電磁場的遠(yuǎn)場和近場劃分_第1頁
電磁場的遠(yuǎn)場和近場劃分_第2頁
電磁場的遠(yuǎn)場和近場劃分_第3頁
電磁場的遠(yuǎn)場和近場劃分_第4頁
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文檔簡介

1、.近距離和遠(yuǎn)距離部門電磁輻射的測量方法通常與測量的點(diǎn)位置和輻射源的距離有關(guān),即執(zhí)行的測量是遠(yuǎn)距離測量還是近場測量。對于遠(yuǎn)場和近場,電磁場的特性不同,需要對遠(yuǎn)場和近場測量有明確的理解。1、電磁場的遠(yuǎn)場和近場分割電磁輻射源產(chǎn)生的交變電磁場可分為其他特性的兩部分,其中一些在輻射源周圍空間和輻射源之間周期性地來回移動,不向外發(fā)射,被稱為感應(yīng)場;另一種電磁場能量以電磁波的形式離開發(fā)射器,向外發(fā)射,這稱為輻射場。一般來說,電磁輻射場根據(jù)感應(yīng)場和輻射場分為遠(yuǎn)場(感應(yīng)場)和近場(輻射場)。遠(yuǎn)距離和近場分割相對復(fù)雜,因此根據(jù)不同的工作環(huán)境和測量目的,通常是圍繞場源的三個波長范圍內(nèi)的區(qū)域,通常也稱為近場或感應(yīng)場。

2、以場源為中心的半徑不是三個波長的空間的范圍稱為遠(yuǎn)場,也稱為輻射場。遠(yuǎn)場和近場部門。近場通常具有以下特征:近場內(nèi)場強(qiáng)與磁場強(qiáng)度的大小沒有一定的比例關(guān)系。E 377H。一般來說,對于高電壓電流的場源(例如發(fā)射天線、饋線等),電場比磁場強(qiáng)得多,而對于低電壓電流的場源(例如某些感應(yīng)加熱設(shè)備的模具),磁場比電場大得多。近場的電磁場強(qiáng)度比遠(yuǎn)場大得多。從這個角度看,電磁保護(hù)的重點(diǎn)應(yīng)該放在近場。近場電磁場強(qiáng)度隨距離的不同而更快,在此空間中均勻性更大。遠(yuǎn)場的主要特征如下:在遠(yuǎn)場,所有電磁能量基本上以比感應(yīng)場慢得多的電磁形式發(fā)射和傳播。在遠(yuǎn)場,電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度有以下關(guān)系:在國際單位制中,E=377H表示電場與磁

3、場的工作方向互垂,與電磁波的傳播方向互垂。遠(yuǎn)場是弱場,電磁場強(qiáng)度較小。近距離和遠(yuǎn)距離分隔的重要性:近場輻射能產(chǎn)生一定強(qiáng)度的固定電磁輻射源的電磁場強(qiáng)度大,因此要特別注意近場的保護(hù)。電磁輻射的近場保護(hù)首先是保護(hù)工作人員和近場環(huán)境中的人,其次是保護(hù)位于附近地區(qū)的各種電子和電氣設(shè)備。以遠(yuǎn)場為例,電磁場強(qiáng),對人的傷害通常很小。3000MHz的頻帶范圍為10米到1米,從我們最常接觸的單波段30MHz到微波段。2、遠(yuǎn)場測量在遠(yuǎn)場(輻射場區(qū)域)中,可以引入電場矢量、磁場矢量、波形板廷矢量相互垂直且波廷矢量的方向是電磁波傳播方向的功率密度矢量(波印矢量)。在數(shù)值中,E=377H,S=EH=E2/377。其中,場

4、強(qiáng)e的單位為(V/m),磁場強(qiáng)度h的單位為(A/m),功率密度的單位為(W/m2),均為國際單位制(SI)。在遠(yuǎn)場區(qū)域,電場并不獨(dú)立于磁場,只能測量電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度和功率密度中的一項,其他兩項都可以轉(zhuǎn)換的公式表明。通常,遠(yuǎn)距離和近場的測量問題可以簡化為:國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電磁輻射體的工作頻率在300MHz以下時,分別測量工作場所的場強(qiáng)和磁場強(qiáng)度。如果電磁輻射的工作頻率大于300MHz,則只能測量場強(qiáng)。與300MHz頻率對應(yīng)的波長為1m,/6占16cm,16cm以外的輻射場的優(yōu)勢。通過3進(jìn)行的邊界分割可以視為遠(yuǎn)離輻射源3米的遠(yuǎn)場區(qū)域。典型的電磁環(huán)境是由范圍廣泛的各種電磁輻射源通過各種傳播路徑產(chǎn)生的

