電磁場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)劃分

1、近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的劃分電磁輻射的測(cè)量方法通常與測(cè)量點(diǎn)位置和輻射源的距離有關(guān)，即，所進(jìn)行的測(cè)量是遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量還是近場(chǎng)測(cè)量。 由于在遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)的情況下，電磁場(chǎng)的性質(zhì)有所不同， 因此，要對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)測(cè)量有明確的了解。1、電磁場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)劃分電磁輻射源產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)可分為性質(zhì)不同的兩個(gè)部分，其中一部分電磁場(chǎng)能量在輻射源周?chē)臻g及輻射源之間周期性地來(lái)回流動(dòng)，不向外發(fā)射，稱(chēng)為感應(yīng)場(chǎng)；另一部分電磁場(chǎng)能量脫離輻射體，以電磁波的形式向外發(fā)射，稱(chēng)為輻射場(chǎng)。一般情況下，電磁輻射場(chǎng)根據(jù)感應(yīng)場(chǎng)和輻射場(chǎng)的不同而區(qū)分為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)）和近區(qū)場(chǎng)（輻射場(chǎng)）。由于遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)的劃分相對(duì)復(fù)雜，要具體根據(jù)不同的工作環(huán)境和測(cè)量目的進(jìn) 行劃分，

2、一般而言，以場(chǎng)源為中心，在三個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的區(qū)域，通常稱(chēng)為近區(qū)場(chǎng)，也可稱(chēng)為 感應(yīng)場(chǎng)；在以場(chǎng)源為中心，半徑為三個(gè)波長(zhǎng)之外的空間范圍稱(chēng)為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，也可稱(chēng)為輻射場(chǎng)。近區(qū)場(chǎng)通常具有如下特點(diǎn)：近區(qū)場(chǎng)內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小沒(méi)有確定的比例關(guān)系。即：E 377H。一般情況下，對(duì)于電壓高電流小的場(chǎng)源 （如發(fā)射天線、饋線等），電場(chǎng)要比磁場(chǎng)強(qiáng)得多，對(duì)于電壓低電 流大的場(chǎng)源（如某些感應(yīng)加熱設(shè)備的模具），磁場(chǎng)要比電場(chǎng)大得多。近區(qū)場(chǎng)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度比遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)大得多。從這個(gè)角度上說(shuō)，電磁防護(hù)的重點(diǎn)應(yīng)該在近區(qū)場(chǎng)。近區(qū)場(chǎng)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離的變化比較快，在此空間內(nèi)的不均勻度較大。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的主要特點(diǎn)如下：在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)中，所有的電磁能量基本上

3、均以電磁波形式輻射傳播，這種場(chǎng)輻射強(qiáng)度的衰減要比感應(yīng)場(chǎng)慢得多。在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度有如下關(guān)系：在國(guó)際單位制中，E=377H ,電場(chǎng)與磁場(chǎng)的運(yùn)行方向互相垂直，并都垂直于電磁波的傳播方向。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)為弱場(chǎng)，其電磁場(chǎng)強(qiáng)度 均較小近區(qū)場(chǎng)與遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)劃分的意義：通常，對(duì)于一個(gè)固定的可以產(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁輻射源來(lái)說(shuō)，近區(qū)場(chǎng)輻射的電磁場(chǎng)強(qiáng)度較大，所以，應(yīng)該格外注意對(duì)電磁輻射近區(qū)場(chǎng)的防護(hù)。對(duì)電磁輻射近區(qū)場(chǎng)的防護(hù)，首先是對(duì)作業(yè)人員及處在近區(qū)場(chǎng)環(huán)境內(nèi)的人員的防護(hù)，其次是對(duì)位于近區(qū)場(chǎng)內(nèi)的各種電子、電氣設(shè)備的防護(hù)。而對(duì)于遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，由于電磁場(chǎng)強(qiáng)較小，通常對(duì)人的危害較小。對(duì)我們最經(jīng)常接觸的從短波段 30MHz到微波段的30

