电磁防护范文（精选12篇）
电磁防护 第1篇
关键词：电磁兼容,电磁防护,研究
电磁兼容, 简称EMC, 其研究过程与电磁防护和电磁环境存在着不可分割的联系。所谓的电磁环境主要指的是存在于给定空间所有电磁现象的综合。总的来说, 针对电磁环境的研究属于一项十分复杂的工作, 这是由电磁环境影响因素的复杂性造成的。首先, 自然因素中的雷电等现象会对其研究及试验进程产生影响。其次, 人为因素中的无线电台等也会对电磁环境的研究工作产生影响, 想要保证研究工作的顺利进行, 就必须要考虑到上述影响, 这是工作人员必须注意到的一点问题。
一、对电磁干扰源的研究
首先, 要清楚电磁干扰源的表现形式有很多种, 想要使分析结果能够更加清晰准确, 能够最大程度的反应实际情况, 就必须要充分分析每一部分的干扰内容, 具体而言, 包括干扰信号的时域、能量以及信号形式等。具体测试过程需要通过对相应设备以及技术的应用才能完成。电磁干扰的辐射发射测试在具体研究中非常重要, 需要注意的是, 这一测试过程必须要在开阔地或电波暗室中。电磁干扰测试对于电磁干扰源的研究也具有重要价值, 主要表现在能够对干扰源进行实时定位方面。其次, 对仿真模型的建立也是电磁干扰源研究过程中的一个主要手段。印制电路板是仿真模型建立过程中的重点, 在这一方面, 国内外均给予了足够的重视, 同时也对其进行了深入研究。
二、对电磁敏感对象的研究
首先, 建立仿真模型是研究电磁敏感对象的基础, 随着社会以及电磁领域相应技术的提高, 社会对电磁敏感对象仿真模型中的高频性能也提出了更高的要求, 国内针对这一问题的研究已经取得了一定程度的进展, 同时也建立了晶体管的分布参数模型, 相对于传统模型而言, 晶体管分布参数模型的建立在使用频率以及建模精度方面均取得了很大程度的进步。其次, 在电磁敏感度实验测试方面, 不同的被测试对象其具体实验过程也存在差别, 换句话说, 电磁敏感度实验测试需要根据具体情况的不同而进行有针对性的调整, 其中, 静电感度、电磁敏感度、半导体器件敏感度以及抗扰度等均属于可予调整的因素, 其中对电磁敏感度的调整尤为重要, 其建模流程如图1所示。
三、对电磁能量耦合途径的研究
首先需要认识到, 电磁能量耦合途径主要包括传导耦合与辐射耦合两种, 对两种耦合途径的分析是电磁干扰研究的基础。电磁能量的传导耦合途径是电磁能量耦合途径中十分重要的内容, 其模型的建立需要通过提取电磁能量耦合通路的分析参数、建立其等效电路模型来实现。其次, 由于电磁干扰主要包括自然因素以及人为因素两种, 电磁能量耦合规律建模需要通过屏蔽以及隔离等措施的实施来完成。对上述措施的应用能够最大程度的消除自然因素以及人为因素对电磁的影响与干扰, 这对于保证电磁兼容标准研究的合理性以及准确性具有重要价值。目前我国针对电磁干扰问题已经划分了具体等级, 每一等级所适用的措施存在差别, 在具体应用过程中需要十分注意这一过程, 另外, 模型建立人员的专业素质对于模型建立的准确性及分析结果的合理性也会产生影响, 因此, 有必要对工作人员的专业素质进行考核。
结束语:科学技术的提高使得电磁兼容与电磁防护的研究成果得到了极大程度的改善, 但随着社会的不断发展, 新型系统的建立已经成了电磁领域发展的一个主要趋势, 因此, 工作人员必须要加大力度对上述两方面内容进行深入研究。就目前的情况看, 开发大型的、复杂系统的电磁仿真软件以及提高电磁设备的使用性能十分重要, 这是促使电磁领域发展的基础。
参考文献
[1]刘尚合;刘卫东.电磁兼容与电磁防护相关研究进展[J].高电压技术, 2014 (06) :54-56.
手机电磁辐射污染及防护 第2篇
随着现代科技的高速发展，一种看不见、摸不着的污染源日益受到各界的关注，这就是被人们称为“隐形杀手”电磁辐射。电磁辐射污染是一种能量流污染，人类难以“感知。近几年来，手机作为一种便捷的移动通讯设施在人们的日常生活中日益普及。而与此同时，手机作为一种电磁辐射的发射源，其电磁辐射危害与隐患值得密切关注。
电磁辐射是指电磁场能量以波的形式向外发射的过程，作为一种能量流污染，它不易被人体所感知。手机之所以能够随时保持通信联络，简而言之就是因为它是一个无线电信号的发射机与接收机，通过电磁波与手机信号站保持联系，当手机被使用的时候，它就会将通话信息转换成高频电信号，进而通过手机天线以电磁波的形式向信号站发送，同理也就可以接收到相应的电磁波信号，通过再转换实现通话过程。在此过程中产生的电磁辐射对人体正常的细胞代谢与组织器官活动产生显著的不利影响。
研究表明，手机电磁辐射对于人体主要有以下两类直接影响：（1）高能级射频辐射致热效应，即手机辐射产生的微量电磁波，被人体吸收后会使局部组织升温，进而对生物组织产生破坏；（2）低能级射频辐射的非致热效应，这种影响主要体现为长时间使用手机的人，可能会产生比较严重的神经衰弱症，比如头痛、头晕乏力、记忆力降低等目前尚无法进行定量研究的生理表现。手机发射的辐射微波，容易破坏免疫系统、基因细咆及生殖能力，女性因此容易产下畸形儿甚至演变成不孕症。经常使用手机，容易造成听力减退或失聪、脸部神经麻痹或脸部局部肌肉抽搐及精神容易疲劳等现象，并且也会破坏血液细胞的结丰茸。挂在腰部的手机会不断发出辐射，其电磁波磁场可能穿过皮肤，影响肾脏和肝脏的功能。
手机辐射对人体的影响最关键的是使用手机的次数、时间长短及使用年限。根据世界卫生组织发布的手机使用建议：第一，限制使用手机的时间；第二，使用免提设备减少头部和身体其他部位受到的电磁辐射；第三，驾车时避免打手机。这几点是大原则。另外有医生还建议，手机如随身携带，最好将手机挂在左腰，因为从医学角度出发，左侧器官较步，肠器官对电磁波的耐受力较强，肾脏也位于后腹腔，影响相对较小，而右侧除了肾脏外，还有对电磁波耐受性不强的肝脏。
如何防护家用电器的电磁辐射 第3篇
什么是电磁辐射
辐射本身是一种无色无味、无声无形、看不见摸不着的物质，只有用特定仪器才能测出它的存在。电器通电后会产生一种作用力场，这种作用力场称为电磁场，而其传播过程称为电磁辐射。已有实例证明，持久过量的辐射能对机体造成伤害，并可因个体差异而有所不同。目前国际上已将电磁辐射列为继水污染、空气污染、噪声污染后的第四大污染源。而这污染源因其无声无味无形而被忽略。因此，对一些常用电器的特性应加强认识，进行防护，减少辐射对自身伤害。
只要使用电流的电器都会产生不同程度的电磁辐射。特别是手机、电脑、电磁炉、微波炉、电饭煲、电视机等。尤其是对孕妇、儿童更需防护。
怎样判断电磁辐射伤害
电磁辐射对人体含水量较多的组织，如脑和眼睛等损害程度较严重。其次是甲状腺、女性乳腺对辐射也比较敏感。长期接受辐射刺激后癌症发生率会升高；皮肤过量接受后会形成皮肤色泽的变化，皮肤老化、多皱纹；血液系统受刺激可使白细胞、血小板减少，引发贫血。
在经常使用家电后发生了头昏、头痛、失眠多梦、记忆力减退、双眼感到干涩、视力模糊，或发生了脱发、情绪改变等不正常情况；如做血液检查，发现白细胞量过高或过低，血压也不稳定，还可能发生心悸、心律不齐等异常，都可能和电磁辐射有关。
正确使用家电和加强防范
手机 据资料报道，国内首例疑因手机电磁辐射所致脑瘫的报告者，系国际脑研究学会会员、脑外科专家李明教授。他们收治了一名左侧颞、顶、枕叶交接区大范围的脑胶质细胞瘤。经多次检查，确认为患者长期使用手机而引发的脑瘤。理由是患者的脑瘤呈弥漫样生长，边界不清，并发生在颞、顶、枕三叶交界处；而患者使用手机达八年之久，且习惯用左手接听，瘤区在左侧正好是手机辐射区部位。
