（紡織工程專(zhuān)業(yè)論文）電磁屏蔽織物及服裝的效能評(píng)價(jià)方法研究.pdf

理論突破 學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 當(dāng)電磁屏蔽體處于電磁輻射一個(gè)波長(zhǎng)范圍以內(nèi)時(shí)，屏蔽體內(nèi)的電磁衰減規(guī)律 極其復(fù)雜。本文通過(guò)理想球面屏蔽體的研究，對(duì)電磁屏蔽體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)衰減的影響 因素進(jìn)行深入分析，并采用時(shí)諧電磁場(chǎng)原理，計(jì)算出屏蔽體處于感應(yīng)場(chǎng)( 近區(qū)場(chǎng)) 情況下屏蔽體的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)變化規(guī)律，通過(guò)分區(qū)計(jì)算求解，反映電磁屏蔽服裝內(nèi)部 的場(chǎng)強(qiáng)變化規(guī)律和影響因素，求出電磁屏蔽體覆蓋織物的屏蔽效能，為電磁屏蔽 織物和服裝屏蔽效能測(cè)試提供了理論依據(jù)。 二、方法創(chuàng)新 - 國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)的“大樣開(kāi)窗法”電磁屏蔽織物及服裝測(cè)試系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)方法，吸收 了國(guó)際公認(rèn)的“大樣法”的優(yōu)點(diǎn)，測(cè)試系統(tǒng)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。該方法可使織物和服 裝在同一實(shí)驗(yàn)條件下評(píng)估屏蔽效能，對(duì)于研究屏蔽織物與服裝屏蔽效能，正確評(píng) 估防電磁輻射服裝的屏蔽效能提供完整的手段和方法。 - 三、 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 一、刁業(yè)i 二u 砑v l 依據(jù)“大樣丌窗法“電磁屏蔽織物及服裝測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)， 系統(tǒng)研究了電磁屏蔽織物和服裝的屏蔽效能，揭示了電磁屏蔽織物的屏蔽效能與 服裝的屏蔽效能的內(nèi)在關(guān)系，當(dāng)服裝暴露面積過(guò)大時(shí)，電磁屏蔽效能大大減小， 甚至不具有電磁屏蔽效能的事實(shí)，引導(dǎo)公眾對(duì)防電磁輻射紡織品服裝的認(rèn)識(shí)。本 文還世界首次提出了服裝極限屏蔽效能的概念，對(duì)于指導(dǎo)防輻射類(lèi)服裝業(yè)具有十 分重要的意義。 四、新發(fā)現(xiàn) 防電磁輻射服裝不僅受屏蔽織物的影響，更受服裝款式的影響，尤其是狹縫 的影響是致命的，西服、圍裙類(lèi)的防輻射服裝的屏蔽效能十分有限；服裝的屏蔽 效能是相對(duì)的變量，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)描述屏蔽效能；織物的干濕狀態(tài)對(duì)不同頻段 的屏蔽效能不同，濕態(tài)織物對(duì)較低頻電磁波有影響。長(zhǎng)期以來(lái)，織物的抗靜電防 輻射性能一直以來(lái)被混淆，本文利用有機(jī)導(dǎo)電纖維混紡紗進(jìn)行了抗靜電和防輻射 性能研究和比較，揭示了抗靜電和防輻射是既相關(guān)又相互獨(dú)立的兩個(gè)功能。具有 防輻射的織物一般具有抗靜電效能，但抗靜電的織物，防輻射性能不定好。 摘要 迄今為止，由于國(guó)際上尚無(wú)民用防電磁輻射產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，電磁 屏蔽服裝的效能評(píng)價(jià)采用織物的屏蔽效能來(lái)表征是不科學(xué)的，服裝的電磁屏蔽效 能不僅受到織物的影響，服裝款式的影響也巨大。因此，研究紡織品服裝的屏蔽 效能，建立科學(xué)的測(cè)試方法對(duì)指導(dǎo)電磁屏蔽紡織品服裝的開(kāi)發(fā)和規(guī)范市場(chǎng)具有重 要意義。 、 本文從電磁理論的研究入手，利用時(shí)諧電磁場(chǎng)原理，通過(guò)測(cè)試屏蔽體內(nèi)點(diǎn)頻 信號(hào)衰減來(lái)計(jì)算電磁屏蔽效能，建立了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的“大樣開(kāi)窗法 織物及服裝電 磁屏蔽效能測(cè)試系統(tǒng)，并制定了基于“大樣開(kāi)窗法”的電磁屏蔽織物及服裝效能 評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)，利用該系統(tǒng)對(duì)影響防輻射服裝屏蔽效能的各種因素展開(kāi)理論與 實(shí)驗(yàn)研究完成本學(xué)位論文。 首先，本文依據(jù)電磁場(chǎng)和時(shí)諧電磁場(chǎng)理論，研究和探討了電磁屏蔽體的效能 影響因素和規(guī)律，揭示電磁屏蔽織物及服裝的屏蔽原理。在感應(yīng)電磁場(chǎng)環(huán)境下， 全封閉球面屏蔽體的屏蔽效能與電磁信號(hào)源的功率、測(cè)試點(diǎn)與信號(hào)源的距離、屏 蔽體接地、球面屏蔽材料，以及測(cè)試空間有無(wú)金屬物體等因素有密切相關(guān)。依據(jù) 時(shí)諧電磁場(chǎng)理論，當(dāng)屏蔽體處于感應(yīng)場(chǎng)內(nèi)，屏蔽體內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度比平面波遠(yuǎn)區(qū) 場(chǎng)復(fù)雜得多，理論計(jì)算求解球面屏蔽體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)與服裝屏蔽體內(nèi)的實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)有較大 差距。