4、00MHz的頻段范圍，其波長(zhǎng)范圍 從10米到1米。2、遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的測(cè)量在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（輻射場(chǎng)區(qū)），可引入功率密度矢量 （波印廷矢量），電場(chǎng)矢量、磁場(chǎng)矢量、 波印廷矢量 三者方向互相垂直，波印廷矢量的方向?yàn)殡姶挪▊鞑シ较?。在?shù)值上，E=377H , S=EH=E 2/377。其中電場(chǎng)強(qiáng)度E的單位是（V/m）,磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位是（A/m）,功率密度的單位是（ W/m2 ），全部是國(guó)際單位制（SI）。由公式可看出，在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)不是獨(dú)立的，可以只測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度及功 率密度中的一個(gè)項(xiàng)目，其他兩個(gè)項(xiàng)目均可由此換算出來(lái)。一般情況，關(guān)于遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)的測(cè)量問(wèn)題可以簡(jiǎn)化為：國(guó)標(biāo)規(guī)定，當(dāng)電磁輻射體的工作頻率低于3

5、00MHz時(shí)，應(yīng)對(duì)工作場(chǎng)所的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度分別測(cè)量。當(dāng)電磁輻射體的工作頻率大于300MHz時(shí)，可以只測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度。300MHz頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為1米，入/兩16cm, 16cm之外輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)。如按 3入的劃 分界限，距輻射源 3米之外可認(rèn)為是遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。一般電磁環(huán)境是指在較大范圍內(nèi)由各種電磁輻射源，通過(guò)各種傳播途徑造成的電磁輻射背景值，因而屬于遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，輻射的頻譜非常寬，電磁場(chǎng)強(qiáng)度均較小。1GHz以下遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)的測(cè)量，可用遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)儀，也可用干擾場(chǎng)強(qiáng)儀。3、近區(qū)場(chǎng)的測(cè)量在近場(chǎng)區(qū)（感應(yīng)場(chǎng)區(qū)），電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小沒(méi)有確定的比例關(guān)系，即： E377H，需要分別測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度 E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小。

6、對(duì)于電壓高而電流小的場(chǎng)源，在感 應(yīng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要是電場(chǎng)，主要測(cè)量電場(chǎng)，對(duì)于電壓低而電流大的場(chǎng)源（如感應(yīng)線圈），在感應(yīng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要是磁場(chǎng)，主要測(cè)量磁場(chǎng)。例如，對(duì)于沒(méi)有接上電器的墻上電源插座，電流基本為零，電壓不為零，插座在其附近產(chǎn)生一定強(qiáng)度的工頻電場(chǎng)，但產(chǎn)生的工頻磁場(chǎng)基本為零。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值中30MHz以下以場(chǎng)強(qiáng)為準(zhǔn)，因?yàn)樵擃l段的波長(zhǎng)大于10米，測(cè)量點(diǎn)處的感應(yīng)場(chǎng)常常不能忽略，電場(chǎng)強(qiáng)度 E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的比例關(guān)系不確定。由前面的場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系可知，近場(chǎng)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)很大（根據(jù)不同的設(shè)備，電場(chǎng)強(qiáng)度可能從幾十到幾百V/m,磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到數(shù) A/m）,但場(chǎng)強(qiáng)隨距離的增大衰減得很快，即場(chǎng)強(qiáng)變 化梯度很大，是一種非常復(fù)雜的

