電磁波測(cè)量技術(shù)論文

電磁波測(cè)量技術(shù)論文

　　電磁波是在高頻電磁振蕩的情況下，部分能量以輻射方式從空間傳播出去形成的電波與磁波的總稱，學(xué)習(xí)啦小編整理了電磁測(cè)量技術(shù)論文，有興趣的親可以來(lái)閱讀一下!

　　電磁測(cè)量技術(shù)論文篇一

　　廣播電臺(tái)電磁波測(cè)量與分析

　　摘 要：對(duì)廣播電臺(tái)電磁波進(jìn)行測(cè)量與分析，對(duì)于發(fā)射電臺(tái)是否可能于附近區(qū)域產(chǎn)生過(guò)量的電磁場(chǎng)及進(jìn)行實(shí)測(cè)時(shí)，對(duì)測(cè)量區(qū)域評(píng)估有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值

　　關(guān)鍵詞：電磁波;檢測(cè);方法

　　中圖分類號(hào)：TN934 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2013) 18-0000-02

　　一、電磁場(chǎng)強(qiáng)?計(jì)的原?與特性

　　電磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)的構(gòu)成主要可分為感測(cè)頭、場(chǎng)強(qiáng)度顯示計(jì)、以及連結(jié)這兩部分的中段高阻傳輸線，在感測(cè)到電場(chǎng)時(shí)可產(chǎn)生一個(gè)正比于此入射電場(chǎng)強(qiáng)度平方的直流輸出信號(hào)。不論入射電場(chǎng)的方向及極化為何，均能感測(cè)得到其三方向分量，而此三分量之和即為此電場(chǎng)之等效功率密度。正交架構(gòu)使感測(cè)頭對(duì)任何入射方向及極化的磁場(chǎng)均可測(cè)量，三個(gè)線圈所得分量之和即為此磁場(chǎng)之等效功?密?。只要量得電場(chǎng)強(qiáng)度，即可求得相對(duì)之磁場(chǎng)強(qiáng)度及輻射功率密度。

　　顯示計(jì)具備的特性主要有下?幾項(xiàng)：

　　(一)場(chǎng)強(qiáng)顯示：場(chǎng)強(qiáng)度顯示值的表示通常以V/m(電場(chǎng)強(qiáng)度)、A/m(磁場(chǎng)強(qiáng)度)、mW/cm2或W/m2(電磁場(chǎng)功率密度)來(lái)表示，有以下之轉(zhuǎn)換關(guān)系：

　　功率密度P(W/m2)=電場(chǎng)強(qiáng)度E(V/m)×磁場(chǎng)強(qiáng)度H(A/m)

　　功率密度P(mW/cm2)=10×P(W/m2)

　　若測(cè)量條件符合遠(yuǎn)場(chǎng)條件時(shí)，功率密度P與電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁場(chǎng)強(qiáng)度H間另具備下列關(guān)系：

　　E(V/m)=377×H(A/m)

　　P(mW/cm2)=E2(V/m)2/3770

　　P(mW/cm2)=37.7×H2(A/m)2

　　(二)警示裝置：當(dāng)所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)度值超過(guò)所設(shè)定的警示位準(zhǔn)時(shí)，即會(huì)發(fā)出警示的聲音。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)利用信號(hào)傳輸線以遠(yuǎn)距離的方式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，亦可利用一傳輸線將此警示聲音信號(hào)經(jīng)由警示輸出端拉至操作人員處另接警示器。一般在電磁場(chǎng)頻率高于300MHz時(shí)，使用電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)測(cè)量電場(chǎng)即可;當(dāng)電磁場(chǎng)頻率低于30MHz時(shí)，則需分別使用電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)及磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)對(duì)電場(chǎng)及磁場(chǎng)作測(cè)量，因?yàn)榇藭r(shí)多屬近場(chǎng)測(cè)量電場(chǎng)與磁場(chǎng)間并無(wú)377歐姆的比值關(guān)系;而在電磁場(chǎng)頻率介于30MHz及300MHz之間時(shí)，則視測(cè)量的電磁波頻率與測(cè)量環(huán)境的狀況決定是否同時(shí)測(cè)量電場(chǎng)及磁場(chǎng)或測(cè)量其中之一。

