电磁场远场区和近场区的测量

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1、电磁场远场区和近场区的测量电磁场远场区和近场区的测量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远区场（感应场）和近 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

2、，也可称为辐 射场。 近区场通常具有如下特点： 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。 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。 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： 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。 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，

3、E=377H，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。 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 1 米。2、远区场的测量 在远区场（辐射场区） ，

4、可引入功率密度矢量（波印廷矢量） ，电场矢量 、磁场矢量 、波印廷矢量 三者方向互相垂直，波印廷矢量的方向为电磁波传播方向。 在数值上，E=377H，S=EH=E2/377。其中电场强度 E 的单位是(V/m)，磁场强度 H 的单位是(A/m)，功率密度的单位是（W/m2）,全部是国际单位制(SI)。 由公式可看出，在远场区，电场与磁场不是独立的，可以只测电场强度，磁场强度及 功率密度中的一个项目，其他两个项目均可由此换算出来。 一般情况，关于远场和近场的测量问题可以简化为： 国标规定，当电磁辐射体的工作频率低于 300MHz 时，应对工作场所的电场强度和磁 场强度分别测量。当电磁辐射体的工作

5、频率大于 300MHz 时，可以只测电场强度。 300MHz 频率相应的波长为 1 米，/6 为 16cm，16cm 之外辐射场占优势。如按3 的划分界限，距辐射源 3 米之外可认为是远场区。一般电磁环境是指在较大范围内由各种电磁辐射源，通过各种传播途径造成的电磁辐 射背景值，因而属于远区场，辐射的频谱非常宽，电磁场强度均较小。 1GHz 以下远区辐射场的测量，可用远区场强仪，也可用干扰场强仪。3、近区场的测量 在近场区（感应场区） ，电场强度 E 与磁场强度 H 的大小没有确定的比例关系，即：E 377H，需要分别测量电场强度 E 与磁场强度 H 的大小。对于电压高而电流小的场源，在 感应场

6、区内主要是电场，主要测量电场，对于电压低而电流大的场源(如感应线圈)，在感 应场区内主要是磁场，主要测量磁场。例如，对于没有接上电器的墙上电源插座，电流基 本为零，电压不为零，插座在其附近产生一定强度的工频电场，但产生的工频磁场基本为 零。 国家标准限值中 30MHz 以下以场强为准，因为该频段的波长大于 10 米，测量点处 的感应场常常不能忽略，电场强度 E 与磁场强度 H 的比例关系不确定。 由前面的场强与距离的关系可知，近场区场强很大（根据不同的设备，电场强度可能 从几十到几百 V/m，磁场强度可达到数 A/m） ，但场强随距离的增大衰减得很快，即场强 变化梯度很大，是一种非常复杂的非均

7、匀场。因此，近区场强仪的量程应当足够大，而测 量探头应当足够小，测量结果才能代表测试点的场强。近场区监测主要属于工作场所监测。由于近区场强很大，较远处的其它电磁辐射源的贡献可忽略不计，因此，近区场强测 量不采用选频式仪器。可用综合场强仪测量近区场强，如意大利 PMM 公司的 8053 型仪器， 具有较好的测量精度和强大的数据处理功能。目前的综合场强仪与早期的近区场强仪的不 同：前者为各向同性，测量时不必调整探头方向。前者较后者频率范围更宽。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 r2 至 r3 成反比，辐射场 强度与 r 成反比（因此，辐

8、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 = / 2 /6 时，感应场强度与辐射场强度相当。在距离辐射 源比较近(r /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 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 2D2 /。当辐射源尺寸 D 的数量级小于波长 时 （2D2/6，D/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2D2/ 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。