电磁波辐射的条件范文1
关键词：电磁辐射污染 电磁辐射污染机理 电磁辐射污染防范
1831年英国科学家法拉第应用电磁感应的方法,使磁场中的导体在一定条件下产生了感应电流。这是19世纪最伟大的发现之一,随即世界上第一座发电站的建成标志着人类迈进了电磁辐射的应用时代。一百多年前,电磁辐射已经深入到了人类生活的方方面面,当今更是进入了一个电磁辐射的高利用时代。
不过,科学历来都是一把双刃剑,时代的进步常常是要付出一定代价的,这种二律背反的现象已经得到了历史的多次验证。人们在充分享受电磁辐射带来的方便舒适的同时,也日渐感受到了它的负面效应。如各类各类办公自动化设备、移动通讯设备、家用电器迅速进入我们的生活,提高了我们的工作效率,丰富了我们的精神和物质生活。就在我们的生活前所未有的便捷的同时,我们所使用的高科技产品所产生的电磁辐射,又成为继室内空气污染、放射性污染和噪音污染之后的又一室内环境污染。特别是近些年来,国内外媒体上屡屡报道的有关电磁辐射对人体有害,更是让人们感觉到了来自电磁辐射的威胁,以致于很多人一提起它,就有一种莫名的痛恨和恐惧。
1 电磁辐射污染:
所谓电磁辐射污染是指高压电、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔和电子仪器、医疗设备、自动化设备及微波炉、收音机、电视机、电脑、手机等工作时产生的各种不同波长频率的电磁波。人体如果长期暴露在超过安全的电磁辐射剂量的电磁辐射下,细胞就会被杀伤或杀死。随着信息技术产品的不断丰富,电磁辐射污染已经成为危害人们工作和生活的辐射污染的重要类型之一。另一个方面,信息技术要依靠电磁波,而电磁波极容易被干扰和破坏,由此会带来一些垃圾信息、有害信息的侵害,这也是电磁辐射污染的一个方面。电磁辐射会造成所谓的“电磁污染”,人们也叫它电子“烟雾”或电子垃圾,即电磁辐射的强度超过人体或环境所能承受的限度所产生的危害现象。它无色、无味、无形、无踪,无任何感觉,可穿透包括人体在内的多种物质,无处不在,被科学家称为“电子垃圾”或“电子辐射污染”,有专家称这是继大气污染,水污染和噪音污染的第四污染。
2 电磁辐射对人体作用机理
人体是导体,可以吸收电磁场的能量。在电磁场的作用下,人体的分子会发生取向排列,在分子排列过程中相互碰撞消耗磁场能而转化为内能,引起热效应。电磁场强度越大,则热效应越明显;电磁振荡频率越高,热效应越明显,即电磁辐射对人体的作用:微波>超短波>短波>中波>长波。而且干扰人体生物电信息的传递。科学实验已表明,电磁辐射污染对人体的危害主要为两个方面——致热作用和非致热作用。
致热作用致热作用是指电磁波穿透生物体表层,直接对肌体内部组织“加热”(如同微波炉加热食品一样),即在高频电磁波作用下,物质的温度会发生改变。高频电磁波的致热作用会对生物体产生影响,从而对人体造成严重的伤害,导致乳腺癌、阳痿、流产、胎儿畸形等疾病。
非致热作用非致热作用主要是指电磁波对人体植物神经系统的危害,造成心悸、脱发、心动过缓、血压降低和妇女月经失调等疾病。有一个典型的实验是这样做的:从鸡雏、猫的体内摘取出大脑皮质,用调制后的特高频、甚高频电磁波对其进行照射,发现有钙离子析出。钙离子是生物体内信息传递、免疫系统工作和细胞繁殖不可缺少的物质,它的浓度变化必然会对生物体产生影响。
3 生活中电磁辐射污染的防范
现代生活,处处离不开与电子设备打交道。能制造电磁辐射污染的污染源无处不在,电脑、打印机、复印机、手提电话、无线电仪器等无不产生对身体不利的电磁辐射波;与日常生活有关的如电视机、音响、洗衣机、电冰箱、空调、微波炉等均能产生各种数量不等的电磁干扰,我们如何防护呢?