　　二、廣播電臺(tái)電磁波測(cè)量

　　(一)方法概要

　　主要采用三軸全向性電磁場(chǎng)感測(cè)頭搭配電磁場(chǎng)強(qiáng)度顯示器為檢測(cè)儀器，測(cè)量結(jié)果與非游離輻射環(huán)境建議值比較，若超過(guò)環(huán)境建議值則采用天線與頻譜分析儀(接收機(jī))組成測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量及確認(rèn)。適用范圍為調(diào)幅(AM)廣播電臺(tái)、調(diào)頻(FM)廣播電臺(tái)、無(wú)線電視臺(tái)及移動(dòng)電話基地臺(tái)等中高頻(10kHz～2165MHz)電磁波發(fā)射源。干擾為可能經(jīng)由連接線或直接對(duì)測(cè)量?jī)x器內(nèi)部電路造成影響。因此必須選擇有良好電磁隔離效果量表，而連接線部分應(yīng)為非金屬導(dǎo)線，例如以高阻線或光纖制成連接線。使用的儀器及設(shè)備有，全向性電磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)：頻寬涵蓋被測(cè)電磁場(chǎng)的頻率、具有顯示測(cè)量最大值與平均值功能、具有測(cè)量均方根值(RMS)的功能、可執(zhí)行三軸全向性測(cè)量。天線與接收機(jī)：天線與頻譜分析儀之工作頻率須涵蓋被測(cè)電磁場(chǎng)的頻率。

　　(二)測(cè)量方法：

　　避免接觸電臺(tái)或基地臺(tái)附近之金屬導(dǎo)體電臺(tái)或基地臺(tái)通常包含有使用高電壓之設(shè)備、必須小心勿近以避免電擊。

　　1.測(cè)量點(diǎn)選擇

　　依據(jù)電臺(tái)或基地臺(tái)之種類，將測(cè)量點(diǎn)之選擇分為三類：

　　(1)調(diào)幅(AM)廣播電臺(tái)

　　測(cè)量區(qū)域之最大半徑定為發(fā)射信號(hào)之1/4波長(zhǎng)，為約在45公尺至150公尺之范圍，圓形區(qū)域內(nèi)選擇四個(gè)正交軸線為測(cè)量線，如圖所示，于每一測(cè)量線上劃出等間隔的測(cè)量點(diǎn)，自最小測(cè)量半徑至最大測(cè)量半徑區(qū)域內(nèi)定出5點(diǎn)。

　　(2)調(diào)頻(FM)廣播電臺(tái)、無(wú)線電視臺(tái)

　　扇形區(qū)域，取其發(fā)射天線最大增益的�3dB張角(半功率波束寬)。測(cè)量區(qū)域之最大半徑則定為50m。選定測(cè)量區(qū)域后，在扇形區(qū)域中以天線最大增益方向?yàn)橹醒霚y(cè)量線，在中央測(cè)量線兩側(cè)扇形區(qū)域內(nèi)再各取一測(cè)量線，以此三條軸線為測(cè)量線，于每一測(cè)量線上劃出等間隔的測(cè)量點(diǎn)，自最小測(cè)量半徑至最大測(cè)量半徑區(qū)域內(nèi)定出5點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn)。

