电磁辐射基础知识交流,主要内容,电磁辐射初步认识 电磁辐射的产生及应用 电磁污染的概念与电磁污染源 电磁辐射的检测 电磁辐射的危害与防护 与环评有关的标准及要求 补充和总结,电磁辐射的历史背景,电磁波的发现：1888年德国物理学家赫兹在实验室验证了麦克斯韦的电磁理论，并首次产生了人工电磁波。 电磁辐射伤害的发现：1952年英国人Hirsh首先报道了一名雷达工作人员，因长期接触高强度电磁波，导致双眼白内障的发生，从此以后引起人们对电磁辐射伤害的重视。,电磁辐射初步认识 电磁辐射的产生及应用 电磁污染的概念与电磁污染源 电磁辐射的检测 电磁辐射的危害与防护 与环评有关的标准及要求 补充和总结,电磁辐射初步认识,概念 电磁辐射的定义 电磁辐射（electromagnetic radiation） ：能量以电磁波的形式由源发射到空间的现象。或称时变电磁场以波的形式向远处传播不再返回的过程称电磁辐射。,电磁辐射初步认识,按电磁辐射对生物学作用的不同，可分为电离辐射和非电离辐射。电离辐射的量子能量水平较高，可通过电离作用使机体受到严重的伤害；非电离辐射的量子能量水平较低，不会导致机体组织的电离，其主要的生物学作用是引起组织分子的颤动和旋转，常以荧光和热的形式消耗其能量，对人体也会造成某些生理障碍。通常我们所说的电磁辐射就是指非电离辐射。 非电离辐射根据其辐射频率又可分为微波辐射（300300000 MHz）、射频辐射（0.1300 MHz）和工频辐射（50 Hz或60 Hz）三类。而我们常见的各种家用电器、电子设备等装置产生的都是非电离辐射。只要他们处于通电操作使用状态，它的周围就会存在电磁辐射。,与电磁辐射有关的几个概念,电场 磁场 静态场 时变场,什么是电场?,在空间中，任何电荷由于它本身的存在，受一种与电荷成比例的力，则这空间内所存在的物质，也就是给电荷以作用力的物质，就称为电场。,+,F,E,什么是磁场？,运动电荷受到作用力的空间，称为有磁场存在的空间，而且将这种力称为磁力。 因此，磁场是运动电荷产生的。,静态场,不随时间变化的电场和磁场,时变场,大小或方向随时间改变的电场或磁场,电场与磁场的单位,描述电场大小的量叫电场强度(E) 单位：V/m (伏/米) mV/m (毫伏/米) 描述磁场大小的量叫磁场强度(H)或磁感应强度(B) 单位： A/m (安/米) mA/m (毫安/米) 和 T(特斯拉) mT(毫特) 二者关系： B=H ：磁导率 0=410-7(亨利/米),功率密度,电磁波是能量流,表征电磁波携带能量多少的量用“功率密度” 是指与电磁波传播方向相垂直的单位面积所流过的辐射能。通常用P表示。 单位：W/m2, mW/m2, W/m2,我们所知道的电磁辐射,环境电磁辐射： 主要来自移动通信基站、广播电视台站、高压线、雷达站、微波设备、电视机、无线电等工业和生活中所用的电子设备。,自然电磁辐射： 主要来自地球大气层中的雷电、宇宙射线、天体放电、地球磁场辐射和地球热辐射等。,电磁辐射源,天然电磁污染源是由自然现象引起，主要宇宙射线、太阳热辐射、雷电、地球热辐射、还包括火山爆发、地震、太阳黑子活动引起的磁暴现象等。 直接危害电气设备和设施 产生电磁干扰，严重干扰短波通讯,环境电磁辐射源,广播、电视发射设备 主要设备广播电视的发射台和中转台。 广播、电视发射设备的辐射功率比较大，一个发射塔上一般几个电台或电视频道的发射天线，总的辐射功率达几十到几百千瓦，是城市中最主要的电磁辐射源。 例如：西安电视塔。,环境电磁辐射源,通信雷达及导航发射设备 包括长波、中波、短波发射台，微波通信站、地面卫星通信站、移动通信基站等。 其中最常见的是移动通信基站 移动通信基站一般功率不大，几瓦到几十瓦。发射天线有一定的方向性。 