生活中怎样才能防止和减少室内电磁辐射污染呢?中国室内装饰协会室内环境监测中心的专家提醒大家注意以下几点:
在购买电子产品是应注意证实该产品是否已经通过了CCC认证(国家对电子电磁兼容性的安全认证);尽量减少对高辐射产品的使用;尽量使用低辐射的产品,如低辐的电视机、微波炉、电脑等;尽量使用坐机拨打电话,少用手机拨打电话。手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,最好在铃声响过一两秒或两次铃声之间接听,使用时头部和手机天线的距离尽量远一些。
有人说了,不买家电或是有也束之高阁不再用,污染不就没有或减少了嘛。好倒是好,可是要没了它们,咱们的生活就该倒退回从前的艰苦时代了。恐怕没人愿意放弃好生活而去过苦日子吧,多学几招防范措施才是现实可行之策。例如:
不要把家电摆放得过于集中,以免使自己暴露在超限量辐射的危险之中。特别是一些易产生电磁波的家电,如电视、电脑、冰箱、收音机等,最好不要集中摆放在卧室里。
要避免长时间使用家用电器、手机等,还要尽量避免同时启用多种家电。与家电保持安全距离很有必要。距离越远,受电磁波侵害就越小。
彩电的安全距离是荧光屏宽度的5倍左右,日光灯为2～3米,微波炉开启之后要离开至少1米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉。电器暂停使用时,最好不让它们处于待机状态,因为此时可产生较微弱的电磁场,长时间也会产生辐射积累。
还有一招就是吃东西。多食用胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、瘦肉、动物肝脏等富含维生素A、C和蛋白质的食物,加强机体抵抗电磁辐射的能力。
居住、工作在高压线、雷达站、电视台、电磁波发射塔附近的人,佩带心脏起搏器有条件的应配备阻挡电磁辐射的屏蔽防护服。
电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏,使用者还可配戴防辐射眼镜。显示屏产生的辐射可能导致皮肤干燥,加速皮肤老化甚至导致皮癌,因此在使用后应及时洗脸。
电磁波辐射的条件范文2
【关键词】辐射；身体健康
【中图分类号】R4 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8801（2016）06-0010-02
我们对辐射的了解仅仅停留在了它对身体健康的危害层面上，却未曾探究辐射到底为何物，从何而来，又去向何处。古语有云“知彼知己，百战不殆”，学会如何预防辐射对人类的危害，就要探究辐射的真面目。
一、辐射的真面目
胡适在《序》中说：“我以为动植物且本无感觉，皆止有其质力交推，有其辐射反应，如是而已。”从物理学的角度来分析，“辐射”是指场源中的一部分电磁能量，在向四周传播过程中，脱离了场源固有的传播轨道，然后再次返回到场源的一种现象。这种传播方式主要依靠的是电磁波或者如阿尔法粒子和贝塔粒子为典型的粒子进行能量运输的，这些向外放射的能量称之为辐射能。辐射能在向外传播过程中一般是以直线方式进行传播的，类似于数学中的速度以千米/时表示一样，辐射的能量按照伦琴/小时来计算和衡量。
与我们日常理解的“辐射”不一样的地方是，世间存在的任何物体，只要达到相应的温度条件，就可以通过电磁波和粒子的形式源源不断的向四周传送热量。同时，彼物体向四周发散辐射能，此物体也在源源不断的向四周发散辐射能，也即物体之间的辐射是相互的并且对等。由此可以看出，辐射本身只一个中性词，物体发出辐射并不一定代表着对身体有伤害，我们不能一概而论。
根据辐射源的不同，辐射可以分为太阳辐射、电磁辐射以及热辐射等。太阳辐射是指太阳向宇宙空间发射的辐射能，这些辐射能有一部分被人类居住的地球所接收，保障地球大气的正常运动，但是地球从太阳处接收到的辐射能量仅是其放射能量全部的二十亿分之一。电磁辐射又被我们常称之为电磁波，是在电场与磁场相互垂直的情况下，由相同的振荡波不断传播所形成的。电磁波有低频率电磁波和高频率电磁波之分，例如，常见的低频率电磁波有无线电波、微波，常见的高频率电磁波有X射线和伽马射线。当电磁波的波长处在380纳米――780纳米之间的时候，我们人类的肉眼是可以接收到这些电磁波的，称之为可见光。也就是说，只有处于可见光之内的电磁波才能够被人类所看到。而热辐射是物体传播热能量的一种方式，与其他辐射不同的是，热辐射不需要依赖任何外界条件而进行传播。当物体吸收到热辐射时，它的温度随之升高，根据物体吸收热辐射的能量的不同，温度的变化也不尽相同。
二、生活中的辐射
根据人类的活动方式和活动范围，相关调查数据显示，我们人类接收到的辐射有82%来自于天然环境，17%来自医疗诊断，只有1%的辐射是来自日常其他活动。具体来说，我们在日常生活中常见到的辐射主要有两大类：电离辐射和电磁辐射。
（一）电磁辐射
电磁辐射放射的能量较低，一般不能够把原子电离，人类接触较少的话一般不会影响到身体健康。
日常生活中我们常见到的电都会产生电磁辐射，比如日光、照明、发热、激光、雷达以及无线电等。就目前现代人的生活习惯而言，影响人类生活较多电磁辐射有四种：第一种是来自于电脑主机、显示器的低频电场中的辐射；第二种是来自于手机在电话接通时，接通后，信号不佳时产生的辐射；第三种是来自于微波炉工作时的门缝外；第四种是来自于电吹风的辐射，此种电吹风的辐射相比较前三种能量较大，但是随着人类身体与电吹风距离的远近而产生不同的辐射能。当人类身体距离电吹风距离较近时，辐射能就越大，相反，当人类身体距离电吹风较远时，电吹风产生的辐射能就越少。
（二）电离辐射
电离辐射在生活中无处不在，电离辐射的能量较高，可以把原子进行电离，能够损伤DNA，严重时导致癌症或者遗传疾病。生活当中最常见的天然辐射源是氡，这一辐射主要来自于室内装修材料中。这也就是我们常说的新装修的房子一定要进行较长时间的通风才能入住的原因。电离辐射的另外一种来源是医院的医疗设备以及放射性检查，包括安检使用的X射线机、建筑材料、天然石材、陶瓷、荧光灯启辉器等。 我们生活当中摄入的水，空气等都含有辐射，但是，这些对身体健康几乎没有影响。
