電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)估算

電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)估算RevisedbyPetrelat2021電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)估算與深圳中波電臺(tái)實(shí)例分析ElectromagneticRadiationFieldIntensityEvaluationand

ShenzhenMediumWaveRadioStationCaseAnalysis

鐘松峰，朱澤健，李均美ZhongSong-feng,Zhuze-jian,LiJun-mei(深圳市無(wú)線電監(jiān)測(cè)站，深圳518033)ShenzhenRadioMonitorStationShenzhen518033,China)摘要：本文介紹了無(wú)線電電磁輻射及其對(duì)人體設(shè)備系統(tǒng)的影響．和我國(guó)現(xiàn)行的電磁輻射限值標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)估算的理論分析以及對(duì)中波電臺(tái)的實(shí)際測(cè)且．來(lái)對(duì)深圳市廣播電臺(tái)電磁輻射悄況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞:電磁輻射；場(chǎng)強(qiáng)估算；中波電臺(tái)：環(huán)境評(píng)價(jià)Abstract:theauthorofthisessayIntroducestheradioelectromagneticradiationandItseffectonthehumanbodyequipmetsystem,andtheChinacurrentelectromagneticradiationlimitstandard.AnalyzeandappraisetheShenzhenmediumwaveradiostationelectromagneticradiationcasethroughthetheoryanalysisontheelectromagneticradiationfieldintensityevaluationandthebactualmeasurementofthemediumwaveradiostation.Keywords:Electromagneticradiation;FieldIntensityevaluation;Mediumwaveradiostatic;Environmentevaluation.當(dāng)今是信息社會(huì)時(shí)代，而信息傳播的主要方式之一便是無(wú)線電電磁波。隨著無(wú)線電通信事業(yè)的發(fā)展，大量地出現(xiàn)了電視臺(tái)、廣播站、雷達(dá)站、微波站、衛(wèi)星地球站，以及各種移動(dòng)通信發(fā)射基站。這些無(wú)線電發(fā)射設(shè)備在傳播有用信息的同時(shí)，也增加了環(huán)境中的電磁輻射水平，對(duì)于人民群眾存在一定的電磁輻射污染，對(duì)于科、工、醫(yī)領(lǐng)域的設(shè)備也是一種輻射干擾源。隨著信息化進(jìn)程的提高，環(huán)境中的電磁輻射水平會(huì)越來(lái)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(dǎo)發(fā)射(ConductedEmission)，輻射發(fā)射也就是我們所說(shuō)的電磁輻射，是指“通過(guò)空間傳播的，有用或不希望有的電磁能量”。一般來(lái)說(shuō)，電磁環(huán)境的主要影響因素是電磁輻射。對(duì)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(qiáng)度可分為弱電磁輻射和強(qiáng)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(gè)數(shù)量級(jí)，而相對(duì)來(lái)說(shuō)，強(qiáng)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(wú)軌電車及其它依靠電力牽引的客、貨運(yùn)車輛，及內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng))，工科醫(yī)類(是指按工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療及家用或類似用途的要求而設(shè)計(jì)，用以產(chǎn)生并在局部使用無(wú)線電頻率能量的設(shè)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(zhǎng)、中短波廣播，調(diào)頻廣播、電視及差轉(zhuǎn)發(fā)射臺(tái)；通訊發(fā)射類包括短波微波通信臺(tái)，地面衛(wèi)星發(fā)射臺(tái)、雷達(dá)導(dǎo)航發(fā)射臺(tái)、移動(dòng)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(duì)人體的影響電磁輻射對(duì)人體組織產(chǎn)生兩種作用：一種是致熱效應(yīng)，即電磁輻射會(huì)使人體發(fā)熱，在超過(guò)一定限度的強(qiáng)電磁輻射作用下，人體會(huì)發(fā)熱而出現(xiàn)高溫生理反應(yīng)，使人體產(chǎn)生功能障礙和病理?yè)p害，如神經(jīng)衰弱，白細(xì)胞減少等病變；另一種是非熱效應(yīng)，當(dāng)?shù)蛷?qiáng)度電磁輻射長(zhǎng)時(shí)間作用于人體，雖然人體溫度沒(méi)有明顯升高，但往往也會(huì)引起人體細(xì)胞的共振，使細(xì)胞活動(dòng)能力受限，這樣也會(huì)出現(xiàn)一些生理反應(yīng)，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(lái)表示。定義為人體單位時(shí)間、單位質(zhì)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(duì)電子設(shè)備或系統(tǒng)的干擾影響電磁輻射進(jìn)入電子設(shè)備或電子系統(tǒng)的通常有兩個(gè)通道：其一為直接輻射到設(shè)備或系統(tǒng)上形成電磁干擾；其二為由于感應(yīng)耦合或靜電耦合，或者電磁耦合使電磁波輻射在附近的導(dǎo)線上產(chǎn)生傳導(dǎo)性的電磁騷擾，并從這些導(dǎo)線經(jīng)由設(shè)備的電源線、信號(hào)線或控制線加到設(shè)備上。大量的研究表明，電磁輻射會(huì)造成廣播電視不能收聽和收看；自動(dòng)控制信號(hào)失誤；電子儀器儀表失靈；飛機(jī)指標(biāo)信號(hào)失誤或空中指揮信號(hào)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(duì)武器彈藥、燃油等易燃、易爆物質(zhì)產(chǎn)生潛在的威脅，如高頻輻射會(huì)致使導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)失靈，石油天然氣庫(kù)爆炸等嚴(yán)重事件，從而危及人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。