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1、第四章 电磁辐射污染及其防治,第一节 概 述,第二节 电磁辐射基础,第三节 电磁辐射防护标准,第四节 电磁辐射污染防治技术,第四章,第一节 概 述,一、电磁环境和电磁辐射污染,二、电磁辐射污染源,三、电磁辐射污染的危害,一、电磁环境和电磁辐射污染,电磁环境 定义：某个存在电磁辐射的空间范围。 特点： 电磁辐射是以电磁波的形式在空间环 境中传播的，不能静止地存在于空间 某处。 人类工作和生活的环境充满电磁辐射。,电磁辐射污染 是指人类使用产生电磁辐射的器具而泄露 的电磁能量流传播到室内外空间中，其量 超出环境本底值，且其性质、频率、强度 和持续时间等综合影响而引起周围人群的 不适感，并使健康和生
2、态环境受到损害。,二、电磁辐射污染源,（一）,电磁辐射污染源的种类,（二）,电磁辐射体与电磁辐射的产生,（一）,电磁辐射污染源的种类,表4-2 人工电磁场源分类,（二）,电磁辐射体与电磁辐射的产生,电磁辐射体 定义：能产生电磁辐射的物体。 电力系统工业设备 电气化铁道系统及设备 广播电视和微波发射系统及设备 电磁冶炼系统及电加热设备等 。,电磁辐射的产生 电磁辐射是一种物理现象，是能量以电 磁波形式由源发射到空间的现象。 输出功率100kW，频率200300kHz的高 频冶炼机电磁辐射状况（表4-3 ）。,表4-3 冶炼机作业区电磁辐射产生状况,三、电磁辐射污染的危害,对人体健康危 害的影响因
3、素,三、电磁辐射污染的危害,周围环境,受体差异,辐射源,频率（波长）,电磁场强度,波形,照射时间,与辐射源距离,累计频次,表4-4 微波对生物作用的主要效应,表4-5 某单位受检人员症状百分比与场强关系统计,场强,一、电场与磁场,二、电磁场与电磁辐射,三、射频电磁场,四、电磁辐射的量度单位,第二节 电磁辐射基础,一、电场与磁场,一、电场与磁场,一、电场与磁场,二、电磁场与电磁辐射,三、射频电磁场,四、电磁辐射的量度单位,第二节 电磁辐射基础,二、电磁场与电磁辐射,电磁辐射,电磁场以一定速度在空间传播过程中不断向周围空间辐射能量，此能量称为电磁辐射，亦称电磁波。,二、电磁场与电磁辐射,（一）电磁
4、波的周期（T）、频率（f）、 波长（）和波速（V）,（二）场区分类及其特点,（三）电磁场的能量,（四）电磁波的传播特性,周期：电磁波发生一次全振动所需要的时间，单位s (秒)。 频率：电磁波每秒振荡的次数，单位Hz (赫兹)；常用单位还有kHz (千赫)、 MHz (兆赫)或GHz (千兆赫)。 周期与频率互为倒数 103 MHz = 106 kHz = 109 Hz,（一）电磁波的周期（T）、频率（f）、 波长（）和波速（V）,波长：电磁波在一个周期内所经过的距离，单位有nm (纳米)、 m (微米)或m (米)等。 换算关系 1m = 103mm = 106m =109nm,波速（v ）：
5、电磁波在介质中的传播速度。,(4-1),真空光速 c0=2.993108m/s3108m/s,相对介电常数,相对导磁系数,【讨论】在同一介质中，电磁波传播速度是不变的，故波长与频率成反比,定义空气的r和 r 的值均为1，则电磁波在空气中的波长和频率的关系可简化为,(4-2),（二）场区分类及其特点,电场强度E与磁场强度H间无定量比例关系。 近区场电磁场强度比远区场要大得多，且衰减速度快。 近区场电磁感应现象与场源密切相关，近区场不能脱离场源而独立存在。,电场强度与磁场强度的定量关系 电场E与磁场H互相垂直，且都与传播方向垂直。 远区场电磁辐射强度随距离衰减比近区场缓慢。,（4-3）,电场的能量
