1、第一節(jié) 概 述,一、電磁環(huán)境和電磁輻射污染,二、電磁輻射污染源,三、電磁輻射污染的危害,一、電磁環(huán)境和電磁輻射污染,電磁環(huán)境 定義：某個(gè)存在電磁輻射的空間范圍。 特點(diǎn)： 電磁輻射是以電磁波的形式在空間環(huán) 境中傳播的，不能靜止地存在于空間 某處。 人類工作和生活的環(huán)境充滿電磁輻射。,電磁輻射污染 是指人類使用產(chǎn)生電磁輻射的器具而泄露 的電磁能量流傳播到室內(nèi)外空間中，其量 超出環(huán)境本底值，且其性質(zhì)、頻率、強(qiáng)度 和持續(xù)時(shí)間等綜合影響而引起周圍人群的 不適感，并使健康和生態(tài)環(huán)境受到損害。,電磁輻射污染源的種類,主要的人工電磁污染源,脈沖放電 大電流電路起電或切斷產(chǎn)生的火花放電，電流強(qiáng)度瞬間變化很大，產(chǎn)

2、生很強(qiáng)的電磁干擾。 工頻場源 大功率電機(jī)、變壓器及輸電線等附近的電磁場 射頻場源 廣播、電視、微波通信等。頻率范圍：0.13000MHz。目前射頻場源為電磁污染的主要源。,表4-2 人工電磁場源分類,（二）,電磁輻射體與電磁輻射的產(chǎn)生,電磁輻射體 定義：能產(chǎn)生電磁輻射的物體。 電力系統(tǒng)工業(yè)設(shè)備 電氣化鐵道系統(tǒng)及設(shè)備 廣播電視和微波發(fā)射系統(tǒng)及設(shè)備 電磁冶煉系統(tǒng)及電加熱設(shè)備等 。 電磁輻射的產(chǎn)生 電磁輻射是一種物理現(xiàn)象，是能量以電 磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象。,表4-3 冶煉機(jī)作業(yè)區(qū)電磁輻射產(chǎn)生狀況 輸出功率100kW，頻率200300kHz,三、電磁輻射污染的危害,對(duì)人體健康危 害的影響因素,

3、三、電磁輻射污染的危害,周圍環(huán)境,受體差異,輻射源,頻率（波長）,電磁場強(qiáng)度,波形,照射時(shí)間,與輻射源距離,累計(jì)頻次,表4-4 微波對(duì)生物作用的主要效應(yīng),表4-5 某單位受檢人員癥狀百分比與場強(qiáng)關(guān)系統(tǒng)計(jì),場強(qiáng),一、電場與磁場,二、電磁場與電磁輻射,三、射頻電磁場,四、電磁輻射的量度單位,電磁輻射基礎(chǔ),一、電場與磁場,一、電場與磁場,二、電磁場與電磁輻射,電磁場：交變磁場周圍會(huì)產(chǎn)生電場，交變電場周圍又會(huì)產(chǎn)生新的磁場，二者相互作用、相互垂直，并與自身運(yùn)動(dòng)方向垂直。這種交替產(chǎn)生的具有電場與磁場作用的物質(zhì)空間稱為電磁場。 電磁輻射：電磁場以一定速度在空間傳播過程中不斷向周圍空間輻射能量，此能量稱為電磁

4、輻射，亦稱電磁波。,二、電磁場與電磁輻射,（一）電磁波的周期（T）、頻率（f）、 波長（）和波速（V）,（二）場區(qū)分類及其特點(diǎn),（三）電磁場的能量,（四）電磁波的傳播特性,周期：電磁波發(fā)生一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，單位s (秒)。 頻率：電磁波每秒振蕩的次數(shù)，單位Hz (赫茲)；常用單位還有kHz (千赫)、 MHz (兆赫)或GHz (千兆赫)。 周期與頻率互為倒數(shù) 103 MHz = 106 kHz = 109 Hz,（一）電磁波的周期（T）、頻率（f）、 波長（）和波速（V）,波長：電磁波在一個(gè)周期內(nèi)所經(jīng)過的距離，單位有nm (納米)、 m (微米)或m (米)等。 換算關(guān)系: 1m =