电脑 在使用电脑时，应调好屏幕的亮度。一般来说，屏幕亮度越亮，辐射越强。旧电脑在同机型、同距离条件下其辐射量一般是新电脑的2～3倍。在操作时，人体和屏幕间距至少应大于70厘米，和电脑后部、两侧间距不少于120厘米。如果系专业人员，建议最好安置屏幕保护膜或防辐射特质玻璃等措施，进行个人防护。
电视机 看电视时屏幕应和人体间保持距离4～5米。并建议在电视机前的两侧放置一些耐旱的绿色植物，如仙人掌、仙人球等。这些绿色植物可吸纳部分电磁辐射，减少对人体的辐射。特别是老年人切勿久坐不动，在间歇时务必起身活动下肢，促进血液循环，以防心脏病发作或者中风。英国的研究人员曾在澳大利亚分析了1万名成年人的生活方式，结果发现连续看电视1小时不动，要减寿25分钟；若把各种死亡因素考虑在内，平均每天连续看6小时电视的人，预期寿命可能要缩短5年左右。这个研究结果值得每个喜欢看电视的人重视和考虑。
电磁炉、微波炉、电饭煲等 在通电后，至少要离开这类电器1米远。孕妇、儿童更不宜靠近。
进食抗辐射有效的食物
螺旋藻类食品 含有丰富植物蛋白、氨基酸、微量元素、维生素、生物活性物质等。可促进骨骼细胞的造血功能和繁殖活力，促进血清蛋白生物合成，从而提高人体免疫力，具有明显的抗辐射作用。
银杏类制品 银杏叶中提取的多元酚类物质对防治和减少辐射伤害有特效。经常饮用银杏叶茶能升高白细胞，保护造血机能。
绿茶 绿茶中含有茶多酚，不仅有清除体内自由基效果，而且还具有抗辐射效果。茶中还含有脂多矿能改善造血功能，升高血小板和白细胞等。
番茄红素 也具有较强抗辐射能力，抗氧化能力也较强。多存在于番茄、番木瓜、杏子、红葡萄等水果中。
以上这些食物、饮料、水果因多含胶原物质和纤维，可协助机体将辐射性物质粘附并排出体外。
探讨电磁辐射防护技术 第4篇
随着信息技术的发展和计算机的广泛应用,由电磁辐射造成的信息泄密已经对信息安全造成不可忽视的影响。为了确保信息的安全处理,必须重视计算机的电磁辐射以及深入研究电磁辐射防护技术。
2 电磁辐射的来源
电磁辐射是指能量以电磁波形式在空间传播的一种物理现象。它主要有两种来源,一种是天然来源,主要来自于地球的热辐射、太阳热辐射、宇宙射线、雷电等;另一种是非天然辐射,也称为人工辐射。人工辐射主要来自于4个途径,(1)来源于无线电发射台,如广播、电视发射台、雷达系统等;(2)来源于日常家用电器;(3)来源于工频强电系统,如高压输变电线路、变电站等。(4)来源于应用电磁能的工业、医疗及科研设备,如电子仪器、医疗设备、激光照拍设备和办公自动化设备等。
计算机及其外部设备在工作时通过电磁波将有用信息泄漏出去的过程称为计算机电磁泄漏。随着计算机的普及,由计算机电磁辐射造成的信息泄露变得日趋严重。计算机电磁辐射泄漏主要来自于计算机主机电磁辐射泄密、打印机电磁辐射泄密、电源线传导辐射泄密这几个主要渠道。
2.1 基本原理
麦克斯韦于1846年归纳出了麦克斯韦方程组。根据麦克斯韦方程组,见公式(1),电路中只要有电流的变化就会有电磁波的产生。任何时变电磁场都会向四周空间辐射电磁信号,任何载有时变电磁信号的导体都可作为发射天线向周围空间辐射电磁信号。计算机是靠高频脉冲电路工作的,由于电磁场的变化,必然要向外辐射电磁波。如果这些泄漏的电磁波“夹带”着设备所处理和传输的有用信息,就构成了所谓的电磁信息泄漏。在满足一定条件的前提下,运用特定的仪器均可以接收并还原这些信息。因此,一旦所泄漏的信息是涉密的,这些泄漏就会威胁到信息安全。
2.2 危害
计算机的电磁辐射会对个人、单位、军队乃至国家造成重要影响。其危害主要有以下几方面:(1)危害人体健康;(2)对周围的电子设备形成电磁干扰;(3)导致信息泄密,可能会造成重大经济政治和军事损失。另外,计算机可能会因电磁泄漏“通道”受到电磁“炸弹”的袭击而被软杀伤和硬杀伤。计算机设备的电磁泄漏,不仅会造成信息的泄漏,而且直接危及密码和密钥的安全。这一问题对信息系统的安全和国家安全造成直接威胁。因此防电磁泄漏是信息系统安全的一个重要课题,是保障信息系统安全的一个重要环节。
3 防护技术
信息辐射防护技术,就是针对计算机的信号辐射特性,运用一定的技术手段不让窃收方接受到计算机辐射的信号和复原出有关的真实信息。是防止和抑制电磁泄漏的专门技术。TEMPEST技术即“瞬时电磁脉冲发射监测技术”(Transient Electromagnetic Pulse Emanation Surveillance Technology),它是电磁环境安全防护(电磁安防)的一部分,是包括了对电磁泄漏信号中所携带的敏感信息进行分析、测试、接收、还原以及防护的一系列技术的总称。目前对于电磁信息安全的防护主要措施有:使用低辐射设备、利用噪声干扰源、电磁屏蔽、滤波技术和光纤传输。
3.1 抑源防护
抑源防护就是在设计和生产计算机设备时,对元器件、集成电路、连接线、显示器等辐射源采取措施,把电磁辐射抑制到最低限度。生产和使用低辐射计算机设备是防止计算机电磁信息泄漏的较为根本的防护措施。
3.2 光纤传输
光纤传输是一种新型的通信方式,它具有速度快、容量大、安全可靠、及抗干扰能力强等优点。光纤为非导体,可以直接穿过屏蔽体,不附加滤波器也不会引起信息泄漏。光纤内传输的是光信号,不仅能量损耗小,而且不存在电磁信息泄漏的问题。因此光纤传输的安全性和保密性较其他传输方式大大提高。
3.3 电磁干扰技术
电磁干扰技术是将能够产生噪声的干扰器放在信息设备旁边工作,通过发射电磁干扰信号,从幅度和频率范围两方面完全覆盖电磁泄漏频谱,从而起到防护的效果。添加的噪声可能是伪随机白噪声也可能是与泄漏信息相关的噪声。使干扰信号与计算机设备的信息辐射混合在一起向外辐射。能破坏原辐射信号的形态,降低辐射信息被接收后还原的可能。信号干扰技术主要是针对计算机的视频辐射信息泄漏采取的一种防护措施,缺点是干扰机的干扰噪声(白噪声)和计算机的辐射信号(主要是视频信号)的特性是不同的,可以被接收者区分开,提取到其中的有用信息。而且,信号干扰技术多采用覆盖式干扰信号,容易造成电磁污染和防护对象单一。
3.4 红、黑隔离
“红”是指有信息泄漏的危险;“黑”则表示安全。“红”色指红区、红线。红区是指处理未加密的信息区域;红线指未加密的机密信息的传输线。不含未加密的有用信息的区域和传输线路称为黑区和黑线。将“红”与“黑”隔离开,防止其耦合是TEMPEST技术的重要内容。计算机的设备也定义了红设备、黑设备概念。红设备是处理保密数据信息的设备,黑设备是处理非保密数据信息的设备。红黑设备之间是不允许进行数据传输的。通常是在两者之间建立红黑隔离界面,仅实现黑到红设备之间的单向信息传输。
3.5 电磁屏蔽技术
屏蔽是TEMPEST技术中的一项基本措施。它利用电磁屏蔽原理,将将设备用特殊材料包起来,抑制近场感应和远场辐射、中断电磁辐射沿空间的传播途径,是解决电磁信息泄漏的重要手段。屏蔽方法有多种,根据不同需要可以采用整体屏蔽、部件屏蔽和元器件屏蔽。屏蔽有不同结构、不同材料,屏蔽效果与材料性能、辐射频率、屏蔽体结构与辐射源的距离等因素有关。用电磁屏蔽的方法来解决电磁辐射问题的最大好处是不会影响系统的正常工作,因此不需要对系统做任何修改。
3.6 滤波技术
滤波技术是对屏蔽技术的一种补充。被屏蔽的设备和元器件并不能完全密封在屏蔽体内,仍有电源线、信号线和公共地线需要与外界连接。采用滤波技术,只允许某些频率的信号通过,而阻止其他频率范围的信号,从而起到滤波作用,有效地抑制传导干扰和传导泄漏。
4 结语
信息作为一种资源,它的安全性具有着重要的意义。如何确保信息的保密性而不被泄露是一项系统工程。任何单一的防护技术或措施都不能确保信息的安全使用。要采取综合的防护方法和措施以达最佳的防护效果,从而确保信息的安全性。
参考文献
[1]胡焱弟,白志鹏,等.电脑电磁辐射的研究.安全与环境学报[J],2005.