6、：用电场各点的能量密度表示 磁场的能量：用磁场各点的能量密度表示 电磁场的能量：等于上述二者之和,（三）电磁场的能量,（4-5）,（4-6）,（4-7）,（四）电磁波的传播特性,1.电场分量与磁场分量,2.电磁波的传播方向,3.波的极化,4.电磁波在不同介质中的衰减,5.电磁波的反射和透射,6.电磁波的相速与群速,7.电磁波谱,作简谐振动的平面电磁波沿z方向传播时，x方向的电场强度Ex为,1.电场分量与磁场分量,（4-8）,其中,y分 量的磁场Hy为,（4-9）,其中,介质的本征阻抗,电场强度E和磁场强度H互相垂直的关系用右手螺旋法则描述，即右手四指由电场强度方向转向磁场强度方向时，垂直伸直的
7、大拇指的方向即为电磁波的传播方向。 电磁波的传播方向用矢量S表示。 S = E H （4-10）,2.电磁波的传播方向,波的极化：指电场E的取向。 类型：由电场的方向来决定 电场的水平分量和垂直分量的相位相同或相反时 为直线极化波； 电场的水平分量和垂直分量振幅相等，而相位相 差90或270时为圆极化波； 电场两个分量的振幅和相位都不相等，则为椭圆 极化波。,3.波的极化,4.电磁波在不同介质中的衰减,均匀介质（如空气）中，无能量损耗，电磁波的 波形不随距离改变。 电场和磁场在时间上同相，在空间上互相垂直， 均作正弦函数的周期性变化，而且也都与传播方 向垂直（图4-1）。,电磁波在无损介质中的
8、衰减,图4-1 电磁波在无损耗介质中的传播,4.电磁波在不同介质中的衰减,金属等传导介质中，自由电子在电磁场的作用下定 向运动形成电流，引起电磁波能量的损耗、衰减。 电磁波只在传导介质的表面层或界面上传播。 波形为衰减正弦波 （图4-2）。,电磁波在有损介质中的衰减,图4-2 电磁波在有损耗介质中的衰减,4.电磁波在不同介质中的衰减,趋肤厚度（穿透深度)： 电磁波能够穿入金属的深度。,电磁波在有损介质中的衰减,（4-11）,式中：介质的电导率，m/s; 介质的磁导率,H/m。,频率越低，进入良导体的厚度即穿透深度越大。,5.电磁波的反射和透射,电磁波传播至分界面时，发生反射和透射,图4-3 电
9、磁波的反射和透射,反射系数 传输系数(又称透射系数),5.电磁波的反射和透射,当平面波在理想导电平面上垂直入射时,（4-12）,（4-13）,6.电磁波的相速与群速,电磁波的角频率，rad/s,7.电磁波谱,电磁波（无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线等）的频率(或波长)不同，按其频率 (或波长)的大小，依次排列成谱图即成电磁波谱,图4-4 电磁波谱图,一、电场与磁场,二、电磁场与电磁辐射,三、射频电磁场,四、电磁辐射的量度单位,第二节 电磁辐射基础,三、射频电磁场,射频电磁场:高频电流周围形成的高频率电场和磁场，也称高频电磁场。,每秒振荡十万次以上的交流电,表4-6 射频电磁场的频
10、段,三、射频电磁场,射频电磁场:高频电流周围形成的高频率电场和磁场，也称高频电磁场。,表4-6 射频电磁场的频段,应用于无线电广播,三、射频电磁场,射频电磁场:高频电流周围形成的高频率电场和磁场，也称高频电磁场。,表4-6 射频电磁场的频段,应用于无线电广播,电视,三、射频电磁场,射频电磁场:高频电流周围形成的高频率电场和磁场，也称高频电磁场。,表4-6 射频电磁场的频段,应用于无线电广播,电视,微波技术,一、电场与磁场,二、电磁场与电磁辐射,三、射频电磁场,四、电磁辐射的量度单位,第二节 电磁辐射基础,表示电场中各个点电场的强弱和方向的物理量。 用单个电荷在电场中所受到的力的大小来衡量。 单
11、位: V/m（伏/米）、mV/m（毫伏/米）或V/m（微伏/米）。,四、电磁辐射的量度单位,磁场强度的大小在数值上等于该点单位磁极所受力的大小。 单位: A/m（安/米）、mA/m（毫安/米）、A/m（微安/米）。,四、电磁辐射的量度单位,射频电磁场频段不同，测量采用的单位不同,四、电磁辐射的量度单位,高频(100kHz30MHz),甚高频(30300MHz),V/m、mV/m、V/m或dB（分贝）,特高频微波领域 （300MHz),单位：功率密度 W/cm2、mW/cm2或W/cm2,定义：两个或两个以上频率的电磁波复合在一起的场强。 计算式 式中：E复合场强，V/m； E1，E2，En各频
