發(fā)布時(shí)間：2023-10-12 09:33:36
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電磁輻射產(chǎn)生的原因樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關(guān)鍵詞】電磁輻射 移動(dòng)通信 基站 安全距離
1 引言
近幾年來，某些區(qū)域移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差成為用戶投訴的焦點(diǎn)，可一旦運(yùn)營商去這些區(qū)域增設(shè)移動(dòng)通信基站，卻又遭到用戶集體反對。投訴多和建站難成為困擾電信運(yùn)營商的兩難問題，電信運(yùn)營商的通信保障能力正因基站建設(shè)難而下降。以上海移動(dòng)為例，10年來手機(jī)用戶增長了10倍，話務(wù)量猛增了300%，但是移動(dòng)基站數(shù)在內(nèi)環(huán)線范圍只增加了10%左右。從2008年1月到2009年5月底，上海移動(dòng)一共有177座基站因各種原因被迫關(guān)閉。造成這個(gè)兩難問題的原因之一是公眾對基站電磁輻射的恐懼。
隨著3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，更多的移動(dòng)通信基站將架設(shè)在人口密集的城市上空。為了科學(xué)認(rèn)識(shí)移動(dòng)基站的電磁輻射，消除公眾對基站的不安，有必要對基站電磁輻射及其對環(huán)境的影響進(jìn)行研究和分析。
2 移動(dòng)通信基站的電磁輻射
電磁輻射，是指能量以電磁波的形式在空間傳播的現(xiàn)象?；倦姶泡椛湟话闶侵甘彝獠糠值碾姶泡椛?，室外部分主要由饋線（傳輸線）和天線組成?；具\(yùn)行時(shí)，其發(fā)射天線將饋線中的高頻電磁能轉(zhuǎn)化成為自由空間的電磁波，電磁波承載著能量向周圍空間傳播，形成電磁輻射。
圖1是移動(dòng)通信基站天線輻射電磁波的基本原理圖，導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射能力與導(dǎo)線形狀和長短有關(guān)。如果兩導(dǎo)線的距離很近，那么導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢幾乎可以抵消，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線逐漸張開，導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢疊加，輻射隨之逐漸增強(qiáng)，直至兩導(dǎo)線電流方向一致時(shí)達(dá)到最強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長度遠(yuǎn)小于波長時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱；當(dāng)導(dǎo)線的長度等于1/4波長時(shí)，輻射最強(qiáng)，稱為半波對稱振子。實(shí)際的天線是由振子疊放而成的。
移動(dòng)通信基站天線按照方向性可以分為全向天線和定向天線。方向性反映天線向一定方向輻射或接收電磁波的能力，天線方向性的獲得，是通過天線內(nèi)部加反射板或振子疊放而實(shí)現(xiàn)的?；咎炀€方向性的選擇可以滿足不同區(qū)域的電磁輻射的需要，例如鄉(xiāng)村大區(qū)制的站型選用全向天線，而城區(qū)小區(qū)制的站型選用定向天線。
作為移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分，基站天線在提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)指標(biāo)中起著重要作用，同時(shí)帶來的問題是公眾對基站電磁輻射的不安與恐懼。
3電磁輻射與健康及電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)
電磁輻射是能量流，雖然看不見、聽不到、聞不著，但是電磁輻射可能引起裝置、設(shè)備、系統(tǒng)性能降低，還可能對有生命或無生命的物質(zhì)產(chǎn)生損害，這就是電磁輻射污染。
當(dāng)人體暴露在電磁波環(huán)境中，不同波段的電磁波會(huì)對人體產(chǎn)生不同的生物效應(yīng)，可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷、變異或死亡。此外，人體的器官和組織存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定而有序的，如果受到外界電磁波的干擾就會(huì)遭到破壞，人體正常循環(huán)機(jī)能隨之遭到一定程度的損傷，長期接受電磁輻射會(huì)造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產(chǎn)生斑痘等[1]，公眾由此產(chǎn)生對電磁輻射的恐懼。
第5屆電磁輻射與健康國際研討會(huì)（2009，杭州）的會(huì)議報(bào)告指出，低強(qiáng)度電磁波的生物學(xué)效應(yīng)及其作用機(jī)制至今還是一個(gè)困擾學(xué)術(shù)界的充滿爭議的問題，各國電磁輻射的衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)還存在著甚至上百倍的差異。對照一些組織和國家的公眾照射限值[2,3]，發(fā)現(xiàn)我國的標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格、更安全可靠。例如，在900MHz移動(dòng)通信頻段，中國環(huán)保局制定的公眾照射限值（功率密度）是40μw/cm2，而歐洲電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的公眾照射限值是450μw/cm2。國內(nèi)目前使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有：《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB8702-88）、《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB9175-88）和《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則－電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》（H J/T10.2-1996）。
4 移動(dòng)通信基站電磁輻射對環(huán)境的影響因素
移動(dòng)通信基站電磁輻射對環(huán)境的影響因素很復(fù)雜，包括天線性能、高度、距離、角度、環(huán)境背景、基站形狀、話務(wù)狀況等等。
為了分析移動(dòng)通信基站對居民生活環(huán)境產(chǎn)生的電磁輻射污染狀況，胡冀等通過比較測量，得出的結(jié)論是[4]：電磁暴露小區(qū)的電磁輻射強(qiáng)度明顯高于對照小區(qū)，但平均值都在GB9175-88的一級安全范圍內(nèi)（10μw/cm2）；安裝鋁合金防盜網(wǎng)具有良好的電磁場屏蔽作用；同時(shí)建有兩個(gè)通信基站的小區(qū)，兩者所產(chǎn)生的電磁輻射在某一區(qū)域范圍可產(chǎn)生電磁場疊加現(xiàn)象，使輻射強(qiáng)度增加；個(gè)別與基站天線距離較近（小于20m）、窗戶與基站天線處于同一水平位置和與基站天線主瓣方向一致的居室內(nèi)，電磁輻射功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一級安全范圍，可達(dá)到20.44μw/cm2，但也在GB9175-88的二級中間區(qū)容許范圍內(nèi)（40μw/cm2）。
此外研究還發(fā)現(xiàn)，天線主瓣方向區(qū)域電磁輻射不一定較高，副瓣方向區(qū)域電磁輻射也不一定較低。這其實(shí)并沒有與理論相違背，因?yàn)榄h(huán)境地形、地貌、建筑物鋼筋水泥結(jié)構(gòu)、空中架設(shè)的電線等等，都將對電磁波產(chǎn)生反射、繞射、折射、散射和吸收，從而使得電磁輻射強(qiáng)度的分布復(fù)雜化。
通過物理學(xué)的觀點(diǎn)分析，基站發(fā)射電磁波的功率密度隨距離的增大而減小，而事實(shí)并非如此，在近距離范圍（30m內(nèi)），由于上述環(huán)境地形等因素的影響，電磁波的功率密度隨距離的變化規(guī)律很復(fù)雜，往往在某處達(dá)到最高值。以某移動(dòng)基站為例[5]，在不同時(shí)間對距離與功率密度的關(guān)系進(jìn)行測量分析，關(guān)系曲線如圖2所示。對特定基站而言，在某一固定距離處，功率密度還與時(shí)間有關(guān)，也即與話務(wù)量有關(guān)，如圖3所示，凌晨話務(wù)量低，功率密度也低，功率密度整體上隨話務(wù)量的增加而增加。
5 移動(dòng)通信基站安全距離的理論計(jì)算方法[6~8]
由于移動(dòng)通信基站發(fā)射電磁波的功率密度分布不僅與基站性能指標(biāo)有關(guān)，還與周邊環(huán)境、話務(wù)量因素等有關(guān)，因此，移動(dòng)通信基站安全距離的計(jì)算一直是個(gè)復(fù)雜的問題。下面根據(jù)國家環(huán)保局的H J/T10.2-1996中關(guān)于微波遠(yuǎn)場軸向功率密度計(jì)算公式進(jìn)行理論分析，這個(gè)計(jì)算公式的表達(dá)式為：
（1）
式中，Pd（μw/cm2）為離基站天線水平距離為d處的電磁波功率密度，d（m）為離基站天線的水平距離，P（w）為機(jī)頂發(fā)射功率，G（倍數(shù)）為天線最大輻射方向的增益。
下面分析計(jì)算方法。圖4所示的一種基站天饋線系統(tǒng)，基站設(shè)備上每一塊載頻插板連接一根載頻輸出線，每根載頻輸出線含有兩個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)有其固有的發(fā)射功率。載頻輸出饋線在需要耦合器時(shí)存在，耦合器的作用是將多個(gè)頻點(diǎn)的電磁波信號(hào)合到一根天線饋線上發(fā)送，具有一定的功率損耗。天線饋線一般比較長，也有一定的功率損耗，還需考慮避雷針和饋線接頭等帶來的損耗。天線向空間發(fā)射電磁波，天線的增益越大，發(fā)射電磁波的功率越強(qiáng)。
如前所述，每根載頻輸出線含有兩個(gè)頻點(diǎn)，A點(diǎn)處的信號(hào)功率為每個(gè)頻點(diǎn)固有功率的2倍，兩根載頻饋線的信號(hào)耦合到B點(diǎn)，耦合后的功率大小需考慮耦合器的損耗，兩個(gè)耦合器輸出的總信號(hào)經(jīng)過天線饋線后將再次損耗。也即，載頻輸出信號(hào)在C點(diǎn)的總功率應(yīng)考慮到耦合器與天線饋線的兩次損耗，式（1）中機(jī)頂發(fā)射功率P應(yīng)為損耗后的功率。
根據(jù)H J/T10.2-1996中電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)，對單個(gè)項(xiàng)目的影響必須限制在《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB8702-88）公眾照射導(dǎo)出限值的若干分之一。在評價(jià)時(shí)，對于由國家環(huán)境保護(hù)局負(fù)責(zé)審批的大型項(xiàng)目可取GB8702-88中功率密度限值的1/2；其他項(xiàng)目則取功率密度限制值的1/5作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即移動(dòng)通訊基站的功率密度限值應(yīng)是8μw/cm2，即式（1）中Pd＝8μw/cm2，這樣就可根據(jù)式（1）計(jì)算基站最大輻射方向上的安全距離了。
應(yīng)該指出，假如偏離最大輻射方向，天線增益將急劇下降，保護(hù)距離隨之急劇減小。假如有建筑物阻隔，電磁波穿過一般磚墻要衰減6dB左右（為原來功率的1/4），而穿過帶鋼筋的墻要衰減20dB（為原來功率的1/100）；城市市區(qū)建筑物密集，安全距離應(yīng)比理論計(jì)算值小很多。此外，由于基站設(shè)備容量足夠，加上GSM系統(tǒng)有功率控制和非連續(xù)發(fā)射功能，天線全方位全功率發(fā)射電磁波的可能性幾乎是沒有的，也即實(shí)際的天線輻射功率要小很多，實(shí)際的安全距離遠(yuǎn)小于理論計(jì)算值，公眾不必對基站產(chǎn)生恐懼。
6 結(jié)束語
一方面，政府、企業(yè)和公眾應(yīng)該對電磁輻射產(chǎn)生的環(huán)境影響引起足夠的重視；另一方面，媒體應(yīng)該積極做好宣傳教育工作，消除公眾對電磁輻射的恐懼心理，使公眾合理科學(xué)地面對移動(dòng)通信基站的電磁輻射；此外，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)加快新技術(shù)研發(fā)，設(shè)計(jì)出更高標(biāo)準(zhǔn)的天線發(fā)射系統(tǒng)，最大限度降低電磁輻射污染。
為了消除公眾的不安，創(chuàng)建和諧城市生活環(huán)境，上海的做法值得借鑒，改“事后配套”為“事前介入”，基站選址遵循“政府大樓、企事業(yè)單位辦公大樓、公建配套設(shè)施、住宅建筑”的先后順序，將移動(dòng)通信基站建設(shè)納入城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和住宅建設(shè)的總體規(guī)劃中。
參考文獻(xiàn)
[1]吳石增. 電磁波的生物效應(yīng)與人體健康[J]. 中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 2010,29(1): 57-61.