由電磁趨膚效應(yīng)可知，金屬織物涂層厚度達(dá)到一定值時(shí)，涂層厚度增加對(duì) 屏蔽效能的貢獻(xiàn)有限。同一電磁屏蔽織物信號(hào)源頻率越高屏蔽效能越好，屏蔽效 能與涂層的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率密切相關(guān)，磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率高的會(huì)屬電磁屏蔽效能 好。由于服裝是不規(guī)則屏蔽體，利用理想球面屏蔽體模型計(jì)算屏蔽效能與服裝實(shí) 際情況具有相關(guān)關(guān)系，但由于防電磁輻射服裝一般有領(lǐng)口、袖口、門(mén)禁等開(kāi)口， 所以屏蔽效能會(huì)大大降低，研究表明：不能簡(jiǎn)單地利用織物的屏蔽效能表征服裝 的實(shí)際屏蔽效能，需要經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)評(píng)價(jià)服裝的屏蔽效能。 為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和證明上述理論，本課題采用自行研制的“大樣開(kāi)窗法 織物及服裝電磁屏蔽測(cè)試系統(tǒng)作為研究手段。該系統(tǒng)綜合了國(guó)際上通行的“大樣 法”和“開(kāi)窗法”的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)可以在同一實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)織物和服裝的屏蔽效能 進(jìn)行效能評(píng)價(jià)。本系統(tǒng)的電磁波信號(hào)源采用點(diǎn)頻發(fā)射，覆蓋高中低頻頻段 ( i o o k h z ，1 3 5 6 m h z ，9 1 5 m h z ，2 0 0 0 m h z ) ，具有電磁輻射場(chǎng)源的代表性，覆蓋主要家 用電器和民眾生活環(huán)境的主要電磁污染源的頻率范圍。電磁波信號(hào)接受系統(tǒng)采用 場(chǎng)強(qiáng)儀在微波暗室接收的衰減電磁波信號(hào)，通過(guò)換算得出織物和服裝的屏蔽效 能。 “大樣開(kāi)窗法”織物及服裝電磁屏蔽效能測(cè)試系統(tǒng)和方法可對(duì)各種款式防電 磁服裝進(jìn)行效能評(píng)價(jià)，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)：電磁輻射服裝的屏蔽效能對(duì)開(kāi)口、狹縫、 以及織物的物理狀態(tài)( 干濕狀態(tài)) 有密切關(guān)系。相對(duì)而言，服裝狹縫對(duì)屏蔽效能 的影響更為顯著，濕態(tài)織物具有低頻信號(hào)源具有衰減，高頻衰減不顯著。同一電 磁屏蔽織物制成不同款式服裝后，服裝的極限屏蔽效能不會(huì)超過(guò)織物的屏蔽效 能，服裝暴露面積越大屏蔽效能越差，圍裙類(lèi)暴露面積過(guò)大的服裝基本不具有電 磁屏蔽效能。 傳統(tǒng)觀點(diǎn)把織物的抗靜電和防輻射視為同一電學(xué)屬性，為了探討兩者之間的 區(qū)別與聯(lián)系，本文還研究了有機(jī)導(dǎo)電短纖維混紡紗的導(dǎo)電性和電磁屏蔽效能的關(guān) 系，當(dāng)有機(jī)導(dǎo)電纖維與棉混紡含量達(dá)到4 以上時(shí)，紗線的導(dǎo)電率便達(dá)到抗靜電 要求，但其織物的防輻射效果卻很低。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有機(jī)導(dǎo)電纖維與棉混紡比低于 1 0 時(shí)，電磁屏蔽效能較低，而不銹鋼纖維含量達(dá)到1 0 以上時(shí)電磁屏蔽效能顯 著。 關(guān)鍵詞：電磁屏蔽織物和服裝，暴露面積，屏蔽效能，評(píng)價(jià)方法。 a b s t r a c t u pt on o w , t h et e s tm e t h o do fc i v i l i a na n t i e l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o np r o d u c t sh a sn o t b e e nu n i f i e di nt h ew o r l d t h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s so fg a r m e n t si sa l s os t r o n g l y a f f e c t e db yi t ss t y l eb e s i d e sf a b r i c s ，t h e r e f o r ed e s c r i b i n gt h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s so f g a r m e n to n l yb yi t sf a b r i c s s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si sl a c ko fs c i e n t i f i ce v i d e n c ea s u s u a l l yd i di np a s t f o rt h i sr e a s o n ，t h er e s e a r c ho nt e x t i l e sa n dg a r m e n t s s h i e l d i n g e f f e c t i v e n e s sa n dt os e tu pf ls c i e n t i f i ct e s t i n gm e t h o dw i l ld og r e a tc o n