電磁波檢測

張 鑒

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡438002)

意大利的馬可尼在1895年成功以自制火花放電發(fā)報(bào)機(jī)在實(shí)驗(yàn)室里傳送無線脈波，并于1901年將無線脈波傳越過大西洋，順利的在英國和加拿大間進(jìn)行通訊，從此便正式開啟了無線通訊的時代。短短幾十年，無線電波隨即被大量的應(yīng)用在廣播及軍事用途。

1 電磁波

電磁場是一種物理場，由相互依存的電磁和磁場的總和構(gòu)成。電磁和磁場兩者互為因果形成電磁場,磁場隨時間變化時產(chǎn)生電場,電場又隨時間變化時產(chǎn)生磁場。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，電磁波是電磁場的一種運(yùn)動形態(tài)。在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量沒有輻射出去，幾乎全反回原電路。而在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，隨著電場與磁場的周期變化，電能、磁能以電磁波的形式向空間傳播出去，能量不可能全部反回原振蕩電路。電磁波為橫波。電磁波的行進(jìn)方向及電場、磁場三者相互垂直。電磁波的傳播有從空中傳播的空中波，還有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌ā２ㄩL越長的地面波，越容易繞過障礙物繼續(xù)傳播，其衰減也越少?？罩胁ㄓ兄胁ɑ蚨滩ǖ?，其傳播是靠圍繞地球的電離層（電離層在離地面50～400公里之間）與地面的反復(fù)反射。振幅其強(qiáng)度與距離的平方成反比，沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，波本身帶動能量，速度等于光速（每秒3×1010厘米），任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。光波就是電磁波，無線電波和光波有同樣的特性。當(dāng)它通過不同介質(zhì)時，也會發(fā)生折射、繞射、反射、吸收及散射等。

電磁波的能量和頻率高低成正比。當(dāng)高能量電磁波把能量傳給其他物質(zhì)時，有可能撞出該物質(zhì)內(nèi)原子、分子的電子，使物質(zhì)內(nèi)充滿帶電離子，這種效應(yīng)稱為游離化，而造成這種游離化現(xiàn)象的電磁波就稱為游離輻射，它對生物體有明顯的影響。電磁波游離輻射不具電荷，就像光一樣傳送，但是波長更短，能量更高，包含γ射線和Χ射線。這些具有游離能力的電磁波，其頻率均高于1016赫茲以上，低于此一頻率的電磁波就屬于非游離輻射。非游離輻射的能量不足以造成生物組織的分子游離化，一般將電磁波對生物的影響分為熱效應(yīng)與生物效應(yīng)，所謂熱效應(yīng)是指電磁波照射到生物體，使其溫度升高，而引起體內(nèi)生理或病理的變化。如果電磁波的強(qiáng)度過高，使得所產(chǎn)生的熱量超過生物體所能散發(fā)的熱量，就會對生物體造成危險(xiǎn)。日常生活周邊防戰(zhàn)士幾乎無所不在的電視、廣播、通訊等電磁輻射，由于其能量遠(yuǎn)低于人體可承受的程度，一般不致對人體造成傷害。而凡不是以熱效應(yīng)方式造成生物體生理變化的都稱為非熱效應(yīng)，或稱生物效應(yīng)，無線電波發(fā)射設(shè)施發(fā)射的電磁波就屬于非游離輻射，不具熱效應(yīng)，常見的移動電話基地臺的電磁波是屬中高頻，其頻率大約介于800-1900 MHz（1 MHz=106 Hz），變電所或輸電線等的電磁波是屬低頻，其頻率大約為60Hz，皆屬于非游離輻射。

2 用電磁場強(qiáng)度計(jì)檢測

選擇電磁場強(qiáng)度計(jì)時依測量環(huán)境與對象不同應(yīng)考慮的條件：

2.1 頻率范圍

依所欲測量的電磁波信號頻率選擇電磁場強(qiáng)度計(jì)的工作頻率范圍。 如AM 廣播535kHz～1605kHz頻段、FM廣播 88MHz～108MHz頻段、移動通訊的900MHz、1800MHz頻段、或部分工業(yè)如半導(dǎo)體制程中所使用的13.56MHz頻段等。在偵測這些環(huán)境的電磁場強(qiáng)度時，需選用可涵蓋其頻率的感測頭及場強(qiáng)顯示計(jì)。若無特定已知的場強(qiáng)頻率，則以使用較寬頻帶的場強(qiáng)度計(jì)為宜。

2.2 場的種類

依所要測量場強(qiáng)種類選用電場或磁場的感測頭配合場強(qiáng)顯示計(jì)使用。尤其在對低頻信號進(jìn)行測量時，須分別以電場及磁場感測頭分別對環(huán)境中的電場及磁場作測量，以能確認(rèn)電磁場的整體強(qiáng)度。