[2]季成富. 移動(dòng)通信基站環(huán)境保護(hù)問題探討[J]. 城市管理與科技,2005,7(2): 59-61.
[3[馬文華. 電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)跟蹤研究[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2007(1): 30-31.
[4]胡冀,魯怡楊,張華成,等. 移動(dòng)通信基站周圍居民生活環(huán)境微波輻射水平的影響[J]. 衛(wèi)生研究,2009,38(6): 712-716.
[5]趙志勇,陳英民,張靜. 移動(dòng)通信基站近距離區(qū)域電磁輻射分布特征研究[J]. 中國輻射衛(wèi)生,2010,19(1): 21-23.
[6]金亮. 移動(dòng)通訊基站的電磁輻射環(huán)境影響[J]. 科技資訊,
2007(22): 141.
[7]盧滿常. 基站電磁輻射限值的確定[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2010(2): 101-102.
[8]張挺,李祈,馬云杰,等. 移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)[J]. 實(shí)用預(yù)防醫(yī)學(xué),2009,16(1): 144-145.
【作者簡介】
1.電磁輻射的定義分類
電磁輻射是能量以電磁波的形式由源發(fā)射到空間或者以電磁波的形式在空間傳播。電磁輻射因其頻率和強(qiáng)度的不同，會(huì)對人體產(chǎn)生不同的危害。電磁輻射可分為三個(gè)級別：微波、射頻、低頻，低頻輻射頻率為
2.低頻輻射對不同人群身體健康的影響
電磁輻射的損傷機(jī)制主要包括三個(gè)方面：熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)、累計(jì)效應(yīng)。熱效應(yīng)是通過電磁場或者其他方式使機(jī)體或系統(tǒng)加熱而引起的變化，非熱效應(yīng)是電磁場通過除熱效應(yīng)以外的其他方式引起生物體生理生化改變的過程，具有極低頻的特點(diǎn)；累計(jì)效應(yīng)是在熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)未得到修復(fù)而使輻射損傷得到累積的效應(yīng)。
電磁輻射對人體的危害與多種因素有關(guān)，如輻射強(qiáng)度及頻率、輻照時(shí)間、距離、年齡、性別、健康狀況等等。多項(xiàng)研究表明低頻輻射會(huì)對人體產(chǎn)生多種危害。
如低頻電磁輻射（電視機(jī)）對兒童心理健康發(fā)展、認(rèn)知能力會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響；低頻輻射引起胚胎眼鞏膜成纖維細(xì)胞的分子病理改變，這可能是產(chǎn)生近視的原因之一；極低頻電磁輻射工頻輻射可能對作業(yè)區(qū)工作人員肝細(xì)胞的合成、排泄功能有一定影響，同時(shí)也可能引起肝細(xì)胞損傷；暴露于不同強(qiáng)度的電場和磁場在一定程度上對作業(yè)人員的心血管系統(tǒng)具有一定的影響；現(xiàn)代化通信辦公設(shè)備對公職人員耳、眼產(chǎn)生不良影響。
此外，也有研究表明低頻輻射對生殖系統(tǒng)及胎兒發(fā)育產(chǎn)生不良影響，會(huì)增加孕婦流產(chǎn)幾率。另外，據(jù)德國慕尼黑大學(xué)對近萬名長期操作電腦的女性進(jìn)行的跟蹤調(diào)查表明，長期操作電腦的女性患乳腺癌的危險(xiǎn)性比其他職業(yè)女性的概率高出43%，可見低頻輻射還具有一定的致癌性。
3.手機(jī)等低頻輻射設(shè)備對人體皮膚的影響
移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得手機(jī)、電腦成為人們?nèi)粘９ぷ鳌W(xué)習(xí)及生活的必需工具。目前，使用手機(jī)的人數(shù)占據(jù)世界總?cè)藬?shù)的1/2左右，受手機(jī)電磁輻射影響的人數(shù)也隨之增多。手機(jī)輻射對人體皮膚的影響也漸漸成為研究熱點(diǎn)。
手機(jī)電磁輻射對人體的影響主要為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)兩方面。目前，關(guān)于手機(jī)輻射對皮膚的影響生物學(xué)機(jī)理的研究主要集中在國外，國內(nèi)的研究相對較少。如D.Simon等研究了手機(jī)輻射（900MHz）對色素沉著皮膚模型產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明，在900MHz頻率的手機(jī)輻射下，表皮內(nèi)環(huán)境瞬間發(fā)生穩(wěn)態(tài)變化，這對皮膚抵御外來刺激的能力有所影響，降低了皮膚的自我保護(hù)能力。皮膚自我防御能力的降低使得皮膚免疫能力降低，這是多種皮膚問題產(chǎn)生的根源。此外，多項(xiàng)研究表明，手機(jī)輻射可引起皮膚角質(zhì)層增厚、基底層細(xì)胞增生、表皮萎縮，同時(shí)，輻射還會(huì)影響膠原蛋白和彈性蛋白的表達(dá)，這是引起皮膚衰老及皺紋的誘因之一。
綜上所述，手機(jī)低頻輻射通過影響細(xì)胞因子、活性蛋白、基因等引起皮膚損傷，損害皮膚修復(fù)屏障、影響膠原蛋白及彈性蛋白的表達(dá)、增厚角質(zhì)層細(xì)胞等，這是長期暴露在手機(jī)輻射的環(huán)境下，皮膚出現(xiàn)無光澤、衰老的原因之。
李志堅(jiān)等，采用隨機(jī)對照的方法，對105名VDT（專職電腦終端）工作人員的面部皮膚進(jìn)行了系統(tǒng)的跟蹤和調(diào)查，通過參與者自覺癥狀間接反映皮膚屏障功能情況。結(jié)果顯示，隨著每日工作時(shí)間的加長，顏面部自覺癥狀（瘙癢、紅斑、丘疹等）顯著加強(qiáng)，說明電腦輻射可能通過影響皮膚屏障功能使皮膚的退化、衰老加速。
牛牧等，采用隨機(jī)同樣的方法系統(tǒng)調(diào)查、研究電腦輻射對VDT人員顏面部皮膚的影響，對工作期前后面部干燥、瘙癢感感、脫屑、緊繃感、燒灼感等自覺癥狀進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表明，工作人員電腦輻射對顏面皮膚屏障功能的影響非常顯著，其明顯加快了皮膚的衰老。
綜上，通過統(tǒng)計(jì)調(diào)查，電腦低頻輻射使長期暴露在電腦前的工作人員的面部皮膚干燥、瘙癢感、脫屑、燒灼感、紅斑等癥狀加劇，使皮膚的衰老加速。
關(guān)鍵詞：電磁輻射；移動(dòng)基站；監(jiān)測方法
1 通訊基站電磁輻射污染研究
移動(dòng)通訊體系發(fā)展至今，前后經(jīng)歷過了四個(gè)體系（如GSM，CDMA，LTE等）的演進(jìn)。移動(dòng)通訊的普及必然需要越來越多的基站，盡管基站大大提高了通訊水平，但是基站產(chǎn)生的電磁輻射也成為人們越來越關(guān)注的話題[1]。
天線是移動(dòng)基站中最重要的一部分，主要作用是按照一定的方向來發(fā)射和接收無線電波。按照架設(shè)方式，天線基本上可分為落地塔、樓上塔、街區(qū)覆蓋等幾種情況，樓上塔又可以分為樓頂增高架和樓頂抱桿兩種類型。在本論文要監(jiān)測的基站中，天線架設(shè)方式主要有增高架、樓頂抱桿和地面鐵塔三種，所占比例情況見表1-1。
基站的電磁輻射主要是由三個(gè)方面造成的：一個(gè)是發(fā)射機(jī)的電磁輻射泄漏，二是發(fā)射天線的信號(hào)發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射，三是高頻電纜以及接頭的地方有輻射泄漏。一般發(fā)射機(jī)和高頻線電纜接頭產(chǎn)生的電磁輻射都可以得到很好的防護(hù)和屏蔽，基站天線發(fā)射的電磁波輻射是造成移動(dòng)通訊基站的周圍能監(jiān)測到電磁輻射強(qiáng)度的主要原因[2]。移動(dòng)通訊基站的電磁輻射污染具有以下兩個(gè)特點(diǎn)。
1）基站的發(fā)射天線發(fā)射的電磁輻射是對環(huán)境造成輻射污染的主要來源。
2）基站對周邊的電磁輻射隨時(shí)間有規(guī)律變化。
2 濟(jì)南市移動(dòng)通訊基站周圍電磁輻射監(jiān)測方法
2.1 基站空間分布特點(diǎn)
濟(jì)南市移動(dòng)通訊基站眾多，分布多集中在商業(yè)中心，郊區(qū)或風(fēng)景區(qū)等分布密度較小。選取濟(jì)南市基站共39944個(gè)，其中移動(dòng)基站21532個(gè)，聯(lián)通基站14382個(gè)，電信4030個(gè)，三種主要運(yùn)營商的基站具體分布圖如圖2-1（a、b、c）所示。
根據(jù)上圖容易得出，濟(jì)南市基站分布具有以下特點(diǎn)。
1）空間分布不平衡；
2）不同行政區(qū)劃之間差別大，不同類型基站差距也較大。
2.2 典型基站的選取
按照濟(jì)南基站整體分布情況，本論文在基站電磁輻射污染最為嚴(yán)重的歷下區(qū)中選取對周邊環(huán)境影響大、有代表性的38個(gè)基站作為典型基站進(jìn)行了布點(diǎn)監(jiān)測。所選基站主要位于市區(qū)絕大多數(shù)在文化東路和經(jīng)十路附近，少數(shù)位于歷山路和泉城路。周邊環(huán)境保護(hù)目標(biāo)主要有住宅小區(qū)、商業(yè)店鋪區(qū)、學(xué)校辦公地點(diǎn)區(qū)、醫(yī)院地區(qū)、農(nóng)村人口居住聚集地區(qū)、工業(yè)園區(qū)以及風(fēng)景區(qū)。監(jiān)測的基站涉及到大部分的環(huán)境功能區(qū)，具有代表性、典型性。
2.3 電磁輻射監(jiān)測方案
1）監(jiān)測環(huán)境
監(jiān)測時(shí)的環(huán)境條件不僅要符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還要滿足儀器的使用環(huán)境條件，單就天氣條件而言，必須是在沒有雨、雪，天氣情況良好的條件下監(jiān)測。
2）監(jiān)測設(shè)備
在監(jiān)測中使用的是Narda Safety Test Solutions生產(chǎn)的電磁輻射分析儀，滿足測量性能基本要求。NBM-550電磁輻射分析儀、EMR-300電磁輻射分析儀均經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn)合格，符合國家標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測規(guī)范要求的射頻監(jiān)測設(shè)備。
3）監(jiān)測時(shí)間
監(jiān)測必須要在移動(dòng)通訊基站正常工作的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，即早8：00到晚20：00時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。
4）監(jiān)測參數(shù)
根據(jù)移動(dòng)通訊基站的發(fā)射頻率，測量基站的電場強(qiáng)度和功率密度，《電磁環(huán)境控制限值》中公布了公眾曝露控制限值。對于移動(dòng)通訊電磁環(huán)頻段30MHz～3000MHz，測量參數(shù)選擇電場強(qiáng)度E時(shí)，其最大值不能超過12V/m，當(dāng)測量參數(shù)選擇功率密度Seq的時(shí)候，其最大值不能超過0.4W/m2。
5）監(jiān)測點(diǎn)選取
濟(jì)南基站基本都屬于定向天線，根據(jù)天線發(fā)射原理可知，天線主瓣發(fā)射的輻射量較其余方向是最多的，所以原則上天線主瓣方向上必須布置點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)測。為了避免人體本身對基站輻射造成反射或者其他影響，要求探頭尖端與操作人員之間距離不少于0.5m。依據(jù)基站電磁輻射的空間特點(diǎn)以及周邊環(huán)境的現(xiàn)狀、敏感度等條件，再結(jié)合基站本身的實(shí)際情況，選擇不同的監(jiān)測線路以及不同的監(jiān)測點(diǎn)，尤其要測出主瓣輻射方向的輻射最高值[3]。
在水平方向上，以發(fā)射天線地面投影點(diǎn)（如圖2-1）為中心，按基站天線主瓣方向布設(shè)監(jiān)測線。（全向天線按3個(gè)方向，3個(gè)主瓣的布設(shè)三條監(jiān)測線，2個(gè)主瓣的布設(shè)二條監(jiān)測線、1個(gè)主瓣的布設(shè)一條監(jiān)測線，多于3個(gè)主瓣的則選擇周圍有敏感點(diǎn)的3個(gè)主瓣方向布設(shè)三條監(jiān)測線[4]）每條監(jiān)測線上選取離天線在地面投影點(diǎn)分別為1m、2m、3m、5m、10m、15m、20m、25m......50m、60m、70m，多個(gè)個(gè)不同距離定點(diǎn)監(jiān)測。根據(jù)布點(diǎn)原則，共布設(shè)1496個(gè)監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測38個(gè)基站。
3 本文小節(jié)
以濟(jì)南市某醫(yī)院樓頂基站為例，介紹監(jiān)測結(jié)果。濟(jì)南市位于解放路某醫(yī)院住院樓，樓層共6層，天線架設(shè)在該樓樓頂設(shè)備間上?；菊?5m是門診樓，樓高15層，正東是商業(yè)樓6層，其后50m左右是家屬樓，其他方向50m內(nèi)無高層敏感建筑。監(jiān)測結(jié)果如表3-1和表3-2所示。
架設(shè)有樓頂抱桿基站的住院樓以及離基站最近的門診樓和商業(yè)樓的電磁敏感點(diǎn)電場強(qiáng)度和功率密度監(jiān)測值均未檢出超標(biāo)?？傻贸鼋Y(jié)論：該醫(yī)院基站電磁敏感點(diǎn)的電場強(qiáng)度和功率密度監(jiān)測值均小于國家控制限值，符合國家標(biāo)準(zhǔn)即《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡景森.電磁輻射的生物效應(yīng)及其防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[J].安全與電磁兼容，995，3：20-26.
