒定電流，而恒定電流在它的周圍空間又產(chǎn)生了磁場，稱為恒定磁場。第十頁，共118頁。三、恒定磁場恒定磁場對運動電荷有作用力（洛侖茲力），作用力大小與方向與電荷運動的速度和運動方向相關(guān)。基于運動電荷受到磁場作用力這一基本事實，定義磁感應(yīng)強度：單位：T[特斯拉]，1T=Wb/m2第十一頁，共118頁。媒質(zhì)處于外磁場中，媒質(zhì)中分子電流受到磁場的洛侖茲力作用，其磁矩將朝外磁場方向偏轉(zhuǎn)，趨向于較為有序的排列，對外呈現(xiàn)宏觀磁矩。這種媒質(zhì)中分子電流的磁矩取向趨向一致的現(xiàn)象稱為媒質(zhì)的磁化，其結(jié)果使外磁場得到加強。磁場強度

M：磁化強度，μ0：真空的磁導(dǎo)率磁場具有的能量可用磁場中各點的能量密度來表示第十二頁，共118頁。四、時變電磁場電場、磁場不僅是空間坐標的函數(shù)，而且是時間的函數(shù)，這樣的場稱為時電磁變場。1831年法拉弟在大量實驗基礎(chǔ)上歸納總結(jié)，提出了電磁感應(yīng)定律。

法拉弟電磁感應(yīng)定律反映了感應(yīng)電勢與導(dǎo)體回路l限定面積中交鏈的磁通對時間變化率的關(guān)系，沒有涉及到導(dǎo)體的材料特性和周圍的媒質(zhì)特性。Maxwell在研究電磁場基本規(guī)律時將電磁感應(yīng)定律作了推廣：感應(yīng)電場不僅存在于導(dǎo)體內(nèi)，而且存在于變化磁場所在的場域空間。第十三頁，共118頁。

在一個變化的磁場中總伴隨著一個感應(yīng)電場，這正是Maxwell的重大貢獻。Maxwell將安培環(huán)路定律推廣成全電路定律，用它和推廣的電磁感應(yīng)定律一道，說明了變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場又總是伴隨有電場，這種相互依存、互相制約、不可分割的密切關(guān)系。第十四頁，共118頁。電磁現(xiàn)象的基本方程組(麥克思韋爾方程組)積分形式第十五頁，共118頁。微分形式

從基本方程的微分形式可以看出它們包含了產(chǎn)生電磁場的全部場源信息：時變電磁場就是電磁波。第十六頁，共118頁。

五、電磁波電磁輻射隨時隨地存在，有效的輻射需要特殊的電荷、電流分布。當電荷、電流變化頻率使所產(chǎn)生電磁波的波長與天線的尺寸相比擬時會產(chǎn)生顯著輻射。電磁輻射天線元輻射疊加線天線面天線電偶極子（電流元）磁偶極子（電流環(huán)）惠更斯元對偶第十七頁，共118頁。

磁場具有的能量可用磁場中各點的能量密度來表示ε—介電常數(shù)，F(xiàn)/m；μ—磁導(dǎo)率，H/m在電磁波中，變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場，伴隨著電場和磁場的傳播是能量的傳輸。第十八頁，共118頁。電磁作用的傳播不是瞬時完成的，即電磁波是以有限速度逐點傳播的。其傳播速度為：n稱為介質(zhì)的折射率，n>1第十九頁，共118頁。沿x軸方向傳播的正弦均勻平面波電磁波的周期，頻率與波長：第二十頁，共118頁。

理想介質(zhì)中正弦均勻平面波的傳播特點：

（1）橫電磁波（TEM波），電場和磁場與波的傳播方向三者兩兩相互垂直，且滿足右手螺旋法則。（2）等振幅振蕩：電場與磁場作等幅周期性變化

（3）同相位：電場與磁場做同相周期性變化

（4）電、磁能量密度相等：電磁波的能流密度按相速傳播，是相速（相速=波速）與頻率無關(guān)的單色波。第二十一頁，共118頁。正弦均勻平面電磁波在導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播的特點：

（1）電場與磁場做周期性衰減變化（2）電場領(lǐng)先于磁場一個空間相位差做異相周期性變化

（3）電磁波的能流密度做周期性衰減變化導(dǎo)電媒質(zhì)中正弦均勻平面電磁波在某時刻沿傳播方向的分布第二十二頁，共118頁。正弦均勻平面電磁波在良導(dǎo)體中傳播的特點：（1）頻率很高時電磁波在良導(dǎo)體的衰減常數(shù)非常大，導(dǎo)致電場和磁場的振幅急劇衰減，電磁波無法進入良導(dǎo)體深處，僅存在于其表面附近，呈現(xiàn)顯著的集膚效應(yīng)。

