电磁污染防治基本方法.doc

第14讲 第4章 电磁污染防治基本方法 21世纪，继水质污染、大气污染、噪声污染之后，电磁污染已被世界公认为第四大污染。 电磁污染源产生的场可分为近场和远场，衡量场的大小用“电场强度”和“磁场强度”。近场指与源的距离小于波长的约1/6。在近场区，电场与磁场强度间无固定关系，每一点的波阻抗都是变化的，必须分别加以考虑。当与源的距离大于波长的约1/6就进入远场区。在远场区，电场强度与磁场强度之间存在固定的关系，电场强度与磁场强度的比值为定值，该定值为波阻抗，对于空气，波阻抗为377。因此在远场区，知道了电场或磁场，就可以方便地得到“磁场”或“电场”。 复习要求： 一、了解工频电场、工频磁场、无线电干扰和高频信号场强的测量和计算方法。 　　二、熟悉电磁环境管理法规和标准。 　　三、熟悉电磁环境评价标准。 四、了解电磁污染防治的基本方法。 4.1 场强测量方法 了解电磁环境最为有效的方法就是采用测量方法。电磁环境的表征量可分为工频电场和磁场、高频电磁场、无线电干扰等。 一、电磁环境监测仪器和基本方法 1、电磁环境测量仪器 电磁环境的测量按测量场所分为：作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境的测量。按测量参数分为：电场强度、磁场强度、电磁场功率通量密度、无线电干扰等的测量。测量仪器根据测量目的分为：非选频式宽带辐射测量仪和选频式辐射测量仪。 （1）非选频式宽带辐射测量仪 ①偶极子和检波二极管组成探头：这类仪器由三个长为2～10cm的正交偶极子天线，端接肖特基检波二极管、RC滤波器组成。检波后的直流电流经高阻传输线或光缆送入数据处理和显示电路；当时（D－偶极子直径，—偶极子长度），偶极子互耦可忽略不计；由于偶极子相互正交，将不依赖场的极化方向；探头尺寸很小，对场的振动扰动也小，能分辨场的细微变化。根据双锥天线理论，求得偶极子等效电容、电感； 式中：—天线半径；—偶极子截面积；—偶极子实际长度。 由于偶极子天线阻抗呈容性，输出电压是频率的函数： 式中：—角频率,；—频率；—天线缝隙电容和负载电容；—负载电阻。 当三副正交偶极子组成探头时，它可以分别接收三个方向场分量，经理论分析得出： 式中：—检波器引入的常数；—偶极子与高频感应电压间比例系数；—分别对应于三个方向的电场分量；—待测场的电场矢量。 为待测场的厄米特（Hermitian）幅度。可见，用端接平方律特性二极管的三维正交偶极子天线，总的直流输出正比于待测场地平方，而功率密度亦正比于待测场的平方，因此经过校准后，的值就等于待测电场的功率密度。如果电路中引入开平方电路，那么值就等于待测电场强度值。偶极子的长度应小于被测频率的半波长。 ②热电偶型探头：采取三条相互垂直的热电偶结点阵作电场测量探头，提供了和热电偶元件切线方向场强平方成正比的直流输出。待测场强为，与极化无关。沿三个方向分布的热电偶元件最大尺寸应小于最高工作频率波长的1/4。避免谐振。 ③磁场探头：由三个相互正交环天线和二极管、RC滤波元件、高阻线组成，从而保证其全向性和频率响应。环天线感应电势为： 式中：N—环匝数；b—环半径；H—待测场的磁场强度。 为了确保环境监测的质量，应对这类仪器电性能提出基本要求：各向同性误差dB；系统频率响应不均匀度dB；灵敏度0.5V/m；校准精度dB。 （2）选频式辐射测量仪 这类仪器用于环境中低电平电场强度、电磁兼容、电磁干扰测量。除场强仪（或称干扰场强仪）外，可用接收天线和频谱仪或测试接收机组成的测量系统经校准后，用于环境电磁辐射测量。 ①场强仪（干扰场强仪）：待测场的场强值： 式中：K—天线校正系数，为频率的函数，可由场强仪的使用说明文件查得。 当被测场是脉冲信号时，不同带宽对应的值不同。此时需要归一化于MHz带宽的场强值，即： 式中：BW—选用带宽，MHz；K、L值查表可得；—场强仪读数。 测量宽带信号环境辐射峰值场强时，要选用尽量宽的带宽。相应平均功率密度为： 式中：——脉冲信号占空比，和可以方便地计算出来。 ②频谱仪测量系统：测量系统工作原理和场强仪一致，只是用频谱仪作接收机，此外频谱仪的dBm读数须换算成。对50系统，场强值为： ③微波测试接收机：用微波接收机、接收天线也可以组成环境监测系统。扣除电缆损耗，功率密度可按下式计算： 式中：—天线增益（倍数）；—工作波长，cm；—数字幅度计读数，dBm；——0dB输入功率，dBm。 用于环境电磁辐射测量的仪器各类较多，凡是用于EMC（电磁兼容）、EMI（电磁干扰）目的的测试接收机都可用于环境电磁辐射监测。专用的环境电磁辐射监测仪器，也可用上面介绍的方法组成测量装置实施环境监测。 2、电磁污染源监测方法 环境条件：应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度