t r i b u t i o nt ot h e d e v e l o p m e n to fa n t i e l e c t r o m a g n e t i ci r r a d i a t i o ng a r m e n t sa n dl e a d t h em a r k e tu p g r a d i n g t h i sp a p e rb e g i n sw i t ht h er e s e a r c ho ne l e c t r o m a g n e t i ct h e o r y , m a k i n gu s eo ft h e t i m e - h a r m o n i ce l e c t r o m a g n e t i cf i e l dp r i n c i p l e ，t h e p r i n c i p l eo fe l e c t r o m a g n e t i c s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si st e s t e db yp o i n t f r e q u e n c ys i g n a lr a d i a t i o n ，an e w d o m e s t i c i n n o v a t i o n a l f c lf a b r i c sa n dg a r m e n t se l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s st e s t s y s t e m h a sb e e ns e tu p ，s oa ne v a l u a t i o nm e t h o do ft e s th a sb e e nf o r m u l a t e d a 1 1 k i n d so ff a c t o r sw h i c ha f f e c tg a r m e n t s e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sc a nb e l i s t e da n ds t u d i e dv i at h i ss y s t e m f i r s t l y , b a s e do nt h es t u d yr e s u l t so ft h ea f f e c t i o n so fas h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s so ft h e c h a m b e rc o v e r e db ys h i e l d i n gf a b r i c s ，t h i sp a p e rp o i n t so u t ：i ne l e c t r o m a g n e t i c s h i e l d i n gc h a m b e r s t h es p h e r i c a ls h e l t e r ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si sc l o s e l yr e l a t e dt o t h ep o w e ro fe l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o ns o u r c e ，t h ed i s t a n c eo ft e s tp o i n ta n df r e q u e n c y o fe l e c t r o m a g n e t i cs o u r c e t h ec o n n e c t i o nt og r o u n d ，t h es h i e l dm a t e r i a l ，a n dt h e e x i s t e n c eo fm e t a lo b j e c t sn e a r b yt e s ta r e a e t c a c e o r d i n gt ot i m e h a r m o n i c e l e c t r o m a g n e t i cf i e l dt h e o r y , w h e nt h es h i e l d i n gc h a m b e ri si nt h ei n d u c t i o nf i e l d t h e e l e c t r o m a g n e t i cf i e l ds t r e n g t hi sm u c hm o r ec o m p l i c a t e dt h a nt h ef a rf i e l do fp l a n e w a v e w h a ts oe v e rt h ef i e l ds t r e n g t hi n s i d et h eb a l ll i k es h e l t e rc a nb ec a l c u l a t e d t h e o r e t i c a l l y w h e nt h et h i c k n e s so fm e t a lc o a to ff a b r i cu pt oac e r t a i nv a l u e t h e c o n t r i b u t i o no ff u r t h e rc o a t i n gt h i c k n e s si sm e a n i n g l e s st os h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s i t s e l fi nt e r m o ft h ee l e c t r o m a g n e t i cs k i ne f f e c t i v e n e s s w i t ht h es a m eo n e e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n gf a b r i c ，t h eh i g h e ro ft h es i g n a lf