[2] 趙鋒.城市電磁輻射污染現(xiàn)狀分析及其防治對策[J].城市環(huán)境與城市生態(tài). 2011，11，24（5）：39-42
[3] 減瑞華，孫全紅.北京市移動(dòng)通信臺(tái)（基）站磁輻射的監(jiān)測與思考.環(huán)境保護(hù).2001，（8）：27-28
[4] 朱丹，戴繼偉.移動(dòng)通信基站的環(huán)境電磁輻射測量與分析.上海環(huán)境科學(xué)，1997，11：32-34
作者簡介
關(guān)鍵詞 高壓輸變電工程；工頻電磁場；環(huán)境；保護(hù)對策
中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—7597（2013）032-117-01
近年來，我國城市發(fā)展十分迅速，工礦企業(yè)與城鄉(xiāng)居民生活用電量逐年攀增，為使該需求得到滿足，國家在加大水電、火電、核電等基礎(chǔ)電力設(shè)施建設(shè)的同時(shí)，也進(jìn)一步增強(qiáng)了城鄉(xiāng)電網(wǎng)的建設(shè)改造力度，大型的高壓輸變電工程隨處可見。而高壓輸變電工程所帶來的電磁污染問題也成為國內(nèi)外媒體關(guān)注的焦點(diǎn)，高壓輸變電工程作為重要的建設(shè)項(xiàng)目，電磁輻射是其對環(huán)境的主要污染源。這一現(xiàn)實(shí)情況下，對高壓輸變電工程與電磁輻射環(huán)境保護(hù)進(jìn)行探討，來保證電磁輻射環(huán)境的安全性就顯得十分必要，對于我國高壓輸變電工程的長足、穩(wěn)定發(fā)展具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
1 電磁輻射含義概述
所謂電磁輻射，指的是發(fā)射體通過電磁波形式向空間環(huán)境進(jìn)行能量發(fā)射的過程。而電磁環(huán)境則指的是存在于給定場所中的電磁現(xiàn)象總合。對電磁輻射環(huán)境進(jìn)行類型的劃分，可分為兩種：一是在較大區(qū)域范圍內(nèi)的電磁場背景值，是各種設(shè)備與傳播途徑所形成的電磁輻射環(huán)境本底；二是在某一電磁輻射設(shè)施或設(shè)備局域范圍內(nèi)所形成的較強(qiáng)電磁輻射。
2 高壓輸變電工程的電磁輻射
麥克斯維爾電磁場理論是主要的理論依據(jù)：隨時(shí)間變化的電流周圍存在磁場的產(chǎn)生，隨時(shí)間變化的磁場存在電場的產(chǎn)生，隨時(shí)間變化的電場存在磁場的產(chǎn)生，而電場與磁場的彼此轉(zhuǎn)化與空間傳播，就使得電磁波得以形成。高壓變電站附近與高壓架空送電線路下必然存在著工頻電場與磁場，其無線電干擾產(chǎn)生的主要原因包括兩個(gè)方面：1）電暈放電：在高壓線的表面，因?yàn)榇嬖谳^大的電位梯度，致使電壓線的周圍空氣形成放電的情形，也就是說，高壓線周圍出現(xiàn)電暈放電。其中，主要的放電形式是脈沖型電磁噪聲，該噪聲的頻率為幾千赫茲。一般情況下，低于15 kV/cm的電位梯度，其出現(xiàn)電暈放電的可能性非常小。在送電線運(yùn)行良好的情形下，一些電氣設(shè)備會(huì)受到電暈放電不同程度的干擾；2）絕緣子放電：是因高壓變電站和高壓架空送電線路的絕緣子串中過多損壞或絕緣子污穢，使得每個(gè)絕緣子上所分配的電位差過高等原因造成的。該放電頻譜高達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz，其強(qiáng)度有時(shí)比電暈放電要更強(qiáng)。但對于良好運(yùn)行的送電線路，該形式的放電并非主要成分。
3 高壓輸變電工程電磁環(huán)境的影響
歸結(jié)高壓輸變電工程電磁環(huán)境的影響，主要集中在生物效應(yīng)、對電氣設(shè)備的影響兩個(gè)方面。
3.1 生物效應(yīng)
多年來，國內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)將電磁輻射生物效應(yīng)進(jìn)行了一些的試驗(yàn)與研究，其結(jié)論具體表現(xiàn)在熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)兩個(gè)方面。其中，熱效應(yīng)方面，主要指的是在變化的電磁場中，生物體水分子和蛋白質(zhì)這些不均勻電介質(zhì)，會(huì)隨電場變化而發(fā)生不斷的振動(dòng)，分子相互摩擦而造成熱量的產(chǎn)生。通常情況下，生物體對于該熱量具有擴(kuò)展與調(diào)節(jié)功能，但如該熱量產(chǎn)生的速度超過生物體正常調(diào)節(jié)能力時(shí)，便會(huì)在生物體內(nèi)積聚，造成蛋白質(zhì)溫度的升高。待溫度過高時(shí)，便會(huì)將生物體蛋白質(zhì)分子燒壞，形成壞死組織，甚至造成某些生理病癥。而非熱效應(yīng)方面，指的是生物體在電磁場環(huán)境中不升溫情況下所形成的生理病，如造成幻覺，惡夢，精神紊亂等問題的發(fā)生，電磁影響帶來的非熱效應(yīng)目前沒有公認(rèn)的結(jié)論，國際上還在進(jìn)行進(jìn)一步的研究論證。
3.2 對電器設(shè)備的影響
電磁輻射的電氣設(shè)備具有不同程度的干擾，在電磁輻射頻率同擾設(shè)備頻率沒有多大相距時(shí)，就會(huì)存在很嚴(yán)重的干擾程度。典型的電磁無線電干擾可造成無線電接收設(shè)備發(fā)出噪聲，如收信機(jī)信號(hào)變差，電視機(jī)聲音圖像不好等。
4 高壓輸變電工程電磁輻射環(huán)境的保護(hù)對策
4.1 嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)法律、法規(guī)，保證環(huán)保程序的認(rèn)真履行
將相關(guān)法規(guī)的嚴(yán)格執(zhí)行貫穿于電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行的各個(gè)階段，以保證對環(huán)保程序的認(rèn)真履行。給予輸變電工程環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境影響評價(jià)足夠的重視，并在人員與資金方面給予有力支持，確保輸變電工程環(huán)保工作得到有效落實(shí)，使電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行同現(xiàn)行各項(xiàng)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)相符合。
4.2 引入降低場強(qiáng)的技術(shù)
以輸電線路跨越民房、航道、公路、農(nóng)田等情況為依據(jù)，采用優(yōu)化線路結(jié)構(gòu)、拉開距離，來實(shí)現(xiàn)對高壓輸電線路下場強(qiáng)值的有效控制，且在進(jìn)行同相序布置時(shí)，會(huì)增大地面附近場強(qiáng)。且在輸變電線路工程建設(shè)中，應(yīng)對經(jīng)濟(jì)條件和諸多技術(shù)進(jìn)行綜合的考慮，從而確保所選擇設(shè)計(jì)方案的合理性、可行性。對于工頻電場的屏蔽在難度上低于對工頻磁場的屏蔽，常用金屬板和金屬網(wǎng)來進(jìn)行交變電磁場和靜電的屏蔽。無線電干擾減少的措施主要是對絕緣子、線路導(dǎo)線的合理設(shè)計(jì)等，從而確保在工作電壓下不會(huì)有明顯電暈放電的產(chǎn)生。在布局上，變電站應(yīng)保持緊湊，建成戶內(nèi)型的高壓變電站。
4.3 強(qiáng)化城市規(guī)劃，對建筑結(jié)構(gòu)與綠化進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)
在城市規(guī)劃中，應(yīng)對電磁環(huán)境保護(hù)目標(biāo)加以明確，對輸變電工程的選站或選線方案進(jìn)行優(yōu)化，確保區(qū)域控制的嚴(yán)格實(shí)行。同時(shí)，高大樹木對于電磁輻射有著一定的吸收與減弱作用，依靠強(qiáng)化城市綠化來保護(hù)高壓輸變電工程電磁輻射環(huán)境，是一項(xiàng)行之有效的措施。并且，切實(shí)強(qiáng)化電磁污染管理工作，做到對電磁污染進(jìn)行源頭切斷，這樣的電磁污染防治更具有實(shí)際意義。
4.4 強(qiáng)化科普宣傳
從實(shí)際來看，人們對電磁污染的意識(shí)比較薄弱，且在認(rèn)識(shí)上存在一定的誤差，現(xiàn)實(shí)中的諸多媒體就是潛在的或無形的殺手。也就是說，人們對雷達(dá)、通信、廣播電視等電磁場認(rèn)識(shí)存在一定的混淆。但是，電磁輻射的污染具有特殊性，尤其是電磁輻射的污染面廣、專業(yè)性強(qiáng)等問題，強(qiáng)調(diào)專業(yè)化的科普宣傳，對人們進(jìn)行一定的宣傳教育，在消除人們“恐懼”心里的同時(shí)，提高電磁輻射防治工作的有效性，使高壓輸變電工程更好地服務(wù)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
5 結(jié)束語
高壓輸變電工程對環(huán)境有著一定的影響，借鑒上述對策，積極地落實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對電磁環(huán)境的有效保護(hù)，促進(jìn)我國高壓輸變電工程的進(jìn)一步建設(shè)，使其在我國今后的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮更為突出的作用。同時(shí)，落實(shí)并強(qiáng)化城市規(guī)劃，對建筑結(jié)構(gòu)和綠化進(jìn)行合理的規(guī)劃，這種綠色環(huán)保的防治措施，更具有現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
[1]朱林.高壓輸變電工程的電磁輻射及環(huán)境影響評價(jià)[J].電力環(huán)境保護(hù)，2012（5）.