（2）良導(dǎo)體中的電磁波以磁場為主，傳導(dǎo)電流是電流的主要成分。

(3)良導(dǎo)體中電磁波的相速和波長都較小。

第二十三頁，共118頁。

平面電磁波的極化——表征空間某點電場強度矢量的取向隨時間變化的規(guī)律和特性，并用電場強度矢量端點隨時間變化的軌跡來描述。（按描繪軌跡形狀分為線極化、圓極化和橢圓極化）決定某點電場強度矢量極化形式的要素電場分量間振幅取向關(guān)系；電場分量間振幅幅度關(guān)系；電場分量間初相位關(guān)系。第二十四頁，共118頁。當交流電的頻率達到105Hz以上時，其周圍就形成了高頻電場和磁場，即射頻電磁場。通常將每秒振蕩十萬次以上的交流電稱為高頻電流，因此射頻電磁場也稱高頻電磁場。射頻電磁場是非電離輻射，其電子能量在1.2×106~4×106ev。通常射頻電磁場按頻率劃分為不同的頻段。六、無線電波傳播第二十五頁，共118頁。無線電波的電磁波譜無線電波的傳播特性與波長或頻率f密切相關(guān)。無線電波在電磁波譜中的位置第二十六頁，共118頁。第二十七頁，共118頁。

射頻（RF）——無線電波使用的頻率。第二十八頁，共118頁。地波傳播—由地面發(fā)射天線沿地表傳播（適

用于長波至米波近距傳播）；天波傳播—由發(fā)射天線向天空輻射，在電離層

內(nèi)經(jīng)連續(xù)折射，返回地面的傳播

（適用于短波遠距傳播）；空間波傳播—在發(fā)射天線和接收天線的直視距

離（無障礙物阻擋）內(nèi)的傳播（適

用于米波至微波視距傳播）；傳播方式無線電波傳播的基本方式第二十九頁，共118頁?？臻g電波傳播類型第三十頁，共118頁。第三節(jié)電磁輻射防護標準一、電磁輻射的量度單位1、電場強度E電場強度單位一般用V/m、mV/m和μV/m表示在表示電場干擾大小時，常用dB來衡量；在微波領(lǐng)域，電磁場的強弱常用功率密度來表示，如W/cm2、mW/cm2和μW/cm2。第三十一頁，共118頁。2、磁場強度H磁場強度單位一般用A/m、mA/m和μA/m表示射頻電磁場的頻段不同，其測量采用的單位也有不同，高頻（100kHz~30MHz）與甚高頻（30~300MHz）的電場強度用V/m、mV/m

和μV/m或dB來表示，1mV/m=0dB。特高頻（>300MHz）用功率密度來量度，

單位W/cm2、mW/cm2和μW/cm2。第三十二頁，共118頁。二、電磁輻射場區(qū)的劃分電磁輻射場區(qū)一般分為遠區(qū)場和近區(qū)場。

1、近區(qū)場及特點以場源為中心，在一個波長范圍內(nèi)的區(qū)域，稱為近區(qū)場，也可稱為感應(yīng)場。近區(qū)場通的特點：近區(qū)場內(nèi)，電場強度與磁場強度的大小沒有確定的比例關(guān)系。一般情況下，對于電壓高電流小的場源(如發(fā)射天線、饋線等)，電場要比磁場強得多，對于電壓低電流大的場源(如某些感應(yīng)加熱設(shè)備的模具)，磁場要比電場大得多。第三十三頁，共118頁。近區(qū)場的電磁場強度比遠區(qū)場大得多，從這個角度上說，電磁防護的重點應(yīng)該在近區(qū)場。近區(qū)場的電磁場強度隨距離的變化比較快，在此空間內(nèi)的不均勻度較大。

2、遠區(qū)場及特點以場源為中心，半徑為一個波長之外的空間范圍稱為遠區(qū)場，也可稱為輻射場。遠區(qū)場主要特點：

在遠區(qū)場中，所有電磁能量基本上均以電磁波形式輻射傳播，這種場輻射強度的衰減要比感應(yīng)場慢得多。第三十四頁，共118頁。在遠區(qū)場，電場強度與磁場強度有如下關(guān)系：在國際單位制中，E=377H，電場與磁場的運行方向互相垂直，并都垂直于電磁波的傳播方向。

遠區(qū)場為弱場，其電磁場強度均較小。3、近區(qū)場與遠區(qū)場劃分的意義通常，對一個固定、可以產(chǎn)生一定強度的電磁輻射源來說，近區(qū)場輻射的電磁場強度較大，應(yīng)格外注意對電磁輻射近區(qū)場的防護。首先對作業(yè)人員及處在近區(qū)場環(huán)境內(nèi)的人員的防護，其次對位于近區(qū)場內(nèi)的各種電子、電氣設(shè)備的防護。第三十五頁，共118頁。對于遠區(qū)場，由于電磁場強較小，通常對人的危害較小，應(yīng)考慮的主要因素是對信號的保護。另外，應(yīng)該對近區(qū)場有一個概念，對我們經(jīng)常接觸的從短波段30MHz到微波段3000MHz的頻段范圍，其波長范圍從10米到1米。第三十六頁，共118頁。二、電磁輻射評價標準及相關(guān)計算方法