r e q u e n c y , t h eb e t t e ro ft h e s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ec o a t i n g m a g n e t i cp e r r n e a b i l i t ya n de l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t yo ft h es u r f a c eo ff a b r i c s t h eh i g h e r , t h em a g n e t i cp e r m e a b i l i t ya n de l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t y ：t h eb e t t e r , t h em e t a l e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s f o ri r r e g u l a rs h a p eo fg a r m e n t s i tw o u l db e d i f f i c u l tt oc a l c u l a t et h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sa si d e a lm o d e ls p h e r i c a ls h e l t e rd o e s f o r t h er e a s o nt h a ti tw o u l db es t r o n g l ya f f e c t e db yt h ea c t u a ls i t u a t i o n so fg a r m e n t s t h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sc a nc o m ed o n es i g n i f i c a n t l yv i at h ea n t i e l e c t r o m a g n e t i c s h i e l d i n gg a r m e n t sc o l l a r s ，c u f f s ，p l a c k e t sa n do t h e rk i n do fe x p o s u r e s t h i sr e s e a r c h i n d i c a t e s ：t h eg a r m e n t ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s c a l l tb es i m p l yc h a r a c t e r i z e db y f a b r i c ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s i no r d e rt o t e s ta b o v er e s u l t s ，t h i ss u b j e c tj o i n sa d v a n t a g e so fi n t e r n a t i o n a l b i g s a m p l em e t h o d a n d w i n d o wm e t h o d w h i c hh a sb e e ns u m m a r i z e dc o m p r e h e n s i v e l y a n dc r e a t e s f c lt e s tm e t h o do ff a b r i ca n dg a r m e n te l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n g e f f e ：c t i v e n e s st e s t i n gs y s t e m s ot h a t ，f a b r i c sa n dg a r m e n t ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s c a nb ee v a l u a t e du n d e rt h es a m et e s t i n gc o n d i t i o n t h ep o i n tf r e q u e n c ye m i s s i o n sa r e t a k e ni n t ot h ew a v es i g n a ls o u r c ei nt h es y s t e m ，i n c l u d i n gm i d d l ea n dh i g hf r e q u e n c y b a n d t h e s ee l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o ns o u r c e sa r et y p i c a lb a n d s ，a l m o s ta l lh o m e a p p l i a n c e sa n d c i v i l i a nl i v i n ge n v i r o n m e n t se l e c t r o m a g n e t i cf r e q u e n c yp o l l u t i o n s o u r c ea r ec o v e r e d t h ea n e c h o i cc h a m b e ri su s e di ne l e c t r o m a g n e t i cs i g n a la d a p t i n g u n i t w h i c hi sa b l et or e c e i v ea l la t t e n u a t i o n so fe l e c t r o m a g n e t i cw a v e ，t h e nc a l c u l a t e d t h ef a b r i ca n dg a r m e n t ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sb