浅谈机房总体设计及电磁辐射的防护 第5篇
2009-01-05 18:0
2【摘要】 在现代科学技术高度发展的今天，电子计算机越来越广泛地应用于各领域。近些年，在我国建成了很多大、中、小各种规模的计算机机房。电子计算机的可靠运行要依靠电子计算机机房的严格的技术条件来保证。为了保证计算机系统稳定可靠运行，计算机机房必须满足计算机系统以及工作人员对温度、湿度、洁净度、风速度、电磁场强度、电源质量、噪音、照明、振动、防火、防盗、防雷、屏蔽和接地等要求。电磁辐射干扰对计算机系统的稳定性、可靠性和安全性有着直接影响，电磁辐射对计算机系统及其数据产生的干扰、破坏、窃取与篡改的危险性与日俱增，成为严重的社会化问题。
【关键词】 机房；总体设计；电磁辐射
在现代科学技术高度发展的今天，电子计算机越来越广泛地应用于各个领域。近些年，我国如雨后春笋般地建成了很多大、中、小各种规模的计算机房。电子计算机的可靠运行要依靠电子计算机机房严格的技术条件来保证。为了保证计算机系统稳定可靠运行，计算机机房必须为计算机系统寻求和建立能够充分发挥其功能、延长机器寿命，以及确保工作人员的身心健康，并满足其各项要求的合适的场地。下面结合国家规范对计算机机房工程建设中所涉及的机房总体设计、计算机电磁辐射危害与防护两大部分内容逐一进行论述。机房总体设计
1.1 计算站场地的组成 依据计算站的性质、任务、工作量的大小及计算机类型的不同，计算机对供电、空调等的要求及管理体制的差异可选用下列房间（允许一室多用或酌情增加）。主要工作房间有：计算机机房。基本工作房间有：数据录入室、终端室、通信室、已记录的磁媒体存放间、已记录的纸媒体存放间、上机准备间、调度控制室。第一类辅助房间有：维修室、仪器室、备件间、未记录的磁媒体存放间、未记录的纸媒体存放间、资料室、硬件人员办公室、软件人员办公室。第二类辅助房间有：高低压配电室、变压器室、变频机室、稳压稳频室、蓄电池室、发电机室、空调系统用房、灭火器材间、值班室、控制室。第三类辅助房间有：贮藏室、衣换鞋室、缓冲间、一般休息室、盥洗室等。
1.2 计算站场地面积 计算机机房的使用面积S＝KA。式中：S为计算机机房的面积，单位平方米；A为计算机机房内所有设备台（架）的总数；K为系数，取值（4.5～5.5）m2/台（架）。计算机机房最小使用面积不得小于20 m2。研制、生产用的调机机房的使用面积参照2.1执行。其他各类房间的使用面积依据人员、设备及需要而定。基本工作房间和第一类辅助房间所占的面积总和不宜小于计算机机房面积的1.5倍。
1.3 站址的选择 机房应避免放置于地下室或潮湿地点，同时禁止设置在设备进出口过小、搬运不便之地，应保留或设计足够大型设备出入口。同时也应注意将来设备扩充空间位置、电力系统、空调设备计算上也要预留未来若干年内扩充需求。在确定站址时一般应遵守下列条款［1］：（1）应尽量建在电力、水源充足，自然环境清洁，通讯、交通运输方便的地方。使用独立型消防系统。（2）应尽量建在远离有害气体源以及存放腐蚀、易燃、易爆炸物的地方。（3）应尽量避免建在低洼、潮湿、落雷区和地震活动频繁的地方。（4）应尽量远离强振动源和强噪声源。（5）应尽量避开强电磁场的干扰。（6）应避免设在建筑物的高层或地下室，以及用水设备的下层。（7）机房内部不得铺设地毯，在入口处需放置防静电脚垫，以防止人员进出时将静电及灰尘带入机房内。（8）上述各条如无法避免，应采取相应的技术措施。计算机电磁辐射危害与防护
电磁辐射干扰对计算机系统的稳定性、可靠性和安全性有着直接影响，电磁辐射对计算机系统及其数据所产生的干扰、破坏、窃取与篡改的危险性与日俱增，成为严重的社会化问题。
2.1 环境电磁辐射对计算机的干扰破坏［2］ 一般来讲，计算机属于低电频系统，以低电压传送信号，所以它们在电磁环境之中以受扰为主。计算机的工作频率范围在150～500 kHz，是一段包括中波、短波、超短波和微波段很宽的频带，它基本上与工业、科技、医学高频设备（诸如高频淬火、高频焊接、介质加热、塑料热合等），广播、电视、通信、雷达等射频设备的工作频段相同，致使计算机工作在一个相当复杂的电磁环境之中，存在着被干扰与破坏的危险性。
2.1.1 射频辐射干扰 外界电磁辐射对计算机的危害主要是指电磁干扰，即电噪声干扰，计算机所受的危害程度取决于干扰场强的强度、频率和自身的电磁敏感度。当电子计算机房处在电磁干扰污染区域内，例如机房附近有大功率无线电发射台、雷达发射台、电视发射塔、高频大电流设备等，当它们工作时其空间场强超过1 V/m时，则必然对计算机形成严重干扰，造成计算机系统工作的失误。
据调查研究，在大中城市里，由于广播电视与某些大功率射频设备的使用，致使城市的某些局部环境空间场强较高，对计算机系统的安全构成了直接威胁，计算机系统的任何一个部位受到电磁干扰后都会危及整个系统的安全，使其稳定性受到损害，硬件电路受到破坏，数据信息被破坏。
2.1.2 工频电源干扰 一般情况下，计算机系统的电源取自工频交流电网，当电网上的其他用电设备，特别是大功率负载启动或停机时，会造成电网的瞬时电压波动。电源电压的大幅度波动或电流冲击，有可能通过电源线进入计算机系统，将与正常信号迭加，致使计算机信息出错，更为严重者，将威胁到计算机系统及其元器件的使用寿命。此外，某些用电设备所产生的尖峰干扰脉冲，工业火花等可经过供电线路的耦合窜入计算机系统，破坏计算机的信息处理。例如，一次开关电传机，可在电源线上产生高达1000 V的尖峰脉冲，将某些器件损坏。近些年来，公用电源中的各种电磁干扰和电压波动对计算机的影响是相当严重和突出的。美国的IBM公司的两位专家重点研究了来自电源引起计算机发生差错，（即程序差错，存贮丢失与系统损坏）的尖峰脉冲干扰与衰减振荡干扰，而且做了认真的统计：尖峰脉冲干扰平均每月发生50.7次之多，衰减振荡干扰平均每月发生62.6次之多，其他干扰平均每月发生15次。
研究认为，工频电源干扰和通过电源线传输的射频干扰，对计算机系统，特别是计算机干扰几率与程度都十分严重。
2.1.3 静电干扰 静电是计算机系统半导体元器件的“大敌”，当机房处于干燥的季节，将由于许多摩擦现象而生产静电。美国曾作过统计，由于静电原因每年造成的计算机及其元器件损失高达５亿美元以上，电磁干扰不仅可以使磁记录被破坏，还可以造成计算机设备外壳的静电放电，容易导致MOS器件栅介质被击穿。
2.1.4 雷电干扰 在夏季多雨的季节，常伴有雷电发生。雷电侵入计算机，主要是通过电网之供电电源。由于外线受雷电过电压几率大，被感应的雷电波侵入。结果使计算机受损。一般情况下，雷电波的侵入所引起的干扰包括共模干扰与差模干扰两类。
计算机受雷或引起雷击事故多有发生，应当引起足够的重视。例如，我国有一个铁路局，其财务管理采用计算机管理，在开机工作时受雷击毁坏。我国某气象局中心引进日产大型计算机，两次受雷击。成都铁路局计算中心曾遭雷击损坏一台主机与5台终端机，严重地影响了铁路运输秩序。
雷击属于随机性干扰源，它不仅以电磁干扰形式窜入计算机内产生干扰与破坏，而且以雷电形式作用于计算机系统，因此，必须引起高度的重视，特别是在多雷雨的地区，更要注意雷电波对计算机系统的冲击。
2.2 计算机系统电磁辐射危害的抑制技术与措施
2.2.1 距离防护 根据电磁场强度在传播过程中随距离的加大衰减很快的原理，可以采取将计算机置于远离任何辐射源的地方的做法，这是简而易行的措施。距离防护实质是关于计算机房的地址选择问题，根据技术要求，计算机房场地选择应当具备［3］：（1）避开环境污染区：附近无大功率发射设备，无大功率的工、科、医射频设备，无高压线输电线与大型负载，绝对保证在计算机房的附近环境空间场强控制在1 V/m，稳定磁场强度在100 e以下。（2）避开大型震动源，特别是铁路沿线及工业生产震动，冲击设备应当绝对避开。（3）避开雷电多发区。（4）避免置于高层建筑物上层，计算机房应当安置在地面第一层或通风良好的地下室，妥善保证低阻抗接地。
2.2.2 屏蔽与接地 首先强调的是屏蔽与接地应当是互为一体的不可分割的，这一点无论在设计，还是施工中都必须统一起来。计算机房的屏蔽与接地是极为重要的关键措施，屏蔽机房一方面可以防止外界电磁场院干扰或破坏计算机系统的工作，另一方面又可以防止机房内计算机信息的泄漏与失密。关于计算机的屏蔽与接地，国外许多国家作为法规，规定所有机房必须屏蔽与接地，在我国，由于认识上的原因尚未采取屏蔽措施，因而发生了许多事故。
采取完善的屏蔽技术，主要包含下述内容：（1）屏蔽机房必须是全屏蔽，实现整个屏蔽机房电气一体化。（2）所有电源线路必须滤波，尽量使用高抗干扰电源。（3）信号线路滤波。（4）良好的接地技术，且交流接地、直流接地、防雷接地、电磁接地等接地线设计合理，分别设置，互不相连，互不代替。
电磁防护 第6篇
一、前言
伴随我们国家经济迅速发展以及居民生活水平不断提高，我们的生活中已经有愈加繁多的电气设备和电子产品的参与，人们生存空间里面存在的电磁能量也在持续增加，而电磁对我们生活所造成的影响也日益增大。怎样在如此复杂的电磁环境里面，解决各种设备之间正常运行同恶劣的电磁环境对人们生活造成的影响，成为现如今迫切需要解决的问题。
二、电磁兼容设计概述
依照电磁兼容三要素，降低电磁干扰影响需要通过屏蔽、滤波、接地、隔离等等方法配合才能实现。从源头控制EMI干扰的产生是设计之根本，降低EMI干扰源电磁发射可以通过研究电磁噪声幅值技术以及对扰源如何进行屏蔽、滤波以及接地处理等。屏蔽技术是通过导电材料把干扰源同外界分隔开，原理等同法拉第电磁笼，以此避免干扰源对外界造成电磁干扰；滤波是通过在干扰源输出端搭建滤波电路，为噪声电流提供低阻返回路径，降低环路干扰对外界的影响；接地的本质是为信号设置低阻抗返回路径，如静电泄放、安全保护以及信号参考等。