（一）國際上電磁輻射標準的情況國際上，有兩大主流標準，一個是ICNIRP標準，它是國際非電離輻射防護委員會（TheInternationalCommissionforNon-IonizingRadiationProtection,ICNIRP）發(fā)布的標準，主要使用范圍在歐洲、澳大利亞、新加坡、巴西、以色列以及我國香港特區(qū)。目前，移動制造商論壇（MMF）正在中國積極進行宣傳活動，希望中國也能夠采用ICNIRP標準。第三十七頁，共118頁。另一個標準是美國的IEEE標準。主要使用范圍在美國，加拿大，日本、韓國以及我國的臺灣地區(qū)（準備采用ICNIRP標準）等。目前在世界衛(wèi)生組織等國家組織的推動下，IEEE標準的限值今后會統(tǒng)一到歐標（ICNIRP）的限值上，相關(guān)標準的修訂工作正在進行之中。（二）我國電磁輻射標準的情況關(guān)于電磁輻射標準，我國目前的狀況是多個相關(guān)的國家標準同時并存，幾個部門同時又在制定或修訂類似的國標。第三十八頁，共118頁。我國與電磁輻射相關(guān)的國家標準情況如下：GB8702－88《電磁輻射防護規(guī)定》GB9715－88《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準》GB12638－90《微波和超短波通信設(shè)備輻射安全要求》GB10436－89《作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標準》GB10437－89《作業(yè)場所超高頻輻射衛(wèi)生標準》GB16203～96《作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標準》第三十九頁，共118頁。我國目前使用的電磁輻射標準是GB8702－88《電磁輻射防護規(guī)定》，它在30MHz～3GHz之間的公眾導(dǎo)出限值是40mW/cm2。原來衛(wèi)生部也制訂了一個標準GB9715－88《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準》，但環(huán)保局執(zhí)法一般按照GB8702－88來進行。鏈接1鏈接2第四十頁，共118頁。1、電磁輻射防護規(guī)定GB8702-88

基本限值是指判定人體對電磁場產(chǎn)生生理反應(yīng)的基本量，適用于身體存在場中的情形。人體暴露的基本限值通常以比吸收率（SpecificAbsorptionRate，SAR）來表示。使用基本限值和導(dǎo)出限值給出電磁輻射限值。本規(guī)定中防護限值的范圍為100KHZ～300GHZ。本規(guī)定中的防護限值是可以接受的防護水平的上限，并包括各種可能的電磁輻射污染的總量值。第四十一頁，共118頁。

導(dǎo)出限值是指可以產(chǎn)生與基本限值相應(yīng)的電場、磁場和功率通量密度的值，適用于身體的存在不會影響電磁場的情形。

（1）電磁輻射防護限值

基本限值

職業(yè)照射：在8h工作期間內(nèi)，任意連續(xù)6min按全身平均的比吸收率（SAR）應(yīng)小于0.1W/kg。

公眾照射：在24h內(nèi)，任意連續(xù)6min按全身平均的比吸收率（SAR）應(yīng)小于0.02W/kg。

第四十二頁，共118頁。表1職業(yè)照射導(dǎo)出限值頻率范圍MHz電場強度V/m磁場強度A/m功率密度W/m20.1～3870.25(20)(1)3～30150/0.40/(60/f)(1)30～3000(28)(2)(0.075)(2)0.43000～15000(0.5)(2)(0.0015)(2)f/150015000～30000(61)(2)(0.16)(2)10

導(dǎo)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(yīng)滿足表1要求。

注:(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。第四十三頁，共118頁。

公眾照射：在24h內(nèi)，環(huán)境電磁輻射場的參數(shù)在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足表2要求。表2公眾照射導(dǎo)出限值頻率范圍MHz電場強度V/m磁場強度A/m功率密度W/m20.1～3400.1(40)1)3～3067/0.17/(12/f)1)30～3000(12)2)(0.032)2)0.43000～15000(0.22/)2)(0.001)2)f/750015000～30000(27)2)(0.073)2)2注: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。第四十四頁，共118頁。

SAR測定：SAR值測量系統(tǒng)由人體模型、測量儀表、探針、機械臂等組成。測量時，在人體模型內(nèi)部倒入專用測試液體，液體的電磁性與人體的電磁性一致;將發(fā)射源緊貼模型放置，設(shè)置好發(fā)射源的發(fā)射功率，由機械臂帶動探針在液體內(nèi)運動，自動測量場強E，由以下公式可以計算SAR的值（單位：W/kg）：