yc o n v e r s i o nf o r m u l a i nt h i s p a p e r , t h ee f f e c t i v e n e s s o fa l lk i n d sa n t i e l e c t r o m a g n e t i cg a r m e n t s a r e e v a l u a t e ds y s t e m a t i c a l l ya n di n d i c a t e s ：g a r m e n t s s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sa r ec l o s e l y r e l a t e dt ot h eo p e n i n g s ，s u c ha ss l i t s ，a n df a b r i cp h y s i c a ls t a t e se t c r e l a t i v e l y , t h e s l i t so fg a r m e n ta r ef a t a la g a i n s to t h e rc o n d i t i o n s w e t t i n gf a b r i ch a sl o wf r e q u e n c y a t t e n u a t i o n h i g h e l f r e q u e n c ya t t e n u a t i o ni s n tn o t a b l e d i f f e r e n ts t y l e so fg a r m e n t so f s a m es h i e l d i n gf a b r i c s ，t h el i m i t e ds h i e l d i n ge f f e ：c t i v e n e s sw o u l dn o te x c e e ds i n g l e f a b r i c ss h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s t h em o r eo ft h ee x p o s u r ea r e a s ，t h el o w e ro ft h e s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s ，f o re x a m p l e ，t h eg a r m e n t l i k ea p r o n s ，a l m o s tl o s ta n y s h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s sp r o p e r t ya c t u a l l y t r a d i t i o n a l l y , p e o p l er e g a r da n t i - s t a t i ca n da n t ie l e c t r o m a g n e t i cp r o p e r t yo ff a b r i c s a s o n ep h y s i c a lp r o p e r t y i no r d e rt of i n do u tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h i st w op r o p e r t i e s ， t h i sp a p e ra l s or e s e a r c ho nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e no r g a n i cc o n d u c t i v ef i b e r sb l e n d e d y a m sc o n d u c t i v i t y a n de l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s w h e no r g a n i c c o n d u c t i v ef i b e rc o n t e n to fy a mi su pt o4 t h ea n t i - s t a t i cp r o p e r t yo f i t sf a b r i ci s s a t i s f a c t o r y , w h i l et h es h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s s i sm u c hl o w e r w h e nt h eo r g a n i c c o n d u c t i v ef i b e rc o n t e n tu pt o10 ，t h ee l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si s m u c hl o w e rt h a nt h ef a b r i cc o n t e n to fs t a i n l e s ss t e e lf i b e ro fu pt o 10 ，w h i c h e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s si sn o t a b l e k e yw o r d s ：e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n gf a b r i ca n dg a r m e n t ，e x p o s u r ea r e a ，s h i e l d i n g e f f e c t i v e n e s s ，m e t h o do ft e s t ， 目錄 第一章緒論1 1 1 電磁場(chǎng)與電磁污染l 1 1 1 電磁場(chǎng)源種類(lèi)2 1 1 2 人工輻射場(chǎng)源分類(lèi)3 1 2 電磁波的生物效應(yīng)4 1 2 1 電磁波對(duì)生物體的致熱效應(yīng)：4 1 2 2 