1.3電磁輻射限值標(biāo)準(zhǔn)電磁輻射的安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，最早由前蘇聯(lián)和美國(guó)分別于上世紀(jì)50年代研究提出的，70年代制定出關(guān)于高頻電磁場(chǎng)容許臨界參數(shù)的第一批標(biāo)準(zhǔn)文件，80年代之后，前蘇、美對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改。目前WHO對(duì)于電磁安全性研究重點(diǎn)是1996年開始的“國(guó)際電磁場(chǎng)計(jì)劃(InternationEMFProject)"，其研究重點(diǎn)在于更精確的評(píng)估環(huán)境中低頻電磁場(chǎng)的暴露風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)期暴露于低頻電磁場(chǎng)的可能生物作用與機(jī)制，相關(guān)的管制辦法與防護(hù)措施，安全暴露的教育宣傳等。我國(guó)從1988年以來(lái)，先后頒布了《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB9175-88)、《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；《輻射環(huán)境保護(hù)導(dǎo)則-電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)》(HJ/T10.3-96)、《微波輻射生活區(qū)安全限制》(GB475-88)等標(biāo)準(zhǔn)(見表1和表2)。最近完成的《電磁輻射暴露限值和測(cè)量方法(草案)》中更明確地規(guī)定了時(shí)變電場(chǎng)和磁場(chǎng)的職業(yè)暴露導(dǎo)出限值和公眾暴露導(dǎo)出限值(rms值)。：表1電磁輻射的安全限值標(biāo)準(zhǔn)號(hào)對(duì)象頻率波型平均功率密度時(shí)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(wú)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(zhǎng)?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(dǎo)出限值頻率范圍(MHz)電場(chǎng)強(qiáng)度V/m磁場(chǎng)強(qiáng)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(duì)照參考；f是頻率，單位為MHz。2、電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)估算2.1遠(yuǎn)區(qū)物強(qiáng)估算x=--九 82+(60x=--九 82+(60九0)2用場(chǎng)強(qiáng)計(jì)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(cè)位置與發(fā)射無(wú)線中心距離；P為發(fā)射機(jī)標(biāo)稱功率；G為相對(duì)于基本振子的無(wú)線增益A為地波衰減因子；x為數(shù)量距離；入為波長(zhǎng)；￡為大地介電常數(shù)；。為大地導(dǎo)電系數(shù)。表3為主要地質(zhì)參數(shù)（￡、o）:地質(zhì)導(dǎo)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(chǎng)強(qiáng)計(jì)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(zhǎng)）的遠(yuǎn)場(chǎng)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(biāo)的仰角和水平角度。2.2近場(chǎng)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算對(duì)于近場(chǎng)區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)，難于用理論公式計(jì)算，—般直接測(cè)量。2.3復(fù)合場(chǎng)強(qiáng)復(fù)合場(chǎng)強(qiáng)為兩個(gè)或兩個(gè)以上頻率的電磁波復(fù)合在—起的場(chǎng)強(qiáng)，可如下計(jì)算E=：'E2+E2+ +E2（8）Y1 2 n式中：E為復(fù)合場(chǎng)強(qiáng)E],E2…En為單個(gè)頻率的場(chǎng)強(qiáng)值。3、深圳市中波廣播電臺(tái)電磁輻射實(shí)例深圳市中波廣播電臺(tái)天線分布有兩處：—處為深圳廣播電臺(tái)天線，另—處為東門中波轉(zhuǎn)播電臺(tái)。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(jì)算東門人民公園中波轉(zhuǎn)播電臺(tái)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(zhǎng)較長(zhǎng)，有一定繞射能力，可繞射山體和地面建筑，發(fā)射塔近場(chǎng)有較強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)，隨著距離增加而逐漸衰減。下面對(duì)中波發(fā)射電磁輻射進(jìn)行理論計(jì)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(shè)施保護(hù)條例》，對(duì)于中波，從天線以外250m處為計(jì)算起點(diǎn)。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(jì)算在距廣播電臺(tái)250m?3km范圍內(nèi)，電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)在0.5?5.5v/m之間，小于GB9175-88規(guī)定的10v/m,更遠(yuǎn)小于GB8702-88規(guī)定的40v/m。3.2實(shí)地測(cè)量根據(jù)深圳市無(wú)線電監(jiān)測(cè)站的測(cè)量數(shù)據(jù)，在主發(fā)射天線以西、以北25m范圍內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)一般大于10v/m。主發(fā)射天線以南、以東12m范圍內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)一般均大于10v/m，而在其它更遠(yuǎn)的地方場(chǎng)強(qiáng)都不超過(guò)10v/m，近似符合理論計(jì)算。另外，發(fā)現(xiàn)附近樓層越高的地方，場(chǎng)強(qiáng)越大。(具體測(cè)量數(shù)據(jù)參照1998年《深圳市中波廣播電臺(tái)電磁環(huán)境分析—工程測(cè)量、計(jì)算機(jī)模型及模擬實(shí)驗(yàn)》)通過(guò)以上理論計(jì)算與實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,可以得出以下結(jié)論：建筑規(guī)劃只要嚴(yán)格按照《廣播電視設(shè)施保護(hù)條例》,電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)是不會(huì)超過(guò)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的。250m以外，電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)低于5.5v/