SAR=E2

(δ/ρ)其中:E為場強；δ為介電常數(shù)；ρ為液體密度。第四十五頁，共118頁。對一個輻射體發(fā)射幾種頻率或存在多個輻射體時，其電磁輻射場的場量參數(shù)在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值之和，應(yīng)滿足式中：第i個輻射體j頻段輻射的發(fā)射水平；對應(yīng)于j潑動的電磁輻射所規(guī)定的照射限值。第四十六頁，共118頁。2、環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準GB9175─88本標準適用于一切人群經(jīng)常居住和活動場所的環(huán)境電磁輻射，不包括職業(yè)輻射和射頻、微波治療需要的輻射。（1）分級標準以電磁波輻射強度及其頻段特性對人體可能引起潛在性不良影響的閾下值為界，將環(huán)境電磁波容許輻射強度標準分為二級。第四十七頁，共118頁。一級標準為安全區(qū)，指在該環(huán)境電磁波強度下長期居住、工作、生活的一切人群（包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者），均不會受到任何有害影響的區(qū)域；新建、改建或擴建電臺、電視臺和雷達站等發(fā)射天線，在其居民覆蓋區(qū)內(nèi)，必須符合“一級標準”的要求。二級標準為中間區(qū)，指在該環(huán)境電磁波強度下長期居住、工作和生活的一切人群（包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者）可能引起潛在性不良反應(yīng)的區(qū)域；在此區(qū)內(nèi)可建造工廠和機關(guān)，但在不許建造居民住宅、學(xué)較、醫(yī)院和療養(yǎng)院等，已建造的必須采取適當?shù)姆雷o措施。第四十八頁，共118頁。超過二級標準地區(qū)，對人體可帶來有害影響；在此區(qū)內(nèi)可作綠化或種植農(nóng)作物，但禁止建造居民住宅及人群經(jīng)?；顒拥囊磺泄苍O(shè)施，如機關(guān)、工廠、商店和影劇院等；如在此區(qū)內(nèi)已有這些建筑，則應(yīng)采取措施，或限制輻射時間。環(huán)境電磁波許輻射強度分級標準波長單位容許場強一級(安全區(qū))二級(中間區(qū))長、中、短波100KHz~3MHzV/m<10<25超短波30~300MHzV/m<5<12微波300MHz~300GHzμW/cm2<10<40混合V/m按主要波段場強；若各波段場分散，則按復(fù)合場強加權(quán)確定（2）衛(wèi)生要求第四十九頁，共118頁。復(fù)合場強：指兩個或兩個以上頻率的電磁波復(fù)合在一起的場強，其值為各單個頻率場強平方和的根值。E1、E2......En──各單個頻率所測得的場強，V／m第五十頁，共118頁。自學(xué)內(nèi)容：其它標準（p155-157）電磁輻射評價測量范圍p160第五十一頁，共118頁。第四節(jié)電磁輻射污染防治技術(shù)一、電磁輻射防護基本原則2、電磁輻射防護基本原則（1）主動防御與治理（2）被動防御與治理1、傳播途徑空間輻射線路傳導(dǎo)第五十二頁，共118頁。3、電磁輻射防護的形式（1）泄漏和輻射源層面的防護措施特點：減少設(shè)備的電磁泄漏場和電磁泄漏，使泄漏到空間的電磁場強度和功率密度降低到最小程度。（2）作業(yè)人員層面（工作環(huán)境）的防護措施。特點：增加電磁波在介質(zhì)中的衰減，使到達人體的場強和能量降低到防護標準以下。第五十三頁，共118頁。二、電磁輻射防護基本方法（一）屏蔽屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。1、屏蔽的種類若從屏蔽的作用來分，主要分為兩類：屏蔽、接地技術(shù)、濾波、城市規(guī)劃及綠化第五十四頁，共118頁。（1）主動場屏蔽用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散。

特點：場源位于屏蔽體之內(nèi)，所要屏蔽的電磁輻射強，屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計要嚴謹，屏蔽體要妥善進行符合技術(shù)要求的接地處理。（2）被動場屏蔽就是用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。特點：場源位于屏蔽體之外，屏蔽體與場源間距大，所要屏蔽的電磁輻射較弱。第五十五頁，共118頁。高壓試驗屏蔽室第五十六頁，共118頁。微波暗室電波暗室第五十七頁，共118頁。銅網(wǎng)式電磁屏蔽機房第五十八頁，共118頁。核磁共振屏蔽室第五十九頁，共118頁。電動氣密屏蔽門第六十頁，共118頁。通風(fēng)波導(dǎo)窗屏蔽視窗第六十一頁，共118頁。電磁屏蔽柜屏蔽過濾器第六十二頁，共118頁。軍用屏蔽帳篷主要功能有、防電子偵察，防電磁干擾輻射，防電磁轟炸，保持棚內(nèi)電子設(shè)施在戰(zhàn)時暢通無阻。第六十三頁，共118頁。第六十四頁，共118頁。手機信號屏蔽器第六十五頁，共118頁。2、電磁屏蔽機理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。（1）電場屏蔽：在靜電平衡狀態(tài)下，不論是空心還是實心導(dǎo)體；不論導(dǎo)體本身帶電多少，或者導(dǎo)體是否處于外電場中，必定為等勢體，其內(nèi)部場強為零。靜電屏蔽：封閉導(dǎo)體殼不論接地與否，內(nèi)部電場不受殼外電荷與電場影響；接地封閉導(dǎo)體殼外電場不受殼內(nèi)電荷的影響。第六十六頁，共118頁。如室內(nèi)高壓設(shè)備罩上接地的金屬罩或較密的金屬網(wǎng)罩，電子管用金屬管殼。又如作全波或橋式整流的電源變壓器，在初級繞組和次級繞組之間包上金屬薄片或繞上一層漆包線并使之接地，達到屏蔽作用。在高壓帶電作業(yè)中，工人穿上用金屬絲或?qū)щ娎w維織成的均壓服，可以對人體起屏蔽保護作用。

