电磁测量测量基本知识

电磁测量测量基本知识电磁测量测量基本知识.doc.doc 电磁辐射的测量基础知识 电磁辐射的测量基础知识电磁辐射 的测量方法通常与测量点位和辐射源的距离有关， 即，所进行的测量 是远场 测量还是近场测量。 由于远场和近场的情况下，电磁场的性质有所不同，因此，要对 远场 和近场测量有明确的了解。 1、 电磁场的远场和近场划分 电磁辐射源产生的交变电磁场可分 为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射 源周围空间 及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部 分电磁场 能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射， 称为辐射场。 一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为 近区场（感应场）和远区场 （辐射场） 。 由于远场和近场的划分相对复杂， 要具体根据不同的工作环境和 测量目的进行 划分，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内 的区域，通常称为近区场，也可称为 感应场；在以场源为中心，半 径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。 近区场通常具有如下特点 l 近区场内，电场强度与磁场强度的 大小没有确定的比例关系。 即 E377H 。 一般 情况下，对于电压高电流小的场源如发射天线、馈线等， 电场要比磁场强得多，对于电 压低电流大的场源如某些感应加热设 备的模具 ，磁场要比电场大得多。 l 近区场的电磁场强度比远区场大得多。 从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近 区场。 l 近区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不 均匀度较大。 远区场的主要特点如下 l 在远区场中，所有的电磁能量基本上 均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的 衰减要比感应场慢得 多。 l 在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系在国际单位制中， E377H ，电场 与磁场的运行方向互相垂直，并都垂直于电磁波的传 播方向。 l 远区场为弱场，其电磁场强度均较小 近区场与远区场划分的 意义 通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说， 近区场辐射的电磁场强度较 大，所以，应该格外注意对电磁辐射近 区场的防护。 对电磁辐射近区场的防护，首先是对 作业人员及处在近区场环 境内的人员的防护，其次是对位于近区场内的各种电子、电气设 备 的防护。 而对于远区场，由于电磁场强较小，通常对人的危害较小。 对我们最经常接触的从短波段30MHz 到微波段的 3000MHz 的频段范围，其波长范围从 10 米到 0.1 米。 例具体辐射源的近场（感应场区）与远场（辐射场区） （lc / f） 频率 f 波长 l 界限 （3l） 50 / 60 Hz 电力 6000 / 5000 km 18000 / 15000 km 50 kHz 电焊 6 km 18km27 MHz CB 广播, 透热疗法 11.1 m 33.3 m 100 MHz FM广播 3 m 9 m 433 MHz工业应用 0.7 m 2.1 m 900 MHz 移动电话， 寻呼机 0.33 m 1 m 2.45 GHz 微波， 工业 0.12 m 0.36 m 6 GHz 数字广播 0.05 m 0.15 m 20 GHz 卫星传输 0.015 m 0.045 m 附场区的具体划分 场强与距离的关系 以 r 表示测量点到 辐射源的距离，则在该点的感应场强度与 r 2 至 r 3 成反比，辐射 场强度与 r 成反比（因此，辐射场强度与距离 r 的乘积与 r 无关， 称为场强距离乘积） 。 在靠近辐射 源的地方，随着距离 r 的减小，感应场强度急剧增 加。 近场与远场的划分 当测量距离 r ＝λ/2 π≈λ/6 时，感应场强度 与辐射场强度相当。 在距离辐射源比较近 （rλ/6 ）则相反，辐射场占优势，称为远 场（区）或辐射场区。 近场区和远场区的提 法被广为使用，但在不同的应用领域，其 划分界限不统一。 也称为近区场和远区场。 一般当 r 大于 3 λ 时，可忽略感应场的成份，认为处于远场 （区） 。 当辐射源尺度与波长可比拟时，还可将辐射场区分为辐射近场 区和辐射远场区。 辐射远场 区的定义是， “辐射场强度角分布基本上与距天线的 距离无关的场区” ，在辐射远场区，将 天线上各点到测量点的连线 当作是平行的，所引入的误差小于一定的限度。 如天线尺寸为 D，则远场区距离应大于 2D 2 /λ。 当辐射源尺寸D 的数量级小于波长λ 时 （2D 2 /λλ/6 ， Dλ/3.5） ，辐射近场区范围小于感应场区，辐射场区全部是辐射远 场 区。 如果测量天线为微波段的面天线，而且尺寸较大，所测辐射源 与测量天线的距离大于 2D 2 /λ 认为是辐射远场区。 由以上公式可见，近场与远场的划分界限与辐射源频率 （波长） 有关。 电磁辐射频率范围 ⑴ 全范围 广义上包括Ｘ射线、γ 射线、宇 宙射线等电离电磁辐射，狭义上包括 0～310 12 Hz ，从 静电场、 静磁场到亚毫米波， 该频率范围的电磁辐射不能造成原子与分子的电 离，不管其 强度有多大。 ⑵ 目前我国管理范围 目前认为影响较大、受关注、研究较多 并 已 经 制 定 相 应 标 准 限 值 的 频 段 有工 频50Hz ， 射 频 100kHz-300GHz 。 ⑶ 各波段名称、频率范围及波长 波段名称 频段名称 频率范 围 波长工频 50/60 Hz 超长波 甚低频 VLF 3～30KHz 100～10Km 长波 低频 LF 30～300KHz 10～1Km 中波 中频 MF 0.3～3MHz 1～ 0.1Km 短波 高频HF 3～30MHz 100～10m 超短波米波 甚高频VHF 30～300MHz 10～1m 分米波 超高频 UHF 0.3～3GHz 1～0.1m 厘米 波 特高频 SHF 3～30GHz 10～1cm 毫米波 微 波 极高频 EHF 30～ 300GHz 10～1mm ⑷ 常见电磁辐射源的频率范围 电磁辐射污染源 监测要求所用仪器的测量频率范围与污染源的工作频率相适应， 因此 有必 要了解常见电磁辐射源的频率。 GSM 移动通信基站 900/1800MHz 中波广播 535-1605KHz 短 波广播 4-19 MHz 内的部分频段 调频（声音）广播