電磁輻射場強估算

電磁輻射場強估算RevisedbyPetrelat2021電磁輻射場強估算與深圳中波電臺實例分析ElectromagneticRadiationFieldIntensityEvaluationand

ShenzhenMediumWaveRadioStationCaseAnalysis

鐘松峰，朱澤健，李均美ZhongSong-feng,Zhuze-jian,LiJun-mei(深圳市無線電監(jiān)測站，深圳518033)ShenzhenRadioMonitorStationShenzhen518033,China)摘要：本文介紹了無線電電磁輻射及其對人體設備系統(tǒng)的影響．和我國現(xiàn)行的電磁輻射限值標準。通過對電磁輻射場強估算的理論分析以及對中波電臺的實際測且．來對深圳市廣播電臺電磁輻射悄況進行分析評價。關鍵詞:電磁輻射；場強估算；中波電臺：環(huán)境評價Abstract:theauthorofthisessayIntroducestheradioelectromagneticradiationandItseffectonthehumanbodyequipmetsystem,andtheChinacurrentelectromagneticradiationlimitstandard.AnalyzeandappraisetheShenzhenmediumwaveradiostationelectromagneticradiationcasethroughthetheoryanalysisontheelectromagneticradiationfieldintensityevaluationandthebactualmeasurementofthemediumwaveradiostation.Keywords:Electromagneticradiation;FieldIntensityevaluation;Mediumwaveradiostatic;Environmentevaluation.當今是信息社會時代，而信息傳播的主要方式之一便是無線電電磁波。隨著無線電通信事業(yè)的發(fā)展，大量地出現(xiàn)了電視臺、廣播站、雷達站、微波站、衛(wèi)星地球站，以及各種移動通信發(fā)射基站。這些無線電發(fā)射設備在傳播有用信息的同時，也增加了環(huán)境中的電磁輻射水平，對于人民群眾存在一定的電磁輻射污染，對于科、工、醫(yī)領域的設備也是一種輻射干擾源。隨著信息化進程的提高，環(huán)境中的電磁輻射水平會越來越高。1、電磁輻射1.1電磁輻射介紹電磁輻射(ElectromagneticEmission)是一種從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象，可分為輻射發(fā)射(RadiatedEmission)和傳導發(fā)射(ConductedEmission)，輻射發(fā)射也就是我們所說的電磁輻射，是指“通過空間傳播的，有用或不希望有的電磁能量”。一般來說，電磁環(huán)境的主要影響因素是電磁輻射。對電磁環(huán)境造成污染的電磁輻射按其產(chǎn)生的原因可分為自然電磁輻射和人為電磁輻射；按其電磁波強度可分為弱電磁輻射和強電磁輻射，弱電磁輻射的頻譜往往很寬，頻率范圍可以橫跨幾個數(shù)量級，而相對來說，強電磁輻射的頻譜往往較窄。在人為電磁輻射中，按其頻段的不同可分為工頻和射頻(含微波)電磁輻射。按人為制造的系統(tǒng)大致可分為高壓電力類、交通系統(tǒng)類(如電牽引系統(tǒng)，包括電化軌道，城市輕軌電化軌道，城市有軌、無軌電車及其它依靠電力牽引的客、貨運車輛，及內燃機點火系統(tǒng))，工科醫(yī)類(是指按工業(yè)、科學、醫(yī)療及家用或類似用途的要求而設計，用以產(chǎn)生并在局部使用無線電頻率能量的設備或裝置)，通訊發(fā)射類、廣播發(fā)射類。我們這里主要分析廣播發(fā)射類和通訊發(fā)射類。廣播發(fā)射類包括長、中短波廣播，調頻廣播、電視及差轉發(fā)射臺；通訊發(fā)射類包括短波微波通信臺，地面衛(wèi)星發(fā)射臺、雷達導航發(fā)射臺、移動通信基站、專業(yè)通信網(wǎng)基站、尋呼通信基站等用以通信的發(fā)射基站。