非熱效應(yīng)5 1 3 電磁屏蔽織物與服裝6 1 3 1 電磁屏蔽織物和防護(hù)服裝6 1 3 2 電磁屏蔽織物生產(chǎn)技術(shù)：7 1 4 電磁屏蔽效能的測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀1 2 1 4 1 “m i l s t d - 2 8 5 大樣法”特性1 2 1 4 2 同軸測(cè)量法1 3 1 4 3 拱形法1 4 1 5 本課題的主要研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)1 5 第二章電磁屏蔽原理與效能1 7 2 1 電磁屏蔽基礎(chǔ)理論1 7 2 1 1 電磁輻射傳播特性1 7 2 1 2 電磁波分類(lèi)與射頻電磁場(chǎng)2 0 2 1 3 電磁屏蔽原理2 3 2 2 理想球面屏蔽體的屏蔽效能2 6 2 2 1 研究模型2 6 2 2 2 影響屏蔽體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)的因素2 6 2 2 3 理想球面屏蔽體內(nèi)磁場(chǎng)屏蔽2 8 2 2 4 屏蔽體內(nèi)電磁衰減原理2 9 2 3 球面電磁屏蔽體內(nèi)部效能的計(jì)算3 9 2 3 1 求解模型3 9 2 3 2 矢量磁位表達(dá)式4 0 2 3 3 結(jié)果驗(yàn)證4 1 2 3 4 計(jì)算實(shí)例4 1 2 3 5 計(jì)算結(jié)果分析二4 4 2 4 服裝屏蔽效能內(nèi)在影響因素分析j 4 4 2 4 1 服裝織物屏蔽效能4 4 2 4 2 服裝開(kāi)口和狹縫對(duì)服裝屏蔽效能的影響4 7 2 5 小結(jié)4 7 第三章測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)4 9 3 1 電場(chǎng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)定4 9 3 1 1 測(cè)量天線選擇4 9 3 1 2 儀表量程5 0 3 2 小天線的輸入阻抗和有效長(zhǎng)度5 0 3 2 1 小天線輸入的阻抗5 0 3 2 2 小天線的有效長(zhǎng)度。5 1 3 3 高頻電磁場(chǎng)近區(qū)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量?jī)x的選定5 2 3 3 1 工作原理5 2 3 3 2 技術(shù)指標(biāo)：一5 2 3 3 3 電場(chǎng)探頭的選定。：5 3 3 3 4 整流與濾波電路的選用5 4 3 3 5 頻率響應(yīng)5 5 3 3 6 磁場(chǎng)探頭的選擇5 6 3 3 7 場(chǎng)強(qiáng)儀的表體。5 6 3 4 “大樣開(kāi)窗法”測(cè)試系統(tǒng)的建立5 8 3 4 1 測(cè)試原理5 8 3 4 2 測(cè)試窗及尺寸6 0 3 4 3 主要儀器設(shè)備的選擇6 0 3 4 4 系統(tǒng)誤差分析6 1 3 5 小結(jié)6 2 第四章測(cè)試原理與方法6 3 4 1 “大樣開(kāi)窗法”的原理和測(cè)試范圍6 3 4 1 1 原理與術(shù)語(yǔ)6 3 4 1 2 測(cè)試目的及范圍6 3 4 1 3 設(shè)備及材料6 4 4 1 4 取樣“ 4 1 5 測(cè)試程序6 5 4 1 6 測(cè)試結(jié)果計(jì)算6 6 4 1 7 測(cè)試報(bào)告6 7 4 2 織物屏蔽效能小同軸測(cè)試方法i 。6 7 4 2 1 測(cè)量裝置6 7 4 2 2 測(cè)量原理6 7 4 - 3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與安全6 9 4 4 ，j 、結(jié)6 9 第五章屏蔽效能測(cè)試結(jié)果與分析7 1 5 1 織物物理狀態(tài)對(duì)屏蔽效能的影響一7 1 5 1 1 開(kāi)口對(duì)屏蔽織物效能的影響7 1 5 1 2 縫隙對(duì)織物屏蔽效能的影響7 6 5 1 3 織物干濕狀態(tài)對(duì)織物屏蔽效能的影響7 9 5 1 4 洗滌對(duì)織物屏蔽效能的影響8 l 5 2 服裝暴露面積對(duì)其屏蔽效能的影響8 3 5 2 1 不同織物模擬不同款式服裝效能測(cè)試8 3 5 2 2 同一織物制成不同款式服裝效能測(cè)試8 5 5 3 有機(jī)導(dǎo)電短纖維混紡紗的導(dǎo)電及其織物屏蔽效能9 0 5 3 1 有機(jī)導(dǎo)電纖維的發(fā)展歷程9 0 5 3 2 有機(jī)導(dǎo)電纖維混紡紗抗靜電防輻射實(shí)驗(yàn)9 1 5 4 防電磁輻射服裝屏蔽效能的評(píng)價(jià)9 6 5 5 小結(jié)9 8 第六章結(jié)論與展望一1 0 1 6 1 結(jié)論10 1 6 2 展望10 2 參考文獻(xiàn)10 3 攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研工作和發(fā)表論文與專(zhuān)利情況1 0 9 致謝一11l i l l 第一章緒論 第一章緒論 紡織品的功能性日益受到業(yè)界和廣大消費(fèi)者的重視。電磁屏蔽紡織品服裝已 經(jīng)超越勞動(dòng)保護(hù)服裝的特殊用途，成為大眾消費(fèi)品走進(jìn)日常生活。但是，由于國(guó) 內(nèi)外一直以來(lái)沒(méi)有統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)的防電磁輻射紡織品服裝得不到有效的 質(zhì)量認(rèn)證，存在商家夸大防護(hù)功能，誤導(dǎo)消費(fèi)者的現(xiàn)象。另外，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)通行 的做法是用服裝面料的屏蔽效能來(lái)表征服裝的屏蔽效能是不科學(xué)的，電磁屏蔽面 料制成服裝后，電磁屏蔽效能受服裝款式的影響巨大。