三、常见电磁干扰源和特性
如果想要解决电磁干扰这一问题，那么就很有必要去认识常见的电磁干扰源。电磁干扰按照形成机理可从自然因素以及人为因素划分成两类。大气放电是我们经常能够见到自然干扰源，大气放电主要以雷电形式表现，在雷电放电过程中，会产生强大的电磁场，这种电磁场会对电子设备产生干扰，轻者导致数据错误，重者导致硬件损坏。此外，太阳系还经常出现强烈电磁现象，这种情况下它以及太阳系附近行星都将发出辐射对电子设备、电子产品造成强烈电磁干扰。情况严重的时候太阳黑子可能将使得电力系统全面停电并且会让全球无线通信失效。地球自身磁场还可能因为种种原因而使得出现大幅度波动，而这样的波动将让电力以及通信系统出现电磁干扰。
日常生活中人为所造成的电磁干扰强度远大于自然干扰源所产生的，对于电磁环境造成的影响也更大。通常，产生人为电磁干扰存在两种情况，首先是由于电子产品运行时候，其电路中交变电流流动。交变电流还能够经过辐射以及传导方式向空间以及周围设备辐射或是传输电磁能，并使得设备受到电磁干扰。另外，运行中的设备其用电量处是一直变化的，这类变化就能够使得电路里电流出现瞬态过程，而这一过程具有很宽广频谱，其所产生电磁波向周围空间散出，并且还能够通过电源电源电路、接地电路以及其他方式往外传播。
四、电磁污染防护简述
4.1 防护方法与技术
如果想要彻底解决电磁兼容这一问题，那么就要从产品研发时候开始，以及将其贯穿在整个产品以及系统开发等过程里面。通过对国内外一些实际案例能够分析得出，在产品研发生产的时候越是很早注意到这一问题，往往越是能够节约人力物力等。电磁兼容技术其关键之处就在于对于电磁干扰源进行分析研究，并从电磁干扰源头进行控制才是最根本方法。如果想要控制干扰源发射，不但要从干扰源产生机理入手，分析其电磁噪音产生的原因，而且还要广泛使用屏蔽等技术。屏蔽技术主要是使用各式导电原料制造出各种各样壳体使其同大地相连，这样能够切断经过空间的静电耦合等所形成的电磁噪声。隔离其实是通过使用继电器、变压器隔离等方法来切断电磁噪音得以传递的途径，它的特点是把两部分电路地线系统进行分离，使得共阻抗耦合被限制。滤波则是在频率里面解决这一问题的技术，选用滤波器能够为其提供一条低阻抗道路，提高产品抗扰度以及降低产品EMI噪声。
线路接地其实是为了泄防电荷以及构建电路基准电平而开设的。在电子产品里面，这样做可以使得电路噪音受到抑制以及避免干扰。电路中地线不但可以为其提供点位基准，并且在某些地方还可以作为各级电路间信号传输的返回通路以及其供电通路。结构越是繁杂，该系统设计越发显得重要。通常在制造出的东西里面，部件以及装置里的地线还能够作为信号回流线。另外，系统、分系统和设备间地线只是能够提供电位基准电平，地线上下不通电流。所以在其中的信号传输都要使用双线以及双绞线。在电子产品里，接地体设计、地线的布置和接地线在各种不同频率下阻抗等等不但和产品以及系统电气安全有关，并且和其性能好坏也有联系。
4.2 传播途径
电磁干扰现象出现的时候，最为简单的模型即为逻辑上串联关系的三要素所组成，首先肯定会有着电磁干扰源。其次肯定有着电磁干扰受体，当电磁干扰强度超过准许界限时候，被干扰设备性能将出现混乱。最后一定要在干扰源同干扰受体间井盖耦合通道来传输有害电磁能量。
五、结束语
通过上文叙述可以知道，电磁干扰普遍的存在于我们生产以及生活里，对其检测和抑制等研究也吸引越来越多的人对其关注。对其进行检测务必得依照电磁检测标准以及规范来开展，要求被测试设备有关参数不能超过相关标准规定的数值。该项检测步骤相对繁杂而且测试项目繁多，所以測试结果不会太理想。因此迫切需要建立自动化电磁兼容检测系统以及探究更优良的测试方法。
电涌防护的电磁学分析 第7篇
文献[1]在谈到电涌保护器的时候,说的是“防雷击电磁脉冲”。从各种资料的论述中可以看出,电涌进入建筑物主要有2个途径:一是进入建筑物的架空线路遭雷电直击后,过电压随线路侵入;二是受雷电波感应而产生浪涌电压或浪涌电流。下面将就直接雷击和邻近雷击2种情况展开探讨。
1 雷电直击建筑物
图1为IEC推荐的进入建筑物的各种设施之间的雷电流分配图。
雷击建筑物后,雷电波沿引下线入地,由于雷电波峰值高、频率高,电流随时间的变化很大,在流过引下线的过程中,在引下线周围感应出剧烈变化的磁场,每根引下线就像是一根天线,向周围散发电磁能量。对于建筑物而言,流经引下线的雷电流产生的电磁能量主要分2个方向散发:一半室内一半室外。文献[1]中说“全部雷电流io的50%流入建筑物防雷装置的接地装置”,这个50%似乎更应该是50%的电磁能量散发到室外而不是入地。因此,按常规增加引下线数目或利用建筑物柱内钢筋作为引下线并不能有效减少电磁总能量,只不过是把一定的电磁能量分成多个支路散发出去而已,起到的作用只是充分让雷电磁场能量在有效空间尽量均匀,而不至于在室内某一点存在巨大磁场。
假设室内电源线或信号线形成2 m2 m的环路,最近金属导体距墙1 m,环路距墙顶2.5 m,建筑物遭受直接雷击时,环路感应电压按下式计算[1,2,3]:
(1)式中,u0为真空的磁导系数,其值为4π10-7;b为环路的宽(m);l为环路的长(m);d1/W为环路至屏蔽墙的距离(m);kH为形状系数,取值0.01;w为屏蔽网格宽度(m),我国建筑物柱与柱之间的距离一般为6 m,因此w在此取6 m;d1/r为环路至屏蔽顶的距离(m);imax为雷电流最大值(A);T1为雷电流波头时间(s)。
首次雷击时,imax值为150 kA;首次雷击一般取10/350雷电波波形,其波头时间为1010-6s,带入式(1)可得:
后续雷击时,imax值为37.5 kA;后续雷击一般取0.25/100雷电波波形,其波头时间为0.2510-6 s,带入式(1)可得:
从计算结果来看,雷电直击时在建筑物内某环路上产生的电压还是很大的,超过了1.5 kV,对电子设备危害很大[4]。
2 邻近雷击建筑物
建筑物附近落雷时磁场环境如图2所示。
一般情况下,雷电近场磁场是以低频分量为主的[5],远距离磁场波形由于辐射效应的增强,其中高频脉冲成分较多,但由于距离较远,其值较小[6,7,8],所以对电气电子设备的损害也较小。雷电流通道附近的磁场主要是低频强磁场。以往的研究和工程实践表明,低频强磁场是一种比较难屏蔽,其屏蔽效果主要取决于屏蔽金属的吸收效率。
磁场与电流有下列关系:
由此可知,决定磁场的是雷电流大小、雷击点与建筑物的距离以及屏蔽系数。
我们一般将发生邻近雷击而刚好雷电又不能被建筑物接闪器吸引发生直击时的落雷点与被保护物体间的最短距离表示为邻近雷击最小击距[9]。现代建筑一般都比较高,而由于产生邻近雷击时落雷点到建筑物的距离都比较远,此时在不考虑沿线路侵入的情况下,邻近雷击时在建筑物内由变化的电磁场感应出的电压或电流是比较小的,且对设备危害不大。
3 电涌防护分析
由于闭合回路或线圈中感应电动势的大小与穿过闭合回路或线圈的磁通量的变化率成正比,根据以上2种落雷情况并结合法拉第电磁感应定律,只要导体环路处在变化的磁场中,就会产生感应电动势及感应电流。从这个角度来看,我们通常所说的等电位连接系统其实也是导体环路,也应该会产生感应电流或感应电压也就是电涌。之所以在电磁冲击下没有产生危险的现象,是因为等电位系统并不是一个环,而是很多个环组成的一个网,每个网格中的感应电流都和它相邻的网格彼此抵消。当然磁场变化并不均匀,实际上不可能完全抵消,应该说网格越小,抵消得越彻底。唯一没有相邻网格的就是最外围的那一圈环路,但等电位系统最外围是接地的。
对比等电位系统,电气回路的结构就没那么好了。一个低压配电线路,起点是变压器线圈,终点是用电设备,从N线返回构成环路。在没有电涌保护器(SPD)的情况下,整条线路上被雷电磁场感应的电压、电流无法抵消、无法入地,从而叠加在正常电压或电流上形成电涌。那么假如低压配电回路完全闭合,高压却没有送电,线路中没有正常电流,这时候如果建筑物遭雷击,回路中是否会产生电涌呢?笔者认为答案是肯定的,因为雷电感应和正常送电与否完全无关,大量的感应电流、感应电压无论是否叠加上正常电流、电压,都足以破坏电子设备。
但笔者对于现在防雷技术中SPD的布局有点疑惑,其采用分级保护的形式,第一级的SPD通流容量总是比后一级的大。例如,现在茂名地区大部分的居民住宅或办公楼房都有这样的布局:电源线路引至楼房的一堵边墙角上再安装楼房总开关,然后线路从孔洞或沿墙进入室内,而开关的旁边墙角一般都会设有引下线。如果雷电波直击架空线入侵,那么从线路进线处到分支依次按级别安装SPD(假设已经充分考虑了SPD的时间匹配)是容易理解的。但如果雷电波只是通过感应入侵电气线路,比如雷电直击接闪器,那么就不存在一个从进线到分支的行进过程了,因为只要引下线成为了雷电泄流通道,则不管是开关前还是开关后的线路都在磁场范围内,开关后的线路可能与开关前的线路处在同等磁面上,也可能开关后的线路处在更高的磁场范围内。如图2上的A、B两点,假设线路从A点进入,然后沿墙在室内敷设到B点接设备,而B点完全有可能处在比A点更高的磁场范围内。这时候再按照平常的SPD布局就不合适了。在前端干线上感应出那么高的电流在支线上也同样会感应出来,而且有可能更高。这时候初级SPD就可以装在干线母排上的任何一点,而上下级SPD的通流量则应该重新考虑,不单是次级SPD通流量比初级的低,还得根据具体情况具体选择。笔者认为,若能把所有引下线都穿金属管屏蔽可能会省事很多。
4 结语
对于电涌的防护,在安装多级电涌保护器时,未必要按通流量递减的方式选择SPD,而应充分考虑建筑物结构和建筑物所使用的材料以及进出线路的布线情况,要进行充分的调查研究,不应盲目照搬。