　　(3)室外測(cè)量點(diǎn)選定

　　由于所輻射信號(hào)為900/1800/2000MHz頻段，波長(zhǎng)約為16至30公分，因此在測(cè)量點(diǎn)的選定上要較為密集，需分下列情況：1)測(cè)量區(qū)域面積在20平方公尺以內(nèi)時(shí)，在區(qū)域內(nèi)以每邊長(zhǎng)約一公尺為單位，定出方格線，在每一方格線交點(diǎn)上(無(wú)障礙物且人員可達(dá)處)進(jìn)行測(cè)量。2)測(cè)量區(qū)域面積在20至100平方公尺以內(nèi)時(shí)，在區(qū)域內(nèi)以每邊長(zhǎng)約二公尺為單位，定出方格線，在每一方格線交點(diǎn)上(無(wú)障礙物且人員可達(dá)處)進(jìn)行測(cè)量。3)測(cè)量區(qū)域面積大于100平方公尺時(shí)，在區(qū)域內(nèi)以每邊長(zhǎng)約三公尺為單位，定出方格線，在每一方格線交點(diǎn)上(無(wú)障礙物且人員可達(dá)處)進(jìn)行測(cè)量。4)測(cè)量基地臺(tái)周邊在上述測(cè)量范圍/測(cè)量點(diǎn)以外的其他位置，包括樓頂一般人員可達(dá)之處及住家/辦公室內(nèi)等。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，以距離地板高度2公尺為測(cè)量高度，在每一測(cè)量線上進(jìn)行連續(xù)的移動(dòng)掃瞄測(cè)量。

　　2.測(cè)量方式

　　在測(cè)量時(shí)必須由距發(fā)射天線最遠(yuǎn)的測(cè)量點(diǎn)往天線方向移動(dòng)逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，以避免危及人員與儀器的安全。任何測(cè)量電磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)之感測(cè)頭或天線皆必須距離金屬物體或墻面20公分以上。

　　(1)AM廣播電臺(tái)

　　1)由全向性電磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)為測(cè)量?jī)x器，以最大值測(cè)量模式，于每一測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行距地面高度0.2至2m的連續(xù)掃瞄，掃瞄時(shí)間不得小于10sec，記錄最大值為測(cè)量結(jié)果。此測(cè)量須分別使用電場(chǎng)感測(cè)頭及磁場(chǎng)感測(cè)頭對(duì)電場(chǎng)及磁場(chǎng)分別進(jìn)行測(cè)量。2)對(duì)任一測(cè)量點(diǎn)倘若最大值高于環(huán)境建議值，則須在此測(cè)量點(diǎn)上找出最大值發(fā)生位置，并于該位置持續(xù)測(cè)量6min，取其6min平均值，確認(rèn)該值是否超出環(huán)境建議值。3)倘若以全向性電磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)6分鐘平均值之測(cè)量結(jié)果仍高于環(huán)境建議值，得以天線與頻譜分析儀組成之測(cè)量系統(tǒng)在此測(cè)量點(diǎn)上進(jìn)行三軸向的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量，取其6min最大值，并以三軸測(cè)量結(jié)果取其和方根值，以確認(rèn)此輻射電磁場(chǎng)是否均由該發(fā)射電臺(tái)所產(chǎn)生。選用適當(dāng)之天線分別對(duì)電場(chǎng)與磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。(近場(chǎng)：天線周圍一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)的區(qū)域，其中電場(chǎng)與磁場(chǎng)的關(guān)聯(lián)并不按自由空間的特性阻抗) 　　2.調(diào)頻(FM)廣播電臺(tái)與室外移動(dòng)電話基地臺(tái)

　　全向性電磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)可為電場(chǎng)或磁場(chǎng)感測(cè)頭，其余程序同AM?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量亦可直接使用天線與頻譜分析儀組成測(cè)量系統(tǒng)依據(jù)測(cè)量點(diǎn)選擇的規(guī)定，進(jìn)行初步掃瞄找出最大值，再以天線與頻譜分析儀組成測(cè)量系統(tǒng)，在該測(cè)量點(diǎn)上對(duì)各發(fā)射頻率進(jìn)行三軸向的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量，取其6分鐘最大值，并以三軸測(cè)量結(jié)果取其和方根值，以決定是否超過(guò)環(huán)境建議值;如果該值超過(guò)環(huán)境建議值則需重新再檢視其它各測(cè)量點(diǎn)并計(jì)算之，以決定是否超過(guò)環(huán)境建議值。

