第四章电磁辐射

第四章电磁辐射第1页，共35页，2023年，2月20日，星期三电磁辐射（电磁波）：变化的电场与磁场交替地产生，由近及远，互相垂直（亦与自己的运动方向垂直），并以一定速度在空间传播的过程中不断地向周围空间辐射能量，这种辐射的能量称为电磁辐射，亦称为电磁波。频率、波长与波速：

C=3×108m/s，λ=c/f2、近区场与远区场近区场：以场源为中心，以1/6波长的半径范围的区域。

（1λ

，3λ

，6λ

）远区场：以场源为中心，半径为1/6波长以外的空间范围的区域。

（1λ，3λ，6λ）第2页，共35页，2023年，2月20日，星期三（1）划分意义：一般近区场的电磁强度较大，所以应该格外注意对电磁辐射近区场的防护；远区场电磁场强度较小，通常对人的危害较小，应考虑保护信号。（2）近区场的特点：①近区场电场强度E与磁场强度H大小关系不确定；②电磁场强度》远区场（电磁防护重点）③随距离的变化较快（衰减快）电磁场强度不均匀度较大。（3）远区场的特点：①E=377H；②以电磁波形式辐射传播，衰减慢；③弱场。第3页，共35页，2023年，2月20日，星期三3、计量单位>300MHz的微波频段：平均功率密度表示，W/cm2或μW/cm2<300MHz的频段：采用电场强度V/m和磁场强度A/m作计量单位4、工频电磁辐射与射频电磁辐射工频电磁辐射：由50（60）Hz的交变电场引起的电磁辐射。射频电磁辐射：频率在100KHz以上的电磁波。①工频电磁辐射空间传输能力差，对人的影响小，在一定距离外，其影响可忽略不计。第4页，共35页，2023年，2月20日，星期三线路电压,Kv<11~103566~110220330500安全距离,m1.01.53.04.05.06.08.5国家标准：架空电力线路边导线与建筑物之间的安全距离②当交流电频率在每秒十万次以上，形成高频的电磁场。无线电广播、电视、微波的迅速普及，射频设备功率成倍提高，已达到直接威胁人体健康的程度。低频中频高频甚高频特高频超高频极高频长波中波短波超短波微波30~300K300~3000K3~30M30~300M300~3000M无线电广播电视微波技术第5页，共35页，2023年，2月20日，星期三二、电磁辐射危害人体的机理1、热效应影响体内器官的正常工作。组成人体细胞和体液的分子大都是极性分子（如胶体颗粒，水）在高频电场作用下，使原来无规则排列的分子沿电场方向排列起来（取向作用）因高频电场方向变化很快，极性分子在改变取向时与四周粒子发生碰撞而产生热效应第6页，共35页，2023年，2月20日，星期三眼部损伤主要是引起晶状体浑浊、白内障，平均能流密度＜S＞≥300毫瓦／平方厘米即可引起视网膜出血以及眼睑、结膜、角膜的灼伤等。在高于100毫瓦／平方厘米的电磁辐射长期照射下，由于升温高，可导致晶体蛋白质凝固，产生点状或小片状混浊，促使晶状体老化。第7页，共35页，2023年，2月20日，星期三2、非热效应

引起人体细胞膜的共振干扰人体生物电，尤其会对脑和心电产生干扰

机体的损伤还与电磁波的频率有很大的关系

第8页，共35页，2023年，2月20日，星期三3、累积效应

热效应与非热效应作用于人体后，对人的伤害未来得及自我修复之前两次受到电磁辐射，其伤害程度即发生累积，形成永久性病态（体力减退，白内障，白血病，脑肿瘤，心血管疾病，大脑机能障碍，免疫力低下，等）第9页，共35页，2023年，2月20日，星期三三、手机的危害手机在使用过程中（包括待机状态）会向基站发射无线电波（30KHz~30MHz）；使用手机时，40~60%的辐射量直接渗透到脑部一寸至一寸半的深度；使用手机的注意事项：（1）手机离基站较远或信号强度不够，其功率自动控制功能会使手机自身的功率加大；（2）手机在接通瞬间功率最大，超过1000mW，通话期间稳定，800mW；（3）休息时不要把手机放在头部附近；（4）手机辐射对信号干扰的危险性。第10页，共35页，2023年，2月20日，星期三四、电脑的辐射危害1、危害（1）信号干扰，仪器失灵，飞机失事；（2）对人体健康的危害：骨骼肌不适、头痛、电过敏症、孕妇流产等。2、防护（1）与电脑保持距离，头部离键盘不宜过近；（2）使用无辐射液晶显示器，使用无线键盘鼠标；（3）使用后及时用清水洗脸。第11页，共35页，2023年，2月20日，星期三五、变电站等大型电力设备1、国内观点我国：f=50Hz，λ=6000km，穿过人体几乎是同相位；极低频，空间传播能力差。我国卫生部：对输变电设施操作员、维修工长期近距离接受电磁辐射的工作人员健康监测证明无影响。变电站与居民住宅距离参考标准(我国)：电压（KV）220110参考距离（m）2015第12页，共35页，2023年，2月20日，星期三2、国外相关报道