1.2電磁輻射影響這里僅介紹射頻(含微波)電磁輻射的影響。1.2.1電磁輻射對人體的影響電磁輻射對人體組織產(chǎn)生兩種作用：一種是致熱效應，即電磁輻射會使人體發(fā)熱，在超過一定限度的強電磁輻射作用下，人體會發(fā)熱而出現(xiàn)高溫生理反應，使人體產(chǎn)生功能障礙和病理損害，如神經(jīng)衰弱，白細胞減少等病變；另一種是非熱效應，當?shù)蛷姸入姶泡椛溟L時間作用于人體，雖然人體溫度沒有明顯升高，但往往也會引起人體細胞的共振，使細胞活動能力受限，這樣也會出現(xiàn)一些生理反應，如心率和血壓的改變及失眠、健忘等。電磁輻射被人體組織吸收的能量大小，常用比吸收率(SAR)Specificabsorptionrate來表示。定義為人體單位時間、單位質量所吸收的電磁輻射能量：PSAR=—d(1)D式中：Pd為單位積的吸收功率密度(mw/cm3)D為組織密度(g/cm3)SAR為單位重量的吸收功率密度1.2.2電磁輻射對電子設備或系統(tǒng)的干擾影響電磁輻射進入電子設備或電子系統(tǒng)的通常有兩個通道：其一為直接輻射到設備或系統(tǒng)上形成電磁干擾；其二為由于感應耦合或靜電耦合，或者電磁耦合使電磁波輻射在附近的導線上產(chǎn)生傳導性的電磁騷擾，并從這些導線經(jīng)由設備的電源線、信號線或控制線加到設備上。大量的研究表明，電磁輻射會造成廣播電視不能收聽和收看；自動控制信號失誤；電子儀器儀表失靈；飛機指標信號失誤或空中指揮信號受到干擾；干擾醫(yī)院的醫(yī)療器械或病人的心臟起搏器等。另外，電磁輻射對武器彈藥、燃油等易燃、易爆物質產(chǎn)生潛在的威脅，如高頻輻射會致使導彈制導系統(tǒng)失靈，石油天然氣庫爆炸等嚴重事件，從而危及人身安全和財產(chǎn)安全。1.3電磁輻射限值標準電磁輻射的安全衛(wèi)生標準，最早由前蘇聯(lián)和美國分別于上世紀50年代研究提出的，70年代制定出關于高頻電磁場容許臨界參數(shù)的第一批標準文件，80年代之后，前蘇、美對標準進行了修改。目前WHO對于電磁安全性研究重點是1996年開始的“國際電磁場計劃(InternationEMFProject)"，其研究重點在于更精確的評估環(huán)境中低頻電磁場的暴露風險，長期暴露于低頻電磁場的可能生物作用與機制，相關的管制辦法與防護措施，安全暴露的教育宣傳等。我國從1988年以來，先后頒布了《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準》(GB9175-88)、《電磁輻射防護規(guī)定》(GB8702-88)等國家標準；《輻射環(huán)境保護導則-電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標準》(HJ/T10.3-96)、《微波輻射生活區(qū)安全限制》(GB475-88)等標準(見表1和表2)。最近完成的《電磁輻射暴露限值和測量方法(草案)》中更明確地規(guī)定了時變電場和磁場的職業(yè)暴露導出限值和公眾暴露導出限值(rms值)。：表1電磁輻射的安全限值標準號對象頻率波型平均功率密度時間(h)安全區(qū)作業(yè)區(qū)危害區(qū)GJB475-88公眾0.3?300GHz脈沖連續(xù)15yW/cm230|jW/cm2無限GJB7-84職業(yè)0.3~300GHz脈沖25yW/cm2200yW/cm22W/cm2818連續(xù)50|jW/cm2400yW/cm24W/cm2818GB9175-88公眾長?短波超短波微波<10V/m<5V/m<10yW/cm<25V/m<12V/m40yW/cm224GB10437-89職業(yè)超高頻連續(xù)50|jW/cm2100yW/cm284脈沖25yW/cm250|jW/cm284GB8702-88職業(yè)公眾100KHz?300GHz6min平均SAR<0.02W/kgSAR<0.1W/kg824表2(GB8702-88)公眾照射導出限值頻率范圍(MHz)電場強度V/m磁場強度A/m功率密度W/m20.1~3400.14.0**3~3067/(f)1/20.17/(f)1/212/f**

