環(huán)保工程師講義之電磁污染防治基本方法(一)

　　第4章電磁污染防治基本方法

　　21世紀(jì)，繼水質(zhì)污染、大氣污染、噪聲污染之后，電磁污染已被世界公認(rèn)為第四大污染。

　　電磁污染源產(chǎn)生的場可分為近場和遠(yuǎn)場，衡量場的大小用“電場強(qiáng)度”和“磁場強(qiáng)度”。近場指與源的距離小于波長的約1/6。在近場區(qū)，電場與磁場強(qiáng)度間無固定關(guān)系，每一點(diǎn)的波阻抗都是變化的，必須分別加以考慮。當(dāng)與源的距離大于波長的約1/6就進(jìn)入遠(yuǎn)場區(qū)。在遠(yuǎn)場區(qū)，電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度之間存在固定的關(guān)系，電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的比值為定值，該定值為波阻抗，對于空氣，波阻抗為377 。因此在遠(yuǎn)場區(qū)，知道了電場或磁場，就可以方便地得到“磁場”或“電場”。

　　復(fù)習(xí)要求：

　　一、了解工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和高頻信號場強(qiáng)的測量和計(jì)算方法。

　　二、熟悉電磁環(huán)境管理法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

　　三、熟悉電磁環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)。

　　四、了解電磁污染防治的基本方法。

　　4.1 場強(qiáng)測量方法

　　了解電磁環(huán)境最為有效的方法就是采用測量方法。電磁環(huán)境的表征量可分為工頻電場和磁場、高頻電磁場、無線電干擾等。

　　一、電磁環(huán)境監(jiān)測儀器和基本方法

　　1、電磁環(huán)境測量儀器

　　電磁環(huán)境的測量按測量場所分為：作業(yè)環(huán)境、特定公眾暴露環(huán)境、一般公眾暴露環(huán)境的測量。按測量參數(shù)分為：電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度、電磁場功率通量密度、無線電干擾等的測量。測量儀器根據(jù)測量目的分為：非選頻式寬帶輻射測量儀和選頻式輻射測量儀。

　　(1)非選頻式寬帶輻射測量儀

　?、倥紭O子和檢波二極管組成探頭：這類儀器由三個長為2～10cm的正交偶極子天線，端接肖特基檢波二極管、RC濾波器組成。檢波后的直流電流經(jīng)高阻傳輸線或光纜送入數(shù)據(jù)處理和顯示電路;當(dāng) 時(D-偶極子直徑， ―偶極子長度)，偶極子互耦可忽略不計(jì);由于偶極子相互正交，將不依賴場的極化方向;探頭尺寸很小，對場的振動擾動也小，能分辨場的細(xì)微變化。根據(jù)雙錐天線理論，求得偶極子等效電容 、電感 ;

　　式中： ―天線半徑; ―偶極子截面積; ―偶極子實(shí)際長度。

　　由于偶極子天線阻抗呈容性，輸出電壓是頻率的函數(shù)：

　　式中： ―角頻率, ; ―頻率; ―天線縫隙電容和負(fù)載電容; ―負(fù)載電阻。

　　當(dāng)三副正交偶極子組成探頭時，它可以分別接收 三個方向場分量，經(jīng)理論分析得出：

　　式中： ―檢波器引入的常數(shù); ―偶極子與高頻感應(yīng)電壓間比例系數(shù); ―分別對應(yīng)于 三個方向的電場分量; ―待測場的電場矢量。

　　為待測場的厄米特(Hermitian)幅度。可見，用端接平方律特性二極管的三維正交偶極子天線，總的直流輸出正比于待測場地平方，而功率密度亦正比于待測場的平方，因此經(jīng)過校準(zhǔn)后， 的值就等于待測電場的功率密度。如果電路中引入開平方電路，那么 值就等于待測電場強(qiáng)度值。偶極子的長度應(yīng)小于被測頻率的半波長。

　?、跓犭娕夹吞筋^：采取三條相互垂直的熱電偶結(jié)點(diǎn)陣作電場測量探頭，提供了和熱電偶元件切線方向場強(qiáng)平方成正比的直流輸出。待測場強(qiáng)為 ，與極化無關(guān)。沿 三個方向分布的熱電偶元件最大尺寸應(yīng)小于最高工作頻率波長的1/4。避免諧振。

　?、鄞艌鎏筋^：由三個相互正交環(huán)天線和二極管、RC濾波元件、高阻線組成，從而保證其全向性和頻率響應(yīng)。環(huán)天線感應(yīng)電勢為： 式中：N―環(huán)匝數(shù);b―環(huán)半徑;H―待測場的磁場強(qiáng)度。

　　為了確保環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量，應(yīng)對這類儀器電性能提出基本要求：各向同性誤差 dB;系統(tǒng)頻率響應(yīng)不均勻度 dB;靈敏度0.5V/m;校準(zhǔn)精度 dB。

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