（2）磁場屏蔽：對直流或低頻磁場的屏蔽，利用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場。

第六十七頁，共118頁。鐵磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍，外磁場磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過，而進入空腔的磁通量極少。被鐵磁材料屏蔽的空腔基本沒有外磁場，從而達到靜磁屏蔽的目的。材料的磁導(dǎo)率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈顯著。如變壓器或其他線圈產(chǎn)生的漏磁通會對電子的運動產(chǎn)生作用，影響示波管或顯像管中電子束的聚焦，必須將產(chǎn)生漏磁通的部件實行靜磁屏蔽。手表的機芯罩以軟鐵薄殼就可以起防磁作用。第六十八頁，共118頁。對于強磁場的屏蔽可采用雙層磁屏蔽體結(jié)構(gòu)。要屏蔽外部強磁場，屏蔽體的外層選用不易飽和的材料，如硅鋼；內(nèi)部可選用易達到飽和的高導(dǎo)磁材料，如坡莫合金（鐵鎳合金）等。如要屏蔽內(nèi)部強磁場，則材料的次序要倒過來。（3）電磁場屏蔽：利用趨膚效應(yīng)可以阻止電磁波透入良導(dǎo)體而作成電磁屏蔽體。交變電磁場通過導(dǎo)體時，會在導(dǎo)體內(nèi)部引起渦流，電流在導(dǎo)體橫截面上的分布不再均勻,導(dǎo)體內(nèi)部電流密度小，導(dǎo)體表面電流密度大，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。第六十九頁，共118頁。干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導(dǎo)磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部，防止擴散到屏蔽的空間去。如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。第七十頁，共118頁。如音頻饋線用屏蔽線，使它不受外界時變場的干擾避免雜音。示波管用鐵皮包著，使雜散電磁場不影響電子射線的掃描。在金屬屏蔽殼內(nèi)部的元件或設(shè)備所產(chǎn)生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設(shè)備。第七十一頁，共118頁。電磁場屏蔽的機理：A、反射：電磁波到達屏蔽體表面，由于空氣與金屬交界面上的阻抗不一致，對入射波產(chǎn)生反射。兩者阻抗相差越大反射作用越明顯。b、吸收：未被表面反射掉而進入屏蔽體的能量，被屏蔽材料所衰減，轉(zhuǎn)化成熱耗損，即所謂吸收。c、在屏蔽體內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量，傳到材料的另一表面時，遇到金屬－空氣阻抗不連續(xù)的交界面，會形成再次反射，并重新返回屏蔽體內(nèi)。第七十二頁，共118頁。