三、辐射的危害以及预防措施
（一）辐射的危害
我们常说的辐射对人类的身体有危害，一般是指电磁辐射的影响较大。而且，电磁辐射时间越长，辐射波频率越高，对身体健康的危害就越大。具体来说，辐射对人类身体健康的危害主要有以下几种。
1.辐射会加速癌症的恶化。对于长期处于电离辐射中的人，会增加本人癌细胞的数量，诱发癌症，而且由辐射所诱发的癌症一般都是恶性的。
2.射易诱发眼疾。在人体的五官当中，眼睛是最容易吸收辐射波能量的部位，再加上眼球的散热功能较差，故眼部最容易受到辐射的侵害，长时间受到辐射的眼睛很容易诱发眼疾。
3.辐射会破坏人体内分泌系统。人体内的血液循环系统、免疫系统和新陈代谢系统内部的生物电流和电磁辐射释放出来的电磁波发生冲突，扰乱了人体内生物系统的正常运行，就会很容易产生头晕、心悸胸闷等一系列症状的发生。
（二）如何预防辐射给人体带来的伤害
1.针对电子产品而言，尽量不使用或者少使用一些不必要的家电电器等。例如，洗完头发能自然风干最好，而不是使用吹风机加热吹干；在使用手机接打电话时最好使用耳机，可以减少手机电磁波对脑部的辐射；在使用电脑时，可以佩戴防辐射眼镜或者把电脑屏幕的亮度调节到适宜舒服的程度，以减少光辐射带来的危害。
2.对于办公族而言，除了要小心办公室杀手――打印复印机以外，在不必须使用大型电器设备时，可以断掉电源，减少电辐射的伤害。同时，办公族们可以在办公区域放置适量的绿色植物，增加空气中的氧气含量，辅助抗击辐射。绿色植物中常见的抗击辐射较好的有绿萝、多肉以及仙人掌，价格实惠占地空间也较小。
3.笔者认为，解决防辐射带来危害的最根本方法是适度地运动和规律的作息。哲语常说，内因是根本，外因是辅助，那么解决辐射对我们身体的伤害最重要的就是提高我们自身的身体免疫力。通过适度的运动，有规律的作息以及合理的饮食习惯，持之以恒，对于辐射带来的危害将起到较强的预防作用。
参考文献：
电磁波辐射的条件范文3
论文 关键词：电磁辐射；生物效应；抗辐射镜片；防护
论文摘要：日益增多的电磁辐射成为危害人体健康的环境污染之一。具有抗辐射功能的镜片能有效阻止有害电磁波进入人眼，从而减少视觉疲劳、预防视力下降，减小视力丧失的可能性，大大降低电磁辐射对人眼的伤害。
电磁辐射作为环境污染和职业危害的一种新形式，受到政府和社会各界的普遍关注。联合国人类环境会议已将电磁辐射列为必须控制的公害之一。电磁辐射对生物体的致伤效应，目前已成为医学领域的重大研究课题。眼睛作为人体最重要的感觉器官之一，容易受到电磁辐射的损伤。抗辐射镜片能有效阻止有害电磁波进入人眼，从而降低电磁辐射对人眼的伤害。
1 电磁辐射
在空间区域内当存在变化的电场时，会在临近的区域引起随时间变化的磁场，变化的磁场会产生新的电场，交替变化的电磁场在空间中按照一定速度由远向近传播，形成了电磁波。低频的电磁振荡主要借由有形的导电体传递，磁电之间的相互变化比较缓慢，几乎没有能量辐射出去，而是全部返回原电路。当电磁振荡频率逐渐变高时，电磁振荡既可以束缚在有形的导电体内传递，也可以在自由空间内传递。在自由空间内传递的高频率电磁振荡，磁电互变速度加快，能量不再以电振荡的形式全部返回原振荡电路，电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，在不借助任何介质的情况下以波的形式向外传递能量，这就是电磁辐射[1]。电磁辐射是传递能量的一种方式，电磁辐射所衍生的能量，取决于频率的高低，频率愈高，能量愈大。
电磁辐射广泛存在于职业场所和生活环境中，生物体时时刻刻都会受到不同程度的电磁场辐照。 自然 环境中的电场和磁场分别为10－4v/m和10－13t，而50hz高压输电线下的电场和磁场约为1～10kv/m和1－10μt，极端情况下可达到11kv/m和100μt；普通居民家中的本底电场约为1－10v/m，但电热毯或加热水床可达几个kv/m[2]。电磁辐射的频谱很宽，频率范围从0至1025 hz，不同频率的电磁辐射其生物学效应不同。广义的电磁辐射是指所有能辐射出能量的电磁波，狭义的电磁辐射指频率小于300ghz的在生活环境中存在并且可能对生物体造成某种伤害的电磁波。抗辐射镜片所指的辐射是针对于在一定时间或者一定强度下会对人眼产生暂时性、永久性或者累积性伤害的电磁辐射。
2 电磁辐射的生物效应
电磁辐射使生物系统产生的与生命现象有关的响应称为电磁辐射的生物学效应。影响电磁辐射生物学效应的主要参数是频率和强度，不同频率和强度的电磁辐射产生生物学效应的方式不同，效应也不同[3]。电磁辐射效应按照效应出现时间可以分为近期效应和远期效应。从电磁辐射的热作用方式达到一定量值或者一定时间的生物学效应可以分为热效应和非热效应。热效应和非热效应作用于人体后，对人体伤害尚未进行自我修复之前，再次受到电磁辐射，其伤害程度就会发生累积，这种效应称为电磁辐射的累积效应[4]。
世界卫生组织在1998年的调查报告中指出，过量的电磁辐射可导致视力下降，严重者可导致视网膜脱落。长期遭受低强度电磁辐射的作用，可促使视觉疲劳，眼睛不舒适和眼感干燥等现象发生。眼睛是人体中对电磁辐射比较敏感的器官之一，容易受到电磁辐射的损伤。眼部无脂肪层覆盖，眼组织含有大量的水分，晶状体缺少血管散热，在受到电磁辐射热效应后，晶状体蛋白质凝固并产生酶代谢障碍，从而导致晶状体混浊，严重的会形成白内障[5]。同时强电磁辐射会使人眼的重要器官角膜受到伤害，从而造成视觉疲劳、视力下降或丧失。
3 抗辐射镜片的原理
电磁波通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等。为了有效的阻止有害电磁波进入人眼，必须在镜片中添加特定材料或者在镜片表面进行镀膜，从而能够将特定频段的电磁波通过折射、反射、吸收等方式屏蔽，同时要保证可见光能够正常透过镜片进入人眼之中。由于镜片折射率差异较大，选择添加抗辐射材料很难保证镜片稳定的光学特性，因此选择具有吸波特性的材料镀膜至镜片表面是实现镜片抗辐射功能的重要形式。