5、103mm = 106m =109nm 電磁波在介質(zhì)中的傳播速度：,(4-1),真空光速 c0=2.993108m/s3108m/s,相對(duì)介電常數(shù),相對(duì)磁導(dǎo)率,【討論】在同一介質(zhì)中，電磁波傳播速度是不變的，故波長與頻率成反比,電磁波波長和頻率的關(guān)系可簡化為,(4-2),（二）場區(qū)分類及其特點(diǎn),電場強(qiáng)度E與磁場強(qiáng)度H間無定量比例關(guān)系。 近區(qū)場電磁場強(qiáng)度比遠(yuǎn)區(qū)場要大得多，且衰減速度快。 近區(qū)場電磁感應(yīng)現(xiàn)象與場源密切相關(guān)，近區(qū)場不能脫離場源而獨(dú)立存在。,電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的定量關(guān)系 電場E與磁場H互相垂直，且都與傳播方向垂直。 遠(yuǎn)區(qū)場電磁輻射強(qiáng)度隨距離衰減比近區(qū)場緩慢。,（4-3）,電場的能量：用電

6、場各點(diǎn)的能量密度表示 磁場的能量：用磁場各點(diǎn)的能量密度表示 電磁場的能量：等于上述二者之和,（三）電磁場的能量,（4-5）,（4-6）,（4-7）,（四）電磁波的傳播特性,1.電場分量與磁場分量,2.電磁波的傳播方向,3.電磁波在不同介質(zhì)中的衰減,4.電磁波的反射和透射,5.電磁波譜,作簡諧振動(dòng)的平面電磁波沿z方向傳播時(shí)，x方向的電場強(qiáng)度Ex為,1.電場分量與磁場分量,（4-8）,電場強(qiáng)度E和磁場強(qiáng)度H互相垂直的關(guān)系用右手螺旋法則描述，即右手四指由電場強(qiáng)度方向轉(zhuǎn)向磁場強(qiáng)度方向時(shí)，垂直伸直的大拇指的方向即為電磁波的傳播方向。 電磁波的傳播方向用矢量S表示。 S = E H （4-10）,2.電磁

7、波的傳播方向,3.電磁波在不同介質(zhì)中的衰減,均勻介質(zhì)（如空氣）中，無能量損耗，電磁波的 波形不隨距離改變。 電場和磁場在時(shí)間上同相，在空間上互相垂直， 均作正弦函數(shù)的周期性變化，而且也都與傳播方 向垂直（圖4-1）。,電磁波在無損介質(zhì)中的衰減,圖4-1 電磁波在無損耗介質(zhì)中的傳播,3.電磁波在不同介質(zhì)中的衰減,金屬等傳導(dǎo)介質(zhì)中，自由電子在電磁場的作用下定 向運(yùn)動(dòng)形成電流，引起電磁波能量的損耗、衰減。 波形為衰減正弦波 （圖4-2）。,電磁波在有損介質(zhì)中的衰減,圖4-2 電磁波在有損耗介質(zhì)中的衰減,3.電磁波在不同介質(zhì)中的衰減,電磁波在良導(dǎo)體中衰減得很快，只能透入薄層 趨膚厚度（穿透深度)： 電

8、磁波能夠穿入金屬的深度。,電磁波在有損介質(zhì)中的衰減,（4-11）,式中：介質(zhì)的電導(dǎo)率，m/s; 介質(zhì)的磁導(dǎo)率,H/m。,頻率越低，進(jìn)入良導(dǎo)體的厚度即穿透深度越大。,4.電磁波的反射和透射,電磁波傳播至分界面時(shí)，發(fā)生反射和透射,圖4-3 電磁波的反射和透射,5.電磁波譜,電磁波（無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線等）的頻率(或波長)不同，按其頻率 (或波長)的大小，依次排列成譜圖即成電磁波譜,圖4-4 電磁波譜圖,三、射頻電磁場,射頻電磁場:高頻電流周圍形成的高頻率電場和磁場，也稱高頻電磁場。,每秒振蕩十萬次以上的交流電,表4-6 射頻電磁場的頻段,射頻電磁場頻段不同，電磁場強(qiáng)弱采用

9、不同物理量表示,四、電磁輻射的量度單位,高頻(100kHz30MHz),甚高頻(30300MHz),V/m、mV/m、V/m或dB（分貝）,特高頻微波 （300MHz),單位：功率密度 W/cm2、mW/cm2或W/cm2,定義：兩個(gè)或兩個(gè)以上頻率的電磁波復(fù)合在一起的場強(qiáng)。 計(jì)算式 式中：E復(fù)合場強(qiáng)，V/m； E1，E2，En各頻率對(duì)應(yīng)的電磁場強(qiáng)。,四、電磁輻射的量度單位,一、電磁輻射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 及相關(guān)計(jì)算方法,二、電磁輻射評(píng)價(jià)測量范圍,第三節(jié) 電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),一、電磁輻射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 及相關(guān)計(jì)算方法,（一）,我國電磁輻射標(biāo)準(zhǔn),（二）,國際電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)簡介,作業(yè)場所 電磁輻射安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),電磁輻射