電磁屏蔽和靜電屏蔽的區(qū)別：相同點：都是應(yīng)用高電導(dǎo)率的金屬材料；不同點：靜電屏蔽只能消除電容耦合，防止靜電感應(yīng)，屏蔽必須接地。而電磁屏蔽是使電磁場只能透入屏蔽體一薄層，借渦流消除電磁場的干擾，這種屏蔽體可不接地。但因用作電磁屏蔽的導(dǎo)體增加了靜電耦合，即使只進行電磁屏蔽，還是接地為好，這樣電磁屏蔽也同時起靜電屏蔽作用。自學(xué)：3、電磁屏蔽室的設(shè)計制作p162第七十三頁，共118頁。4、實施屏蔽要點下列各項可認為是屏蔽設(shè)計中最突出的幾個注意點：（1）屏蔽高頻電場應(yīng)該用銅，鋁和鐵等良導(dǎo)體，以得到最高的反射損耗。（2）屏蔽低頻磁場應(yīng)該用鐵和鎳等金屬磁性材料，以得到最高的貫穿損耗。（3）任何一種屏蔽材料，只要其厚度足以穩(wěn)固地支撐自身，則一般也就能足以屏蔽電場。（4）采用薄膜屏蔽層時，在材料厚度低于λ/4的情況下，屏蔽效果恒定，超過此厚度則顯著增大。（5）多層屏蔽不但能夠提供較高的屏蔽效果而且拓寬屏蔽的頻率范圍。第七十四頁，共118頁。（6）設(shè)計過程中，應(yīng)認真對待所有的開口和間斷點，以保證屏蔽效果的減弱程度降到最小，應(yīng)注意選擇材料，使它不只適用于屏蔽，而且從電化學(xué)腐蝕觀點看也應(yīng)當是令人滿意的。（7）當系統(tǒng)設(shè)計的其它方面允許時，連續(xù)的對接或搭接式焊縫是最合乎需要。重要的一點是要盡可能實現(xiàn)接縫處整個交接表面之間的緊密接觸。（8）待配合表面必須清潔且不能有不導(dǎo)電涂層，除非接地工藝能絕對有效地貫穿該涂層。（9）導(dǎo)電襯墊和指狀彈性簧片、波導(dǎo)衰減器、金屬絲網(wǎng)和百葉窗，以及導(dǎo)電玻璃是可以保持面殼屏蔽效果的主要裝置和手段。除屏蔽層本身的第七十五頁，共118頁。特性之外，從空間利用率到經(jīng)濟性，從空氣環(huán)流到可見度等許多因素，都可以改變在某些特定條件下所采用的具體方法。（10）屏蔽只是提供減小設(shè)備電磁干擾的一種方法，不應(yīng)僅局限于屏蔽而不綜合考慮簡化或降低屏蔽要求的濾波，接地和搭接等技術(shù)。第七十六頁，共118頁。（二）接地技術(shù)

1、接地抑制電磁輻射的機理

射頻接地是將場源屏物體或屏蔽體部件內(nèi)的感應(yīng)射頻電流迅速導(dǎo)入大地，避免屏蔽體產(chǎn)生二次輻射。高頻接地是將設(shè)備屏蔽休和大地之間，或者與大地上可以看做公共點的某些構(gòu)件之間，采用低電阻導(dǎo)休連接起來，形成電流通路，使屏蔽系統(tǒng)與大地之間形成一個等電勢分布。第七十七頁，共118頁。接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成射頻設(shè)備接地線接地極2、接地系統(tǒng)的設(shè)計與實施第七十八頁，共118頁。（1）接地線：屏蔽體的接地系統(tǒng)表面積要足夠大，以寬為10cm的銅帶為宜。①設(shè)備接地：要求每臺設(shè)備有各自的接地連接，不應(yīng)采用匯流排線，避免引起干擾的耦合效應(yīng)。②屏蔽部件接地：任何金屬屏蔽部件應(yīng)使用寬的金屬帶作為接地線并多點接地，且與地極良好連接。③屏蔽電纜接地：電纜的金屬屏蔽是產(chǎn)生射頻電磁場設(shè)備的電流回路，要求電纜屏蔽外皮妥善接地。（2）接地極；接地板的結(jié)構(gòu)設(shè)計有如下幾種型式：①接地銅板：一般將2m2的銅板埋在地下，并將接地線良好地連接在接地銅板上。第七十九頁，共118頁。豎埋橫埋平埋第八十頁，共118頁。②接地格網(wǎng)銅板：在一塊2m2的銅板上立焊“#”字形銅板，使其成為格網(wǎng)結(jié)構(gòu)。格網(wǎng)式接地線第八十一頁，共118頁。③嵌入接地棒：將長度為2m、直徑為5~10cm的金屬銅棒或鐵棒打入土壤，一般以3~5m間距為宜。然后將各接地棒上端連在一起，并與屏蔽休相連接。接地棒埋置示意圖第八十二頁，共118頁。（3）一點接地與多點接地：射頻設(shè)備接地，最好選擇單點接地。對射頻場源實行屏蔽，可實行多點接地。不論單點接地或多點接地，都須注意接地休本身所具有的天線效應(yīng)問題，否則接地不完善會大量輻射電磁能量，造成干擾。

射頻接地系統(tǒng)設(shè)計注意：接地應(yīng)避開1/4波長的奇數(shù)倍；接地板一般埋在地下水位上，具體深度選取2～3m；必須立埋，加強泄流。平埋不利射頻電流迅速泄入大地。第八十三頁，共118頁。埋設(shè)接地極必須注意以下幾個問題：（1）含水量：土壤的電阻系數(shù)隨含水量的增加而急劇下降。接地極周圍土壤必須潮濕，并有足夠深度。（2）土壤的緊密程度：土壤越緊密電阻系數(shù)越小，接地電阻就越小。因此埋設(shè)接地極時，必須把周圍的土壤夯實。（3）水溶性無機化合物的影響，土壤中水溶性無機鹽、堿或酸，由于電離會降低土壤電阻系數(shù)。因此埋接地極時，在接地附近灑食鹽或澆食鹽水，以降低土壤電阻系數(shù)。第八十四頁，共118頁。(三)濾波