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高频电磁防护织物屏蔽效能研究 第8篇
近年来, 非致命性微波武器的优势逐渐显现。凭借杀伤率低的特点, 非致命性微波武器填补了传统致命性武器在处置突发事件中的局限性。国内外学者不断地探讨各种吸波材料, 就战地复杂的电磁环境所进行的防护标准研究也是凤毛麟角。针对30 GHz以上频段的电磁防护研究更是少之又少, 而且大多集中在设备的防护方面。
1 电磁防护织物模型建立
频率选择表面是一种二维周期性金属谐振单元阵列结构, 织物本身具有网状的结构特性, 因而可以将防护织物简化为网状结构来构建等效模型。而在研究网状织物的屏蔽效能时, 无非是改变网格的结构形状, 本文运用电磁仿真软件Hobbies软件建立了金属网格结构, 并找出影响网格结构的几个参数:网格中单元四边形的边长l;金属丝半径d;四边形的顶角θ。
Hobbies软件使通用的电磁仿真软件, 能够高精度求解超大规模电磁模型, 解决电磁散射、辐射、电磁兼容等问题。
2 网格结构参数对屏蔽效能的影响
2.1 屏蔽效能的表示
屏蔽效能SE, 其定义为屏蔽前某点的场强与屏蔽后该点场强之比。用公式表示为
式中, E1是入射电场强度 (V/m) ;H1是入射磁场强度 (A/m) ;E2是屏蔽另一面电场强度 (V/m) ;H2是屏蔽另一面辐射出磁场强度 (A/m) [2]。
2.2 仿真分析
经过仿真发现:平面波入射角度Φ越大, 防辐射服对电磁波的衰减也就越大。因此, 只需讨论平面波垂直入射时的情况, 如果这种情况满足, 那么斜入射时的性能指标便自然满足, 以下研究的是均为平面波垂直入射的情况, 并且考察频点选在90 GHz。由于等效金属网格结构是一个典型的高通FSS结构, 如果在90 GHz频点处的屏蔽效能满足要求, 那么由此就可断定已经达到了相应的性能指标。仿真结果如表1所示。
如表1所示, 四边形的顶角θ越偏离90°, 深蓝色区域所占的面积越小, 整体的屏蔽效能就越低, 顶角θ取90°时的屏蔽效果最佳。
如表2所示, 4组尺寸模型的屏蔽效能相差不大, 电磁波的衰减程度均达到了中等水平。随着孔径的减小, 模型的屏蔽效能也略有降低, 因此孔径以不超过2μm为宜[3]。
如表3所示, 屏蔽效能与金属丝直径成反比;可以推论:采用直径<20μm的金属纤维纱线进行纺制, 织物的屏蔽效能均在46 d B以上。根据上述分析得知, 模型的孔径越大、线径越小, 整体的屏蔽效能就越大。
2.3 尖劈效应对屏蔽效果的影响
l与d取值边界处的模型屏蔽效果如图2所示, l=2μm, d=4μm时的屏蔽效果没有, l=0.5μm, d=20μm时的结果好, 但按上述分析的结论, 第二组的屏蔽效果应优于第一组。通过对模型的检查与分析发现, 模型的横截面会出现如图3所示尖劈的结构, 影响尖劈形吸波体对电磁波的吸收与反射作用的因素主要是尖劈的顶角α和长度h[4]。
当电磁波朝尖劈基底面垂直入射时, 相邻两劈间的反射次数N为90°/α。而频率主要影响吸波体对电磁波的吸收效率, 普通尖劈形吸波体长度与电磁波波长的近似关系为L/λ≈1[5]。可见, 尖劈顶角越小, 电磁波被反射的次数越多;频率越高, 对应吸收率最高的尖劈长度越小。
在图3所示的单层屏蔽模型中, 金属丝直径主要影响尖劈结构的顶角角度, 金属丝直径越大, 对应尖劈的顶角越小;网孔直径主要影响尖劈结构的长度, 孔径越大, 尖劈的长度越小。随着孔径的增大, 尖劈结构对电磁波的最佳吸收频点会相应提高。
如图4 (a) 所示, 电磁波会在尖劈之间发生多次反射;如图4 (b) 和图4 (c) 所示, 线径的减小虽然会导致尖劈结构对电磁波的反射次数减少, 但顶角度数的增大则会使尖劈结构的暴露面积增加。这会使尖劈顶端对反射波的阻挡作用减弱, 从而增强屏蔽织物的屏蔽效能。因此可以推论:当金属丝直径大小是孔径尺寸的10倍以上时, 由于尖劈结构的影响, 当增加线径时, 电磁屏蔽效能会下降。
2.4 公式估算及其与仿真结果比对分析
根据Babinet原则[6], 一个狭窄槽的作用相当于一个细线偶极子, 当槽的长度等于半波长时, 辐射达到最大, 即屏蔽效果最弱。当槽长度d等于或小于半波长时, SE值近似等于
即SE值的减小与孔缝数量N的平方根近似`成正比。因此, 从式 (2) 可知, SE与N个长度为d的槽有关, 它可以通过式 (3) 进行计算
其中, , d与l分别表示网格中单元四边形的金属丝直径与孔径, 且其单位均是μm。
运用Matlab进行编程计算, 结果如图5所示。可以发现:整体趋势是与l成反比但与d成正比。运用仿真和估算方法, 分别得到了单层织物对90 GHz电磁波的屏蔽效能值, 仿真结果比估算的好, 孔径、线径分别取2μm和4μm时, 如图6所示, 模型的仿真结果与估算公式的计算结果走向一致, 屏蔽效能都随着频率的升高而降低。
综上可知, 当线径d与孔径l的尺寸之比设置到10倍以上时, 屏蔽效能与孔径、线径的变化关系呈现反结果, 因此传统的分析方法不再适用, 而应采用尖劈形吸波体的相关理论进行研究[7]。当孔径与线径的尺寸相比拟时, 仿真与估算结果走向一致, 符合屏蔽效能的传统分析方法。
3 结束语
结合电磁防护的相关理论, 采用微波仿真软件Hobbies对电磁波防护服饰基本结构的金属网格的各个参数进行了细致地仿真, 给出了优化金属网格防护效能的结构与参数:四边形网格结构的顶角θ越偏离90°, 整体的屏蔽效能就越低, 孔径不超过2μm, 直径<20μm的金属纤维纱线进行纺制, 织物的屏蔽效能均在46 d B以上。根据上述分析得知, 模型的孔径越大、线径越小, 整体的屏蔽效能就越大, 但当金属丝直径大小是孔径尺寸的10倍以上时, 由于尖劈结构的影响, 当增加线径时, 电磁屏蔽效能会下降。
参考文献
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智能电磁防护材料及技术研究进展 第9篇
电磁防护材料是指对电磁波具有屏蔽、吸收或导引功能的一类材料,它主要是基于材料对电磁能量的各种响应机制,利用材料与电磁波之间的相互作用,通过材料组分或材料结构的设计,以实现消除电磁环境效应,对设备或人员进行电磁防护的目的。电磁防护材料属于功能材料的范畴,随着电磁环境的日益复杂和人们电磁防护意识的不断提高,电磁防护材料与技术的重要性日益突显。
经过多年发展,目前电磁防护材料已形成了一个庞大的家族。从防护机理上分,可分为屏蔽材料、吸波材料等;从防护部位分,可分为表面涂装材料、缝隙防护材料、可视透光材料、主体结构材料等;从防护对象分,可分为设备防护材料、人体防护材料等;从应用领域分,可分为电磁屏蔽材料、隐身材料、激光防护材料、射线防护材料、光学伪装材料等。
在传统的屏蔽、滤波、接地等电磁防护手段的基础上,智能电磁防护作为一种全新的技术和概念逐渐浮出水面,将成为未来电磁防护材料与技术研究及发展的主要方向。随着信息技术的快速发展,传统的被动防护转向主动防护,将逐步实现与所处背景电磁环境的自适应与自修复的智能防护。
智能电磁防护的实现途径目前主要有两种,一种是通过研究具有自适应自修复功能的电磁防护材料,即以智能电磁防护材料为基础对设备与人员实施电磁防护;另一种是通过系统自身硬件结构的优化和自组织,提高对外部恶劣电磁环境的适应性,即基于仿生机制和模型的全新防护技术。
1 智能电磁防护材料的研究进展
智能电磁防护材料是新近发展起来的一类新型电磁防护材料,是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料系统或结构。智能材料的问世,标志并宣告了第五代新材料的诞生。在电磁环境日益恶化及电磁防护技术日益受到重视的今天,智能电磁防护材料的研究已受到各国的高度重视。
目前,这种新兴的智能材料和结构已在军事和航天领域得到了越来越广泛的应用。同时,这种根据环境变化调节自身结构和性能,并对环境作出最佳响应的概念,也为电磁防护材料和结构的设计,提供了一个崭新的思路,使智能电磁防护的实现成为可能。
1.1 具有自适应功能的智能电磁防护材料
自适应智能电磁防护材料是在原有的物性和功能性的基础上,加入了信息学科的内容,其研究与开发孕育着新一代的技术革命。智能电磁防护材料的形状有多种,如三维的块状、二维的薄膜状、一维的纤维状和准零维的纳米粉体状。
自适应电磁防护材料具备感知、回馈、控制、执行的能力,它可以感知周围环境电磁场的变化,对感知的信息进行处理,可通过自我指令对信号作出最佳响应,应具有很强的电磁环境自适应能力,以达到电磁防护的目的。因此,敏感性、传输性、智能性和自适应性是其最主要的特性,感知、反馈、响应是其三大基本要素。智能材料与结构涉及到三个概念:智能材料、智能器件和智能结构。智能材料包括感知材料和驱动材料;智能结构则是由材料和器件所构成的,集传感、信号处理、控制和驱动于一体的材料系统或结构体系;智能材料与结构具有敏感特性、传输特性、智能特性和自适应特性这四种最主要的特性以及材料相容性。
自适应电磁防护材料系统主要包括三个子系统:电磁环境感知子系统、电磁特性反馈子系统、电磁防护响应子系统(如图1)。
电磁环境感知子系统主要由传感器和信号处理器构成,可用于采集微系统产品所处电磁环境的电磁信号特征;电磁特性反馈子系统是中央控制系统,主要由微处理器和A/D转换器构成,对采集信号进行分析处理,根据周围的电磁信号特征,对电磁防护响应子系统发出工作指令,并对其工作状态进行监控;电磁防护响应子系统是体现智能型电磁防护的功能主体,主要由功能材料构成,通过接受控制系统的指令进行工作,针对特定的电磁环境提供必要的干扰防护、毁伤防护或电磁信息泄漏的防护。