因此，研究紡織品服裝的 屏蔽效能，建立科學(xué)的測(cè)試系統(tǒng)和方法對(duì)指導(dǎo)電磁屏蔽紡織品服裝的開(kāi)發(fā)和規(guī)范 市場(chǎng)具有重要意義。 1 1 電磁場(chǎng)與電磁污染 浩瀚的宇宙空間充滿電磁波，人類(lèi)實(shí)際生活在電波的“海洋”里。如太空及 地面發(fā)出的各種輻射：太陽(yáng)風(fēng)、x 一射線、紫外線、光輻射、紅外線輻射、高頻 賀低頻電磁輻射、以及其他形式的宇宙射線等n ，。電磁波與人類(lèi)關(guān)系極為密切， 它在極其廣泛地為人類(lèi)服務(wù)，電磁場(chǎng)中存儲(chǔ)有能量，可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，信息傳 遞，目標(biāo)探測(cè)，疾病診斷和治療，交通運(yùn)輸，感應(yīng)加熱，介質(zhì)加熱等工作目的【2 】。 然而，在電子技術(shù)與電磁波應(yīng)用技術(shù)高速發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了電磁波污染【3 】， 電磁學(xué)專(zhuān)家形象地用“電子煙霧”表達(dá)電磁波輻射與電磁能量的泄漏，以及由此而 造成的污染。電磁污染在一定程度也給人類(lèi)帶來(lái)麻煩，甚至危害著人類(lèi)的健康。 自從第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，微波已經(jīng)蔓延到整個(gè)地球上空，微波源在以驚人的速 度增長(zhǎng)，人類(lèi)置身于電子煙霧之中已經(jīng)沒(méi)有藏身之地。 上世紀(jì)4 0 年代，前蘇聯(lián)和美國(guó)的一些操縱電子理療設(shè)備的人員感覺(jué)到身體 出現(xiàn)某些不適癥狀，作業(yè)時(shí)間一長(zhǎng)普遍感到頭痛頭昏、失眠多夢(mèng)、四肢無(wú)力、白 血球總數(shù)升高等癥狀，開(kāi)始著手研究電磁輻射對(duì)機(jī)體危害與防護(hù)問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)： 一定強(qiáng)度的電磁輻射不僅直接影響到各個(gè)領(lǐng)域中電子設(shè)備的正常工作，使之信息 失誤、控制失靈，更為嚴(yán)重的是：大強(qiáng)度的電磁輻射長(zhǎng)期作用可使人體健康受到 不同程度的危掣4 。 目前，用于遠(yuǎn)距離輸電的高壓電線，對(duì)人體的新陳代謝可以產(chǎn)生明顯的影響。 聯(lián)邦德國(guó)的一些醫(yī)學(xué)工作者，曾發(fā)現(xiàn)一些“神秘”死亡的兒童大都是住在靠近高壓 天津工業(yè)大學(xué)博十學(xué)位論文 電線和電氣化鐵道的地方，死亡的真正原因懷疑是電磁污染所致【5 】。 對(duì)于生活在現(xiàn)代城市中的居民，要想避免電磁波的輻射是很困難的，越來(lái)越 多的家用電器使人的身體必然暴露在同一頻段的低強(qiáng)度的電磁輻射環(huán)境中。當(dāng) 然，也不必恐慌，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，家用電器的輻射標(biāo)準(zhǔn)是有限定的，一般 來(lái)說(shuō)家庭環(huán)境中的電磁輻射強(qiáng)度會(huì)低于安全極限值，是基本安全的。但對(duì)于特殊 人群或敏感人群，如心臟病人，孕婦和兒童，以及在特殊環(huán)境下，電磁輻射對(duì)他 們的危害還是存在的，采用一定的防護(hù)手段也是必要的。 1 1 1 電磁場(chǎng)源種類(lèi) 電磁場(chǎng)污染源主要包括兩大類(lèi)，即自然電磁場(chǎng)與人工電磁場(chǎng)源。自然電磁場(chǎng) 源來(lái)自于自然界，是由自然界某些自然現(xiàn)象所引起的。由于自然界發(fā)生某些變化， 常常在大氣層中引起電荷的電離，發(fā)生電荷的蓄積，當(dāng)達(dá)到一定程度后引起火花 放電，火花放電頻帶很寬，它可以從幾千赫一直到幾百兆赫，乃至更高頻率。人 工電磁場(chǎng)污染源產(chǎn)生于人- r n 造的若干系統(tǒng)、電子設(shè)備與電氣裝置。人工電磁場(chǎng) 源按頻率不同又可分為工頻場(chǎng)源與射頻場(chǎng)源。工頻雜波場(chǎng)源中，以大軸功率輸電 線路所產(chǎn)生的電磁污染為主，同時(shí)也包括若干種放電型場(chǎng)源。射頻場(chǎng)源主要指由 于無(wú)線電設(shè)備或射頻設(shè)備工作過(guò)程中所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)與電磁輻射。電磁場(chǎng)源可 用表1 1 與表1 2 說(shuō)明： 表1 - 1 自然電磁場(chǎng)分類(lèi)i l 】 、 電磁場(chǎng)分類(lèi)來(lái)源 大氣與空氣污染 自然界的火花放電、雷電、臺(tái)風(fēng)、寒冷雪飄、火山噴發(fā) 太陽(yáng)電磁場(chǎng)源太陽(yáng)的黑點(diǎn)活動(dòng)與黑體放射 宇宙電磁場(chǎng)源銀河系恒星的爆發(fā)、宇宙間電子移動(dòng) 2 第一章緒論 表卜2 人工型電磁場(chǎng)污染源分類(lèi) 分類(lèi) 設(shè)備名稱(chēng)污染源與部件 一 由于高電壓、大電流引起靜電感應(yīng)、 放 電暈放電電力線( 送配電線) 電磁感應(yīng)、大地漏泄電流所造成 一 電 輝光放電放電管白光燈、高壓水銀燈及其他放電管 所 致 場(chǎng) 弧光放電開(kāi)關(guān)、電氣鐵道、放電管點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、整流裝置 源 電氣設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)、冷藏 火花放電整流器、發(fā)電機(jī)、放電管點(diǎn)火系統(tǒng) 車(chē)、汽車(chē) 大功率輸電線、電氣設(shè)污染來(lái)自高電壓、大電流的電力線 工頻感應(yīng)場(chǎng)源 備、電氣鐵道場(chǎng)電氣設(shè)備 廣播、電視與通風(fēng)設(shè)備的振動(dòng)與發(fā) 無(wú)線電發(fā)射器、雷達(dá) 射系統(tǒng) 高頻加熱設(shè)備、熱合機(jī)、工業(yè)用射頻利用設(shè)備的工作電路與 射頻輻射場(chǎng)源 微波干燥機(jī) 。 