7、非均勻場(chǎng)。因此，近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)儀的量程應(yīng)當(dāng)足夠大，而測(cè)量探頭應(yīng)當(dāng)足夠小，測(cè)量結(jié)果才能代表測(cè)試點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。近場(chǎng)區(qū)監(jiān)測(cè)主要屬于工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè)。由于近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)很大， 較遠(yuǎn)處的其它電磁輻射源的貢獻(xiàn)可忽略不計(jì)，因此，近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量不采用選頻式儀器?？捎镁C合場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)量近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)，如意大利PMM公司的8053型儀器，具有較好的測(cè)量精度和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。目前的綜合場(chǎng)強(qiáng)儀與早期的近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)儀的不 同：前者為各向同性，測(cè)量時(shí)不必調(diào)整探頭方向。前者較后者頻率范圍更寬。例：具體輻射源的近場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)區(qū)）與遠(yuǎn)場(chǎng)（輻射場(chǎng)區(qū)）（=c / f）頻率（f）波長(zhǎng)（）界限（3 ）50 / 60 Hz 電力6000 / 5000 km18000 /

8、 15000 km50 kHz電焊6 km18km27 MHz CB廣播，透熱療法11.1 m33.3 m100 MHz FM 廣播3 m9 m433 MHz工業(yè)應(yīng)用0.7 m2.1 m900 MHz移動(dòng)電話，尋呼 機(jī)0.33 m1 m2.45 GHz微波，工業(yè)0.12 m0.36 m6 GHz數(shù)字廣播0.05 m0.15 m20 GHz衛(wèi)星傳輸0.015 m0.045 m附：場(chǎng)區(qū)的具體劃分場(chǎng)強(qiáng)與距離的關(guān)系以r表示測(cè)量點(diǎn)到輻射源的距離，則在該點(diǎn)的感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度與r2至r3成反比，輻射場(chǎng)強(qiáng)度與r成反比（因此，輻射場(chǎng)強(qiáng)度與距離r的乘積與r無(wú)關(guān)，稱(chēng)為場(chǎng)強(qiáng)距離乘積）。在靠近輻射源的地方，隨著距離 r的減小

9、，感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度急劇增加。近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的劃分當(dāng)測(cè)量距離r=入/2兀時(shí)/礎(chǔ)應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度與輻射場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)。 在距離輻射源比較近(r入/6 的地方，感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度大于輻射場(chǎng)強(qiáng)度，稱(chēng)為近場(chǎng)(區(qū))或感應(yīng)場(chǎng)區(qū)，較遠(yuǎn)的地方(r入/6則相反，輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，稱(chēng)為遠(yuǎn)場(chǎng)(區(qū))或輻射場(chǎng)區(qū)。近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的提法被廣為使用， 但在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其劃分界限不統(tǒng)一。也稱(chēng)為近區(qū)場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)。一般當(dāng)r大于3入時(shí)，可忽略感應(yīng)場(chǎng)的成份，認(rèn)為處于遠(yuǎn)場(chǎng)(區(qū))。當(dāng)輻射源尺度與波長(zhǎng)可比擬時(shí)，還可將輻射場(chǎng)區(qū)分為輻射近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的定義是，"輻射場(chǎng)強(qiáng)度角分布基本上與距天線的距離無(wú)關(guān)的場(chǎng)區(qū)"，在輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，將天線上各點(diǎn)到測(cè)量

10、點(diǎn)的連線當(dāng)作是平行的，所引入的誤差小于一定的限度。如大線尺寸為 D,則遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)距離應(yīng)大于 2D2/人當(dāng)輻射源尺寸 D的數(shù)量級(jí)小于波長(zhǎng) 入時(shí)(2D2/入入/6入/3.5 , 輻射近場(chǎng)區(qū)范圍小于感應(yīng)場(chǎng)區(qū)，輻射場(chǎng)區(qū)全部是輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。如果測(cè)量大線為微波段的面天線，而且尺寸較大，所測(cè)輻射源與測(cè)量大線的距離大于 2D2/入認(rèn)為是輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。由以上公式可見(jiàn)，近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的劃分界限與輻射源頻率(波長(zhǎng))有關(guān)。4、電磁輻射頻率范圍全范圍廣義上包括X射線、 丫射線、宇宙射線等電離電磁輻射，狹義上包括03刈012Hz,從靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)到亞毫米波， 該頻率范圍的電磁輻射不能造成原子與分子的電離，不管其強(qiáng)度有多大。目前我國(guó)管