[2]羅超.高壓輸變電工程中的環(huán)境問題及其管理和應(yīng)對[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2012（3）.
[3]任文春.高壓輸變電工程電磁場對環(huán)境的影響及防治[J].電力環(huán)境保護(hù)，2009（4）.
[4]盧芳亭.高壓輸變電工程的電磁環(huán)境安全問題研究[J].廣東科技，2011（11）.
關(guān)鍵詞：高壓輸變電工程；電磁場影響；降低對策
這是一個(gè)電器化普及的時(shí)代，迅速發(fā)展的電力工業(yè)給人們的生活帶來巨大便利的同時(shí)也帶來了電磁輻射的污染，對人類健康的威脅指數(shù)在不斷升級，成為繼噪聲污染“三廢”后的又一公認(rèn)污染公害。目前，不斷逼近城市中心的超高壓電力線與變電站逐漸成為中國城市電磁環(huán)境的一個(gè)熱點(diǎn)問題。
1.高壓輸變電工程電磁場概述
發(fā)射體通過電磁波的方式向周邊空間發(fā)射出能量稱之為電磁輻射?！按嬖谟诮o定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和”即電磁環(huán)境。電磁輻射環(huán)境分兩類，一種指的是電磁輻射的某一設(shè)備或者是設(shè)施可以在局部范圍內(nèi)發(fā)射出很強(qiáng)的電磁輻射。另外一種是指在區(qū)域較大的面積內(nèi)電磁場的背景值，是各種電力設(shè)備通過各種傳播路徑而生成的電磁輻射環(huán)境本底。
中國在采用50Hz的電力頻率的電力領(lǐng)域下，把這種頻率簡稱為“工頻”即“工業(yè)頻率”的意思。而其各自產(chǎn)生的電場和磁場也相對應(yīng)的被成為工頻電場和工頻磁場。輸電的線路或者是設(shè)備上載入電壓之后帶電導(dǎo)線就產(chǎn)生了電荷，致使導(dǎo)線的周圍生成了電場，工頻交變電壓若是載入導(dǎo)線中，導(dǎo)體就變成了低頻的交變電荷，大地和導(dǎo)線兩者之間的周邊空間就會(huì)形成一個(gè)低頻和工頻電場。當(dāng)工頻電流流經(jīng)輸電線路或是設(shè)備之時(shí)，載流導(dǎo)體可以感應(yīng)出周圍的工頻磁場，大小一樣的磁場強(qiáng)度在周邊的空間所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度值還取決周邊空間介質(zhì)磁導(dǎo)率。
投入運(yùn)行后的高壓和超高壓輸變電工程所導(dǎo)致的電磁現(xiàn)象則成了影響環(huán)境的主要問題。包括工頻電和磁場，還有無線電干擾與電暈噪聲等主要問題。從頻率的角度分析，這些點(diǎn)涵蓋了自50Hz的低頻到上百兆赫茲的高頻范疇。直流輸電還存有離子流與合成場。人們的生活環(huán)境與品質(zhì)都可能被電場和磁場還有無線電干擾所影響，一定程度上威脅著人們的安全與健康。
2.高壓輸變電工程電磁場的影響
電磁場對人產(chǎn)生作用即生態(tài)效應(yīng)，也就是對健康產(chǎn)生的影響。磁場中暴露的生物體，電磁能量大部分都能穿過機(jī)體，機(jī)體會(huì)吸收少量的能量，生物體存有的電介質(zhì)或?qū)щ婓w液致使電磁場和機(jī)體相互作用，產(chǎn)生的電磁場生物效益通常表現(xiàn)為炙熱與非熱兩種作用。
人體有些特征的改變有部分原因是因非熱作用所致使的結(jié)果，在電力強(qiáng)電場下工作的時(shí)間太長，會(huì)引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)機(jī)能上的問題，如失眠多夢、頭暈頭痛、記憶力減退等因素。還有對內(nèi)分泌系統(tǒng)和血液系統(tǒng)也有相對的影響。像網(wǎng)狀細(xì)胞增多與多核白細(xì)胞的出現(xiàn)，淋巴細(xì)胞部分慢慢減少等情況出現(xiàn)。也許還會(huì)使皮質(zhì)腎上腺系統(tǒng)功能障礙和甲狀腺機(jī)能狀態(tài)的抑制等現(xiàn)象產(chǎn)生。
有些不同的因素，如工頻電場與人體之間的作用能產(chǎn)生電荷在體內(nèi)的流動(dòng)，束縛電荷的極化（形成電偶極子）和組織里電偶極子的轉(zhuǎn)向。這些因素的大小是取決于人體的電特性，電特性即電容率與電導(dǎo)率，它們的變化隨著加場的頻率和人體組織的不同而改變。體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨人體表面的電荷與人體外的電場之間的感應(yīng)產(chǎn)生，它的分布情況取決于人體在電場之中的位置，人體的體形、尺寸與暴露條件。
暫態(tài)電擊效應(yīng)與長期效應(yīng)是生態(tài)效應(yīng)的兩大分支。從病理學(xué)與生物學(xué)的兩個(gè)角度來研究人或動(dòng)物在高場強(qiáng)區(qū)的反映，甚至植物也能反映出來，這就是長期效應(yīng)。像行為的表現(xiàn)、血象（包括白細(xì)胞增加）與臟器病理、生化指標(biāo)的變化等。
晾曬衣服的鐵絲、打雨傘和輸電線下的汽車與人接觸的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一些小小火花，在接觸點(diǎn)上還會(huì)有一種刺痛感覺，這種在人體與金屬物接觸的瞬間所產(chǎn)生的效應(yīng)就叫暫態(tài)電擊效應(yīng)。人們對這種效應(yīng)的反應(yīng)與個(gè)人的心理因素、生理特點(diǎn)，與金屬體的接觸部位、面積、接觸壓力、方式等，還與金屬體的對地電位（開路電壓）、對地電容有著一定的聯(lián)系。
人體和工頻磁場相互產(chǎn)生作用致使感應(yīng)電場與回路電路的閉合。感應(yīng)電動(dòng)勢的橫值與電流密度的正比等于回路的半徑、組織的電動(dòng)率以及磁通密度的變化率。對幅值與頻率既定的磁場，最強(qiáng)感應(yīng)電場產(chǎn)生在最大的回路尺寸之地，最終感應(yīng)在體內(nèi)無論哪個(gè)部分的電流路徑與幅值都可決定組織的電導(dǎo)率。大多的實(shí)際情況下，直流電力不會(huì)在人體中感應(yīng)電流。一些工業(yè)環(huán)境中存有強(qiáng)的直流磁場，人移動(dòng)之時(shí)，可以感受到明顯的電流，也許對植入式醫(yī)療裝置存在一定的潛在影響因素。
3.高壓輸變電工程電磁場影響防治建議
3.1.認(rèn)真履行相關(guān)法規(guī)條例，按嚴(yán)格的環(huán)保程序行事。特別是在執(zhí)行電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，建設(shè)與運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)候，要嚴(yán)格按照相關(guān)法規(guī)與程序來操作。對輸變電工程所帶來的環(huán)境影響與監(jiān)測要給予高度的重視，加大資金與人員的投入，落實(shí)好輸變電工程的環(huán)保責(zé)任，確保電網(wǎng)建設(shè)的程序與部門都能達(dá)到環(huán)保的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2.采用場強(qiáng)降低的技術(shù)?？臻g場的強(qiáng)弱在輸電線路下，不僅與所加電壓相關(guān)，跟導(dǎo)線的布置方式和幾何的位置以及尺寸都有關(guān)系。所以，調(diào)整導(dǎo)線的離地高度與相間距理，分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)尺寸和相導(dǎo)線的布置形式等等都可以達(dá)到減低與削弱電場強(qiáng)度。
3.3.設(shè)計(jì)合理的綠化建筑環(huán)境與結(jié)構(gòu)，提高城市規(guī)劃。在城市的規(guī)劃目標(biāo)中要將環(huán)保納為重點(diǎn)，升華輸變電工程選線或是優(yōu)化選站方案，實(shí)施區(qū)域控制。高大的樹叢植被可以吸收電磁輻射，具有削弱輻射的作用，加強(qiáng)城市的綠化范圍對防范電磁所帶來的影響是有效的一項(xiàng)舉措。
3.4.加大力度推行科普宣傳。由于輸變電工程會(huì)產(chǎn)生電磁場，使得受眾存有擔(dān)憂與誤解，進(jìn)行有效的科普宣傳，能夠消釋這種恐慌及誤解。讓人們對輸變電工程電磁場的特性與情況進(jìn)行了解，可以引導(dǎo)人們對低頻電和磁場及高頻電磁場差別的正確理解，區(qū)分電磁輻射與核輻射的差異，可以促進(jìn)解決輸變電工程的環(huán)境糾紛問題。
4.結(jié)語
總之，隨著高壓輸變電工程電磁輻射問題的增多，采取有效的防治措施，減少輻射對人身的傷害，已是擺在人們面前的重要課題。
參考文獻(xiàn)：
輻射分為電離輻射和非電離輻射。輻射所衍生的能量取決于頻率的高低，頻率越高能量越大，對人體的影響也越大。電離輻射包括核輻射、X射線、中子輻射等，危害較大，人們就醫(yī)時(shí)接觸到的CT、X光、胸透等即屬于此類;非電離輻射危害性較弱，日常生活中人們經(jīng)常接觸、掛在嘴邊的“電磁輻射”即屬于此類，主要包括手機(jī)、電腦、無繩電話、微波爐、浴霸、冰箱、電磁爐、電熱毯、電吹風(fēng)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、高鐵、電網(wǎng)基站、通訊基站、高壓電塔等。
據(jù)國家衛(wèi)生防護(hù)中心的數(shù)據(jù)顯示，非電離輻射能量較低，不足以改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。我國《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》，只要實(shí)際測量得到的輻射強(qiáng)度在暴露限值內(nèi)，就是安全的。目前，我們所接觸到的輻射劑量都在安全范圍內(nèi)，對健康的影響較小。
保持距離避免電器輻射
電器輻射主要是電磁輻射。現(xiàn)代人每天使用最多的是電腦，近距離的接觸，令程序員、編輯、網(wǎng)民躲也躲不開。時(shí)間長了，常會(huì)出現(xiàn)頭昏眼花、耳鳴等癥狀。
保持距離是最好的防輻射方法。以看電視為例，與電視機(jī)的距離要在2米以上，每天看電視的時(shí)間不宜超過1個(gè)小時(shí)，孕婦更要減少看電視的時(shí)間。人與電腦屏幕的距離最好保持在70厘米以上。電腦輻射最強(qiáng)的是背面，其次為左右兩側(cè)，人群活動(dòng)最好避開這些地方。
防范裝修材料的輻射污染
家裝材料的放射性是否超標(biāo)，成為“裝修污染”中最棘手的問題之一。磚石、地磚、混凝土等建筑材料之所以可能含有比較高的放射性水平，原因是制作原料可能是由礦業(yè)廢渣、煤渣、鋼渣或工業(yè)副產(chǎn)品組成，而這些副產(chǎn)品里面含有濃縮的放射性物質(zhì)。
關(guān)于天然石材，我國已出臺(tái)了放射性標(biāo)準(zhǔn)。天然大理石的放射性強(qiáng)度極低，全部屬于A類標(biāo)準(zhǔn);花崗石材的放射性強(qiáng)度水平依據(jù)其強(qiáng)弱不同劃分為A、B、C三個(gè)級別。居室裝修時(shí)應(yīng)選擇A類產(chǎn)品。
需要注意的是，家中擺設(shè)的化石、玉石、石雕等也可能產(chǎn)生放射性輻射。市場上有一種能在夜里發(fā)光的裝飾品，具有很強(qiáng)的放射性，不適合在居室內(nèi)擺放。有些含磷礦物被加工成“夜明珠”，其放射性也偏高。
在購買裝修建材時(shí)，應(yīng)向經(jīng)銷商索要產(chǎn)品的放射性水平檢驗(yàn)合格報(bào)告，或產(chǎn)品的放射性水平分類檢驗(yàn)報(bào)告。在查看檢驗(yàn)報(bào)告時(shí)必須留意檢驗(yàn)報(bào)告上要有CMA計(jì)量認(rèn)證專用章，檢驗(yàn)依據(jù)應(yīng)為GB6566-2001國家標(biāo)準(zhǔn)。新房裝修完工后，最好請放射性質(zhì)檢部門檢測室內(nèi)空氣情況;平時(shí)要注意加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)換氣。