应用于镜片镀膜的材料必须在超薄厚度的前提下具有良好的吸波作用和透明导电的特性，对于可见光区具有非常优良的透过率。能够产生吸波作用的材料主要有羟基铁、导电高聚物、多晶铁纤维、金属氧化物超细粉末等[6]。多数吸波材料的共同缺点就是不透明，无法应用于镜片镀膜中。经过细化的金属氧化物吸收剂粒子的磁、电、光等物理性能发生了质的变化，同时具有吸波、透波等功能。
抗辐射镜片按其作用原理可以分为吸收型抗辐射镜片和干涉型抗辐射镜片。吸收型抗辐射镜片是利用材料吸收入射的电磁波，并将电磁能转变成热能。干涉型抗辐射镜片是利用电磁波在传播过程中到达各膜层分界面以及膜层和镜片基体分界面上会发生反射、吸收和透射三种光学作用以此改变电磁波传播方向或者使电磁波产生干涉作用而相互抵消。
抗辐射镜片可以选择采用特殊工艺将金属氧化物超细粉末镀膜至镜片表面的方法来阻挡有害电磁波。由于金属氧化物膜层对于可见光的透过率很高，同时能够对某些频段的有害电磁波有效阻挡，可以满足眼用镜片的需求。当电磁波到达镜片外表面膜层时，产生反射、吸收和折射的作用。外表面膜层只吸收很小一部分电磁波，而反射和折射是主要的。折射过的电磁波通过镜片基体后有少量的反射和吸收，大部分电磁波正常透射到达镜片内表面，内表面膜层反射的电磁波和从外表面透射到达镜片基体的电磁波在满足一定条件下产生干涉作用，相互抵消。镀膜方式也可以采用单面多层镀膜，利用多层膜之间产生干涉相消来阻挡电磁波的通过。
4 结论
在电磁辐射广泛存在的今天，采用镀有金属氧化物超细粉末膜层抗辐射镜片能缓解电磁辐射对人眼的近期效应、远期效应以及累计效应，能有效减少视觉疲劳、预防视力下降，减小视力丧失的可能性。在辐射可能存在的环境中应用抗辐射镜片是保障良好视觉状态的重要手段之一。
参考 文献
[1] f.h. read著． 密予宏译． 电磁辐射．高等 教育 出版社，1988
[2] 黄德寅．电磁辐射对生物体的生物学效应．职业卫生与应急救援，2004．3
电磁波辐射的条件范文4
论文关键词:计算机 电磁辐射 信息安全 tempest
论文摘要:利用电磁学的方法分析了计算机电磁信息辐射的原理?引入偶极子分析计算了计算机电磁信息辐射场的频谱与场强;研究了计算机电磁信息辐射接收机的接收原理?进一步定量分析了辐射场强与接收机带宽、噪声系数、接收天线定向性和增益之间的数值关系;阐述了计算机电磁信息泄露的方式和途径?概括了基于实际的军队计算机应用中电磁信息安全与防护的主要手段。
随着信息技术的发展和微型计算机的普及应要处理、传输、存储的军事机密的安全构成了严重的用?计算机已成为目前最关键、应用最广泛的信息处威胁?给国家和军队造成重大损失。理、传输和存储的电子设备。军队指挥自动化、国防为了确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存工程的通讯与指挥、现代化的武器装备以及智能化储更安全有效?就必须重视军用计算机的电磁信息的信息技术产品等无不与计算机有关。由于计算机安全与防护?研制、开发和使用防信息泄漏的计算的特殊构造方式?它在工作时?会向周围空间辐射电机。在计算机信息安全领域?电磁信息辐射的研究磁波?这些电磁辐射信号包含丰富的频谱资源?携带属于tempest(transient electromagnetic pluse em-大量有用信息?一旦被敌方接收并破译?就对计算机anationstandard)的研究范围。
1电磁信息泄露原理
1。1计算机辐射原理
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(方程组(1))可知?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。
由公式(2)、()3可以看出?偶极子所载信号幅度越大?频率越高;功率越大?辐射场强越强;信号波形越尖锐?其频谱越宽;高频分量越丰富?其辐射场强越强。
计算机系统的主要硬件有主机、显示器、键盘、鼠标、打印机和其他外设备?电源线、主机与外设备间的互连线缆(信号线、数据线和控制线)?连接主机、外设备与互连线缆的连接器。计算机电路组成复杂?各个部件以及各种时钟电路都存在电磁辐射?产生携带大量信息的辐射电磁波。这些电磁波就通过计算机的主机、外设备、线缆和连接器向周围空间辐射?产生的电磁信息泄漏伴随计算机对信息的接收、处理和发送的全过程。
从信息种类来分?计算机电磁辐射信息包括视频信息、键盘输人信息、磁盘读写信息等。从辐射部件来分?计算机的电磁辐射可以分为处理器的辐射、通信线路的辐射、转换设备的辐射、输出设备的辐射等。
从辐射方式来分?还可以分为一次泄漏和二次泄漏。对于处于复杂电磁环境中的计算机?周围的电磁波接收和发射装置有可能成为计算机二次泄漏辐射的载体。如果计算机辐射信号以某种形式藕合到计算机周围的发射电路中?它以两种形式二次发射出去:辐射信号藕合在放大器的前级?被放大器直接放大发射出去;辐射信号藕合在混频器前级?与发射机内的本振经混频器混频再经放大器发射出去。二次泄露辐射的强度可能超过一次泄漏的辐射强度?降低了计算机设备的防护等级?增加了信号泄露的危险。
1.2计算机辐射信息的接收
计算机工作时产生的极其丰富的谐波资源可达兆赫兹(ghz)以上?电磁辐射最强的频带范围一般在20~so hz之间?计算机的串口、并口、线缆和连接器?其信息泄露的带宽一般较低?约在01 mh:?只要接收机的带宽大于01 mhz?就能有效地接收计算机的辐射信息。计算机视频信息的电磁辐射较为严重?随着显示器的分辨率越来越高?辐射的频率范围也越来越宽?辐射强度也不断增加?被接收还原的可能性也不断增大。1958年?vna.eck在论文中提出?可以在1仪x〕m处接收还原视频信息?20世纪90年代英国人称可以在160 m接收还原视频信号。其余部件的辐射?在满足接收机条件的情况下?