1、濾波的機理濾波是抑制電磁干擾最有效的手段之一。濾波即在電磁波的所有頻譜中分離出一頻率范內(nèi)的有用波段。線路濾波的作用是保證有用信號通過的同時，阻截?zé)o用信號通過。第八十五頁，共118頁。濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其它頻率成分，它實質(zhì)上是一個選頻電路。2、濾波器濾波器中，把信號能夠通過的頻率范圍，稱為通頻帶或通帶；信號受到很大衰減或完全被抑制的頻率范圍稱為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率；實際濾波器的通帶和阻帶之間存在一定頻率范圍的過渡帶。第八十六頁，共118頁。微波無源濾波器LC濾波器晶體濾波器螺旋濾波器聲表面濾波器腔體濾波器混頻器第八十七頁，共118頁。高頻系列濾波器第八十八頁，共118頁。低頻系列濾波器第八十九頁，共118頁。水平出線

垂直出線

垂直出線+屏蔽接口腔軍用電源濾波器第九十頁，共118頁。單相電源濾波器

三相三線電源濾波器第九十一頁，共118頁。單相交流電源濾波器三相三線交流電源濾波器三相四線交流電源濾波器第九十二頁，共118頁。直流輸入濾波器

第九十三頁，共118頁。插座交流濾波器

第九十四頁，共118頁。（1）按處理的信號：模擬和數(shù)字濾波器。（2）按通過信號的頻段：低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。低通濾波器：允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲。高通濾波器：允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量。帶通濾波器：允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲。帶阻濾波器：抑制一定頻段內(nèi)的信號，允許該頻段以外的信號通過。3、濾波器的分類第九十五頁，共118頁。（3）按采用的元器件：無源和有源濾波器。無源濾波器：僅由無源元件(R、L和C)組成的濾波器，利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成。

優(yōu)點：電路簡單，不需要直流電源供電，可靠性高；

缺點：通帶內(nèi)的信號有能量損耗，負載效應(yīng)較明顯，使用電感元件時容易引起電磁感應(yīng)，當電感L較大時在低頻域不適用。第九十六頁，共118頁。

有源濾波器：由無源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運算放大器）組成。

優(yōu)點：通帶內(nèi)的信號不僅沒有能量損耗，而且還可以放大，負載效應(yīng)不明顯，多級相聯(lián)時相互影響小，利用級聯(lián)的簡單方法很容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽(由于不使用電感元件）；