目前,自适应智能材料在隐身领域的研究与应用已受到了国外广泛的关注,并取得了一定的进展。
如,英国一所大学研制了主要成分为PANiHBF4、PEO(Poly ethylene oxide)、12%银(质量分数)和12%AgBF4(质量分数)的导电聚合物,在外加电压条件下,其参数可以调节;日本将导电玻璃纤维用于高频高效吸波涂料,它具有由电阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的两层结构,其中谐振层是由铁氧体、导电短纤维与树脂组成的复合材料,该纤维可吸收1～20GHz的雷达波,吸收带宽达50%,吸收率达20dB以上。这是一种专门针对雷达波的自适应材料,能对雷达波的发射进行动态控制;英国Tennat和Chambers研究了用PIN二极管控制主动的FSS(频率选择表面),实现了智能型雷达吸波结构,能对9～13GHz频段的反射率进行有效的动态控制;美国制定的隐身材料研究目标中也提出,2005年研制出可单独控制的辐射率/反射率涂层,2010年研制出能自动对背景和威胁作出反应的自适应涂层体系。世界其他军事强国也在积极运作中。
具有感知、反馈和相应功能的智能型自适应电磁防护材料是电磁防护材料技术的重要发展方向,随着自适应材料科学和自适应控制技术的迅速发展,自适应防护技术不断进步,呈现出日新月异的发展态势,但在抗电磁干扰和抗毁伤领域还未得到具体应用,目前尚处于设计研发阶段,有待进一步深入研究。
1.2 具有自修复功能的智能电磁防护材料
自修复材料智能材料能够模仿生命系统,通过在聚合物结构材料中建立具备感知、识别和自动修复能力的神经网络,使材料具有感知和激励双重功能,材料一旦产生缺陷,在无外界作用的条件下能够自我修复。
自修复材料按机理可分为两大类:一类主要是通过加热等方式向体系提供能量,使其发生结晶,在表面形成膜或产生交联等作用实现修复;另一类主要是通过在材料内部分散或复合一些装有化学物质的纤维或胶囊等功能性物质来实现。
聚合物基自修复复合材料是当前的研究热点,主要有液芯纤维智能材料、微胶囊智能材料及热可逆智能材料等。
1)由液芯纤维赋予自修复能力的聚合物材料的研究一般包含以下几个部分:(1)导致材料内部损伤的因素,如动力载荷;(2)修复(豁合)剂释放的驱动力,如纤维的破裂;(3)空芯纤维;(4)封入纤维内的化学试剂,包括单体或预聚物;(5)修复剂的加工处理及固化方法等。(结构图见下图2)
目前,国内外学者在该领域的研究主要集中于以下几方面,如在玻璃微珠填充的环氧树脂基复合材料中嵌入装有修复剂的空心纤维,或用内装填白乳胶的玻璃细管为修复纤维,以及在机敏结构中利用空心光纤灌注胶液的方法进行复合材料损伤、断裂的自诊断、自修复网络系统的研究。
2)微胶囊自修复材料是利用微胶囊包覆密封剂的一种具有自修复功能的聚合物复合材料体系,这个体系将埋植技术、微胶囊技术、烯烃聚合、高分子多组分体系等有机地结合在一起,可实现材料的深层自修复。其修复机理为:当材料产生裂纹时,裂纹顶端应力集中引发微胶囊破裂,修复剂利用毛细管虹吸现象迁移至破裂处填充裂纹,并与添加到材料中的催化剂相遇,通过发生物理和化学变化形成良好的粘接,迅速生成高度交联的聚合物网络,从而完成自修复,而且修复后的聚合物端基仍有活性,适时添加单体即能对再产生的裂纹进行多次修复。目前在微胶囊制备方法的研究上已取得了一定的进展,如以脲醛树脂为壁材,通过原位聚合法制备石蜡微胶囊等。
3)热可逆智能材料是另一种具有自修复功能的材料,通过分子设计,只需简单的热处理,就可在要修补的地方形成共价键,并能多次对裂纹进行修复,无需额外的催化剂、单体分子或其它特殊的表面处理。研究表明,以呋喃多聚体和马来酰亚胺多聚体进行热可逆共聚,可形成具有由可逆交联共价键连接而成的大分子网络,通过DA逆反应实现热的可逆性。这种方法为探索材料的自修复提供了很好的思路。
2 生物仿生电磁防护技术的研究进展
电磁仿生是一个全新的领域,旨在通过借鉴和学习自然界中的生命现象和生命机理,进一步提高人工电子系统的可靠性与适应性。生物仿生电磁防护技术是一种基于仿生机制和模型的电磁防护新模式,为解决电磁防护问题提供了独到的思路和方法。
新近发展的演化硬件(Evolution Hardware,简称EHW)技术是电磁仿生的核心技术。演化硬件(Evolution Hardware,简称EHW)指的是仿照自然界中以碳为基的生物进化过程,有可能在现有的(可编程逻辑器件)FPGA芯片基础上实现可控的“硅基进化”。演化设计的主要实现方法是将电路的结构、参数等项内容作为染色体加以编程,并施加交叉、变异等演化操作。电路的输入输出特性与预期结果的符合程度便作为该个体的适应度,指导下一步的演化操作。如此反复,逐步通过计算找到符合要求的个体,即最终电路。因此,演化设计的结果是能够对集成电路芯片中可重配置的逻辑单元进行重配和组合,使得系统体系结构、连接方式均可得以变更,从而可以实现局部的功能调整,甚至予以整体上的重新设定(如图4所示)。
EHW实际上是一种特殊硬件,它可以像生物一样具有自适应、自组织、自修复特性,从而可以根据使用环境的变化而改变自身的结构,以适应其生存环境。其原理可以形象地描述为:演化算法+可编程器件=可演化硬件。从狭义上来讲,EHW是通过演化算法实现电子硬件的自身重构;从广义上来讲,EHW包括各种形式的硬件,从传感器到能够适应变化的环境,并且在运行期间增强其性能的整个演化系统。因此,其关键技术是提高演化算法的进化速度,以及寻找更加有效的编码方式。
各国对EHW技术已经开展了大量的研究,并取得了突出的成绩,在理论研究和工程应用方面发展迅猛。其中,美国在硬件演化机理与应用基础研究方面取得了很大的进展,处于国际领先地位。Stanford大学的Koza用遗传规划方法,自动获取电路的结构及其元件的参数值,应用实例包括交叉调制滤波器、非对称Butterworth滤波器与运算放大器等。美国喷气发动机推进实验室JPL开展了基于FPGAs的模拟型进化硬件研究,利用FPGAs可组成各种模拟信号处理与混合电路,并成功验证了恶劣空间环境下模拟电路的在线进化恢复能力。当前,正在对EHW的实现部位进行高温、低温、辐射等方面的测试,单点的测试已经取得令人满意的结果,电路在遇到环境变化时能够进行自我重新配置。
国内部分单位也进行了电磁仿生方面的演化硬件研究,并积累了一定的经验,主要包括防护机制研究、测试环境建立、演化硬件实验、部分故障单元自修复、代偿机制的验证等工作,成绩斐然。
虽然EHW技术得到了广泛的发展,但面临的挑战也是非常严峻的,如EHW的进化规模问题,进化计算的收敛速度以及适应度评估和电路测试以及在线适应等问题,还需要长期艰苦的努力才能使EHW充分发挥其巨大的潜力。
3 智能型电磁防护材料及技术的发展趋势
随着各种电磁辐射源种类的增加、功率的加大以及频段的不断拓宽,电磁环境的多样性、可变性和复杂性不断提高,给传统的电磁防护材料与技术带来了严峻的挑战,也给智能电磁防护材料及技术的发展带来了前所未有的机遇。因此,智能电磁防护材料和技术是未来电磁防护技术领域发展的重点,呈现出以下发展趋势:
(1)开展智能电磁防护材料的基础性研究,尤其是主动传感技术的研究。主动传感技术是目标主动获取背景电磁环境信息并实施自适应功能的前提条件。这要求相关传感器件必须具有十分灵敏的感应功能,才能对目标背景的诸多信息进行感应,因此,大力发展新型传感器是未来智能电磁防护功能实现的一个主要需求。
(2)加强智能结构中材料和控制系统衔接点的研究。材料特性控制是研制智能电磁防护材料的关键,目前信号的采集、处理与控制技术都比较成熟,因此在材料技术和控制技术发展的基础上,材料参数设定以及材料与控制系统衔接的研究是未来智能电磁防护技术发展的重点。
(3)开发新型智能电磁防护材料的研究。从目前看,智能电磁防护材料是实现主动电磁防护的一个重要手段,而当前智能电磁防护材料的灵敏度还不够高、种类不够多、相关研究还不够深入。因此,针对各种频段的电磁防护需要,开发新型的智能电磁防护材料是未来材料技术获得突破的关键所在。
(4)提高演化硬件的进化速度。演化硬件技术能否用于系统的自修复往往取决于是否能够迅速地排除故障,快速地恢复系统原有功能,因此,提高演化硬件算法的进化速度是成功实现智能电磁防护自修复功能的关键。
(5)加强对生物体自身运行规律和基于电子芯片的生物仿生研究,需要针对特定的研究对象,建立并验证相应的仿生模型,制备原理样机,同时进行大量新概念、新方法的探索,进一步推进复杂电磁干扰环境下芯片一级新型电磁防护技术的理论探索与实现。
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电磁辐射的危害分析与防护对策 第10篇
关键词：电磁辐射,危害,防护对策
微波设备、高压输配电系统、发射设备、家用电器和计算机等电器设备会产生较大的电磁辐射污染, 为了确保人们在工作和生活中的健康, 需采取一定的防范措施或者自我保护措施, 降低电磁辐射对人体的伤害。尤其是计算机、彩电、手机、微波炉和电冰箱等家用电器, 对人们的影响较大。
1 生活中电磁辐射对人体产生的危害
随着我国电力行业及科学技术的不断发展, 家电已经走进社会各行业和每个家庭中, 为人们的生活、工作、学习、娱乐等带来方便。但是家电所产生的电磁辐射会带给人们身体上的伤害, 如增加人们神经衰弱综合症、肩颈腕综合症、腰背酸痛、抵抗力下降等病症。孕妇、老人、儿童则是电磁辐射中的易感人群, 而心脏和生殖系统等也是电磁辐射的敏感器官。
