电磁波测量技术论文(2)
电磁波测量技术论文
[作者简介]熊淑平(1971-)，女，湖北黄冈人，黄冈职业技术学院讲师，研究方向：电子技术应用维修。
电磁测量技术论文篇二
电磁波检测
【摘 要】当今无线通讯技术迅猛发展，如何对变电所及输电线与移动电话基地台所产生的电磁场强度进行评估，便成为一个重要的工作。本文通过分析电磁波特征，论述了对这些电磁波辐射设施所产生的电磁场强度检测的方法。
【关键词】电磁波;辐射;检测
意大利的马可尼在1895 年成功以自制火花放电发报机在实验室里传送无线脉波，并于1901 年将无线脉波传越过大西洋，顺利的在英国和加拿大间进行通讯，从此便正式开启了无线通讯的时代。短短几十年，无线电波随即被大量的应用在广播及军事用途。
1 电磁波
电磁场是一种物理场，由相互依存的电磁和磁场的总和构成。电磁和磁场两者互为因果形成电磁场， 磁场随时间变化时产生电场，电场又随时间变化时产生磁场。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，电磁波是电磁场的一种运动形态。在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量没有辐射出去，几乎全反回原电路。而在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，随着电场与磁场的周期变化，电能、磁能以电磁波的形式向空间传播出去，能量不可能全部反回原振荡电路。电磁波为横波。电磁波的行进方向及电场、磁场三者相互垂直。电磁波的传播有从空中传播的空中波，还有沿地面传播的地面波。波长越长的地面波，越容易绕过障碍物继续传播，其衰减也越少。空中波有中波或短波等，其传播是靠围绕地球的电离层(电离层在离地面50～400公里之间)与地面的反复反射。振幅其强度与距离的平方成反比，沿传播方向的垂直方向作周期性交变，波本身带动能量，速度等于光速(每秒3 ×1010厘米)，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。光波就是电磁波，无线电波和光波有同样的特性。当它通过不同介质时，也会发生折射、绕射、反射、吸收及散射等。
电磁波的能量和频率高低成正比。当高能量电磁波把能量传给其他物质时，有可能撞出该物质内原子、分子的电子，使物质内充满带电离子，这种效应称为游离化，而造成这种游离化现象的电磁波就称为游离辐射，它对生物体有明显的影响。电磁波游离辐射不具电荷，就像光一样传送，但是波长更短，能量更高，包含γ 射线和Χ射线。这些具有游离能力的电磁波，其频率均高于1016 赫兹以上，低于此一频率的电磁波就属于非游离辐射。非游离辐射的能量不足以造成生物组织的分子游离化，一般将电磁波对生物的影响分为热效应与生物效应，所谓热效应是指电磁波照射到生物体，使其温度升高，而引起体内生理或病理的变化。如果电磁波的强度过高，使得所产生的热量超过生物体所能散发的热量，就会对生物体造成危险。日常生活周边防战士几乎无所不在的电视、广播、通讯等电磁辐射，由于其能量远低于人体可承受的程度，一般不致对人体造成伤害。而凡不是以热效应方式造成生物体生理变化的都称为非热效应，或称生物效应，无线电波发射设施发射的电磁波就属于非游离辐射，不具热效应，常见的移动电话基地台的电磁波是属中高频，其频率大约介于800-1900 MHz(1 MHz=106 Hz)，变电所或输电线等的电磁波是属低频，其频率大约为60Hz，皆属于非游离辐射。
2 用电磁场强度计检测
选择电磁场强度计时依测量环境与对象不同应考虑的条件：
2.1 频率范围
依所欲测量的电磁波信号频率选择电磁场强度计的工作频率范围。如AM广播535kHz～1605kHz频段、FM广播88MHz～108MHz 频段、移动通讯的900MHz、1800MHz 频段、或部分工业如半导体制程中所使用的13.56MHz 频段等。在侦测这些环境的电磁场强度时，需选用可涵盖其频率的感测头及场强显示计。若无特定已知的场强频率，则以使用较宽频带的场强度计为宜。