　　(三)結(jié)果處理

　　測(cè)量結(jié)果紀(jì)錄內(nèi)容至少需包括測(cè)量地點(diǎn)、當(dāng)時(shí)溫濕度、測(cè)量人員、發(fā)射功率與頻率、各頻率相對(duì)應(yīng)的環(huán)境建議值、測(cè)量?jī)x器廠牌型號(hào)、測(cè)量位置與射源相對(duì)位置圖示等。當(dāng)使用天線與頻譜分析儀組成測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量，得多個(gè)強(qiáng)度發(fā)射訊號(hào)時(shí)，取其前六個(gè)最大強(qiáng)度訊號(hào)(每一訊號(hào)皆須進(jìn)行三軸測(cè)量并取其和方根值)，每一訊號(hào)皆計(jì)算其功率密度值(或電場(chǎng)強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度)再以下列公式計(jì)算，結(jié)果小于1，則判定未超過(guò)環(huán)境建議值;大于1，則判定超過(guò)環(huán)境建議值，必須采取必要的安全措施。其計(jì)算公式為：

　　1.電場(chǎng)強(qiáng)度位準(zhǔn)計(jì)算方法

　　以天線及頻譜分析儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度位準(zhǔn)可依下列公式計(jì)算而得：E0(dBμV/m)=P(dBm)+107(dB)+AF(dB1/m)+CL(dB)

　　其中E0：為電場(chǎng)強(qiáng)度P：為頻譜分析儀測(cè)得功率讀值、

　　107(dB)：為電壓值(dBμV)與功率值(dBm)在50歐姆阻抗系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換系數(shù)

　　AF：為天線因子CL：為CableLoss

　　2.磁場(chǎng)強(qiáng)度位準(zhǔn)計(jì)算方法

　　以環(huán)形天線及頻譜分析儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度位準(zhǔn)可依下列公式計(jì)算而得：

　　H(dBA/m)=P(dBm)-13(dB)+AFH(dBA/Vm)+CL(dB)

　　其中H：為磁場(chǎng)強(qiáng)度P：為頻譜分析儀測(cè)得功率讀值

　　-13(dB)：為電壓值(dBV)與功率值(dBm)在50歐姆阻抗系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換系數(shù)

　　AFH：為環(huán)形天線之磁場(chǎng)天線因子CL：為CableLoss

　　電磁場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)單位之換算方式為：

　　E0(dBμV/m)=20×logE1(μV/m)

　　E2(V/m)=E1(μV/m)/106

　　P(mW/cm2)=[E2(V/m)]2/(10×Zo)�[E2(V/m)]2/3770

　　其中E1：為以μV/m單位表示的電場(chǎng)強(qiáng)度值

　　E2：為以V/m單位表示的電場(chǎng)強(qiáng)度值

　　P：為以mW/cm2單位表示的電磁場(chǎng)功率密度值

　　Zo：為自由空間波阻抗，約等于377歐姆

　　以上公式僅適用于測(cè)量點(diǎn)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件時(shí)。

　　由于電磁波能提供大眾無(wú)所不在的便捷通訊功能，因此也使得移動(dòng)電話基地臺(tái)或變電所等電力設(shè)施如雨后春筍般的設(shè)立，目前對(duì)于電磁波是否有害人體，在醫(yī)學(xué)上的論證亦尚無(wú)定論。以下圖為從3kHzto300GHz頻率范圍內(nèi)，對(duì)于在控制環(huán)境及非控制環(huán)境中的環(huán)境電磁場(chǎng)強(qiáng)度的建議值。

　　圖1 ICNIRP規(guī)范在職業(yè)/一般場(chǎng)所中的環(huán)境電場(chǎng)強(qiáng)度建議值

　　使得測(cè)量電磁波時(shí)有標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法依循，對(duì)于發(fā)射電臺(tái)是否可能于附近區(qū)域產(chǎn)生過(guò)量的電磁場(chǎng)及進(jìn)行實(shí)測(cè)時(shí)，對(duì)測(cè)量區(qū)域評(píng)估有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]W.Xie，X.Tang，Y.Yan，Q.Zhang，T.M.Tritt，Appl.Phys.Lett.2009，94：102，111.