30?300012*0.032*0.43k?15k0.22/(f)1/2*0.003/(f)1/2*f/750015k?30k27*0.073*2注：*不作為限值，**系平面波等效值，供對照參考；f是頻率，單位為MHz。2、電磁輻射場強估算2.1遠區(qū)物強估算x=--九 82+(60x=--九 82+(60九0)2用場強計算的近似公式E=3叭PG-A⑵r2+0.3x其中Af2 (3)2+x+0.6x2兀d拖-1)2+(60九0)2(4)式中:r為被測位置與發(fā)射無線中心距離；P為發(fā)射機標稱功率；G為相對于基本振子的無線增益A為地波衰減因子；x為數(shù)量距離；入為波長；￡為大地介電常數(shù)；。為大地導電系數(shù)。表3為主要地質參數(shù)（￡、o）:地質導電系數(shù)0（1/歐米）介電常數(shù)￡（法/米）淡水5x10-380濕地3x10-210干地1x10-34森林8x10-312丘陵5x10-313山地1x10-35城市7.5x10-45

2.1.2短波（水平極化）短波常用于通信和廣播，發(fā)射功率較大，場強計算公式同式（2）,但水平極化波x(5)兀d 1(5)x=入v-(S-1)2+(60^0)22.1.3超短波E=44E=44%卩°GrF(9)(6)式中F（0）為天線垂直面方向性函數(shù)2.1.4微波在距天線距離大于2D2/入（其中D為輻射體天線的最大孔徑尺寸，入為波長）的遠場區(qū)，天線向外輻射的功率密度為：（考慮反射系數(shù)R取值1-4,—般為2.56）式中：F3,0）為天線方向性函數(shù)，?,0是極坐標的仰角和水平角度。2.2近場區(qū)場強計算對于近場區(qū)的場強，難于用理論公式計算，—般直接測量。2.3復合場強復合場強為兩個或兩個以上頻率的電磁波復合在—起的場強，可如下計算E=：'E2+E2+ +E2（8）Y1 2 n式中：E為復合場強E],E2…En為單個頻率的場強值。3、深圳市中波廣播電臺電磁輻射實例深圳市中波廣播電臺天線分布有兩處：—處為深圳廣播電臺天線，另—處為東門中波轉播電臺。前者位于開闊區(qū)，少受到電磁輻射危害的投訴，而后者位于羅湖商業(yè)區(qū)附近的人民公園人工湖四周，所以這里主要探討東門人民公園中波廣播的電磁輻射。3.1理論計算東門人民公園中波轉播電臺主發(fā)射天線塔體有效高度約76m，發(fā)射功率10Kw，頻率為0.71MHz，中波站地表傳播，由于波長較長，有一定繞射能力，可繞射山體和地面建筑，發(fā)射塔近場有較強場強，隨著距離增加而逐漸衰減。下面對中波發(fā)射電磁輻射進行理論計算：E=300PG-A(mV/m)r式中：a=式中：a=「22+0.3x2+x+0.6x2血拖-1)2+(60九◎)——-尢 82+(60忌)2取P=10kw,G=1,f=710KHz，所以波2410.88m,塔高為76m，根據(jù)上面的公式得：Xvvl,所以A-1.41。根據(jù)《廣播電視設施保護條例》，對于中波，從天線以外250m處為計算起點。即：5.35(v/m)d=250m，E=5.35(v/m)0.25d=1Km,E=3001^10.1?d=1Km,E=3001^10.1?1.411.33(v/m)d=3Km,E=3003v10.1?1.410.45(v/m)所以，經(jīng)計算在距廣播電臺250m?3km范圍內，電磁輻射場強在0.5?5.5v/m之間，小于GB9175-88規(guī)定的10v/m,更遠小于GB8702-88規(guī)定的40v/m。3.2實地測量根據(jù)深圳市無線電監(jiān)測站的測量數(shù)據(jù)，在主發(fā)射天線以西、以北25m范圍內場強一般大于10v/m。主發(fā)射天線以南、以東12m范圍內場強一般均大于10v/m，而在其它更遠的地方場強都不超過10v/m，近似符合理論計算。另外，發(fā)現(xiàn)附近樓層越高的地方，場強越大。(具體測量數(shù)據(jù)參照1998年《深圳市中波廣播電臺電磁環(huán)境分析—工程測量、計算機模型及模擬實驗》)通過以上理論計算與實地測量數(shù)據(jù)進行比較分析,可以得出以下結論：建筑規(guī)劃只要嚴格按照《廣播電視設施保護條例》,電磁輻射場強是不會超過國家相關標準的。250m以外，電磁輻射場強低于5.5v/