2.2 场的种类
依所要测量场强种类选用电场或磁场的感测头配合场强显示计使用。尤其在对低频信号进行测量时，须分别以电场及磁场感测头分别对环境中的电场及磁场作测量，以能确认电磁场的整体强度。
2.3 场强度大小
各感测头及场强显示计均有其可测量场强度大小的上限，因此使用时须依所欲测量场强的约略范围选用可涵盖此强度的感测头及场强显示计。电磁场强度计的操作并不困难，但若要得到较为准确的测量结果，仍应注意下列步骤：(1)测量前的规划作业：预估所欲测量电磁场的特性，包括可能辐射源的位置、 频率、功率大小、辐射方向、辐射源与测量点的距离、以及测量现场环境对电磁场分布的影响;依预估的电磁场特性选定测量的位置点，并决定测量的方式是由人员直接于测量点进行测量或以信号传输线于较远距离进行操作。(2)选择适合待测电磁场频率及强度范围的场强度计及感测头：使用错误的感测头，将造成无法感测到信号或是造成仪表过载的情形。(3)调整校正因子：若测量对象为一个已知频率之单频电磁场信号，则可以输入感测头于该频率的校正因子，以能直接读取正确的场强值。(4)依测量需求选择适当的测量模式：即时显示模式、峰值显示模式、或时间平均值模式。(5)电磁场强度计应定期予以校正，以确保工作性能正常与准确。每次使用前，务必先检查其功能。如此方可避免操作人员误入高场强区域而不自知，导致伤害。
3 电磁波检测方法
3.1 架空高压线路、变电所、落地型变压器环境中电场与磁场检测方法
3.1.1 测量方法
每一空间测量点的测量时间长度、取样点数、取样数据的处理与报告方式，视测量目的、仪表是否具自动定时取样与资料储存和处理功能而定。
(1)线路跨越空旷地区：
测量工作包含横向分布与纵向分布两项，测量工作原则上由横向分布测量开始，之后才进行纵向分布测量。所有取样点离地高度以1公尺为原则。横向分布可于跨距之间任一特定的纵向距离处沿线路的左右两侧测量，一侧回路最外侧导线的横向距离以不超过30公尺为原则。横向与纵向分布测量所需的取样间隔与测量点数，以测量结果能描述场强分布的细节变化为原则(通常为1-2公尺间隔)。进行测量的时间应加以记录，亦应对现下地物照像存档。测量电场时应避免靠近物体，一般建筑物的建材对电场具有遮蔽作用，因此电场的测量仅需于室外区域进行即可。为避免室内配线与家用电器的干扰，进行室内测量时应关闭家中总电源。测量时由高楼(或与室外跨越线路等高之楼层)往低楼进行，测量高度离地面1公尺。室内空间取样范围需事先与建物使用者协商拟定，原则上以个别建物使用者正常活动的范围为限。室外跨越电线距测量建物>=5公尺时，室内取最大长方形空间对角线交叉点及长方形顶点共5点为测量点。室外跨越电线距测量建物<5公尺时，室内测量点则需更多以了解室内磁场强度之变化。
(2)变电所周边电磁场测量
变电所周边电磁场环境测量应于变电所外围，人可正常活动的空间进行。 所有的测量点以离地面及墙面皆为1公尺为原则。沿线取样间隔以能显示出场强变化细节为原则。测量点靠近线路进出变电所的区域时，取样间隔应较小(1公尺或更小)，测量点离进出变电所的路线较远时，取样间隔可较大(不超过2公尺)。
也可视测量区域的实际地形地物状况加以调整。
所有的测量皆以60Hz 磁通量密度的合成值为测量对象。测量结果整体测量不确定度在±10%之内时，测量结果不需修正即可被接受;整体未确定度超过±10%时，测量结果即需修正至所允许的不确定度范围内，或视之为无效结果。空间分布的测量结果可以绘图方式呈现。描述性统计量，例如最小值、最大值、平均值、或中位数，亦可增加测量结果的价值。
【参考文献】
[1]侠名.非游离辐射[J].2009，2.
[2]饶瑞荣.电磁辐射及电磁场的测量[J].2010.
[责任编辑：曹明明]
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