10、環(huán)境安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),干擾控制標(biāo)準(zhǔn),（一）,我國電磁輻射標(biāo)準(zhǔn),（一）,我國電磁輻射標(biāo)準(zhǔn),1.電磁輻射防護(hù)規(guī)定（GB 8702-88）,2.環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 9174-3-88）,3.作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 10436-89）,4.作業(yè)場所超短波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 10437-89）,5.作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 16203-1996）,6.工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GBZ 1-2002）,7.國家軍用標(biāo)準(zhǔn),國家環(huán)保總局和國家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布 增加了SAR（比吸收率）劑量的內(nèi)容 規(guī)定在24h以內(nèi)任意連續(xù)6min的平均SAR應(yīng)小于0.02W/kg。 職業(yè)照射導(dǎo)出限值（表4-7） 公

11、眾照射導(dǎo)出限值（表4-8）,1.電磁輻射防護(hù)規(guī)定（GB 8702-88）,Specific Absorption Rate,單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收的電磁輻射能量。,1.電磁輻射防護(hù)規(guī)定（GB 8702-88）,表4-7 職業(yè)照射導(dǎo)出限值,150/,0.40,（0.5,（0.0015,系平面波等效值，供對(duì)照參考。供對(duì)照參考，不作為限值； 表中f是頻率，MHz；表中數(shù)據(jù)作了取整處理。,1.電磁輻射防護(hù)規(guī)定（GB 8702-88）,表4-8 公眾照射導(dǎo)出限值,150/,0.40,（0.5,（0.0015,系平面波等效值，供對(duì)照參考。供對(duì)照參考，不作為限值； 表中f是頻率，MHz；表中數(shù)據(jù)作了取

12、整處理。,本標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定 對(duì)于一個(gè)輻射體發(fā)射幾種頻率或存在多個(gè)輻射體時(shí)，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： Ai，j 第i個(gè)輻射體在j頻段輻射的輻射水平； Bi，j 對(duì)應(yīng)于j 頻段的電磁輻射所規(guī)定的照 射限值。,1.電磁輻射防護(hù)規(guī)定（GB 8702-88）,（4-16）,例題,適用范圍：適用于一切人群經(jīng)常居住和活動(dòng)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。 內(nèi)容：二級(jí)容許限值（表4-9） I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)安全區(qū)：老弱病殘?jiān)袐雰汗娫诖藚^(qū)環(huán)境中長期居住生活，不受電磁輻射影響的區(qū)域。 II級(jí)中間區(qū)：長期居住生活在此區(qū)，有可能對(duì)易感人群引起某些不良反應(yīng)或

13、影響，故必須加以限制。,2.環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 9174-3-88）,表4-9 環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 9174-3-88）,內(nèi)容： 作業(yè)場所工頻電場8小時(shí)容許量為50Wcm-2。 因工作需要必須進(jìn)入超過最高容許量的地點(diǎn)或延長接觸時(shí)間時(shí)，應(yīng)采取有效防護(hù)措施。 帶電作業(yè)人員應(yīng)該在“全封閉式”的屏蔽裝置中操作，或應(yīng)穿包括面部的屏蔽服。,5.作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 16203-1996）,超短波輻射作業(yè)區(qū)安全限值GJB 1002-90,7.國家軍用標(biāo)準(zhǔn),表4-14 超短波（30300MHz）輻射作業(yè)區(qū)安全限值（GJB1002-90）,當(dāng)在脈沖條件下工作電場強(qiáng)度大于10V/m，在連續(xù)波

14、條件下工作電場強(qiáng)度大于 14V/m時(shí)，都必須采取有效防護(hù)措施。如實(shí)測數(shù)據(jù)以平均功率密度表示時(shí)，須 將數(shù)據(jù)換算成場強(qiáng)的等效值。,水面艦艇磁場對(duì)人體作用安全限值GJB2779-96,7.國家軍用標(biāo)準(zhǔn),生活艙，系包括居住艙、會(huì)議室、餐廳等生活與休息艙室； 一般工作艙，指除強(qiáng)磁場設(shè)備艙以外的各種作業(yè)艙室。,表4-15 水面艦艇磁場對(duì)人體作用安全限值（GJB2779-96）,表4-20 電磁輻射防護(hù)評(píng)價(jià)測量范圍,二、電磁輻射評(píng)價(jià)測量范圍,一、電磁輻射防護(hù)基本原則,二、電磁輻射防治的基本方法,三、電磁輻射防治技術(shù),四、電磁輻射控制應(yīng)用實(shí)例,第四節(jié) 電磁輻射污染防治技術(shù),一、電磁輻射防護(hù)基本原則,目標(biāo)：抑制