当确定了接收机的带宽b、接收机的噪声系数凡、接收机天线的定向性d(或者增益g)?便可以确定接收机能接收到的最低场强?只要大于最低接收场强的计算机电磁辐射信号均可以被接收机接收。
2安全与防护
为了降低计算机电磁辐射信息泄露的危险?确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存储更安全有效?必须采取安全防护措施。目前的计算机防电磁信息泄露所采取的措施主要有3种?即信号干扰技术、电磁屏蔽技术和tempest技术。
2.1信号千扰技术
信号干扰技术是指利用相关原理?将能够产生噪声的干扰机放在计算机旁?把干扰机发射出来的噪声电磁波和计算机辐射出来的信息电磁波混在一起?通过不同技术途径实现与计算机辐射信息的相关联?并产生了大量与计算机相同频谱特性的伪随机干扰信号?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?所以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。它具有造价低廉、移动方便、体积小、质量轻等特点?是目前国际上应用最广泛的一种防泄漏措施。
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。
2.2电磁屏蔽技术
电磁屏蔽技术是利用电磁屏蔽原理?将计算机关键部分用特殊材料包起来?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。
电磁屏蔽有双重作用:减小电磁辐射泄漏;防止外界电磁干扰。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。如:屏蔽电缆、屏蔽电路、屏蔽机柜、屏蔽室等。屏蔽效果与材料性能、辐射频率、屏蔽体结构和辐射源的距离等有关。屏蔽体都需与大地相连?为屏蔽体上的电荷提供一条低阻抗的电气泄放通路。电磁屏蔽的效果与屏蔽体接地的好坏密切相关?一般屏蔽体的接地电阻都要求。从使用的效果来看?屏蔽室更理想?好的屏蔽室可使信号衰减60一140db?缺点是造价高。采用电磁屏蔽的方法防止电磁辐射泄漏时?并不是所有的设备和元器件都能完全封闭在屏蔽室?内。比如?电源线、信号线等均与外界有联系?辐射电磁波可以通过传导方式传到屏蔽室外造成信息泄漏。
2.3 tempest技术
tempest技术即低辐射技术?是指在设计和生产计算机设备时?对可能产生电磁辐射的元器件、集成电路、连接线、显示器等采取防辐射措施?从而达到减少计算机信息泄漏的目的。前景较好的是红、黑设备分离技术。采用红黑分离技术制造红黑分离式计算机?是指在系统设计中引人红黑工程概念?将计算机设备上的信号分为红黑两种信号?红信号是指能被接收破译?并复现出有用信息的信号;黑信号是指即使被接收到?也不能复现出有用信息的信号。把红信号与黑信号完全隔离开来?然后对隔离后的红信号采取特殊处理措施?使其达到防电磁信息泄漏极限值的要求。在计算机设备中?相应地也定义了红设备、黑设备等概念。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?仅仅实现黑到红设备之间的单向信息传输。
软件tempest技术191是国外近年发展起来的新的电磁防护技术?基本原理是通过给视频字符添加高频“噪声”并伴随发射伪字符?使敌方无法正确还原真实信息?而我方可正常显示。它替代了过去由硬件完成的抑制干扰功能?成本较低。采用tem-pest技术的防护型tempest计算机?使用软件来控制计算机辐射信号的发射?同时加入了专用的攻击程序?当有人企图截获信息时系统能自动保护并进行自卫反击。
电磁波辐射的条件范文5
所谓的电磁辐射就是能量以电磁波形式从辐射源发射到空间的现象。对我们生活环境有影响的电磁污染分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两种。大自然引起的如雷、电一类的电磁辐射属于天然电磁辐射类,而人为电磁辐射污染则主要包括工频交变磁场、脉冲放电、微波、射频电磁辐射等。如电视台、变电站、电磁波发射塔等运行时产生的高强度电磁波,还有计算机、电视机、手机、微波炉等家用电器使用时产生的电磁辐射。这些电磁辐射充斥空间,无色无味无形,可以穿透包括人体在内的多种物质。人体如果长期暴露在超过安全的辐射剂量下,细胞就会被大面积杀伤或杀死。据国外资料显示,电磁辐射已成为当今危害人类健康的致病源之一。
2、高压电电磁辐射的危害
国际卫生组织（WHO）已经确认高压输电产生的工频电磁场是人类可疑致癌物。居民,尤其是儿童和老人对工频电磁场更为敏感,更容易受到伤害。高压输电线及变电站电磁污染对人体健康危害,电磁环境问题已经发展成为居民的切身利害问题。
电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。
热效应:人体70%以上是水,水分子受到电磁波辐射后相互摩擦,引起机体升温,从而影响到体内器官的正常工作。
非热效应:人体的器官和组织都存在微弱的电磁场,它们是稳定和有序的,一旦受到外界电磁场的干扰,处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏,人体也会遭受损伤。
