第四章电磁污染及其控制ppt课件.ppt
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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气中,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,并使健康和福利受到损害
2、。,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,自然电磁场源,雷电,火山活动,太阳活动和宇宙射线,自然电磁场源,家用电器,人工电磁场源,电子设备,大功率输电线,人工电磁场源,(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(表4-3
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,波长对生物效应的影响(表4-4),受检人员症状百分比与场强关系统计(表4-5),场强,电磁波作用于人体的机理,案例介绍,在斯德哥尔摩市,生活在高压输电线区域内的市民,因磁通密度B3mG(毫高斯),癌症发病率为其他地区的3.8倍! 1991年英国劳达公司一架民航机不幸坠毁,电磁辐射酿成了这场大祸。环境保护报。 1993年,瑞典等北欧三国的研究调查公布,长期受到2mG以上的电磁辐射影响,
4、罹患白血病的机会是正常人的21倍,罹患脑肿瘤的机会是正常人的1.5倍。,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,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。,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,(一)电磁波的周期(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
5、振动所需要的时间,单位s (秒)。频率:电磁场每秒振荡的次数,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 ):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
6、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: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)
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
8、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衰减,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
9、播。波形为衰减正弦波(图4-2)。,电磁波在有损介质中的衰减,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 介质的磁导率,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)
10、的频率(或波长)不同,按其频率 (或波长)的大小,依次排列谱图即成电磁波谱,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
11、、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,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、m
12、V/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 (4-16)式中:E复合场强,V/m; E1,E2,En各频率对应的电磁场强。,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
13、规定(GB8702-88),2.环境电磁波卫生标准(GB9174-3-88),3.作业场所微波辐射卫生标准(GB10346-89),4.作业场所超短波辐射卫生标准(GB1043-89),5.作业场所工频电场卫生标准(GB16203-1996),6.工业企业设计卫生标准(GBZ1-2002),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(GB8702-88),1.电磁辐射防护规定(GB8702-88),表4-
14、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(GB8702-88),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 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
15、射限值。,1.电磁辐射防护规定(GB8702-88),(4-16),SAR 值,能流密度:sP/AP/4L2 (L为手机与人体的距离) 吸收功率: psS (S为人体接受辐射的表面积) SARp/m (m为接受辐射的人体组织的质量) SARPS/4L2m Kp/L2,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
16、(GB9174-3-88),表4-9 环境电磁波卫生标准(GB9174-3-88),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(GB10346-89)。主要内容(表4-10)。,3.作业场所微波辐射卫生标准(GB10346-89),表4-10 作业场所微波辐射卫生标准(GB10346-89),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(GB1043-89),表4-11 作业场所超短波(30
17、300MHz)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。,5.作业场所工频电场卫生标准(GB16203-1996),6.工业企业设计卫生标准(GBZ1-2002),主要内容:(1)防非电离辐射(射频辐射),生产工艺过程防止电磁辐射能的泄漏措施;工作地点微波辐射强度卫生限值短时间接触时辐射强度卫生限值;高频电磁辐射工作地点辐射强度卫生限值产生非电离辐射的设备的屏蔽措施。,6.工业企业设计卫生标准(GBZ1
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