环保工程师讲义之电磁污染防治基本方法(一)

　　第4章电磁污染防治基本方法

　　21世纪，继水质污染、大气污染、噪声污染之后，电磁污染已被世界公认为第四大污染。

　　电磁污染源产生的场可分为近场和远场，衡量场的大小用“电场强度”和“磁场强度”。近场指与源的距离小于波长的约1/6。在近场区，电场与磁场强度间无固定关系，每一点的波阻抗都是变化的，必须分别加以考虑。当与源的距离大于波长的约1/6就进入远场区。在远场区，电场强度与磁场强度之间存在固定的关系，电场强度与磁场强度的比值为定值，该定值为波阻抗，对于空气，波阻抗为377 。因此在远场区，知道了电场或磁场，就可以方便地得到“磁场”或“电场”。

　　复习要求：

　　一、了解工频电场、工频磁场、无线电干扰和高频信号场强的测量和计算方法。

　　二、熟悉电磁环境管理法规和标准。

　　三、熟悉电磁环境评价标准。

　　四、了解电磁污染防治的基本方法。

　　4.1 场强测量方法

　　了解电磁环境最为有效的方法就是采用测量方法。电磁环境的表征量可分为工频电场和磁场、高频电磁场、无线电干扰等。

　　一、电磁环境监测仪器和基本方法

　　1、电磁环境测量仪器

　　电磁环境的测量按测量场所分为：作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境的测量。按测量参数分为：电场强度、磁场强度、电磁场功率通量密度、无线电干扰等的测量。测量仪器根据测量目的分为：非选频式宽带辐射测量仪和选频式辐射测量仪。

　　(1)非选频式宽带辐射测量仪

　　①偶极子和检波二极管组成探头：这类仪器由三个长为2～10cm的正交偶极子天线，端接肖特基检波二极管、RC滤波器组成。检波后的直流电流经高阻传输线或光缆送入数据处理和显示电路;当 时(D-偶极子直径， ―偶极子长度)，偶极子互耦可忽略不计;由于偶极子相互正交，将不依赖场的极化方向;探头尺寸很小，对场的振动扰动也小，能分辨场的细微变化。根据双锥天线理论，求得偶极子等效电容 、电感 ;

　　式中： ―天线半径; ―偶极子截面积; ―偶极子实际长度。

　　由于偶极子天线阻抗呈容性，输出电压是频率的函数：

　　式中： ―角频率, ; ―频率; ―天线缝隙电容和负载电容; ―负载电阻。

　　当三副正交偶极子组成探头时，它可以分别接收 三个方向场分量，经理论分析得出：

　　式中： ―检波器引入的常数; ―偶极子与高频感应电压间比例系数; ―分别对应于 三个方向的电场分量; ―待测场的电场矢量。

　　为待测场的厄米特(Hermitian)幅度。可见，用端接平方律特性二极管的三维正交偶极子天线，总的直流输出正比于待测场地平方，而功率密度亦正比于待测场的平方，因此经过校准后， 的值就等于待测电场的功率密度。如果电路中引入开平方电路，那么 值就等于待测电场强度值。偶极子的长度应小于被测频率的半波长。

　　②热电偶型探头：采取三条相互垂直的热电偶结点阵作电场测量探头，提供了和热电偶元件切线方向场强平方成正比的直流输出。待测场强为 ，与极化无关。沿 三个方向分布的热电偶元件最大尺寸应小于最高工作频率波长的1/4。避免谐振。

　　③磁场探头：由三个相互正交环天线和二极管、RC滤波元件、高阻线组成，从而保证其全向性和频率响应。环天线感应电势为： 式中：N―环匝数;b―环半径;H―待测场的磁场强度。

　　为了确保环境监测的质量，应对这类仪器电性能提出基本要求：各向同性误差 dB;系统频率响应不均匀度 dB;灵敏度0.5V/m;校准精度 dB。

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