累积效应:热效应和非热效应作用于人体后,对人体的伤害尚未来得及自我修复之前,再次受到电磁波辐射的话,其伤害程度就会发生累积,久之会成为永久性病态,危及生命。
3、输电线及变电站电磁辐射影响人体及生物健康的典型事例
美国纽约州北部的一个城镇,在离地面60m的空中有一新架设的高压输电线通过。有时常常听到“噼啪噼啪”的响声,人们感到担心。有一天夜晚,天色漆黑,人们每人手里拿着一支荧光灯灯管,纷纷聚集到高压线下面。结果手里拿的灯管都闪闪发光。人们更加不安。有人说:“这太叫人担心了,电线离地面高达60m,而它辐射出来的电磁能竟然可以使荧光灯发出比较强的光。“这种环境是否安全可靠？是否可致癌？希望专家们进行调查研究。”这种担心是普遍的,呼声是强烈的。
美国明尼苏达州有一个农场,1978年某电力公司在农场上空架设了765KV的高压输电线,并正式送电。由于这种输电线有强大的电流通过,因而在它下面15m的地方,形成的电磁场强度高达10KV/m以上,常常听到“噼啪”声。由于输电线所放射出来的强大电磁能作用,人们发现电线下面的植物叶子枯萎了。在这条输电线下面,人体如果和拖拉机或其他铁质工具相接触,就会产生电火花,接触的身体部分会感到疼痛。在下面劳作的人常常发现毛发由于电场力的作用而竖立起来。这家农场主玛丽琳・古露巴女士和她的丈夫都提出调查的要求。他们说:“自从建了这条输电线,它放出的电磁波使我们感到好像有蜘蛛在身上爬行似的,耳朵听得见,皮肤可以感觉到这种电场的作用,只是眼睛看不见”。
美国纽约州的锡腊丘兹美国复转军人医疗中心生物物理学家安德鲁・马利诺博士作过试验研究并得出了高压输电线产生的电磁场对人类和动物产生危害的结论。他的研究报告指出:“在高压输电线下,人与动物的生长发育收到阻碍,当距离高压输电线90～150m的半径范围内,可以看出对血液的生化性以及脉搏变化等生理影响”。
此外我国也发生过较多居民反对在周边建造变电站事情,如广州五山,北京朝阳都发生过,经过当地居民的反映和不懈斗争,政府从保护市民安全出发迁移了原定于该区域的变电站。其中,北京朝阳小区的居民多半在中国科学院工作,对变电站的认识比较到位。北京某医院居民区约170～180人联名写信,提出该地区某较大型变电站的辐射问题,反映很强烈。
4、预防之道
关于电磁污染标准的学界争论还在继续,但我们还需在各种电磁辐射环境中工作与生活,作为这世界上平凡而弱小生命的一员,人们又该如何预防并减轻电磁辐射对自身的伤害呢?
提高自我保护意识,重视电磁辐射可能对人体产生的危害,多了解有关电磁辐射的常识,学会防范措施,加强安全防范。
距离防护,根据电磁场强度在传播过程中随距离的加大而减弱的原理,可以采取远离辐射源的方法,使工作地点位于辐射强度最小的地方,避免在靠近辐射源的正前方工作或停留。如在手机接通或者拨出时,手机应尽可能远离身体,在通话的过程中,人体与手机天线也要保持一定的距离。
居住、工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员,佩带心脏起搏器的患者,经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员,以及生活在现代电器自动化环境中的人群,特别是抵抗力较弱的孕妇、儿童、老人及病患者,有条件的应配备针对电磁辐射的屏蔽服,将电磁辐射最大限度地阻挡在身体之外。
电磁波辐射的条件范文6
【关键词】吸波材料 电磁兼容 手机 杂散辐射
1 引言
随着电子技术的飞速发展,电子产品正迅速向节能化、智能化、信息化、多系统、多功能及娱乐性等多元化方向发展。这些拥有各种个性化娱乐功能的电子产品的普及,在很大程度上丰富了人们的物质生活需要;但与此同时,也不可避免地带来了一些问题,尤其是电磁兼容(EMC)问题。电磁兼容问题的存在,往往使电子、电气设备或系统不能正常工作,性能降低,甚至受到损坏。为解决这些问题,全球各地区基本都设置了与电磁兼容相关的市场准入认证,用以保护本地区的电磁环境,如:北美的FCC、NEBC认证,欧盟的CE认证,日本的VCCEI认证,澳洲的C-TICK认证,台湾地区的BSMI认证,中国的3C认证等。
此外,由于消费类电子产品集成的功能越来越多,以手机为例,目前市场上一部智能手机,往往同时集成有GSM移动通信、蓝牙、Wi-Fi、摄像头等,另外还具有MP3、MP4等多媒体功能,这使得手机的工作频率越来越高,系统内部各个子模块之间的互相干扰也变得很突出。因此,电子产品内各子系统之间的电磁兼容设计问题也更加突出,在一定程度上增加了电子产品设计的难度。
鉴于此,如何有效地解决电子产品的电磁兼容问题,为产品赢得市场机会,成为每一个电子产品设计工程师必须予以足够重视的问题。而由于目前消费类电子产品的便携化、小巧化、多通信系统融合及智能化等趋势,使得在进行电子产品电磁兼容设计时,一些传统的设计方法无法应用,比如:使用全封闭的金属外壳,各子系统之间保证足够的距离,产品内使用屏蔽罩等。因此,必须采用一些新型的电磁兼容设计方法和材料。其中,吸波材料作为一种新型的屏蔽材料,具有“轻、薄”特征的产品已经面世,使得在手机产品的电磁兼容设计中应用吸波材料作为屏蔽材料成为可能。
2 吸波材料