2.3 場強(qiáng)度大小

各感測頭及場強(qiáng)顯示計(jì)均有其可測量場強(qiáng)度大小的上限，因此使用時須依所欲測量場強(qiáng)的約略范圍選用可涵蓋此強(qiáng)度的感測頭及場強(qiáng)顯示計(jì)。電磁場強(qiáng)度計(jì)的操作并不困難，但若要得到較為準(zhǔn)確的測量結(jié)果，仍應(yīng)注意下列步驟：（1）測量前的規(guī)劃作業(yè)：預(yù)估所欲測量電磁場的特性，包括可能輻射源的位置、頻率、功率大小、輻射方向、輻射源與測量點(diǎn)的距離、以及測量現(xiàn)場環(huán)境對電磁場分布的影響；依預(yù)估的電磁場特性選定測量的位置點(diǎn)，并決定測量的方式是由人員直接于測量點(diǎn)進(jìn)行測量或以信號傳輸線于較遠(yuǎn)距離進(jìn)行操作。（2）選擇適合待測電磁場頻率及強(qiáng)度范圍的場強(qiáng)度計(jì)及感測頭：使用錯誤的感測頭，將造成無法感測到信號或是造成儀表過載的情形。（3）調(diào)整校正因子：若測量對象為一個已知頻率之單頻電磁場信號，則可以輸入感測頭于該頻率的校正因子，以能直接讀取正確的場強(qiáng)值。（4）依測量需求選擇適當(dāng)?shù)臏y量模式：即時顯示模式、峰值顯示模式、或時間平均值模式。（5）電磁場強(qiáng)度計(jì)應(yīng)定期予以校正，以確保工作性能正常與準(zhǔn)確。每次使用前，務(wù)必先檢查其功能。如此方可避免操作人員誤入高場強(qiáng)區(qū)域而不自知，導(dǎo)致傷害。

3 電磁波檢測方法

3.1 架空高壓線路、變電所、落地型變壓器環(huán)境中電場與磁場檢測方法

3.1.1 測量方法

每一空間測量點(diǎn)的測量時間長度、取樣點(diǎn)數(shù)、取樣數(shù)據(jù)的處理與報(bào)告方式，視測量目的、儀表是否具自動定時取樣與資料儲存和處理功能而定。

（1）線路跨越空曠地區(qū)：

測量工作包含橫向分布與縱向分布兩項(xiàng)，測量工作原則上由橫向分布測量開始，之后才進(jìn)行縱向分布測量。所有取樣點(diǎn)離地高度以1公尺為原則。橫向分布可于跨距之間任一特定的縱向距離處沿線路的左右兩側(cè)測量，一側(cè)回路最外側(cè)導(dǎo)線的橫向距離以不超過30公尺為原則。橫向與縱向分布測量所需的取樣間隔與測量點(diǎn)數(shù)，以測量結(jié)果能描述場強(qiáng)分布的細(xì)節(jié)變化為原則（通常為1-2公尺間隔）。進(jìn)行測量的時間應(yīng)加以記錄，亦應(yīng)對現(xiàn)下地物照像存檔。測量電場時應(yīng)避免靠近物體,一般建筑物的建材對電場具有遮蔽作用，因此電場的測量僅需于室外區(qū)域進(jìn)行即可。為避免室內(nèi)配線與家用電器的干擾，進(jìn)行室內(nèi)測量時應(yīng)關(guān)閉家中總電源。測量時由高樓（或與室外跨越線路等高之樓層）往低樓進(jìn)行，測量高度離地面1公尺。室內(nèi)空間取樣范圍需事先與建物使用者協(xié)商擬定，原則上以個別建物使用者正?；顒拥姆秶鸀橄?。室外跨越電線距測量建物＞=5公尺時，室內(nèi)取最大長方形空間對角線交叉點(diǎn)及長方形頂點(diǎn)共5點(diǎn)為測量點(diǎn)。室外跨越電線距測量建物＜5公尺時，室內(nèi)測量點(diǎn)則需更多以了解室內(nèi)磁場強(qiáng)度之變化。

（2）變電所周邊電磁場測量

變電所周邊電磁場環(huán)境測量應(yīng)于變電所外圍，人可正?；顒拥目臻g進(jìn)行。 所有的測量點(diǎn)以離地面及墻面皆為1公尺為原則。沿線取樣間隔以能顯示出場強(qiáng)變化細(xì)節(jié)為原則。測量點(diǎn)靠近線路進(jìn)出變電所的區(qū)域時，取樣間隔應(yīng)較小（1公尺或更?。?，測量點(diǎn)離進(jìn)出變電所的路線較遠(yuǎn)時，取樣間隔可較大（不超過2公尺）。

也可視測量區(qū)域的實(shí)際地形地物狀況加以調(diào)整。

所有的測量皆以60Hz磁通量密度的合成值為測量對象。測量結(jié)果整體測量不確定度在±10%之內(nèi)時，測量結(jié)果不需修正即可被接受；整體未確定度超過±10%時，測量結(jié)果即需修正至所允許的不確定度范圍內(nèi)，或視之為無效結(jié)果?？臻g分布的測量結(jié)果可以繪圖方式呈現(xiàn)。描述性統(tǒng)計(jì)量，例如最小值、最大值、平均值、或中位數(shù)，亦可增加測量結(jié)果的價值。

［1］俠名.非游離輻射[J].2009，2.

［2］饒瑞榮.電磁輻射及電磁場的測量[J].2010.