防御電磁輻射的生活便方
用水吸電磁波 水是吸收電磁波的最好介質(zhì)，可在電視機(jī)、電腦的周邊放幾瓶水。
別讓電器扎堆 不要把家用電器擺放得過于集中或經(jīng)常一起使用，以免使自己暴露在超劑量輻射的危險(xiǎn)中。
及時(shí)清除顯示器灰塵 灰塵是輻射的載體，電視機(jī)、電腦顯示器易吸附灰塵，如不及時(shí)擦拭，含電磁輻射的灰塵就會(huì)在空氣中彌漫，很容易吸附在皮膚上，甚至被吸入體內(nèi)。因此，要經(jīng)常用軟布和專業(yè)清潔劑擦拭、清除。
減少電器待機(jī) 當(dāng)電器暫停使用時(shí)，最好不讓它們處于待機(jī)狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)可產(chǎn)生較微弱的電磁場，長時(shí)間也會(huì)產(chǎn)生輻射積累。
接手機(jī)別性急 手機(jī)在接通瞬間及充電時(shí)通話，釋放的電磁輻射最大。因此，最好在手機(jī)響過一兩秒后接聽電話，充電時(shí)則不要接聽電話。
及時(shí)洗臉洗手 電腦屏幕表面存在著大量靜電，其聚集的灰塵可轉(zhuǎn)射到臉部和手部皮膚處，時(shí)間久了易發(fā)生斑疹、色素沉著，嚴(yán)重者甚至?xí)鹌つw病變。因此，在使用后應(yīng)及時(shí)洗臉、洗手。
注意室內(nèi)通風(fēng) 科學(xué)研究證實(shí)，電腦屏幕能產(chǎn)生一種叫溴化二苯并呋喃的致癌物質(zhì)。所以，放置電腦的房間最好能安裝換氣扇，倘若沒有，上網(wǎng)時(shí)尤其要注意通風(fēng)。
關(guān)鍵詞： 電磁干擾； 電環(huán)控系統(tǒng)； 電磁輻射； 多電飛機(jī)； CST
中圖分類號(hào)： TN03?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）03?0138?05
Study on emission characteristics of electromagnetic radiation for
MEA electric environmental control system
JIANG Dan， CAO Qunsheng
（College of Electronic and Information Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing 210016， China）
Abstract： The three?phase PWM inverter as the main electromagnetic interference source generated from more electric aircraft （MEA） electric environmental control system is analyzed. According to the working principle of the three?phase PWM inverter circuit and its simplified circuit， the common mode current causing the electromagnetic interference is obtained by analysis. The common mode current is taken as the excitation source of the electromagnetic radiation model for the electric environmental control system to establish the electromagnetic radiation emission model of the MEA electric environmental control system. The electric environmental control system influencing on the electromagnetic environment in the cabin and electromagnetic coupling effect of the cabin cable is studied with 3D electromagnetic simulation software CST. The research results show that the electromagnetic interference generated by electric environmental control system makes the electromagnetic environment deterioration within the aircraft， increase the electric field strength of the interference in the cabin and other system crates and induced current of the cabin cable.
Keywords： electromagnetic interference； electric environmental control system； electromagnetic radiation； more electric aircraft； CST
0 引 言
在20世紀(jì)70年代已經(jīng)提出了多電飛機(jī)（More Electric Aircraft，MEA）的概念，當(dāng)時(shí)稱為全電飛機(jī)。對于傳統(tǒng)飛機(jī)，二次能源是液壓能、氣壓能和電能三種混合能源模式[1]。飛機(jī)液壓系統(tǒng)由油壓驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成特定操縱動(dòng)作，主要用于起落架、襟翼和減速板的收放，前輪轉(zhuǎn)彎操縱，驅(qū)動(dòng)風(fēng)擋雨刷和燃油泵的液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)副翼、升降舵和方向舵的助力器等；氣壓能主要來自于發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)壓縮后的高壓高溫空氣，主要用于防冰、除冰和作為飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的原動(dòng)力。飛機(jī)上的多種二次能源使飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜、性能降低、重量大、價(jià)格高，并且能源的使用效率降低，可靠性和生命力降低。而電能與液壓能、氣壓能相比，具有容易輸送、分配和變換以及減少設(shè)備元件重量和尺寸的優(yōu)點(diǎn)，可以提高設(shè)備可靠性。多電飛機(jī)就是用電能代替集中式的液壓能源和氣壓能源，使各種二次能源統(tǒng)一為電能，二次功率均以電的形式傳輸、分配。
在多電飛機(jī)上大量的高功率密度電動(dòng)機(jī)、電力作動(dòng)器（EMA）、多種電能變換器和其他多種用電設(shè)備給多電飛機(jī)的電磁安全帶來了隱患[2]。多電系統(tǒng)的使用帶來了更強(qiáng)的電磁傳導(dǎo)和輻射，對機(jī)上電磁環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的不良影響。由機(jī)各系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備之間，各系統(tǒng)之間各類互連電纜多達(dá)上千條，數(shù)據(jù)表明，一架波音747大型客機(jī)的電纜總長度[3]達(dá)到274 km。導(dǎo)線可以認(rèn)為是高效率的電磁波接收天線和電磁波輻射天線。在各種多電系統(tǒng)中，電環(huán)控系統(tǒng)的功率最高，對電能的需求最高，對其他系統(tǒng)的電磁影響也最顯著；因此有必要重點(diǎn)對多電飛機(jī)中的電環(huán)控系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾源、發(fā)射和輻射對相鄰線纜的影響等進(jìn)行深入研究。類似方法可以用于多電系統(tǒng)的其他系統(tǒng)，如電作動(dòng)系統(tǒng)、電防除冰系統(tǒng)等。
1 電環(huán)控系統(tǒng)中三相脈寬調(diào)制逆變器
交直流變換器（Pulse Width Modulation，PWM），即DC/AC逆變器，是電環(huán)控系統(tǒng)的重要組成器件，圖1為DC/AC逆變器的主電路示意圖。DC/AC逆變器的主要功能是完成DC 180 V至AC 115 Vrms/400 Hz交流電壓的變換功能。在三相DC/AC逆變器中，各個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷過程中，導(dǎo)致A，B和C相的端口電壓[Va，][Vb，][Vc]不斷發(fā)生跳變，而在電路中，電路?地間會(huì)形成寄生電容[Cp1，Cp2，Cp3，]電壓[Va，Vb，Vc]通過寄生電容[Cp1，Cp2，Cp3]不斷進(jìn)行充?放電，因此產(chǎn)生了共模電流[icm1，icm2，icm3，]通過線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）注入到逆變器的直流母線，如圖1中虛線所示，對電網(wǎng)或其他設(shè)備產(chǎn)生共模傳導(dǎo)電磁干擾（EMI）[4]。LISN也稱為人工電源網(wǎng)絡(luò)，它的作用就是為相線與地線之間和中線與地線之間提供50 Ω的恒定阻抗，為待測設(shè)備的傳導(dǎo)干擾提供通道，并與電源上的高頻干擾隔離開，還可以將干擾電壓通過耦合方式輸出[4]。
PWM逆變器輸出端的差模干擾主要是由于輸出電壓中含有諧波引起的。在開關(guān)管開通、關(guān)斷的瞬間，便有電流流過負(fù)載，該電流會(huì)耦合到直流端，因此導(dǎo)致了差模干擾的產(chǎn)生。
DC/AC逆換器產(chǎn)生的電磁干擾既有共模干擾又有差模干擾，但是在相同激勵(lì)的情況下，共模干擾的幅度比差模干擾幅度大，頻率比差模干擾的高，并且產(chǎn)生的輻射場強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差模干擾產(chǎn)生的輻射場強(qiáng)[5]；此處僅對共模干擾電流產(chǎn)生的電磁輻射特性進(jìn)行分析。
1.1 共模干擾電流分析
1.1.1 Buck電路的共模電流等效電路
如圖2（a）所示為新型的交?交變頻電源――Buck變換器電路[4]。
Buck變換器是一種輸出電壓小于輸入電壓的單管不隔離直流變換器。當(dāng)開關(guān)管T通斷時(shí)，變換器的[P]點(diǎn)對參考地的電位不停的發(fā)生變化，而開關(guān)管對地之間存在寄生電容，因此變化的電位會(huì)對該寄生電容進(jìn)行充放電，形成共模電流[Icm。]共模電流[Icm]流過寄生電容[Cp，]然后經(jīng)過散熱器到達(dá)參考地，再通過LISN的50 Ω和0.25 μF的電容回到直流側(cè)，分成了兩路電流[I1]和[I2，]如圖2（a）中帶箭頭虛線所示。[I1]直接通過直流母線正極的連接線回到開關(guān)管的集電極，而[I2]則通過直流母線的負(fù)極經(jīng)電解電容后回到開關(guān)管的集電極，這兩條電流[I1]和[I2]的不同在于[I2]通過了直流母線上的電解電容。電解電容有一定的等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)電阻。假設(shè)它的等效串聯(lián)電感為[Le、]等效串聯(lián)電阻為[Re，]并且[Le]的數(shù)量級一般為nH級；[Re]一般為0.1 Ω左右；假設(shè)共模電流回路中導(dǎo)線的寄生電感為[Lp，Lp]的數(shù)量級一般為μH級；顯然，電感[Le]遠(yuǎn)小于電感[Lp，]電阻[4][Re]遠(yuǎn)小于50 Ω。因此電解電容的等效串聯(lián)電阻和等效串聯(lián)電感的影響通?？梢院雎裕琜I1]和[I2]流過的通路就是一樣的，并且[I1]和[I2]為共模電流[Icm]的[12。]