15、電磁輻射源 具體做法： 設(shè)備的合理設(shè)計(jì)； 加強(qiáng)電磁兼容性設(shè)計(jì)的審查與管理； 做好模擬預(yù)測和危害分析工作等。,主動(dòng)防護(hù) 與治理 被動(dòng)防護(hù)與治理,目標(biāo)：防護(hù)被輻射方 具體做法： 采用調(diào)頻、編碼等方法防干擾； 對(duì)特定區(qū)域和特定人群進(jìn)行屏蔽 保護(hù)。,在泄漏和輻射源層面采取防護(hù)措施 特點(diǎn)：著眼于設(shè)備的電磁漏場和電磁漏能減少，使 泄漏到空間的電磁場強(qiáng)度和功率密度降低到最小程度。,根據(jù)上述電磁輻射防護(hù)技術(shù)原則，電磁輻射防護(hù)形式分為兩大類：,在作業(yè)人員層面（包括其工作環(huán)境）采取 防護(hù)措施 特點(diǎn)：著眼于增加電磁波在介質(zhì)中的傳播衰減，使 到達(dá)人體的場強(qiáng)和能量水平降低到電磁波照射衛(wèi)生 標(biāo)準(zhǔn)以下。,二、電磁輻射防治的

16、基本方法,（一）,屏蔽,1.屏蔽的分類,2.電磁場屏蔽機(jī)理,3.電磁屏蔽室的設(shè)計(jì)制作,1.屏蔽的分類,屏蔽： 采取一切可能的措施將電磁輻射 的作用與影響限定在一個(gè)特定的區(qū)域 內(nèi)。,1.屏蔽的分類,屏蔽分類,（1）按照屏蔽的方法,（2）按照屏蔽的內(nèi)容,主動(dòng)場屏蔽,被動(dòng)場屏蔽,電磁屏蔽,靜電屏蔽,磁屏蔽,靜電屏蔽,對(duì)靜電場以及變化很慢的交變電場的屏蔽。 靜電感應(yīng)現(xiàn)象。由于導(dǎo)體內(nèi)電荷的重新分布，這些電荷在與外電場相反的方向形成另一電場。 內(nèi)電場、外電場方向相反，相互抵消，所以內(nèi)部合電場為零。 高壓帶電作業(yè)工人的作業(yè)服利用此原理研制。,法拉第籠,美國魔術(shù)師大衛(wèi)布萊恩挑戰(zhàn)百萬伏特電擊,磁屏蔽,對(duì)靜磁場或

17、變化很慢的磁場的屏蔽。 原理與靜電屏蔽類似，要求材料是較高磁導(dǎo)率的磁性材料。,高頻電磁波屏蔽,依靠屏蔽體的反射和吸收起作用， 實(shí)現(xiàn)電磁場的屏蔽。 在屏蔽體表面部分電磁波被反射回空 氣介質(zhì)中； 部分穿透屏蔽體的電磁波因電損耗、 磁損耗及介質(zhì)損耗而被吸收。,屏蔽室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般要求,（1）屏蔽材料的選擇 必須選用導(dǎo)電性和透磁性高的材料； 銅、鋁、鐵均具有較好的屏蔽效能； 超短波和微波頻段，一般采用屏蔽 材料與吸收材料制成復(fù)合材料。,將場源屏蔽體或屏蔽體部件內(nèi)感應(yīng)電流加以迅速引 流以形成等電勢分布，避免屏蔽體產(chǎn)生二次輻射。,射頻接地,（二）,接地技術(shù),1.接地抑制電磁輻射的機(jī)理,2.接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)

18、施,圖4-5 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(jì)與實(shí)施,2.接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施,（2）接地極,接地極的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)型式,埋置接地銅板,埋置接地格網(wǎng)銅板,埋置嵌入接地棒,（三）,濾波,1. 濾波的機(jī)理,機(jī)理：在電磁波的所有頻譜中分離出一定頻率范圍內(nèi)的有用波段。 作用：保證有用信號(hào)通過的同時(shí)阻截?zé)o用信號(hào)通過，是抑制電磁干擾最有效的手段之一。,采用電磁輻射阻波抑制器，在一定程度上抑制無用的電磁輻射； 新產(chǎn)品和新設(shè)備的設(shè)計(jì)制造時(shí)，盡可能使用低輻射產(chǎn)品； 從規(guī)劃著手，對(duì)各種電磁輻射設(shè)備進(jìn)行合理安排和布局，并采用機(jī)械化或自動(dòng)化作業(yè)，減少作業(yè)人員直接進(jìn)入強(qiáng)電磁輻射區(qū)的次數(shù)或工作時(shí)間。,三、電磁輻射防