电磁波测量技术论文
电磁波测量技术论文
电磁波是在高频电磁振荡的情况下，部分能量以辐射方式从空间传播出去形成的电波与磁波的总称，学习啦小编整理了电磁测量技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
电磁测量技术论文篇一
广播电台电磁波测量与分析
摘 要：对广播电台电磁波进行测量与分析，对于发射电台是否可能于附近区域产生过量的电磁场及进行实测时，对测量区域评估有相当的参考价值
关键词：电磁波;检测;方法
中图分类号：TN934 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2013) 18-0000-02
一、电磁场强?计的原?与特性
电磁场强度计的构成主要可分为感测头、场强度显示计、以及连结这两部分的中段高阻传输线，在感测到电场时可产生一个正比于此入射电场强度平方的直流输出信号。不论入射电场的方向及极化为何，均能感测得到其三方向分量，而此三分量之和即为此电场之等效功率密度。正交架构使感测头对任何入射方向及极化的磁场均可测量，三个线圈所得分量之和即为此磁场之等效功?密?。只要量得电场强度，即可求得相对之磁场强度及辐射功率密度。
显示计具备的特性主要有下?几项：
(一)场强显示：场强度显示值的表示通常以V/m(电场强度)、A/m(磁场强度)、mW/cm2或W/m2(电磁场功率密度)来表示，有以下之转换关系：
功率密度P(W/m2)=电场强度E(V/m)×磁场强度H(A/m)
功率密度P(mW/cm2)=10×P(W/m2)
若测量条件符合远场条件时，功率密度P与电场强度E、磁场强度H间另具备下列关系：
E(V/m)=377×H(A/m)
P(mW/cm2)=E2(V/m)2/3770
P(mW/cm2)=37.7×H2(A/m)2
(二)警示装置：当所测量的场强度值超过所设定的警示位准时，即会发出警示的声音。当场强度计利用信号传输线以远距离的方式进行测量时，亦可利用一传输线将此警示声音信号经由警示输出端拉至操作人员处另接警示器。一般在电磁场频率高于300MHz时，使用电场强度计测量电场即可;当电磁场频率低于30MHz时，则需分别使用电场强度计及磁场强度计对电场及磁场作测量，因为此时多属近场测量电场与磁场间并无377欧姆的比值关系;而在电磁场频率介于30MHz及300MHz之间时，则视测量的电磁波频率与测量环境的状况决定是否同时测量电场及磁场或测量其中之一。
二、广播电台电磁波测量
(一)方法概要
主要采用三轴全向性电磁场感测头搭配电磁场强度显示器为检测仪器，测量结果与非游离辐射环境建议值比较，若超过环境建议值则采用天线与频谱分析仪(接收机)组成测量系统进行测量及确认。适用范围为调幅(AM)广播电台、调频(FM)广播电台、无线电视台及移动电话基地台等中高频(10kHz～2165MHz)电磁波发射源。干扰为可能经由连接线或直接对测量仪器内部电路造成影响。因此必须选择有良好电磁隔离效果量表，而连接线部分应为非金属导线，例如以高阻线或光纤制成连接线。使用的仪器及设备有，全向性电磁场强度计：频宽涵盖被测电磁场的频率、具有显示测量最大值与平均值功能、具有测量均方根值(RMS)的功能、可执行三轴全向性测量。天线与接收机：天线与频谱分析仪之工作频率须涵盖被测电磁场的频率。
(二)测量方法：
避免接触电台或基地台附近之金属导体电台或基地台通常包含有使用高电压之设备、必须小心勿近以避免电击。
1.测量点选择
依据电台或基地台之种类，将测量点之选择分为三类：
(1)调幅(AM)广播电台
测量区域之最大半径定为发射信号之1/4波长，为约在45公尺至150公尺之范围，圆形区域内选择四个正交轴线为测量线，如图所示，于每一测量线上划出等间隔的测量点，自最小测量半径至最大测量半径区域内定出5点。
(2)调频(FM)广播电台、无线电视台
扇形区域，取其发射天线最大增益的�3dB张角(半功率波束宽)。测量区域之最大半径则定为50m。选定测量区域后，在扇形区域中以天线最大增益方向为中央测量线，在中央测量线两侧扇形区域内再各取一测量线，以此三条轴线为测量线，于每一测量线上划出等间隔的测量点，自最小测量半径至最大测量半径区域内定出5点为测量点。
(3)室外测量点选定