圖2（b）為Buck電路的共模電流等效電路。圖中電壓源[V]表示開關(guān)管T兩端的電壓，直流電源被認(rèn)為是短路；[Lcm]代表散熱器與參考地的連接線的等效電感；[Lcab]代表從LISN到直流電容的等效電感；[Rin]代表從LISN到直流電容的等效電阻；[Cp]是開關(guān)管發(fā)射極對參考地的等效寄生電容；[Cn]是電解電容之后的直流母線正負(fù)極對參考地的等效寄生電容[4]。當(dāng)圖2（a）中開關(guān)管T與二極管D的位置調(diào)換后，此時(shí)Buck電路的共模等效電路模型與圖2（b）中電路完全一樣。
1.1.2 共模電流的等效電路
考慮圖1中三相PWM逆變器的共模電流時(shí)，可以把A，B，C三相橋臂分開來分析。以A相橋臂為例，它產(chǎn)生的共模電流可以采用Buck變換器等效分析的方法，A相橋臂中的開關(guān)管T1兩端電壓用電壓源[V1]等效。B相橋臂、C相橋臂也類似，開關(guān)管T3和T5兩端電壓分別可用電壓源[V2]和[V3]代替。三個(gè)橋臂產(chǎn)生的共模電流的和，即為三相PWM逆變器的共模電流。對于每個(gè)橋臂，它們的物理特性是一樣的，都只是由絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）組成的，也就是說，每個(gè)橋臂中點(diǎn)對地的寄生電容[Cp]的大小是一樣的。三相PWM逆變器中的其他無源器件的等效電路變換，與Buck電路中的一樣。由以上分析可得，PWM逆變器共模電流的等效電路如圖3所示 [6]。
在建立三相PWM逆變器的共模電流等效電路時(shí)雖然采用了與Buck變換器等效電路一樣的分析方法，但是與Buck變換器也存在差異，PWM逆變器橋臂中點(diǎn)對地的寄生電容是上下管疊加以后合成的，所以在開關(guān)管完全一樣的條件下，逆變器的寄生電容[Cp]要比Buck電路的寄生電容[Cp]大；同樣，三相PWM逆變器中直流母線正負(fù)極對地的寄生電容[Cn]也是由三個(gè)橋臂合成的，它也比Buck電路的寄生電容大一些。
利用戴維南等效原理，再對圖3的電路進(jìn)行簡化，電壓[V1+V2+V3]簡化為電壓源[V，]同時(shí)，[Lcab2+Lcm]簡化為電感[L，]25 Ω和[Rin]的等效電阻簡化為電阻[R，]因此得到的簡化電路如圖4所示[6]，簡化后的等效電路是一個(gè)二階RLC電路。與圖3相比，可以看出圖4中并沒有考慮0.5 μF的電容，原因是[Cp]和[Cn]都是pF級的，它與0.5 μF的電容串聯(lián)后幾乎還是等于
由于共模電流是由[dvdt]引起的，求解共模電流的實(shí)際波形可以等同為求二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)。逆變器每個(gè)橋臂在進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的過程中都會(huì)引起共模電流，因此對于三相逆變器，只需要得出一個(gè)橋臂的時(shí)域波形，另外兩個(gè)橋臂的時(shí)域波形也可以用類似的方法求解。當(dāng)[dvdt]非常大時(shí)，電壓源可以近似用階躍函數(shù)表示。
根據(jù)圖4以及基爾霍夫定理，可得到階躍響應(yīng)的電流表達(dá)式為：
式中：[ω0=1LC]是諧振電路的諧振角頻率；[ζ=][R2CL]是諧振電路的衰減系數(shù)；[Z0=LC]是諧振電路的特征阻抗。
當(dāng)[ζ2?1]時(shí)，諧振電路的電流可表示如下：
文獻(xiàn)[6]中采用LCR電橋測量的實(shí)驗(yàn)方法，直流母線電壓為180 V，測得等效電路中無源器件參數(shù)[R，][Lcab，][Lcm，][Cp]和[Cn]分別為25 Ω，4.8 μH，2.8 μH，300 pF和1 200 pF，所以該三相逆變器的共模電流的表達(dá)式為：
1.2 三相PWM逆變器的電磁輻射模型
三相PWM逆變器的共模輻射可以用一個(gè)接地平面上長度[λ4]的短單極天線進(jìn)行等效[5]，如圖5所示。
圖5中DC/AC變換器電源線上的共模電流可以采用式（3）的形式作為天線等效模型的激勵(lì)源，天線本身視為電源線，所產(chǎn)生的電磁能量以電磁波的形式向周圍空間傳播，形成電磁輻射干擾。
2 多電飛機(jī)電環(huán)控系統(tǒng)電磁效應(yīng)的仿真模型
在三維電磁仿真軟件CST中建立B737?300整機(jī)電磁模型，該型號(hào)客機(jī)[7]總長為33.4 m，翼展28.9 m，最大高度4.01 m。由機(jī)的機(jī)翼、尾翼等結(jié)構(gòu)對電環(huán)控系統(tǒng)電磁輻射覆蓋和線纜的耦合幾乎沒有影響，綜合考慮仿真系統(tǒng)和和計(jì)算時(shí)間的限制，在實(shí)際仿真中將機(jī)翼、尾翼外部結(jié)構(gòu)不在計(jì)算范圍之內(nèi)。在仿真過程中，設(shè)置飛機(jī)外殼、前后門、安全門材料為導(dǎo)體材料；舷窗、駕駛舷窗為相對介電常數(shù)為4.4，損耗角正切為0.03的介質(zhì)材料；客機(jī)中椅子、行李架以及地板為相對介電常數(shù)為3.14，損耗角正切為0.035的介質(zhì)材料。
一般電環(huán)控系統(tǒng)采取雙環(huán)控調(diào)節(jié)器，分別安裝在機(jī)翼下方的電子設(shè)備艙中，根據(jù)電環(huán)控系統(tǒng)在客機(jī)中的位置以及1.2節(jié)中分析得到的電環(huán)控系統(tǒng)電磁干擾源DC/AC逆變器的電磁輻射模型，在簡化的機(jī)身仿真模型中建立該系統(tǒng)的電磁輻射模型作為電磁干擾源。
在客艙地板下方與貨艙上隔板之間創(chuàng)建兩根穿艙線纜，分別從客艙前部直至后設(shè)備艙尾部，總長為21 m，線與線之間的間隔為40 cm，該線距遠(yuǎn)大于HB 6524?91《飛機(jī)電線、電纜電磁兼容性分類及布線要求》中規(guī)定的各類電線布線的間距[8]。線纜類型分別采用單線和同軸線。單線的內(nèi)半徑為1 mm，兩端接有50 Ω的負(fù)載，同軸線采用RG58型，兩端同樣接有50 Ω的負(fù)載。線纜兩端分別連接兩個(gè)鋁制機(jī)箱，兩機(jī)箱的外尺寸分別為：800 mm×400 mm×500 mm，厚度為1.3 mm，兩機(jī)箱側(cè)面分別開有通風(fēng)孔。
圖6所示的為飛機(jī)內(nèi)部模型，顯示了飛機(jī)內(nèi)部地板、座椅、前后門、安全門、舷窗、駕駛舷窗等部件以及飛機(jī)內(nèi)電環(huán)控系統(tǒng)輻射模型、穿艙線纜、機(jī)箱。
以及穿艙線纜、機(jī)箱的位置
在整個(gè)客機(jī)中，設(shè)置4個(gè)電場探針，如圖7所示，圖中[p1，p2，p3]分別為客艙內(nèi)不同位置電場強(qiáng)度的探針，[p4]為穿艙線纜一端機(jī)箱內(nèi)中心點(diǎn)電場強(qiáng)度的探針位置，該探針位于地板的下方。
3 多電飛機(jī)電環(huán)控系統(tǒng)電磁效應(yīng)的仿真結(jié)果分析
在CST中采用傳輸線矩陣法（TLM）進(jìn)行時(shí)域仿真[9]。仿真頻率范圍設(shè)置為0～150 MHz，仿真時(shí)間設(shè)置為10 μs。進(jìn)行電磁仿真時(shí)，將該共模干擾電流信號(hào)作為激勵(lì)源。仿真結(jié)果如圖8～圖10所示。
圖8為客艙內(nèi)不同位置探針的電場強(qiáng)度隨時(shí)間的變化曲線。探針[p1，p2]和[p3]處的電場強(qiáng)度峰值分別為0.94 V/m，15 V/m和0.14 V/m。從圖8中可以明顯看出，探針[p2，][p1]和[p3]處電場強(qiáng)度依次減小，說明客艙內(nèi)不同位置處受到的電環(huán)控系統(tǒng)對外輻射的電場強(qiáng)度不同，并且客艙內(nèi)離電環(huán)控系統(tǒng)的位置越近，受到的電磁干擾的電場越強(qiáng)。
圖9為穿艙線纜一端機(jī)箱內(nèi)中心點(diǎn)的電場強(qiáng)度隨頻率的變化曲線，反映出系統(tǒng)間的電磁輻射干擾。此處，電環(huán)控系統(tǒng)作為干擾源，對設(shè)備艙內(nèi)其他機(jī)箱內(nèi)的系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾。機(jī)箱內(nèi)中心點(diǎn)處的電場強(qiáng)度還與機(jī)箱的諧振頻率（機(jī)箱的尺寸）、機(jī)箱通風(fēng)孔的形狀及大小等因素有關(guān)。
圖10為穿艙線纜單線和同軸線內(nèi)導(dǎo)體上的感應(yīng)電流隨頻率的變化曲線，單線上的感應(yīng)電流的峰值約為6.18×10?7 mA（-180 dBA），出現(xiàn)在頻率為1.8 MHz時(shí)。圖10中表明，單線上的感應(yīng)電流要遠(yuǎn)高于同軸線內(nèi)導(dǎo)體上的感應(yīng)電流值，表明同軸線對電磁輻射具有一定的屏蔽作用，屏蔽效果明顯優(yōu)于單線。按照RTCA/DO?160G中對射頻敏感性的規(guī)定[10]，此類連接敏感設(shè)備的穿艙線纜所處電磁環(huán)境屬于S類，S類所對應(yīng)的傳導(dǎo)敏感性測試水平電流最高為1.5 mA（-56.48 dBA）。顯然，電環(huán)控系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁輻射場通過穿艙線纜耦合從而對敏感設(shè)備造成的干擾較小，但是當(dāng)多電系統(tǒng)的數(shù)目增多會(huì)使得線纜上的感應(yīng)電流明顯增大。
4 結(jié) 語
本文提出了一種多電飛機(jī)電環(huán)控系統(tǒng)的電磁輻射簡化模型，通過理論分析確定了電磁建模的結(jié)構(gòu)，并利用了三維電磁仿真軟件CST對其進(jìn)行了系統(tǒng)的電磁仿真。同時(shí)，仿真得出客艙內(nèi)不同位置處、電子設(shè)備機(jī)箱內(nèi)部受到的干擾電磁輻射的電場強(qiáng)度和穿艙線纜上的感應(yīng)電流。仿真結(jié)果表明，電環(huán)控系統(tǒng)的引入會(huì)導(dǎo)致客艙內(nèi)的干擾電場的增加，對人員和設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定的危害，而且該系統(tǒng)的電磁輻射對其他系統(tǒng)機(jī)箱內(nèi)的電子設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾。隨著多電系統(tǒng)的增加，穿艙線纜上的感應(yīng)電流增加，都會(huì)影響到電纜本身以及外接的電子設(shè)備，因此有必要對多電飛機(jī)中電環(huán)控系統(tǒng)的輻射發(fā)射特性進(jìn)行研究，這對多電飛機(jī)的概念設(shè)計(jì)階段具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 嚴(yán)仰光，秦海鴻，龔春英，等.多電飛機(jī)與電力電子[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，46（1）：11?18.