5、電磁輻射背景值,屬于遠(yuǎn)場,輻射光譜很廣,電磁場強(qiáng)度很小??梢允褂?GHz以下的遠(yuǎn)場輻射場測量、遠(yuǎn)場強(qiáng)度測量或干涉場強(qiáng)度測量。3、近場測量在近(感應(yīng)場區(qū))中,場強(qiáng)e與磁場強(qiáng)度h的大小沒有一定的比例關(guān)系。也就是說,在E 377H中,必須分別測量場強(qiáng)E和磁場強(qiáng)度h的大小。對于電壓高、電流低的場源,在感應(yīng)場區(qū)域內(nèi)主要測量電場;對于電壓低、電流高的場源,例如感應(yīng)線圈,在感應(yīng)場區(qū)域內(nèi)主要測量磁場,主要測量磁場。例如,對于沒有連接電源的墻上電源插座,電流基本上為零,電壓基本上不為零,插座在附近產(chǎn)生一定強(qiáng)度的工頻電場,但是工頻磁場基本上為零。國家標(biāo)準(zhǔn)限值中,30MHz以下以場強(qiáng)為基準(zhǔn)。因為這個波段的波長大于1

6、0米,測量點(diǎn)處的感應(yīng)場往往不被忽略,場強(qiáng)e和磁場強(qiáng)度h的比例關(guān)系不確定。從以前的電場強(qiáng)度和距離的關(guān)系可以看出近場強(qiáng)度很大(根據(jù)設(shè)備的不同,電場強(qiáng)度為數(shù)十至數(shù)百V/m,磁場強(qiáng)度可能達(dá)到A/m),但電場強(qiáng)度會隨著距離的增加而迅速減少。也就是說,場強(qiáng)變化梯度非常大,非常復(fù)雜的非均勻場。因此,近場強(qiáng)度測量儀的范圍必須足夠大,測量探頭必須足夠小,以表示測試點(diǎn)的場強(qiáng)。近距離監(jiān)測主要屬于車間監(jiān)測。近場強(qiáng)度很大,可以忽略其他遠(yuǎn)場電磁輻射源的貢獻(xiàn),因此近場強(qiáng)度測量不使用頻率選擇測量儀。意大利PMM的8053設(shè)備等近場強(qiáng)度測量儀具有良好的測量精度和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。目前的集成場強(qiáng)度計不同于初始近場強(qiáng)度計。電子是

7、等同性,測量時無需調(diào)整探針方向。前者比后者的頻率范圍更廣。例如,特定輻射源的近場(感應(yīng)場區(qū)域)和遠(yuǎn)場(輻射場區(qū)域)(=c/f)頻率(f)波長()邊界(3)50/60 Hz電源6000/5000公里18000/15000公里50 kHz焊接6公里18公里27 MHz CB廣播,透熱治療11.1 m33.3 m100 MHz調(diào)頻收音機(jī)3米9米433 MHz工業(yè)應(yīng)用程序0.7 m2.1 m900 MHz手機(jī),尋呼機(jī)0.33米1米2.45 GHz微波,工業(yè)0.12 m0.36 m6 GHz數(shù)字廣播0.05 m0.15米20 GHz衛(wèi)星傳輸0.015 m0.045 m附件:字段區(qū)域的特定部門場強(qiáng)和距離的

8、關(guān)系如果用r表示從測量點(diǎn)到輻射源的距離,則該點(diǎn)處的感應(yīng)場強(qiáng)度與R2到R3成反比,輻射場強(qiáng)度與r成反比(因此,輻射場強(qiáng)度與距離r的乘積稱為場強(qiáng)距離的乘積)。在接近輻射源的地方,隨著距離r的減少,感應(yīng)場強(qiáng)度急劇增加。近距離和遠(yuǎn)距離部門測量距離r=/2/6時,感應(yīng)場強(qiáng)度與輻射場強(qiáng)度相當(dāng)。在靠近輻射源的地方(RS/6),誘導(dǎo)場強(qiáng)度大于輻射場強(qiáng)度,稱為近(區(qū))或誘導(dǎo)場區(qū)域,在遠(yuǎn)(RS/6),相反,發(fā)射場占優(yōu)勢,稱為遠(yuǎn)(區(qū))或輻射場區(qū)域。近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的提及被廣泛使用,但在不同的應(yīng)用領(lǐng)域,其劃分界限不統(tǒng)一。也稱為近字段和遠(yuǎn)字段。一般來說,如果r大于3,則認(rèn)為r在遠(yuǎn)(區(qū))處,可以忽略誘導(dǎo)區(qū)的成分。當(dāng)輻射源尺度可