2.1 介绍
所谓吸波材料,是指能够将投射到它表面的电磁波大部分吸收并转化成其他形式的能量(主要是热能)而几乎无反射的材料[1]。
对于吸波材料的研究,起初是为适应现代战争的需要――20世纪40年代,由于雷达的面世,引发了对于吸波材料的研究。1950年代,美国开始把吸波材料用于隐形飞机技术中,海湾战争F117隐形飞机的成功使用,使世界各国加大了对吸波材料研究的力度。随着技术的发展,由于在民用领域电磁兼容问题日益严重,吸波材料的应用与研究已远远超出军事应用范围,而更广泛地用于微波暗室、电磁屏蔽、降低光学器件反射、避免通讯设备干扰、建筑防辐、消除电视重影等许多方面[2]。
2.2 基本原理
设材料的介电常数和磁导率分别为εr和μr,自由空间的介电常数和磁导率分别为ε0和μ0。入射电磁波从自由空间照射在吸波材料上时(如图1),依据Maxwell方程及边界条件可知,当电磁波垂直入射时,材料界面的复反射系数为[1]:
R=(ZM-Z0)/(ZM+Z0) (1)
其中,ZM和Z0分别为吸波材料和自由空间的阻抗。
式中:εr'、μr'分别为吸波材料在电场和磁场作用下产生的极化和磁化程度的变量;εr"为在外加电场下,材料电偶矩产生重排引起损耗的量度;μr"为在外加磁场作用下,材料磁偶矩产生重排引起损耗的量度。由此可见,对介质而言,承担着电磁波吸波功能的是介电常数和磁导率的虚部εr"和μr",它们引起能量的损耗。
吸波材料对电磁波能量的吸收,可以由下式来表示[3]:
式中:
P[W/m3]:单位体积吸波材料所吸收的电磁能量;
E[V/m]:入射电磁波的电场强度;
H[A/m]:入射电磁波的磁场强度;
σ[S/m]:材料的电导率;
ω[sec-1]:电磁波的角速度,ω=2πf,f是电磁波的频率;
ε0[F/m]:真空的介电常数,8.854×10-12F/m;
εr:材料的复介电常数;
μ0[A/m]:真空的磁导率,1.2566×10-6A/m;
μr:材料的复磁导率。
为使吸波材料实现吸收电磁波的功能,首先必须能够使电磁波不反射,必须使得电磁波在材料界面的复反射系数为R=0,亦即要求ZM=Z0,即吸波材料必须满足阻抗匹配的条件。如电磁波是由自由空间入射到吸波材料,自由空间的阻抗是Z0=377Ω,那么,此时要求吸波材料的阻抗必须为ZM=Z0=377Ω。
此外,电磁波在入射到吸波材料内后,还必须能够在一定的距离内被衰减掉。电磁波在介质内传播时,其能量的衰减与传输距离x呈指数关系:Ploss=e-αx。α是吸波材料的衰减常数,可以由下式表示[4]:
α=-(μ0ε0)1/2ω(a2+b2)1/4sin[(1/2)tan-1(-a/b)] (7)
其中,a=(εr'μr'-εr"μr"),b=(εr'μr"-εr"μr')。
由式(7)可以看出,要在较短的距离内实现很大的衰减,α必须很大,也就是说,εr'、εr"、μr'及μr"必须很大。这是吸波材料实现吸收电磁波功能所必须满足的另外一个条件,即吸波材料必须满足衰减匹配。
然而,我们发现,实际上这两个条件是相互矛盾的:要满足衰减匹配的要求,εr'、εr"、μr'及μr"必须很大,而这又会导致反射系数变大。因此,在实际设计时,往往会采用多层吸波材料或阻抗渐变的吸波材料。
综上所述,吸波材料要实现吸收电磁波的功能,必须满足阻抗匹配及衰减匹配这两个条件;且在设计时,必须采用一些方法来解决阻抗匹配与衰减匹配之间的矛盾。吸波材料对电磁波的吸收能力,取决于材料的电导率、介电损耗及磁损耗,介电损耗取决于复介电常数的虚数部分,对电场起作用;而磁损耗由复磁导率的虚数部分决定,作用于磁场。因此,可以利用微波吸波材料的介电损耗来吸收电磁波的电场部分,这种类型的吸波材料称为介电型吸波材料。在使用介电型吸波材料时,如果应用在距离射频电路很近的位置,会存在导致电路短路的风险。填充物是特殊的铁及铁氧体之类的磁性材料,被称为磁性吸波材料,这些材料对于直流来说是绝缘的,因此可以以直接接触的方式应用于内部电路。
2.3 分类
吸波材料有许多分类方法,一般来讲,主要有以下几种[2]:
(1)按损耗机理,可分为介电型吸波材料和磁性吸波材料。介电型吸波材料的主要特点是具有较高的介电常数和介电损耗角,以介质的电子极化或界面衰减来吸收电磁波。磁性吸波材料损耗机理主要为铁磁共振吸收,具有较大的磁损耗角,以涡流损耗、磁滞损耗、剩余损耗衰减来吸收电磁波。
(2)按成型工艺和承载能力,可分为涂覆型和结构型。涂覆型吸波材料是具有电磁波吸收功能的涂料,其工艺简单,使用方便,因容易调节而受到重视,隐形兵器几乎都是用了涂覆型吸波材料。结构型吸波材料具有承载和吸波的双重功能,其结构形式有蜂窝状、角锥状和波纹状等。
(3)按吸收原理,可分为吸收型和干涉型。吸收型吸波材料本身对雷达波进行吸收损耗,基本类型有复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体;干涉型则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等、相位相反进行干涉相消,如1/4波长“谐振”吸收体,这类材料的缺点是吸收频带较窄。