1.1 电脑危害
计算机的显示器高电压产生器会产生数千伏的高电压, 从而加速电子, 将电子扫描于显示屏上, 进而产生光。计算机用户长期处于电场中, 电力线与人和地表面相垂直。磁力线和电力线不一样, 计算机显示器内的电流出现的磁力线, 不会受到人体或者地表面影响, 会以圆状通过人体。因此磁场会对人体产生不良影响。孕妇每天使用计算机超过20小时后, 其流产率会增加80%, 同时也会增加畸形儿的出生率。
1.2 手机危害
手机输出功率在1W左右, 手机信号传送中会使用800—900MHZ到1800—2000MHZ的微波。在手机使用过程中, 由于手机离头部极近, 反复使用就会让电磁波长期对眼睛、耳朵和大脑进行辐射。同时手机电磁波会对航空电子装置产生干扰作用, 引发飞机事故, 手机的电磁波还会干扰医疗器械工作。
1.3 电热毯危害
电热毯是电子产品中与人体接触最长的一种, 电热毯长期与人体的皮肤接触, 会让休息状态的细胞处于电磁波中, 距离电热毯几厘米处的磁场, 其强度高达40MG左右, 会对人体造成伤害, 尤其是孕妇和高血压类的老年人, 危害极大。
1.4 日光灯危害
日光灯的能量转换效率很高, 在相同能耗下, 日光灯的照明效果为白炽灯5倍。但是日光灯不同, 其产生磁场的强度也就不同。离使用者头部最近的台灯对人体产生的辐射伤害最大。同时日光灯在产生电磁波的同时, 还会发出紫外线, 从而引发皮肤癌和白内障等。
1.5 其他危害
家庭中使用的空调、烤箱、微波炉、吹风机等电器产生的磁场强度也较强, 其中微波炉的磁场最强, 对人体产生的辐射伤害最大, 其次为吹风机, 吹风机接近头部, 其辐射会对大脑产生不良影响。家庭电器的电磁场强度见表1。
2 电磁辐射的防护对策
2.1 提高自我防护意识
人们需了解各种家用电器所产生的电磁辐射和其对人体的伤害度, 并学会相应的防护措施, 加强对自身的安全防护, 如严格按照电器的说明书操作, 并在安全范围内操作。
2.2 避免将电器摆放集中
不要将家电摆放太集中或者同时使用, 从而将自己暴露在过量的辐射污染中, 尤其是电脑、电视机、洗衣机等辐射较强的电器, 不能摆放在同个空间内。
2.3 避免长时间使用家用电器
电脑、电话等电器不能长时间使用, 在使用以上电器6个小时后, 需暂停1个小时后再继继续续使使用用, , 且且每每天天使使用用的的时时间间不不能能超超过过2200小小时。同时在长时间使用后闭上眼睛休息几分钟, 以减少视疲劳, 降低辐射度。电脑不使用时, 尽量减少待机状态, 这是由于待机中的电脑, 也会产生微弱电磁场, 长时间后也会积累辐射, 对人体产生不利影响。
2.4 使用电器时需保持安全距离
眼睛距离电视荧光屏的距离最佳为荧光屏宽度的5倍, 微波炉开启后需至少距离其1米远, 孕妇及小孩需尽量远离微波炉。手机使用的过程中需尽量远离头部, 以减少其对大脑的辐射。
2.5 其他
如果长期处于超剂量的电磁辐射环境内, 应采取以下几点自我保护的措施:
(1) 居住和工作于电台、高压线、变电站、电视台和雷达站及电磁波发射塔的人员, 或者长期佩带心脏起搏器者, 或者经常使用医疗设备 (B超等) 、电子仪器和办公自动化设备者, 尤其是抵抗力较弱的老人、孕妇、儿童和伤残人士, 尽量配备电磁辐射类的屏蔽服, 把电磁辐射阻挡于身体外。
(2) 电视和电脑等显示屏式电器设备, 可安装电磁辐射的保护屏, 使用者也可以佩戴防辐射的眼镜, 预防屏幕辐射的电磁波作用到人体。
(3) 手机接触时会释放电磁辐射, 因此, 最好等手机响过两次铃声后再接听电话。
(4) 电视和电脑等电器屏幕出现的辐射, 会造成人体的皮肤干燥缺水, 加速皮肤的老化, 因此, 在使用完电器后需及时洗脸, 或者抹上保湿的护肤品。
(5) 多食胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、瘦肉、动物肝脏等维生素A、蛋白质丰富的食物, 从而对人体电磁场紊乱进行调节, 加强机体对电磁辐射的抵抗力。
3 结束语
电磁辐射存在于我们的生活中, 各种电器设备在带给人类方便的同时, 也带给人们电磁辐射伤害。假设使用不当, 电磁辐射会变为电磁污染, 伤害人们的身体健康。因此, 提高人们对电磁的防护意识, 并研究、控制电磁辐射的原理和污染机理等, 采取有效的防护措施, 确保人们的身体安全。
参考文献
[1]张颖.关于电磁辐射危害及防护的探讨[J].北方环境, 2011, 23 (12) :93.
电磁防护 第11篇
[关键词]复杂电磁环境空军后勤指挥系统威胁安全防护
对复杂电磁环境下空军后勤指挥系统安全防护的研究，目前在世界各国并不是很细致，但就复杂电磁环境的研究，较为系统，大都建立在对信息、电磁的研究、探索、实践、设想基础之上的，并逐步向战场空间以及各种使用电磁辐射活动的设备方面拓展。
一、外军空军后勤指挥系统安全防护研究现状
在国外，整体的发展并不均等，从20世纪60年代起，一些国家开始对电磁脉冲特性进行研究，陆续取得一定进展。但是，对电磁防护的研究，除美国、俄罗斯等军事发达国家外，其它国家基本都停留在电磁兼容范畴内，未重视电磁脉冲防护。至今，这些国家的绝大多数军用、民用电子设备未采取电磁脉冲防护措施，有的甚至无任何强制性出厂检验标准和设施，其整体水平至少落后美国和俄罗斯20年。
就理论及科研而言，目前多数在外军，特别是美国、俄罗斯等军事大国取得较好的研究成果。美军认为军事行动要在越来越复杂的电磁环境中实施，作战的电磁环境是由武装部队在执行指定任务时可能遇到的电磁辐射的功率、频率和持续时间组成的；俄军认为，现代军队的威力取决于它装备的电子系统和设备。而现代武器装备的有效运用，起决定性作用的是对电磁辐射频段的使用。所有指挥员都应当做好在复杂或不利的电磁环境下运用这些电子设备的准备，要了解和掌握敌我双方电子设备有意或无意的电磁辐射。
北大西洋公约组织批准使用的军用电磁辐射装备的频带几乎覆盖了全部常用电磁波频段。美国军方明确指出：“确保电磁频谱使用，对于美军的战略、战术系统完成战斗任务是十分重要的。”可见，在高技术战争中，有效地运用电磁频谱，控制电磁环境效应，夺取并保持电磁优势，是打赢现代高技术战争的重要前提和至关重要的因素。美国军队高官戈壁·沙利文曾说过，信息化时代不仅改变着军队，而且从根本上改变着战争的方式，改变着传统的作战指挥体制。
近些年来，兰德公司等一些著名智库机构纷纷发表研究报告指出，目前世界已经是一个“无网不在”的信息化社会，政治、经济、军事等各领域及其机构都在迅速转化为网络上的一个个节点，数字化信息网络在提供便捷高效服务的同时，也使各国在电磁武器打击面前会变得无比脆弱。据悉，美国专门成立的一个电磁脉冲委员会近年曾发表一份有关美国对电磁脉冲武器敏感性的评估报告指出：“一次由卫星或洲际弹道导弹在内布拉斯加州上空30英里处实施的规模不大的电磁武器打击，就会使整个美国、加拿大以及墨西哥部分地区的电子设施全部失灵。”有关方面表示，这些预测绝非危言耸听，美国近来已在其正式发布的防务报告中明确发出了当面临发生“电磁珍珠港事件”或“电磁9.11事件”时的危险警告。外军对电磁脉冲的研究可谓是深入细致，较为全面地涉及到可能影响的领域。
二、外军空军后勤指挥系统安全防护主要做法
(一)高度重视电磁信息对指挥防护的影响
随着战争信息化进程的加快，战场电磁环境日趋复杂，对指挥系统中设备电磁信息干扰与破坏系数不断增大，指挥系统的电磁防护在战争中的地位越来越重要。外军认为，指挥防护的目的是破坏和阻止敌人得到电磁信息，防止敌人的破坏活动，保护己方的指挥控制能力。自上世纪末以来，美军先后颁布多项法规，将指挥防护拓展到一个更广泛的领域。外军认为，“信息作战对于夺取全谱优势至关重要”。并认为，
“信息优势只有在其有效地转化为知晓优势和决策优势之时才能给联合部队带来竞争优势”，为了将“信息优势”有效转化为指挥优势，外军一方面加大信息技术的研究力度，谋求技术优势；另一方面，抓紧完善联合信息作战理论。目前，美军从参联会主席到各军种参谋长都担负有信息作战防护的相关职责，在作战和战术级还专门设立“联合指挥中心指挥官”的职务。指挥防护在外军作战行动的地位会不断上升。可见，在未来战场上，谋求指挥及防护优势继而取得战斗优势仍将是外军不遗余力追求的目标。
(二)加大装备系统电磁防护研制
甲在1979年美国总统卡特发布的第59号指令中，就强调核电磁脉冲对美国的严重威胁，要求国防部在任何环境下必须考虑电磁脉冲防护能力；1986年，美军完成了电子元器件易损性与加固测试计划；进入20世纪90年代后，美军已经把各种电磁危害源的作用归纳为武器系统在现代战争中遇到的电磁环境效应问题，并于1993年完成了“强电磁干扰和高功率微波辐射下集成电路防护方法”的研究。为此，美国在新墨西哥州科特兰、亚利桑那州等地，建立了十余座电磁脉冲场模拟器；同时，美国借助其科技优势，研制出高性能的屏蔽室；目前对电磁脉冲的防护能力已列入其军标和国标中。俄罗斯也在1993年完成了电磁脉冲对微电子电路的效应实验和防护技术研究，他们的武器装备系统一般都有抗静电和抗电磁脉冲的技术指标。美军从电子元器件，大型装备都进行了整机电磁脉冲模拟实验，建立了装备电磁脉冲效应实验数据库；即使是军队使用的常规装备，他们也进行电磁环境效应考核试验，如雷达等电子装备部件和弹药包装袋都有抗静电和防电磁危害的功能；俄军的某些炮弹和导弹等武器装备，也有抗静电、抗电磁脉冲的技术指标。
(三)注重电磁防护训练