12、率对应的电磁场强。,四、电磁辐射的量度单位,一、电磁辐射评价标准 及相关计算方法,二、电磁辐射评价测量范围,第三节 电磁辐射防护标准,一、电磁辐射评价标准 及相关计算方法,（一）,我国电磁辐射标准,（二）,国际电磁辐射标准简介,作业场所 电磁辐射安全卫生标准,电磁辐射环境安全卫生标准,干扰控制标准,（一）,我国电磁辐射标准,（一）,我国电磁辐射标准,1.电磁辐射防护规定（GB 8702-88）,2.环境电磁波卫生标准（GB 9174-3-88）,3.作业场所微波辐射卫生标准（GB 10436-89）,4.作业场所超短波辐射卫生标准（GB 10437-89）,5.作业场所工频电场卫生标准（GB
13、16203-1996）,6.工业企业设计卫生标准（GBZ 1-2002）,7.国家军用标准,国家环保总局和国家技术监督局联合发布 增加了SAR（比吸收率）剂量的内容 规定在24h以内任意连续6min的平均SAR应小于0.02W/kg。 职业照射导出限值（表4-7） 公众照射导出限值（表4-8）,1.电磁辐射防护规定（GB 8702-88）,1.电磁辐射防护规定（GB 8702-88）,表4-7 职业照射导出限值,150/,0.40,（0.5,（0.0015,系平面波等效值，供对照参考。供对照参考，不作为限值； 表中f是频率，MHz；表中数据作了取整处理。,1.电磁辐射防护规定（GB 8702-
14、88）,表4-8 公众照射导出限值,150/,0.40,（0.5,（0.0015,系平面波等效值，供对照参考。供对照参考，不作为限值； 表中f是频率，MHz；表中数据作了取整处理。,本标准还规定 对于一个辐射体发射几种频率或存在多个辐射体时，其电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值之和，应满足 式中： Ai，j 第i个辐射体受j频段辐射的辐射水平； Bi，j，l 对应于j 频段的电磁辐射所规定的照 射限值。,1.电磁辐射防护规定（GB 8702-88）,（4-16）,适用范围：适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗需要的辐射。 内容：二级容许限
15、值（表4-9） I级标准安全区：老弱病残孕婴儿公众在此区环境中长期居住生活，不受电磁辐射影响的区域。 II级中间区：长期居住生活在此区，有可能对易感人群引起某些不良反应或影响，故必须加以限制。,2.环境电磁波卫生标准（GB 9174-3-88）,表4-9 环境电磁波卫生标准（GB 9174-3-88）,适用范围：接触微波辐射的各类作业（除居民所受环境辐射及接受微波诊断或治疗的辐射外）。 内容：规定了作业场所微波辐射卫生标准及测试方法。 此标准规定的内容相对较多，详细可参见标准原件（GB 10643-89）。 主要内容（表4-10）。,3.作业场所微波辐射卫生标准（GB 10346-89）,表4-10 作业场所微波辐射卫生标准（GB 10346-89）,内容：规定了作业场所超高频辐射（30300MHz）的容许限值及测试方法（表4-11）,4.作业场所超短波辐射卫生标准（GB 1043-89）,表4-11 作业场所超短波（30300MHz）辐射卫生标准（GB10437-89）,内容： 作业场所工频电场8小时最高容许量为5kVm。 因工作需要必须进入超过最高容许量的地点或延长接触时间时，应采取有效防护措施。 带电作业人员应该在“全封闭式”的屏蔽装置中操作，或应穿包括面部的屏蔽服。,