缺點：通帶范圍受有源器件(如集成運算放大器）的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場合不適用。第九十七頁，共118頁。4、濾波器的主要參數(shù)（1）通帶增益A0：濾波器通帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)。（2）特征角頻率ωn和特征頻率fn：它只與濾波用的電阻和電容元件的參數(shù)有關(guān)，通常（3）截止角頻率ωc和截止頻率f0：它是電壓增益下降到時所對應(yīng)的角頻率。注意：ωc不一定等于ωn。帶通和帶阻濾波器有兩個ωc，即ωL和ωH。第九十八頁，共118頁。（4）通帶(阻帶)寬度BW：它是帶通(帶阻)濾波器的兩個ωc之差，即（5）等效品質(zhì)因數(shù)Q：對帶通(帶阻)濾波器而言，Q值等于中心角頻率與通帶(阻帶)寬度BW之比，即第九十九頁，共118頁。5、濾波器的技術(shù)要求（1）組成濾波器的元件數(shù)量要少，重量小。（2）濾波器的衰耗特性陡度要最大。阻頻帶內(nèi)的衰耗頻率特性的陡度與衰耗數(shù)值愈大，則濾波器的選擇性愈好。（3）通頻帶內(nèi)的衰耗最小，而且是常數(shù)。（4）通頻帶內(nèi)其特性阻抗應(yīng)盡量維持一常數(shù)。（5）具有直線性的相移特性。（6）電器特性恒定，不受濾波器輸入端電壓溫度，濕度以及外界電磁場的影響。（7）可以簡便均勻地調(diào)節(jié)通頻帶及其寬度。（8）可以在各種不同的頻率范圍內(nèi)工作。第一百頁，共118頁。6、電源濾波器的設(shè)計電源濾波器—低通濾波器。其特點：被通過的頻率一般是工頻或零頻，即通過50HZ工作電流或直流，不允許其他頻率的電流通過。電源網(wǎng)路的所有引入線，在其進入屏蔽室之外必須裝設(shè)濾波器。若導(dǎo)線分別引入屏蔽室，則要求對每根導(dǎo)線都必須進行單獨濾波。（1）設(shè)計要點沿電源線傳播的高頻電流可分成以下兩種形式：即一根電源線作為通路，而另一根電源線作為回路的對稱分量形式；以電源線作為通路，以大地或鄰近物體作為回路的非對稱形式。第一百零一頁，共118頁。A、截止頻率：濾波器所允許通過的電流頻率是工頻，比所要濾除的頻率低得多，若希望得到更大的衰減常數(shù)，截止頻率要取低些。B、對象阻抗：通過電源濾波器的頻率與被抑制率差距懸殊，而僅需要考慮提高在衰減區(qū)域的衰減值。當濾波器的對象阻抗絕對值和終端阻抗絕對值接近或相等時，便產(chǎn)生接近共軛匹配狀態(tài)，衰減值降低。為避免這種現(xiàn)象，在保證最大衰減值情況下，使濾波器的對象阻抗極大或極小。然而濾波器的對象阻抗不能高于線圈身的特性阻抗，實際濾波器的對象阻抗要取最小數(shù)值。第一百零二頁，共118頁。C、衰減區(qū)域?qū)挾龋焊哳l振蕩器的輸出含有很多諧波。電源濾波器必須對這些高次諧波給以衰減。為獲得較寬的衰減寬度，使串聯(lián)線圈對截頻的電氣角小些，將衰減常數(shù)設(shè)計的大些。D、線圈Q值：Q值愈大，通頻帶中的工作衰減值的最小值愈低，所以應(yīng)選擇小的Q值。在工頻條件下若損失很大，溫升將成為一個問題，設(shè)計應(yīng)全盤考慮。第一百零三頁，共118頁。（2）電源濾波器的特性要求涉及的問題A、為保證高效能的屏蔽，要求將L、C布于金屬殼內(nèi)，同時金屬殼的尺寸要足夠大，各種線路布置在殼在中部位，避免由于線圈有效電感量減小所引起的分布參數(shù)的改變。B、當抑制頻率是一個很寬的頻帶時，應(yīng)串接上多個工作頻率范圍不同的濾波器，并要求分別將這些濾波器妥善屏蔽。C、電容器的接線形式必須正確，以加強側(cè)路效應(yīng)，盡可能減少電容器引出線的影響。第一百零四頁，共118頁。7、濾波器安裝與固定的準則（1）濾波器必須插接到每根饋入到屏蔽室內(nèi)電源線的各個單獨配線上。為減少濾波器的數(shù)量，必須合理設(shè)計電源線系統(tǒng)，使引入線減少到最小。（2）各電源線的濾波器應(yīng)分別進行屏蔽；在可能的情況下應(yīng)對整個濾波器進行總屏蔽。（3）為避免濾波器置于強電磁場之中，應(yīng)將濾波主要零件放置在室外，若將濾波器放入屏蔽室內(nèi)，務(wù)應(yīng)放在弱場地方。（4）必須完全隔斷濾波器輸入端與輸出端的雜散耦合?？蓪V波器兩端頭分別設(shè)置在屏蔽室內(nèi)外。第一百零五頁，共118頁。（5）原則上，濾波器屏蔽殼下面接地，盡可能減少感應(yīng)電磁場對電源線的影響。（6）濾波器的屏蔽殼應(yīng)與屏蔽室的屏蔽埋行完善的電氣接觸。（7）電源線位于濾波器的兩側(cè)，并且裝在金屬導(dǎo)管之中；或者使用靠近地面的鉛皮電纜，盡可能地將它埋在土壤中一定深度。（8）在使用接地線情況下，接地線應(yīng)盡可能地短，并且直接接到高頻電源的回線上或在接地電阻十分低的地方接地。此時，高頻電源亦要良好接地。（9）電源線必須垂直引入濾波輸入端，以減少電源線上干擾電壓與屏蔽殼體耦合。第一百零六頁，共118頁。（10）一般情況下，將電源線中的零線接到屏蔽室的接地芯柱，將火線通過濾波器引入到屏蔽室內(nèi)，即進入屏蔽室。（11）濾波器裝在屏蔽容器內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)的分隔部分用金屬板隔開，目的是清除回路中各部份的相互耦合，用一根裸銅線在穿過每一隔板的地方焊牢。（12）濾波器應(yīng)近于需要濾波的部位。（四）城市規(guī)劃及綠化第一百零七頁，共118頁。三、電磁輻射防治技術(shù)（一）高(甚高)頻的電磁輻射防護高(甚高)頻：即中波和短波，波長10m~3000m，頻率0.1~300MHz。

1、高頻設(shè)備：高頻淬火、熔煉、焊接、切割等感應(yīng)加熱設(shè)備；高頻介質(zhì)加熱設(shè)備、塑料加工、食品烘干設(shè)備。防護技術(shù)：電磁屏蔽、接地技術(shù)及濾波等。第一百零八頁，共118頁。

屏蔽室。大型機械組成或控制室的主動場屏蔽。屏蔽衣、屏蔽頭盔和屏蔽眼鏡。個人防護用具，可有效降低電磁輻射強度，保護接觸電磁輻射工作人員的身體健康。屏蔽罩。小型儀器主動場屏蔽的主要方法，屏蔽所用材料一般要求是電阻率小的導(dǎo)電性材料，如銅、鋁等。2、廣播