振蕩系統(tǒng) 醫(yī)學(xué)用射頻利用設(shè)備的工作電路與 理療機(jī)、治療機(jī) 振蕩系統(tǒng) 微波爐、電腦、電磁灶、 家用電器功率源為主 電熱毯 移動(dòng)通信設(shè)備手機(jī)、小靈通、對(duì)講機(jī) 天線為主 高層樓群以及大的金屬 建筑物反射墻壁、鋼筋、吊車(chē) 構(gòu)件 1 1 2 人工輻射場(chǎng)源分類(lèi) 人為輻射的產(chǎn)生的電磁源、產(chǎn)生的時(shí)間和地區(qū)以及頻率分布特性是多種多樣 的。若根據(jù)頻段劃分，對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染的主要?jiǎng)澐譃椋汗ゎl，以大軸功率輸送架 空線和變配電站為主；射頻，主要包括工、科、壓射頻設(shè)備、廣播電視發(fā)射系統(tǒng)、 雷達(dá)系統(tǒng)及微波加熱系統(tǒng)；射頻段還包括通信設(shè)施，比如手機(jī)；辦公設(shè)備，比如 電腦；家用電器，諸如微波爐、電磁爐、電熱毯等等。由于上述設(shè)施，功率大， 輻射強(qiáng)度大，因而往往在其過(guò)程中，會(huì)對(duì)一定范圍的環(huán)境構(gòu)成了污染。 電磁污染的定義：當(dāng)電磁輻射( 或電磁感應(yīng)) 場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定量值時(shí)，有可 能對(duì)人體或生物體產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，造成不良影響與危害，或未達(dá)到危害人體，但 干擾了正常通訊等均構(gòu)成電磁污染。 電磁輻射污染對(duì)人體的損害主要有三類(lèi)：一是對(duì)人體直接致病損害；二是導(dǎo) 致胎兒畸形；三是導(dǎo)致遺傳物質(zhì)，細(xì)胞或基因發(fā)生突變，造成潛在損害。 3 天津工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 1 2 電磁波的生物效應(yīng) 到目前為止，電磁輻射對(duì)生物體的作用機(jī)制，大體上分為熱效應(yīng)與非熱效應(yīng) 兩類(lèi)，用圖1 - i 標(biāo)出則方便于分析、研究。 圓 | 黼l l 菲漲 圓l 蘭蘭竺塾| 睜理力孝姚i 7 1 、二 l 洋讕l 細(xì)簏電位致麥l ! l 怒 壓 l 篼豫l 陟尋空閱灞潑曬霰子躉匐及援蕊蓬勸i 、 電 導(dǎo) l i| 細(xì)贍嬲燃翔雅效壹l 效 電 掛 應(yīng) 效 睫動(dòng)加速l ，i 蜜宇甲 降蕘膜通過(guò)性改變| 恒 隆物生仡活饕掛敵變l ，陂質(zhì)顆 l 鬣羹飯性大分子形戒i j i7 jx ? ? j 圈降燃l 圖1 1 電磁輻射生物效應(yīng)作用原理m 1 電磁輻射的危害分為電離輻射與非電離輻射兩類(lèi)危害，本章闡述非電離輻射 危害。從頻率概念來(lái)講主要是指工頻場(chǎng)與射頻電磁場(chǎng)頻段。工頻場(chǎng)與電磁場(chǎng)的場(chǎng) 強(qiáng)度達(dá)到足夠限度時(shí)，能對(duì)人體發(fā)生作用。從事射頻作業(yè)時(shí)，直接對(duì)身體產(chǎn)生作 用的不是射頻電流本身的接觸作用，而是由于電磁輻射作用的結(jié)果。機(jī)體處在射 頻電磁場(chǎng)的作用下，能吸收一定的輻射能量發(fā)生生物學(xué)作用，主要是熱作用【7 j 。 電磁輻射是從事各種射頻作業(yè)的外界環(huán)境中的特定性因素。除熱效應(yīng)之外，還能 產(chǎn)生另一種非熱效應(yīng)。 1 2 1 電磁波對(duì)生物體的致熱效應(yīng) 由于電磁場(chǎng)方向變化極快，致使偶極子發(fā)生迅速的取向作用。在取向過(guò)程， 偶極子與周?chē)肿影l(fā)生劇烈碰撞而產(chǎn)生大量的熱。所以，當(dāng)機(jī)體處在電磁場(chǎng)中時(shí)， 人體內(nèi)的分子發(fā)生重新排列。分子在排列過(guò)程中的相互碰撞摩擦，消耗了場(chǎng)能而 轉(zhuǎn)化熱能，引起熱作用。此外，體內(nèi)還有電介質(zhì)溶液，其中的離子因受到場(chǎng)力 作用而發(fā)生位置變化，當(dāng)頻率很高時(shí)將在其平衡位置振動(dòng)，也能使電介質(zhì)發(fā)熱； 同時(shí)，體內(nèi)的某些萬(wàn)分為導(dǎo)體，比如體液等，在不同程度上具有閉合回路的性質(zhì)， 4 第一章緒論 這樣在電磁場(chǎng)作用下尚可產(chǎn)生局部性感應(yīng)渦流而導(dǎo)致生熱。由于體內(nèi)各個(gè)組織的 導(dǎo)電性能不同，電磁場(chǎng)對(duì)機(jī)體各個(gè)組織的熱作用也不一樣。通過(guò)上述關(guān)于作用機(jī) 理的分析看出：電磁場(chǎng)強(qiáng)度愈大，分子運(yùn)動(dòng)將場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為熱能的量值愈大，身體 熱作用就愈明顯劇烈。電磁場(chǎng)對(duì)人體的作用程度是與場(chǎng)強(qiáng)度成正比的。因此，當(dāng) 電磁場(chǎng)的輻射強(qiáng)度在一定量值范圍內(nèi)，它可以