9、以與波長相比較時,還可以將輻射場分為輻射近區(qū)和輻射遠(yuǎn)區(qū)。發(fā)射遠(yuǎn)場區(qū)域被定義為“發(fā)射場強(qiáng)度角度分布基本上獨(dú)立于天線的距離的區(qū)域”,并且認(rèn)為從發(fā)射遠(yuǎn)場區(qū)域到天線上的每個點(diǎn)到測量點(diǎn)的連接平行于一定誤差。天線大小為d時,遠(yuǎn)距離必須大于2D2/。如果輻射源尺寸d的接收量小于波長 (2D2/6,D/3.5),則輻射近場范圍小于感應(yīng)場區(qū)域,輻射場區(qū)域都是發(fā)射遠(yuǎn)場區(qū)域。如果測量天線是微波段且尺寸較大,則被認(rèn)為測量的輻射源和測量的天線的距離大于2D2/的輻射遠(yuǎn)場區(qū)域。如上公式所示,近距和遠(yuǎn)距分割限制與輻射源頻率(波長)相關(guān)。4、電磁輻射頻率范圍全范圍廣義上包括x射線、伽馬射線、宇宙飛船等電離電磁輻射,狹義上從0

10、到31012hz的靜電場,從靜態(tài)磁場到子毫米波,這種頻率范圍的電磁輻射不管強(qiáng)度有多大,都不會導(dǎo)致原子和分子的電離。當(dāng)前我國的管理范圍被認(rèn)為影響大、受到關(guān)注、研究多、因此設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)限制的頻段如下。工頻50Hz,RF 100kHz-300GHz。每個波段的名稱、頻率范圍和波長區(qū)帶名稱區(qū)帶名稱頻率范圍波長電源頻率50/60 Hz超長波極低頻率(VLF)3-30 khz100到10公里長波低頻(LF)30-300 khz10到1公里中波If (MF)0.3-3 MHz1-0.1公里短波高頻(HF)3-30 MHz100-10米超短波(米)VHF (VHF)30-30-300 MHz10到1米分米波微波

11、超高(UHF)0.3至3GHz1-0.1米利米帕Uhf (SHF)3-30g Hz10-1厘米毫米波Uhf (EHF)30-30-300 GHz10-1毫米頻帶名稱頻帶名稱頻率范圍波長電源頻率50/60 Hz超長波極低頻率(VLF)3-30 khz 100-10km長波低頻(lf)30-300 khz 10-1km中波if(MF)0.3-3 MHz 1-0.1公里短波高頻(HF)3-30 MHz 100-10米超短波(米波)VHF(VHF)30-300 MHz 10-1m-1m分米微波UHF(0.3-3 GHz 1-0.1米極限波高頻(SHF)3-30g Hz 10-1厘米毫米波微波(EHF)

12、 30至300 GHz 10至1毫米典型電磁輻射源的頻率范圍用于電磁輻射污染源監(jiān)控要求的儀器的測量頻率范圍適用于污染源的工作頻率,需要了解一般電磁輻射源的頻率。GSM移動通信基站:900/1800MHz中波廣播:535-1605KHz短波廣播:4-19 MHz內(nèi)的部分頻帶Fm(聲音)廣播:88-108MHz電視:5個50-92、168-223、471-566、607-958 MHz頻帶家用微波爐:2450 MHz,工業(yè)微波爐:915、2450 MHz高壓電源設(shè)備:工頻50Hz,短波電磁噪聲干擾(測量范圍0.5-30 MHz)高頻感應(yīng)加熱裝置(例如熔煉爐、淬火爐等):操作頻率數(shù)百kHz高頻介質(zhì)加

13、熱設(shè)備:工作頻率為幾MHz到幾十MHz。相當(dāng)于塑料換熱器27.12,40.68MHz。超短波電療器:40.68 MHz國際電信聯(lián)盟(ITU)分配給工業(yè)大學(xué)(ISM)設(shè)備的自由發(fā)射頻率為13.56MHz、27.12 MHz、40.68 MHz、2.45GHz等。這些頻率范圍內(nèi)的電磁輻射強(qiáng)度不受限制。5、電磁能量發(fā)射和傳播路徑電磁發(fā)射從源向外發(fā)射電磁能量的現(xiàn)象。電磁發(fā)射分為發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射。輻射發(fā)射通過空間傳播的、有用的或不需要的電磁能量。輻射通常稱為電磁輻射,定義為a .能量以電磁波的形式從源向空間發(fā)射的現(xiàn)象。b .能量以電磁波的形式在空間中傳播。注:“電磁輻射”一詞的含義有時也會擴(kuò)展,包括電磁感應(yīng)(即感應(yīng)場)。我們在日常工作中使用擴(kuò)展的意義。傳導(dǎo)發(fā)射表示沿電源線或信號線傳輸?shù)碾姶泡椛?。電磁環(huán)境電磁環(huán)境的定義是“給定場所存在的所有電磁現(xiàn)象的總和”

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