[2] HOWSE M. All electric aircraft [J]. Power Engineer， 2003， 17（4）： 35?37.
[3] 陳晉吉.飛機(jī)電磁兼容預(yù)測仿真研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2013.
[4] 姚明.電力電子變換器共模電磁干擾分析及抑制技術(shù)研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2008.
[5] 王廣府.汽車內(nèi)的電磁輻射干擾及敏感度研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2014.
[6] 裴雪軍.PWM逆變器傳導(dǎo)電磁干擾的研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2004.
[7] 孫京陵.民航客機(jī)客艙內(nèi)無線通信設(shè)備天線輻射干擾危害研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2010.
[8] 中華人民共和國航空航天工業(yè)部.HB 6524?91飛機(jī)電線、電纜電磁兼容性分類及布線要求[S].北京：中華人民共和國航空航天工業(yè)部，1991.
關(guān)鍵詞：耗散結(jié)構(gòu) 水 能量 沖氣 電磁能量的熵 基站 湍流 負(fù)熵 生存
中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0205-02
1969年，比利時(shí)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)家普里戈金首次提出耗散結(jié)構(gòu)概念，自然界中的云朵，雨后的彩虹，山間的瀑布都是在一定環(huán)境能量物質(zhì)供給條件下形成的物理結(jié)構(gòu)，當(dāng)這物理結(jié)構(gòu)由原先的變化無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N在時(shí)間上、空間上或者功能上有序的，在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性區(qū)域形成的穩(wěn)定的宏觀結(jié)構(gòu)后，這宏觀有序的物理結(jié)構(gòu)，在后續(xù)的穩(wěn)定生存中，仍然需要不斷地與外界變換能量或物質(zhì)才能維持，因此稱之為耗散結(jié)構(gòu)。生命體的存在，一直需要空氣、陽光、水及食物等能源補(bǔ)充人體能量，也被視作耗散結(jié)構(gòu)現(xiàn)象的存在。
1 電磁能量與水
地球是太陽系行星中惟一有四分之三的表面被液態(tài)水所覆蓋的星球，地球上有96.%的水分布在海洋。地球上的動(dòng)植物體內(nèi)含有大量的水份，蔬菜的含水量為90%～95%。一個(gè)成年人的含水量占體重的65%，而二個(gè)月的嬰兒的含水量占體重為91%。人體不同器官的水分含量也有相差，如人的眼球的含水量含約99%，血液含水量約85%，肌肉含水量約76%，骨骼含水量約22%，同時(shí)，植物和人體內(nèi)的水中也類似海水，都混有礦物質(zhì)和鹽分。
現(xiàn)代物理學(xué)告訴人們，水是吸收電磁波能量的物質(zhì)，水吸收電磁能量使水溫提高。來自太陽及星際的等離子體物質(zhì)和地球磁場及電離層的相互作用，不斷產(chǎn)生頻域很寬的電磁波。其中周期為數(shù)分鐘以上的電磁波能夠穿過海水直到海底，再穿過海底沉積層，達(dá)到地幔巖石圈甚至更深處。1881年，渥拉斯頓在橫過英吉利海峽的海底電纜上，檢測到和海水潮汐周期相同的電位變化，證實(shí)了海水中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢起伏周期和月亮星球位置的周期變化相關(guān)。
2 生命耗散結(jié)構(gòu)與電磁能量的熵
1944年薛定諤在《生命是什么？》的演講中提出了“有機(jī)體就是依賴負(fù)熵為生”的命題，他指出：“新陳代謝中本質(zhì)的東西，乃是使有機(jī)體成功地消除當(dāng)它自身活著的時(shí)候不得不產(chǎn)生的熵?！?/p>
薛定諤說：“生命以負(fù)熵為生，就像是活有機(jī)體吸引一串負(fù)熵去抵消它在生活中產(chǎn)生的熵的增量，從而使它自身維持穩(wěn)定在一個(gè)高度有序水平上（等于相當(dāng)?shù)偷撵氐乃缴希┧玫霓k法確實(shí)是在于從周圍環(huán)境中不斷汲取序?！辈⑶野逊戏€(wěn)定有序特征的能量流稱為負(fù)熵能量流。顯然，在漫長的生物進(jìn)化過程中，作為高等動(dòng)物生存的主要能量來源的食物結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定有序的，屬于負(fù)熵能量供應(yīng)源。所以，生命體的“有序來自有序”是自然可見的道理。
中國先圣老子說：“道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負(fù)陰抱陽，沖氣以為和。”其中“沖氣”表征著中國先圣老子認(rèn)為萬物處于被動(dòng)地接受外界環(huán)境的能量供給狀態(tài)。植物及人體內(nèi)含有大量帶鹽分的水，不斷地接收地球環(huán)境的電磁波能量，人體內(nèi)水中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和月亮星球位置的變化相關(guān)，影響著人體電磁場的內(nèi)部分布及熵值。人除了選用食物為維持生命的能量來源以外，人體內(nèi)的水，一直被動(dòng)地接受所處環(huán)境中的電磁能量的供給，電磁能量供給不足時(shí)，體溫下降使人感到寒冷，電磁能量供給大時(shí)，體溫上升使人感到熱，是影響人體體溫的自然能量來源。
按照能量守恒守則，某一恒定的電磁能量被一定體積的水吸收使水溫上升到某個(gè)溫度是可以計(jì)算的，而依用高等動(dòng)物選擇食物的角度，人體內(nèi)水分子接收到的電磁能量最好具有穩(wěn)定和有序的特點(diǎn)。顯然，在同一能量等級的電磁能量輻射條件下，負(fù)熵電磁能量不易使人體內(nèi)熵值增加，有助于維持人體內(nèi)的“序”，體現(xiàn)了老子所說的“沖氣以為和”所要的：電磁能量流供給的和諧之道。所以，探討現(xiàn)代居住環(huán)境內(nèi)的電磁能量的熵，具有實(shí)際意義。
當(dāng)太陽及其它星球拋出的等離子體態(tài)物質(zhì)，吹到地球磁層時(shí)，高能荷電粒子沿磁力線作螺旋運(yùn)動(dòng)并不斷輻射出電磁波能量輻射，太陽及行星的運(yùn)行極度有“序”，一直按著古時(shí)人們所知的規(guī)律運(yùn)行。地球日復(fù)一日的自轉(zhuǎn)，使地球環(huán)境的每一點(diǎn)的電磁能量有了晝夜周期，在夜間，月球?qū)⑺邮盏降奶柲芰吭佥椛湎虻厍颍厍蛏系拿恳稽c(diǎn)也處在日光能量的輻射下。顯然，白天太陽光輻射強(qiáng)度大，夜間來自月球的光輻射強(qiáng)度小，具有穩(wěn)定的時(shí)間節(jié)律的這類電磁輻射能量是負(fù)熵電磁能量。
3 電磁再輻射時(shí)的熵增
吹向地球的等離子體態(tài)物質(zhì)，伴有等離子體磁場。這磁場和地球磁場相互作用，阻滯了等離子體態(tài)物質(zhì)侵入地球大氣層，同時(shí)使等離子體態(tài)物質(zhì)繞過地磁場，繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地球磁力線在背著太陽一面的空間延伸得很遠(yuǎn)，形成了地球磁尾區(qū)域。月球再輻射能量從地球的磁尾區(qū)域吹向地球，磁尾區(qū)域發(fā)散的、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特性，在月光傳播過程中，產(chǎn)生了月光的熵增過程，到達(dá)地面的月光具有高熵值的電磁能量特性。所以，在實(shí)際生活中，到達(dá)地面的月光強(qiáng)度并不大，卻不能對月亮久視，以免眼球中的水分子，接受高熵值的月光輻射，造成眼球細(xì)胞永久性損傷。月光下的攝影，也最好加裝偏振濾光鏡，以取得好的照片表現(xiàn)力。
太陽的電磁輻射在到達(dá)地面之前，需要經(jīng)過大氣層，大氣中的介質(zhì)微粒（如水滴）在電磁波的輻射下，按物理規(guī)律，產(chǎn)生被稱為瑞利效應(yīng)和拉曼效應(yīng)的電磁再輻射。瑞利效應(yīng)增加了電磁波的極化方向的無序性。是一個(gè)熵增的電磁再輻射過程。拉曼效應(yīng)不光增加原有輻射譜線的電磁能量的極化方向的隨機(jī)度，同時(shí)產(chǎn)生了和介質(zhì)微粒的物理性質(zhì)相關(guān)的、在原有輻射譜線兩端的新電磁譜線，在電磁頻域增加了隨機(jī)度。更是一個(gè)熵增的電磁再輻射過程。
懸浮在水中的介質(zhì)微粒在電磁波能量輻射下也產(chǎn)生瑞利效應(yīng)及拉曼效應(yīng)熵增的電磁再輻射，大氣層及流水中的湍流現(xiàn)象，使作為輻射體的介質(zhì)微位的空間位置處于不斷地隨機(jī)運(yùn)動(dòng)之中，更增加了電磁再輻射能量的熵值。
這些高熵值的電磁能量被動(dòng)植物體內(nèi)的水吸收，就出現(xiàn)連續(xù)霧霾天氣里收割的蔬菜變味，礦脈附近形成的地下水，不能直接用來澆灌莊稼，附近居住者常有偏頭痛，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎之困擾。動(dòng)物中的狗對這類高熵值的電磁輻射最為敏感，一旦遇到，即刻回避。
4 運(yùn)動(dòng)物體引起的電磁能量熵增
出云諭明所著《禁斷的輻射》書中有個(gè)例子：日本高速公路安全研究所加藤正明所長分析了長達(dá)15年的事故記錄資料，得到距離高壓線1 km以內(nèi)地區(qū)是汽車惡通事故的高發(fā)地的研究結(jié)果。為了找出原因所在，加藤正明在汽車上加裝了腦電波測定儀，并駕馳汽車沿東名高速公路開展實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要汽車行馳到距離高壓線100 m附近時(shí)，腦波測定儀立刻出現(xiàn)紊亂的波動(dòng)，或者說，出現(xiàn)了腦電波熵增現(xiàn)象，一直到汽車通過高壓線200 m以遠(yuǎn)，仍然能觀察到這個(gè)現(xiàn)象。另外，該研究所還在汽車上加裝了測定電磁波的儀器，只要接近高壓線附近，測定儀器的指針就立刻急劇晃動(dòng)，并且雨天比晴天晃動(dòng)得更劇烈，或者說，指針的指示出現(xiàn)了熵增現(xiàn)象。