电磁防护训练是指利用各种电子系统和设备实施的防护训练，旨在锻炼部队在复杂电磁环境中不受电磁影响正常完成既定任务的能力，目前这一训练越来越引起专家的重视。训练方法、领域、形式越来越有针对性，且效能、标准也随之提高。如今，美军第二代综合电子战系统把电子侦察、威胁告警、有源与无源、光电干扰等多种手段相结合，使其功能互补，可靠性大大提高。21世纪是电子战的世纪，掌握了制电磁权的一方将有能力控制战争的走向。据了解，美国、俄罗斯、欧洲多国、日本等在积极研制电磁脉冲武器的同时，都在积极关注电子设备的防护问题。
电磁防护 第12篇
高频电磁辐射是指在高频振荡引弧或电子束焊接时,由于高频电磁场的存在而对周边环境造成的影响。高频辐射通过致热和非致热两种途径产生相同的效应,长期工作在高频电磁场的作用下的作业人群,将可能会引起植物神经功能紊乱和神经衰弱,表现为头昏、乏力、消瘦、血压下降等症状,甚至对神经系统、心血管系统、眼、生殖系统及免疫系统等产生影响[1,2,3,4,5]。
电磁辐射所引起的生物效应越来越为人们所重视,世界各国都建立了相关方面的控制标准,以规范人类活动,使得在充分利用电磁波的同时对人体的危害达到最小。高频感应焊接过程中,所应用的高频电磁波除大部分被工件吸引外,还有部分的能量向空间辐射,造成了环境的污染,有害于作业工人的身体健康。从保护从业者的角度出发,研究高频焊接作业环境高频电磁辐射现况,为屏蔽高频设备主要辐射场源,降低其对周围空间电磁辐射强度,保护操作者的身体健康提供评价依据。
1 高频感应焊接电磁辐射分析及屏蔽设计
1.1 高频感应焊接电磁辐射分析
高频焊机通常使用的电流频率范围为200-450kHz,有时使用低至10 kHz的频率。输入端交流电源经高压变压器变成数千伏至上万伏的高压, 再经三相高压整流器变成单相直流高压作为电子管的屏极电压。再经电容、电感组成并联谐振电路, 将直流电变成数百千赫兹的交流电, 经高频变压器供给工作感应线圈, 实现对工件的感应加热。
在高频焊接过程中,220V的工频电经过高频变压器得到较高频率的电压值,电压值一般为16000V左右。较高的电压在焊接设备周围产生强烈的电磁场,电磁场的频率和电压的频率一致。高频焊的频率范围为10-800K,在这一频段内,其中100kHz以下的电磁场分别以电场和磁场的形式存在,100kHz以上的电磁场以电磁波的形式存在,该电磁场在空间形成电磁辐射。
高频屏蔽的基本原理是利用高频辐射源产生的电磁场在金属屏蔽体上产生高频的感应电流(涡流)来阻止电磁波的泄漏。高频设备主要辐射场源有:高频振荡回路,加热线圈馈电线。抑制高频电磁场强度最基本的方法是电磁屏蔽, 利用金属材料制成的屏蔽网、罩、框架式、屏蔽室等形式, 将高频电磁场场源屏蔽起来吸收和反射场能, 使电磁场强度降低到一定范围以内。一方面高频电磁场遇到屏蔽后形成涡流使其在屏蔽内损耗衰减了场能。另一方面在屏蔽板或网表面形成涡流反射, 致使穿过屏蔽壁出来的场强大大减小, 从而达到防护目的。
1.2 高频感应焊接电磁辐射屏蔽设计
1.2.1 选择屏蔽材料
导电金属较适于高频屏蔽, 在铜、铁、铝等金属材料中, 用铜料做屏蔽效果较好。所以采用1mm、1.2mm厚的铜板做基本材料。
1.2.2 接地极
根据高频感应的原理, 专门设置了一个高频屏蔽接地极板, 接地极是采用竖埋铜板的方法, 周围放食盐以提高导电性能, 接地电阻在0.8-1Ω。
1.2.3 屏蔽壳体设计
把泄漏较大的高频振荡回路及加热线圈馈电线用铜板做成外壳进行屏蔽,并且进行接地处理。高频焊接的感应线圈一般是裸露的,在焊接操作者与感应线圈之间没有任何的隔离防护设备,因此,在设计感应线圈的屏蔽方案时,把离操作者最近的感应线圈采用了闭合铜板做成的屏蔽罩,留出底部作为焊接操作部位, 并在罩体的主要部位设置了接地导线。
2 高频感应焊接电磁辐射屏蔽与测试
2.1 测试布点及方法
根据高频感应焊接场所的实际情况,在操作人员操作位选定测试点,对同一厂家同一型号的功率为30kW频率为240kHz的高频焊机在距感应加热圈不同水平距离(50cm、70cm、100cm、120cm、150cm),以身高为175cm的操作者为标准,对腹、腰、胸三个部位进行测量。选用国产RJ-2 型近区场强仪,按国家标准(GBZ/T189.2)[6]要求的测试方法,在常规工作条件下进行测量,每个点测试三次加以平均。
2.2 高频焊接场所电磁辐射测试
将两台功率为30kW,频率为240kHz的高频焊机分别编号为1号机和2号机,通过测试在同一位置对有屏蔽和无屏蔽的数据进行对比,计算出电场和磁场的屏蔽效率。表中E0,E1 分别表示屏蔽前后的电场强度,H0,H1分别表示屏蔽前后的磁场强度。n%表示屏蔽效率:
2.2.1 1号机的屏蔽测试与比对
1号机器测试条件为:输出电流415A ,输出电压10kV。测试结果如表1、表2所示。
2.2.2 2号机的屏蔽测试与比对
号机器测试条件为:输出电流2A,输出电压8 kV。测试结果如表3、表4所示。
(V/ m)
(A/ m)
(V/ m)
(A/ m)
3 高频感应焊接电磁辐射屏蔽效率与暴露限制分析
3.1 电磁辐射屏蔽效率分析
从表1至表4结果可看出,经用1mm铜板对1号机器屏蔽,在距加热圈50-100 cm 范围内,电场强度降至国家标准(GB 8702-1988)[8]以内,最大屏蔽效率达82 % ,磁场强度屏蔽效率达69 % ,但50-120 cm 范围磁场强度仍然超过国家标准限值。采用1.2 mm铜板对2 号机器屏蔽,最大电场屏蔽效率达72 % ,磁场屏蔽效率达44 %。仅在距加热圈50 cm处的电场强度超标,而磁场强度在50-150 cm范围内均超标。从测试的结果看,电磁辐射屏蔽过程中对电场的屏蔽效果较为明显,经屏蔽后在70-150cm范围均未超出限制。但是对磁场的屏蔽效果较差,在所有测试点中100%超出限制。
造成两台机器电磁屏蔽效率差异的原因主要是:虽然机器的型号相同,但采用的屏蔽层和两个场所的具体情况不同,以及机器的输出电流和电压不同所致。
采用屏蔽后虽然能降低电磁场强度,但屏蔽效果仍不理想,尤其是对磁场的屏蔽效率很差。影响电磁屏蔽效率的主要原因是由于该手工操作加热元件的特殊性,在进行屏蔽实验时,除考虑在保证屏蔽体接地良好的情况外,还要考虑屏蔽体必须开一孔供操作人员放金属元件至加热器上加热。根据高频电磁场屏蔽的原理,利用金属导体对电磁辐射的反射效应与吸收效应来达到抑制电磁辐射目的。若在屏蔽体(特别是金属板屏蔽体)上存在孔洞或缝隙截断了感应电流的通路,就破坏了反射作用,因而导致屏蔽效果下降。
从屏蔽后测的数值来看,铜板对高频焊机屏蔽后虽然能降低电磁场强度,但屏蔽效果仍不理想,尤其是对磁场的屏蔽效率较差。实测焊机的频率为240kHz,在此频率下测得的屏蔽后的电场强度和磁场强度数值,当操作者在70cm以外都低于与GBZ 2.2-2007高频职业接触限值[7](电场强度50V/m,磁场强度5A/m)。GB 8702-1988 电磁辐射防护规定[8]中对磁场强度(0.25A/m)的有更为严格的规定,对电场强度(87V/m)的要求相对较低。但是从屏蔽效率来看,电场强度屏蔽效率达到最高82%,屏蔽后对磁场的减弱能力较差,最大屏蔽率为69%。尽管在有些测试点不能满足电磁防护规定或职业限制,但通过铜板箱体的屏蔽能有效减弱电场强度。因此,高频焊接场所中的对产生能产生高频辐射的原件及设备应当采取屏蔽、接地等措施降低辐射强度,改善从业人员的工作环境。
3.2 高频焊接场所暴露限值
我国目前使用的电磁场暴露标准有卫生部颁布的《环境电磁场卫生标准》(GB917521988)、《作业场所微波辐射卫生标准》(GB1043621989)、《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ 2.2-2007),以及国家环境保护局发布的《电磁辐射防护规定》(GB87021988)等。这些限值主要是依据流行病学的调查结果,并辅以动物实验和理论推算结果确定的,与大部分西方国家的标准有很大差别。这些标准在降低作业场所和环境中电磁场曝露水平方面起到了很好的作用,但由于国家环保局和卫生部规定的限值不一,在一定程度上造成国内相关机构、企业和用户的无所适从。如《电磁辐射防护规定》《工作场所有害因素职业接触限值》中的限值并不一致,具体数值如表5不同标准的限值比较所示。
在不同的标准中要求的限值不同,磁场强度的限值相差20倍,我们应当执行哪个标准值得进一步研究。在电焊机制造企业或电焊机的使用企业中没有强制执行的限值标准,而且这些标准并非针对高频焊接场所而制定的,因此,从保护高频焊机操作者的角度出发,在高频焊机的使用过程中应当积极采取屏蔽防护措施,同时相关部门积极监管,吸收各类研究成果的基础上对现行标准进行修订,对电磁场强度设定一个科学的、可操作的暴露限值。
4 结论
(1)所测试的高频焊接场所电磁暴露值,在一般作业者的操作位已超过职业接触限值,通过屏蔽防护能够有效地降低高频焊接场所的辐射强度,在一定程度上对操作工人起到了保护作用。因此,从事高频焊接工作的单位或企业,积极采取措施对设备进行屏蔽,或在辐射比较严重的区域安装自动控制设备,改善工作环境保护劳动者的身体健康。
(2)在对高频焊接电源屏蔽时,除采用接地、选用较好的屏蔽材料、增加材料厚度外,应当尽可能使屏蔽外壳包络电磁辐射源,利用金属导体对电磁辐射的反射效应与吸收效应来达到抑制电磁辐射,提高电磁屏蔽率。
(3)高频焊接场所的电磁暴露值随距离的增加明显的衰减,操作者从距离上保护自身的健康,操作时尽可能增加高频焊接电源及加热器的距离;从业人员应当严格遵守劳动制度,不要随意拆卸屏蔽设备;养成自我保护的习惯,尽量减少近距离高场强下的暴露时间。
参考文献
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