瑞士普查对象：（20~40）万伏高压输出线500m范围内居住1~25年的所有居民（50万人）；结论：肿瘤（儿童白血病）的发生与高压电线磁场有直接关系，电磁场强度每高出0.1μT，致病概率高出3倍。

丹麦对居住于高压输电线路附近1707名分别患有脑肿瘤、恶性淋巴、白血病的16岁以下儿童进行调查研究，结论：电磁场强度均值在0.3~0.4μT以上易患癌

。

英国

344名白血病儿童做详细调查，其中多数人生活在高压线经过的附近地带。

斯德哥尔摩生活在高压输电线区域内的市民，因磁通密度B＞3mG（毫高斯），癌症发病率为其他地区的3.8倍第13页，共35页，2023年，2月20日，星期三六、微波炉、电磁炉及其他微波炉：工作频率为2.4GHz

电磁能量泄漏因产品质量不同而差距很大。非正规企业生产的设备，检测结果往往超标；正规产品，长期使用后可能出现炉门松动现象，产生较强微波能量泄漏。美国调查实验报告：微波炉释放出的电磁场，令人不安，易引发家庭冲突。电磁炉：工作原理为电磁共振，利用电流通过线圈产生磁场，当磁力线通过含铁质锅底部，产生无数小涡流，锅体高速发热，加热锅内食物。（人体血细胞中铁元素含量高，不可离炉太近，1.5m）第14页，共35页，2023年，2月20日，星期三电视机

普通电视机辐射高频电磁波和低频电磁波，屏幕前方及机箱后背相对较高，需距离3m以外。液晶电视近距离与远距离辐射均低于普通电视机，影响较小。电冰箱

压缩机工作时会产生较大外磁场，不宜与电视机放在一起。电热毯

辐射工频电场、工频磁场及工频电磁场，近距离接触，影响脑神经系统、导致细胞内钙离子流失。第15页，共35页，2023年，2月20日，星期三七、电磁辐射污染的控制1、相关标准环境电磁波卫生标准（GB9175-88）电磁辐射防护规定（GB8702-88）微波辐射卫生标准超高频辐射卫生标准工频电场卫生标准《电磁辐射暴露限值和测量方法》第16页，共35页，2023年，2月20日，星期三（1）环境电磁波卫生标准（GB9175-88）一级标准（安全区）：长期居住、工作、生活人群均不受任何影响；二级标准（中间区）：长期居住、工作、生活人群可能引起潜在性不良反应超过二级：对人体有害，禁止建设居民住宅及人群活动的一切公共设施，可绿化、种植农作物。第17页，共35页，2023年，2月20日，星期三（2）电磁辐射防护规定（GB8702-88）基本限值：结合辐射量和接受者两个因素，W/kg导出限值：辐射量，V/m(电场强度)；A/m（磁场强度）；W/m（功率密度）工作场所：职业照射生活场所：公众照射针对对象第18页，共35页，2023年，2月20日，星期三①基本限值a.职业照射：在每天8h工作期间内，任意连续6min按全身平均的比吸收率应小于0.1W/kg。b.公众照射：在一天24h内，任意连续6min按全身平均的比吸收率应小于0.02W/kg。②导出限值职业照射：在每天8h工作期间内，电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足下表：第19页，共35页，2023年，2月20日，星期三职业照射导出限值1）系平面波等效值，供对照参考；2）供对照参考，不作为限值，表中f是频率，单位为MHz；表中数据作了取整处理。第20页，共35页，2023年，2月20日，星期三公众照射导出限值1）系平面波等效值，供对照参考；2）供对照参考，不作为限值，表中f是频率，单位为MHz；表中数据作了取整处理。b.公众照射：在一天24h工作期间内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足下表：第21页，共35页，2023年，2月20日，星期三2、电磁辐射污染控制（1）电磁辐射场源