(4)按研究时期,可分为传统吸波材料和新型吸波材料。铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等属于传统吸波材料,它们通常都具有吸收频带窄、密度大等缺点。其中铁氧体吸波材料和金属微粉吸波材料研究较多,性能也较好。新型吸波材料包括纳米材料、手性材料、导电高聚物、多晶铁纤维及电路模拟吸波材料等,它们具有不同于传统吸波材料的吸波机理。其中纳米材料和多晶铁纤维是众多新型吸波材料中性能最好的两种。
其中,如前所述,铁氧体等磁性吸波材料,由于在直流工作时具有不导电的特性,因此可以直接贴附于发出干扰的电路上,这一特性使得磁性吸波材料很适合在手机等对产品尺寸要求较高的消费类电子产品中应用。
3 吸波材料在手机电磁兼容设计中的应用
手机在工作时,会不断往外发射电磁波,最大功率可以达到2w,这对周围环境的影响是很大的。比如,在手机通话的过程中,如果与固定电话距离较近,且固定电话也在通话,那么,我们经常会在固定电话的手柄中听到“滋滋滋”的声音,非常刺耳,这就是典型的手机对固定电话的干扰现象。因此,为避免手机在工作时对周围环境的干扰,必须对手机工作时的一些不必要的辐射(spurious emission)进行限制。国际上对此有严格的限制,其中与手机相关的国际规范(3GPP TS 51.010-1 V9.0.1(2010-02))对此的规定如表1所示[5]:
在处理手机的杂散辐射时,常用的措施有滤波、屏蔽等,而在某些特殊的情形下,吸波材料的应用也是一个很好的解决办法。下文通过一个典型案例,阐述吸波材料在解决手机杂散辐射问题时的应用。
在本案例中,手机在耦合杂散辐射性能上不能满足上述规范的要求,主要的问题为:在手机各个频段反射的二次谐波处,超出限制值。测试数据如表2所示:
从上述原始数据来看,手机在各频段的二次、三次谐波点处超出了3GPP规范的要求,并且最大超出了23.53dBm。
而手机在传导测试时,各频段的二次、三次谐波性能正常,完全满足规范的要求,如表3所示:
因此,需要进一步查找其他的原因。经排查发现,手机中内置的GPS天线与该项测试有着明显的相关性:当去除GPS天线时,测试结果一切正常,能够完全满足规范要求;而在安装上GPS天线后,测试结果大大恶化。然而,在进行此项测试时,GPS部分功能是完全处于关断状态的,所以,手机在耦合状态下所测试到的二次、三次谐波处的杂散辐射,应不是由GPS天线本身辐射出来的。经仔细观察,发现GPS天线与手机天线位置相对,处于手机主板的两端,GPS天线背面有一个大的金属地平面,且与手机天线相距62mm。因此,怀疑是这块金属地平面形成了一个反射面,将手机天线发射出的电磁波反射回去,从而形成了能量的叠加,恶化了二次、三次谐波处的杂散辐射性能(如图3所示)。作为一种解决对策,在GPS天线背面的金属平面处粘贴一铁氧体吸波材料,重新进行此项测试,结果得到了很大的改善,如表4所示。
由表4可以看出,在GPS天线背面的金属平面上粘贴吸波材料后,确实起到了吸收电磁波、减少反射的作用,从而改善了耦合二次、三次谐波辐射性能。
4 总结
近年来,随着民用产品电磁兼容设计需求的不断增多,吸波材料的应用场合已经远远超出最初的军事领域,不断向民用方向发展。同时,适合于民用产品如手机的电磁兼容设计等应用的产品也不断被开发出来。从上述实例可以看出,吸波材料在解决手机产品的电磁兼容设计问题时是很有效的。随着电子产品的小型化、多功能化、数字化发展以及工作频率的不断提升,吸波材料,尤其是具有不导电性能的铁氧体吸波材料,在这些产品的电磁兼容设计方面,将可发挥越来越大的作用。
参考文献
[1]赵灵智,胡社军,等. 吸波材料的吸波原理及其研究进展[J]. 现代防御技术,2007,35(1):27-31.
[2]孟建华,杨桂琴,等. 吸波材料研究进展[J]. 磁性材料及器件,2004,35(4):11-14.
[3]Sony. 2008. Sony’s electromagnetic wave absorber reduces EMC and SAR problem[EB/OL]. /Products/SC-HP/cx_news/vol25/pdf/emcstw.pdf.
[4]Xingcun Colin Tong. Advanced Materials and Design for Electromagnetic Interference Shielding[C]. CRC Press Taylor & Francis Group, 2009:237-255.
[5]ETSI. 3GPP TS 51.010-1 V9.0.1. 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group. GSM/EDGE Radio Access Network Digital Cellular Telecommunications System(Phase 2+); Mobile Station (MS) Conformance Specification; Part 1: Conformance Specification(Release 9)[EB/OL]. (2010-02)/ftp/Specs/archive/51_series/51.010-1/51010-1-901.zip.