11、理范圍目前認(rèn)為影響較大、受關(guān)注、研究較多并已經(jīng)制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值的頻段有：工頻 50Hz,射頻 100kHz-300GHz。 各波段名稱(chēng)、頻率范圍及波長(zhǎng)波段名稱(chēng)頻段名稱(chēng)頻率范圍波長(zhǎng)工頻50/60 Hz超長(zhǎng)波甚低頻(VLF)3 30KHz10010Km長(zhǎng)波低頻(LF)30 300KHz10 1Km中波中頻(MF)0.33MHz1 0.1Km短波高頻(HF)3 30MHz10010m超短波(米波)縣高頻(VHF)30 300MHz10 1m分米波"波超高(UHF)0.33GHz1 0.1m厘米波特高頻(SHF)3 30GHz10 1cm毫米波極高頻(EHF)30 300GHz10 1mm波

12、段名稱(chēng) 頻段名稱(chēng) 頻率范圍 波長(zhǎng)工頻 50/60 Hz超長(zhǎng)波 甚低頻（VLF） 330KHz 10010Km長(zhǎng)波 低頻（LF） 30300KHz 101Km中波 中頻（MF） 0.33MHz 10.1Km短波 高頻（HF） 330MHz 10010m超短波（米波）甚高頻（VHF） 30300MHz 101m分米波 微波 超高頻（UHF） 0.33GHz 10.1m厘米波 特高頻（SHF） 330GHz 101cm毫米波 極高頻（EHF） 30300GHz 101mm常見(jiàn)電磁輻射源的頻率范圍電磁輻射污染源監(jiān)測(cè)要求所用儀器的測(cè)量頻率范圍與污染源的工作頻率相適應(yīng)，因此有必要了解常見(jiàn)電磁輻射源的頻率。

13、GSM移動(dòng)通信基站：900/1800MHz中波廣播：535-1605KHz短波廣播：4-19 MHz內(nèi)的部分頻段調(diào)頻（聲音）廣播：88-108MHz電視：50-92 , 168-223, 471-566 , 607-958 MHz 五個(gè)頻段家用微波爐：2450 MHz,工業(yè)微波爐：915, 2450 MHz高壓電力設(shè)備：工頻 50Hz，電磁噪聲干擾中短波（測(cè)量范圍 0.5-30 MHz）高頻感應(yīng)加熱設(shè)備（如熔煉爐、淬火爐等）：工作頻率幾百kHz高頻介質(zhì)加熱設(shè)備：工作頻率幾MHz至幾十MHz。如塑料熱合機(jī) 27.12, 40.68MHz。超短波電療機(jī)：40.68 MHz國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）分配

14、給工科醫(yī)（ISM ）設(shè)備的自由輻射頻率為13.56MHz , 27.12 MHz ,40.68 MHz , 2.45GHz等。在這些頻率范圍內(nèi)的電磁輻射強(qiáng)度不受限制。5、電磁能的發(fā)射與傳播途徑電磁發(fā)射是指"從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象”。電磁發(fā)射分為輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射。輻射發(fā)射是"通過(guò)空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量"。而輻射發(fā)射經(jīng)常稱(chēng)之為電磁輻射，其定義為：”a .能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象。b.能量以電磁波形式在空間傳播。注：電磁輻射一詞的含義有時(shí)也可引申，將電磁感應(yīng)（即感應(yīng)場(chǎng)）也包括在內(nèi)?！蔽覀?cè)谌粘９ぷ髦惺褂玫氖瞧湟旰x。傳導(dǎo)發(fā)射是指"沿電源線或信號(hào)線傳輸?shù)碾姶虐l(fā)射。"電磁環(huán)境電磁環(huán)境的定義是”存在于給定場(chǎng)所的所有電