由于所辐射信号为900/1800/2000MHz频段，波长约为16至30公分，因此在测量点的选定上要较为密集，需分下列情况：1)测量区域面积在20平方公尺以内时，在区域内以每边长约一公尺为单位，定出方格线，在每一方格线交点上(无障碍物且人员可达处)进行测量。2)测量区域面积在20至100平方公尺以内时，在区域内以每边长约二公尺为单位，定出方格线，在每一方格线交点上(无障碍物且人员可达处)进行测量。3)测量区域面积大于100平方公尺时，在区域内以每边长约三公尺为单位，定出方格线，在每一方格线交点上(无障碍物且人员可达处)进行测量。4)测量基地台周边在上述测量范围/测量点以外的其他位置，包括楼顶一般人员可达之处及住家/办公室内等。进行测量时，以距离地板高度2公尺为测量高度，在每一测量线上进行连续的移动扫瞄测量。
2.测量方式
在测量时必须由距发射天线最远的测量点往天线方向移动逐点进行测量，以避免危及人员与仪器的安全。任何测量电磁场强度计之感测头或天线皆必须距离金属物体或墙面20公分以上。
(1)AM广播电台
1)由全向性电磁场强度计为测量仪器，以最大值测量模式，于每一测量点进行距地面高度0.2至2m的连续扫瞄，扫瞄时间不得小于10sec，记录最大值为测量结果。此测量须分别使用电场感测头及磁场感测头对电场及磁场分别进行测量。2)对任一测量点倘若最大值高于环境建议值，则须在此测量点上找出最大值发生位置，并于该位置持续测量6min，取其6min平均值，确认该值是否超出环境建议值。3)倘若以全向性电磁场强度计6分钟平均值之测量结果仍高于环境建议值，得以天线与频谱分析仪组成之测量系统在此测量点上进行三轴向的场强测量，取其6min最大值，并以三轴测量结果取其和方根值，以确认此辐射电磁场是否均由该发射电台所产生。选用适当之天线分别对电场与磁场进行测量。(近场：天线周围一个波长内的区域，其中电场与磁场的关联并不按自由空间的特性阻抗) 2.调频(FM)广播电台与室外移动电话基地台
全向性电磁场强度计可为电场或磁场感测头，其余程序同AM。现场测量亦可直接使用天线与频谱分析仪组成测量系统依据测量点选择的规定，进行初步扫瞄找出最大值，再以天线与频谱分析仪组成测量系统，在该测量点上对各发射频率进行三轴向的场强测量，取其6分钟最大值，并以三轴测量结果取其和方根值，以决定是否超过环境建议值;如果该值超过环境建议值则需重新再检视其它各测量点并计算之，以决定是否超过环境建议值。
(三)结果处理
测量结果纪录内容至少需包括测量地点、当时温湿度、测量人员、发射功率与频率、各频率相对应的环境建议值、测量仪器厂牌型号、测量位置与射源相对位置图示等。当使用天线与频谱分析仪组成测量系统测量，得多个强度发射讯号时，取其前六个最大强度讯号(每一讯号皆须进行三轴测量并取其和方根值)，每一讯号皆计算其功率密度值(或电场强度或磁场强度)再以下列公式计算，结果小于1，则判定未超过环境建议值;大于1，则判定超过环境建议值，必须采取必要的安全措施。其计算公式为：
1.电场强度位准计算方法
以天线及频谱分析仪进行测量时，电场强度位准可依下列公式计算而得：E0(dBμV/m)=P(dBm)+107(dB)+AF(dB1/m)+CL(dB)
其中E0：为电场强度P：为频谱分析仪测得功率读值、
107(dB)：为电压值(dBμV)与功率值(dBm)在50欧姆阻抗系统中的转换系数
AF：为天线因子CL：为CableLoss
2.磁场强度位准计算方法
以环形天线及频谱分析仪进行测量时，磁场强度位准可依下列公式计算而得：
H(dBA/m)=P(dBm)-13(dB)+AFH(dBA/Vm)+CL(dB)
其中H：为磁场强度P：为频谱分析仪测得功率读值
-13(dB)：为电压值(dBV)与功率值(dBm)在50欧姆阻抗系统中的转换系数
AFH：为环形天线之磁场天线因子CL：为CableLoss
电磁场强度相关单位之换算方式为：
E0(dBμV/m)=20×logE1(μV/m)
E2(V/m)=E1(μV/m)/106
P(mW/cm2)=[E2(V/m)]2/(10×Zo)�[E2(V/m)]2/3770
其中E1：为以μV/m单位表示的电场强度值
E2：为以V/m单位表示的电场强度值
P：为以mW/cm2单位表示的电磁场功率密度值
Zo：为自由空间波阻抗，约等于377欧姆
以上公式仅适用于测量点满足远场条件时。
由于电磁波能提供大众无所不在的便捷通讯功能，因此也使得移动电话基地台或变电所等电力设施如雨后春笋般的设立，目前对于电磁波是否有害人体，在医学上的论证亦尚无定论。以下图为从3kHzto300GHz频率范围内，对于在控制环境及非控制环境中的环境电磁场强度的建议值。
图1 ICNIRP规范在职业/一般场所中的环境电场强度建议值
使得测量电磁波时有标准检测方法依循，对于发射电台是否可能于附近区域产生过量的电磁场及进行实测时，对测量区域评估有相当的参考价值。
参考文献：
[1]W.Xie，X.Tang，Y.Yan，Q.Zhang，T.M.Tritt，Appl.Phys.Lett.2009，94：102，111.