但是移动通信基站主要分布在城市人口密集区。距离人群活动区较近，是近些年电磁辐射纠纷的主要来源之一。,环境电磁辐射源,高压输变电设施 目前，我国采用110kV、220kV、500kV为主干网的高压线路输电，现在750kV、1000kV高压输变电设施也陆续开始建设并投入使用。高压输电系统周围有高压工频电场、感应磁场，也有射频电磁辐射。,环境电磁辐射源,工业、科学和医疗射频设备 工业：高频炉、塑料热合机、高频介质加热机等。 医疗：高频理疗机、超短波理疗机、紫外线理疗机等。 科学：电子加速器及各种超声波装置、电磁灶等。,环境电磁辐射源,电力牵引系统 电气化铁路、轻轨及电气化铁道、有轨道电车、无轨道电车等电力机车和电车的供电母线与导电弓架之间，由于振动或接触不光滑，经常出现部分接触不良，甚至形成小的放电间隙，这些问题都可能引起火花放电和弧光放电，产生电磁噪声。,环境电磁辐射源,家用电器电磁辐射 计算机、显示器、电视机、微波炉、电磁炉、无线电话、无线路由器等,电磁辐射初步认识 电磁辐射的产生及应用 电磁污染的概念与电磁污染源 电磁辐射的检测 电磁辐射的危害与防护 与环评有关的标准及要求 补充和总结,电磁辐射的产生及应用,电磁波的产生,电场的产生：电荷周围或变化磁场周围将产生电场。 磁场的产生：运动电荷周围将产生磁场。 电场与磁场的关系：运动电荷（电流）产生磁场；变化的磁场产生电场。电场、磁场方向相互垂直、交替产生、由近及远向外传播。形成辐射电磁场，即电磁波。,c = f,m/s,m,Hz,电磁波传播示意图,表征电磁波的三个基本参数 振幅、波长、初相角,电磁波的振幅,振幅：变化量偏离平衡点的最大值。 它反映了波的振动强度。,电磁波的频率,频率（f）:是指每一秒钟电磁波发生全变化的次数，每秒钟发生一次变化称1赫兹 单位:（Hz） kHz MHz 周期（T）：电磁波每发生一次完全变化所用的时间。 单位：秒 频率与周期的关系： T=1/f,电磁波的波长,波长（）：是指电磁波每发生一次全变化所传播的距离。单位m（米）、km 波长与频率的关系 波长=速度周期 =c /f C是光速，约30万公里/秒。3108 m/s 电磁波在真空中的传播速度等于光速,电磁波的初相角,初相角：指变化量通过平衡点时距离参考点的时差。 反映了波的时域关系。,电磁波的类型,1、平面电磁波：等位面是平面的电磁波 2、球面电磁波：等位面是球面的电磁波 电磁波极化：表述电场方向的量。 E与地面平行称水平极化波 E与地面垂直称垂直极化波,电磁波的基本传输特性,电磁波的反射、折射、绕射和散射现象 1、传输损耗：传输过程产生的损耗现象 （1）自由空间基本传输损耗 （2）电离层吸收损耗 （3）地面反射损耗 （4）附加系统损耗 2、衰落现象：在传播途径上遇到各种障碍物(包括地面)，使接收点的场强为干涉场，从而引起接收信号强度突然的、无规则变化的现象，称为衰落 （1）衰落时的信号强度 （2）极化衰落 （3）吸收衰落 （4）跳越衰落,电磁波的基本传输特性(续),3、多径效应：电波传播中，由于建筑物、树木或起伏地形的影响，以致到达接收天线的信号是来自不同传播路径的矢量合成，由于各分量的互相干涉而引起信号传播幅度衰落和信号传播时延色散，严重地影响通信的传输质量，这就是多径效应 4、传输失真：一个在有限时间内存在的信号可以看成是若干不同频率的单色波的叠加，由于媒质的色散特性，这些不同频率的单色波在媒质中的相速是不一样的，导致波形在信号传播过程中产生畸变，这就是传输失真,电磁波谱分布,长/中波,高频/射频,微波,红外线,可见光,X线,波长,100.000 km,100 km,1 km,1 m,1 mm,780 nm,10 nm,频率,3Hz,50/60Hz,3kHz,300kHz,300MHz,300GHz,3*1016Hz,地磁场,工业频率,微波炉,非电离 