①自然型辐射场源

a.地球本身：地球本身不仅是一个巨大的磁场，而且是一个巨大的电场。

b.雷电、台风等不时向地面发射电磁波。

c.来自宇宙的电磁场源（太阳电磁场源和宇宙电磁场源）。

d.某些动植物受到电磁、震击等刺激后产生异常电讯号。第22页，共35页，2023年，2月20日，星期三第23页，共35页，2023年，2月20日，星期三

②人工型辐射场源

工频场源（大功率输电线路）

按频率

射频场源（射频设备）

包括放电、工频、射频、家电等方面。

如空调机、计算机、电视机、电冰箱、微波炉、卡拉OK机、电热毯、移动电话、微波发射站、高压电线、X光放射线发生器、激光发射器等，它们在正常工作时都会产生各种不同波长和频率的电磁波。第24页，共35页，2023年，2月20日，星期三（2）电磁辐射防护属于在泄漏和辐射源方面采取的防护措施；在作业人员方面，包括对作业人员工作环境所采取的防护措施。①电磁屏蔽原理：电磁屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种方法，即限制从屏蔽材料的一侧空间向另一侧空间传递电磁能量。其作用原理是采用低电阻的导体材料，由于导体材料对电磁能流具有反射和引导作用，在导体材料内部产生与源电磁场相反的电流和磁极化，从而减弱源电磁场的辐射效果。（电磁感应现象）第25页，共35页，2023年，2月20日，星期三

电磁波传播到金属材料的电磁屏蔽表面时，通常有3种不同机理进行衰减：一是在入射表面的反射衰减；二是未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料吸收的衰减；三是在屏蔽体内部的多次反射衰减。

反射衰减，就是电磁场射入金属导体时，由电磁感应而产生感应电流。在这个感应电流的作用下，必然建立一个新的电磁场，从而将入射场能衰减。反射衰减的大小取决于屏蔽层与屏蔽层周围介质之间的阻抗匹配情况。

吸收衰减，实质上是导体的热损耗。它的产生完全是由于电磁场射入金属屏蔽体时，因电磁感应而在金属表面产生了感应电流，又由于金属导体中特别是导体表面有一定电阻存在，必然在金属屏蔽层内，产生热损耗。第26页，共35页，2023年，2月20日，星期三②接地技术分类主动场屏蔽：场源位于屏蔽体之内被动场屏蔽：场源位于屏蔽体之外原理：将在屏蔽体内由于感应生成的射频电流导入大地，使屏蔽体与大地成为等位体，不会形成二次辐射源，使屏蔽体获得高效能。主要针对主动屏蔽的情况；接地技术是屏蔽技术的辅助措施。第27页，共35页，2023年，2月20日，星期三③吸收防护典型应用：微波炉的炉门与炉体结合处。原理：电磁屏蔽不能从根本上削弱、消除电磁波。只有使用电磁波吸收材料，把电磁能转化为其它形式的能量，才能消耗电磁波。电磁波吸收材料的作用是吸收入射的电磁波，并将电磁能转换成热能损耗掉。

目前耗损电磁能的手段有：一是借助介电物或微粒的分子在电磁作用下趋于运动，同时受限定导电率影响而将电磁能转变成热能损耗掉；二是采用以结构形式使入射波相位与反射波的相反来衰减电磁能。第28页，共35页，2023年，2月20日，星期三第29页，共35页，2023年，2月20日，星期三④个体防护a.新型屏蔽织物与防护服国内外现已研制出用涂层法、电镀法及复合纺丝法制造的电磁屏蔽织物，共混纺丝法正处于研制阶段。与薄膜、板材等电磁屏蔽材料相比，电磁屏蔽织物更贴近人们的生活。用电磁屏蔽织物做成的服装、包装袋、装饰材料等，即满足人们日常生活需要，又起防护作用。第30页，共35页，2023年，2月20日，星期三b.带防护面具面具可制作成封闭型（罩上整个头部），或半边型（只罩头部的后面和面部）c.带防护眼镜眼镜可用金属网或薄膜做成风镜式，较受欢迎的是金属膜防护目镜。第31页，共35页，2023年，2月20日，星期三八、静电危害及防治

静电场：频率f=0的电磁场，无辐射危害，属电磁辐射的极限情况，且危害严重。1、静电灾害的类型（1）爆炸、火灾、电击人体静电超过2~3kv，接触金属静电电击；低湿环境，穿塑料底鞋子在绝缘地面行走，静电可达10~15kv。静电产生的原因：①摩擦带电；②剥离带电；③流动带电；④喷出带电；⑤冲撞带电；⑥破裂带电；⑦飞沫带电、滴下带电、感应带电等。第32页，共35页，2023年，2月20日，星期三（2）高压输电线路附近，静电感应对人体健康有明显影响。家兔：50kV/m，2h/d×60d，