進(jìn)一步對這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析表明，當(dāng)汽車處于高壓線附近區(qū)域，組成汽車的金屬外殼表面必然產(chǎn)生表面電荷現(xiàn)象，表面電荷密度隨高壓線電波頻率周期波動(dòng)，行馳中的汽車，其表面電荷隨之在空間移動(dòng)。移動(dòng)電荷在汽車周圍激發(fā)動(dòng)態(tài)電磁場，空氣中的介質(zhì)微粒和汽車外殼的摩擦，隨機(jī)影響著汽車表面電荷的密度分布，使汽車周圍的動(dòng)態(tài)電磁場能量增加了熵值，高熵值的電磁波直接被人體吸收，使得人體內(nèi)熵值增大，反映在腦電波測定儀上的腦波紊亂，腦波處于高熵態(tài)。而在雨天，原本向外輻射的電磁波被水分子吸收，并經(jīng)水分子的瑞利再輻射返向車內(nèi)，水分子撞擊汽車外殼引起了劇烈紊流現(xiàn)象，處于紊流之中的水分子的電磁再輻射，導(dǎo)致測定電磁波的儀器指針晃動(dòng)更劇烈。指針指示出現(xiàn)了熵增現(xiàn)象，表示這時(shí)的電磁輻射是高熵值的電磁能量。駕馳員處于高熵值的電磁能量區(qū)域及腦波處于高熵態(tài)區(qū)域，是出現(xiàn)小車猛撞防護(hù)壁、或是大卡車追尾等事故高發(fā)區(qū)域。
5 通訊輻射源的熵增
固定在地球上的通訊基站輻射源和靜止人體之間距離不變，活動(dòng)人體和通訊基站輻射源的距離變化則是隨機(jī)無序的。加上電磁波傳播中遇到的建筑物后所產(chǎn)生的“多徑效應(yīng)”，不同時(shí)延、不同極化方向的波的迭加進(jìn)一步加劇了波的隨機(jī)性，和無線設(shè)備的線極化天線只感應(yīng)單一極化方向的電磁輻射的性能不同的是，動(dòng)植物體內(nèi)的水接收所有極化方向上的電磁能量，電磁能量的極化方向的隨機(jī)變化提升了電磁能量的熵值，人體內(nèi)水的接收到這類高熵值的電磁能量，必定使人體的熵值增加。
在VHF頻段，日本京都大學(xué)教授荻野士指出，自然界里高頻電波的強(qiáng)度為0.0001 ?w/cm2，而當(dāng)通訊基站發(fā)射電波的強(qiáng)度為0.2 ?w/cm2時(shí)，通訊基站發(fā)射的電磁波強(qiáng)度是自然界負(fù)熵電磁波的2000倍。1975年，美國的富萊依博士曾發(fā)表他用模擬調(diào)制模式的手機(jī)信號(hào)和數(shù)字調(diào)制模式的手機(jī)信號(hào)輻射實(shí)驗(yàn)大白鼠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。首先，用2 ?w/cm2輻射強(qiáng)度的模擬調(diào)制模式的手機(jī)信號(hào)輻照安靜狀態(tài)下的大白鼠，大白鼠狀態(tài)如常，不曾表現(xiàn)出難受及逃離行為的意向。當(dāng)他采用0.2 ?w/cm2輔射強(qiáng)度的數(shù)字調(diào)制模式的手機(jī)信號(hào)輻照實(shí)驗(yàn)大白鼠時(shí)，大白鼠立即逃離輻照區(qū)域。我們可在頻譜儀上觀察這兩種調(diào)制模式的頻譜結(jié)構(gòu)所代表的不同熵值，模擬調(diào)制模式的手機(jī)信號(hào)在通頻帶寬內(nèi)，主頻兩側(cè)譜線高度依次下降，頻譜結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定及有序的模擬信號(hào)譜的特征。是有序低熵的結(jié)構(gòu)。而數(shù)字調(diào)制模式的手機(jī)信號(hào)頻譜在通頻帶寬內(nèi)譜線參差不齊，頻譜結(jié)構(gòu)具有隨機(jī)信號(hào)譜的特征。是隨機(jī)變化體現(xiàn)高熵值的頻譜結(jié)構(gòu)。用信號(hào)分析軟件也可以在計(jì)算機(jī)屏幕上方便地看到這二種調(diào)制方式在頻譜結(jié)構(gòu)上的明顯區(qū)別。
所以，模擬調(diào)制模式的手機(jī)信號(hào)，在頻域上具有負(fù)熵電磁能量的“序”特征，第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，大白鼠受到了2 ?w/cm2輻射強(qiáng)度負(fù)熵電磁能量的輻照，大白鼠狀態(tài)如常。數(shù)字調(diào)制模式的手機(jī)信號(hào)，在頻域上具有高熵電磁能量隨機(jī)變化的特征，第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，大白鼠只受到了0.2 ?w/cm2輻射強(qiáng)度的高熵電磁能量的輻射，大白鼠體內(nèi)的水分子接收到高熵值電磁能量，大白鼠體內(nèi)的熵值隨之增大，安靜狀態(tài)中大白鼠立即作出逃離輻照區(qū)域的行為。值得強(qiáng)調(diào)的是向大白鼠輻射手機(jī)信號(hào)的是線極化天線，大白鼠受到的是極化有序的電磁波輻射，而我們平日里處于通訊基站“多徑效應(yīng)”造成的隨機(jī)線極化輻射環(huán)境中，所含的熵值更高。夏日正午的陽光是強(qiáng)烈的隨機(jī)線極化電磁能量，很刺眼，但當(dāng)人們戴上偏振光太陽眼鏡時(shí)，眼睛內(nèi)水分子接收單極化電磁能量，眼睛就舒服很多，感到天氣溫度也低了一些，這就告訴我們，在相同能級下，單極化狀態(tài)的電磁能量的熵值遠(yuǎn)低于隨機(jī)極化狀態(tài)的電磁能量的熵，能使人感到舒適及與環(huán)境和諧。當(dāng)人們在作實(shí)驗(yàn)環(huán)境中做輻射測試時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的可控性往往減少了“多徑效應(yīng)”的產(chǎn)生，所以，即使用同樣的輻射源，相對于實(shí)驗(yàn)室用線極化天線輻射實(shí)驗(yàn)得到安全標(biāo)準(zhǔn)對人的情緒影響，具有“多徑效應(yīng)”的實(shí)際環(huán)境對人的影響要大得多。真實(shí)環(huán)境中人體受到的輻射電波的熵值要高一些，誘發(fā)基因變異的頻數(shù)也會(huì)大一些。由此看來，早期的pas通迅技術(shù)，采用低電磁輻射強(qiáng)度的做法，體現(xiàn)了對現(xiàn)存生命體現(xiàn)象的呵護(hù)。
6 電磁敏感癥
在網(wǎng)上流傳著一個(gè)“電磁敏感癥”的故：在20世紀(jì)80年代初，波.賽格貝克在瑞典電信巨頭愛立信下屬的Ellemtel公司，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)工程小組設(shè)計(jì)通訊系統(tǒng)樣機(jī)里使用的高級集成電路。工作環(huán)境中，一直增添著輻射電磁能量的設(shè)備，他在這個(gè)非電離輻射環(huán)境中工作10年后，自身具有了頭暈、惡心、頭疼，還有皮膚的灼熱感和紅斑癥狀。在他的小組的20多名成員中，除了兩個(gè)人之外的所有人都報(bào)告了相同的癥狀。
賽格貝克當(dāng)時(shí)是該公司設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中最關(guān)鍵的成員，20世紀(jì)90年代初，公司在他家的臥室和書房周圍都安裝了金屬屏蔽層，讓他在睡覺和工作的時(shí)候可以不暴露在輻射之中。為了讓他能出門，醫(yī)療機(jī)構(gòu)還為賽格貝克提供了一套抗電磁輻射服，這通常是那些在距離電訊發(fā)射塔和高壓電線很近的地方工作的工程師的裝備。公司甚至還特意為他改裝了一輛沃爾沃轎車，以便他安全地上下班。不過，到20世紀(jì)90年代中期，數(shù)字手機(jī)信號(hào)發(fā)射塔開始遍布斯德哥爾摩各地的時(shí)候，他就不再去上班、被迫退隱山林了。退隱山林的波?賽格貝克，只要附近有手機(jī)，一接通，剎那時(shí)產(chǎn)生的高輻射強(qiáng)度的數(shù)字射頻信號(hào)沖擊，使他有一種“頭蓋骨已經(jīng)容不下大腦”的感覺。
賽格貝克長達(dá)二十多年經(jīng)歷，體現(xiàn)了高熵電磁輻射的長期危害的后果。這樣的結(jié)果并不是人類想要的進(jìn)化結(jié)果。瑞典是世界上惟一一個(gè)將電磁波過敏癥認(rèn)定為身體功能缺陷的國家，瑞典的電磁波過敏癥患者――根據(jù)政府的官方統(tǒng)計(jì)，約占其全國人口的3%，大約是25萬人能夠獲得和盲人、聾人一樣的特權(quán)和社會(huì)福利待遇。在有必要的情況下，當(dāng)?shù)卣€會(huì)出資為被診斷為電磁波過敏癥的患者的住宅做電子“消毒”，幫助他們安裝金屬電磁屏蔽。
我們從田野中走來，走到了數(shù)字手機(jī)時(shí)代，也就是從自然電磁環(huán)境中，遇上人造電磁場增長的時(shí)代，技術(shù)的發(fā)展，給生活中的信息交換，帶來了莫大的便利。但對整個(gè)社會(huì)的進(jìn)程來說，這種能導(dǎo)致基因突變頻數(shù)增加量的高熵電磁場環(huán)境，正逐漸影響人類社會(huì)的危害性是需要大家了解的知識(shí)。
所以，以低輻射強(qiáng)度為特征的pas通訊技術(shù)體現(xiàn)了對生命體存在的呵護(hù)。
7 結(jié)語
（1）24 h不停工作的數(shù)字手機(jī)通訊基站和正在推廣的免費(fèi)城市無線局域網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生高熵電磁輻射，卻因我們體內(nèi)的水分子的接收，是我們無法躲避的高熵值電磁能量源。
（2）人體內(nèi)熵值和人體內(nèi)基因突變頻數(shù)的增加量成正比。正象在自然界存在的現(xiàn)象那樣，在同一個(gè)基因體內(nèi)出現(xiàn)了十幾個(gè)不同的突變，而其中有害的突變總是比有利突變占優(yōu)勢，所以由于基因的高度持久性需要，控制高熵電磁輻射能量源的數(shù)量，使生命體所處的電磁環(huán)境有適當(dāng)程度的保守性是十分必要的。
（3）為防范處于高熵電磁輻射環(huán)境內(nèi)所引發(fā)的“電磁敏感癥”現(xiàn)象，堅(jiān)持綠色輻射的pas通訊技術(shù)的發(fā)展，對生命體的存在，具有積極的意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 老子.道德經(jīng).