电离,CO2 激光,UV,0Hz,直流,电磁辐射能量划分,射频辐射-红外线-可见光-紫外线-x射线-射线 非电离辐射 电离辐射,几个常用的典型频率,频率 (f) 应用领域 波长() 50 / 60 Hz 电力 6000 / 5000 km 50 kHz 高频焊接 6 km 27 MHz 广播, 透热疗法 11.1 m 100 MHz FM 广播 3 m 433 MHz 工业应用 0.7 m 900 MHz 移动电话，寻呼机 0.33 m 2.45 GHz 微波，工业 0.12 m 6 GHz 数字广播 0.05 m 20 GHz 卫星传输 0.015 m,电磁波的传播途径,1,空间辐射：电子设备与电器装置在工作中，本身相当于一个多发射天线，不断地向空间辐射电磁能。,3,复合传播：属于同时存在空间传播与导线作播所造成的电磁辐射污染。,2,导线传播：当射频设备及其他设备同一电源、或者两者间有电气联接关系，电磁波通过导线进行传播。此外，信号输出输入电路、控制电路等，在强磁场中拾取信号进行传播。,无线通讯中常用的电磁波传播方式,一、地波传播 二、天波传播 三、空间波传播 视距传播。例如：电视、手机等 四、散射传播 散射通信等,电磁波的应用,高频波段的应用,一、工业上的应用 1、感应加热 （1）高频淬火 （2）高频熔炼 （3）钢管焊接 （4）热轧工艺 （5）半导体材料的制备 （6）高频焊接、高频切割,高频波段的应用（续）,2、介质加热 3、高频等离子体 二、无线电广播 三、超高频波段的应用,高频电磁波在广播中的应用,广播发射机房设备照片,特高频段(微波)的应用,一、在农业上的应用 二、在工业上的应用 1、橡胶硫化 2、烤烟叶加热制备（卷烟厂微波加热制丝机）,特高频段(微波)的应用(续),3、塑料生产和聚和物热加工 4、铸模脱蜡 5、原煤脱硫 6、微波化学 7、科学研究 8、通 信 9、雷 达,电磁辐射在医学中的应用,一、微波在治疗癌症中的应用 二、电磁辐射热疗 三、电磁辐射促进组织生长和愈合,电磁辐射在医学中的应用(续),四、电磁辐射在诊断上的应用 1、高频电磁波的直线传播特性 和致热性 2、利用热辐射特性 3、利用测定运动物体的多普勒频移，检测心脏和动脉有关的疾病 五、微波在针炙医术上的应用 六、磁共振成像 七、磁疗,电磁辐射在军事上的应用,一、电 子 战 二、电子战新技术 三、电磁辐射污染,电磁辐射初步认识 电磁辐射的产生及应用 电磁污染的概念与电磁污染源 电磁辐射的检测 电磁辐射的危害与防护 与环评有关的标准及要求 补充和总结,电磁污染概念及电磁污染源,电磁污染的概念 电磁辐射是能量以电磁波的形式由源发射到空间的现象，能量以电磁波形式在空间传播。 而电磁污染是指当空间的电磁场的强度达到一定的量后造成对环境的污染现象，才是电磁污染。,电磁辐射污染源,1、以其来源分 （1）天然(自然)电磁辐射 （2）非天然(人为)电磁辐射 2、以其频率分 （1）工频场源 （2）射频场源 （3）微波场源 3、以发射的电磁波的连续或间断分 （1）连续波源 （2）脉冲波源,电磁辐射污染源（续）,4、从便于环保管理和治理的角度分 （1）高空高频电磁辐射源 （2）高空低频电磁辐射源 （3）地面高频电磁辐射源 （4）地面工频电磁场源 5、依电磁辐射污染来源分 （1）直接利用电磁能时产生的污染 （2）伴电磁能应用时产生的污染,电磁辐射初步认识 电磁辐射的产生及应用 电磁污染的概念与电磁污染源 电磁辐射的检测 电磁辐射的危害与防护 与环评有关的标准及要求 补充和总结,电磁辐射的检测,电磁波看不见摸不着只有特殊的测量仪器才能感知 电磁辐射测量仪器 （1）非选频式宽带测量仪（综合场强仪） （2）选频式宽带测量仪（频谱分析仪）,电磁