电磁辐射的测量基础知识
微波仿真论坛_电磁场的远场和近场划分
电磁辐射的测量基础知识电磁辐射的测量方法通常与测量点位和辐射源的距离有关，即，所进行的测量是远场测量还是近场测量。
由于远场和近场的情况下，电磁场的性质有所不同，因此，要对远场和近场测量有明确的了解。
1、电磁场的远场和近场划分电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射，称为辐射场。
一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为远区场（辐射场）和近区场（感应场）。
由于远场和近场的划分相对复杂，要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。
近区场通常具有如下特点：近区场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。
即：E=377H。
一般情况下，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具)，磁场要比电场大得多。
近区场的电磁场强度比远区场大得多。
从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。
近区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较大。
远区场的主要特点如下：在远区场中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。
在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系：在国际单位制中，E=377H，电场与磁场的运行方向互相垂直，并都垂直于电磁波的传播方向。
远区场为弱场，其电磁场强度均较小近区场与远区场划分的意义：通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所以，应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。
对电磁辐射近区场的防护，首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护，其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。
如何测量工频电磁辐射(工频磁场)
如何测量工频电磁辐射(工频电磁场)
电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射，称为辐射场。
中国电力工业（包括民用和工业用电）的标准频率定为50赫兹，也有一些国家的电力工业的标准频率为60赫兹，因此通常所说的工频指50或者60赫兹（50/60Hz）。
由于工频的频率很低，不足产生对外传播的电磁波，是一种感应场，因此，测量工频电磁辐射，更确切的说法应该是测量工频电磁场，测量的是工频电场强度及工频磁场强度。
工频电磁场主要来自电力系统的电磁辐射，包括高压输变电系统中的线路、变电站，家里的电吹风、电视机、电脑、电冰箱、手机等电器周围。
测量工频电磁场，应尽量选用具有全向性探头的综合场强仪，如COLIY E300电磁场强度分析仪，具有很好的测量精度和强大的数据处理功能，在测量时不必调整探头方向，精度高达±1dB，满足国家标准《GB8702-88电磁辐射防护规定》中对电磁辐射测量仪（场强仪）的要求。
此外，国家环境保护部在输变电工程环境影响评价技术规范中规定，居民区输变电工程工频电场强度的推荐限值为4千伏/米。
工频磁感应强度限值是0.1毫特（即100微特）。
电磁辐射实验测量电磁波的频率和波长
电磁辐射实验测量电磁波的频率和波长电磁辐射是我们日常生活中经常接触到的一种物理现象。
它泛指电场和磁场相互变化而产生的波动现象，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
在进行电磁辐射实验测量时，我们常常需要确定电磁波的频率和波长。
首先，让我们了解一下频率的概念。
频率指的是单位时间内波的周期性重复次数，通常用赫兹（Hz）来衡量。
物理学中电磁波的频率范围非常广泛，从1赫兹的极低频到1025赫兹的极高频都有所涉及。
不同频率的电磁波具有不同的特性和应用。
确定电磁波的频率通常可以使用频率计等仪器。
频率计是一种能够测量电磁波频率的仪器，其工作原理基于波形周期性变化的特性。
我们可以将电磁波通过某种设备传入频率计，然后通过频率计显示出电磁波的频率数值。
而在确定电磁波的波长时，我们需要了解波长的概念。
波长是指电磁波中相邻两个波峰间或波谷间的距离，通常用米（m）来衡量。
波长与频率之间有一个简单的关系：波速等于波长乘以频率。
根据这个公式，我们可以通过已知波速和频率来计算波长。
在实验测量中，确定电磁波的波长可以使用光栅衍射仪等设备。
光栅衍射仪利用光的波动性进行实验测量。
当光通过光栅时，会产生衍射现象，形成明暗相间的衍射条纹。
通过衍射条纹的间距和光的入射角，我们可以计算得到电磁波的波长。
电磁辐射实验测量电磁波的频率和波长不仅仅在理论研究中有重要意义，在应用中也具有广泛的应用。
例如在通信领域，我们常常需要测量无线电波的频率和波长，以确定无线电信号的传输参数。
在医学领域，X射线和γ射线的频率和波长的测量对于诊断和治疗等应用也非常重要。
总而言之，电磁辐射实验测量电磁波的频率和波长是一个既有理论基础又具有实际应用的重要课题。
通过合适的仪器和实验方法，我们可以准确地测量电磁波的频率和波长，并应用于各个领域。
这项研究不仅为我们深入了解电磁辐射的特性提供了重要手段，也为未来电磁波的应用和研究提供了前提条件。
测试电磁辐射
测试电磁辐射
测试电磁辐射的常用方法包括：
1. 使用电磁辐射测量仪器：常见的测量仪器有电磁辐射功率计、电磁辐射频谱分析仪等。
这些仪器可以测量电磁辐射的频率、功率密度等参数。
2. 电场强度测试：可以使用电场强度测试仪器，如电场计或电场探测器，来测量电磁辐射中的电场强度。
这种测试方法适用于较低频率的电磁辐射。
3. 磁场强度测试：使用磁场强度测试仪器，如磁场计或磁场探测器，可以测量电磁辐射中的磁场强度。
这种测试方法适用于中高频率的电磁辐射。
4. 电磁波频谱分析：使用频谱分析仪器，如频谱分析仪或频谱扫描仪，可以将电磁辐射信号分解为频率成分，以了解频率分布情况。
5. 热成像测试：使用热成像仪器，如红外热像仪，可以检测电磁辐射引起的物体温度变化，从而间接了解辐射情况。
需要注意的是，各种测试方法适用于不同频率范围的电磁辐射，选择合适的测试方法和仪器是很重要的。
另外，测试时还应遵循相应的安全操作规程，以保护测试人员的安全。
电磁辐射检测原理
电磁辐射检测原理
电磁辐射检测是指利用电磁波的传播特性，对电磁辐射场进行测量和分析的一种技术。
电磁辐射检测的原理是基于电磁波的传播特性，利用电磁波在空间中传播的能量和电磁波与物质相互作用的特性，对电磁辐射场进行测量和分析。
电磁辐射检测的原理可以分为以下几个方面：
1.电磁波的传播特性
电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的一种波动现象，具有传播速度快、能量传递远、穿透力强等特点。
在电磁辐射检测中，利用电磁波的传播特性，可以通过测量电磁波的强度、频率、极化方向等参数来判断电磁辐射场的强度和分布情况。
2.电磁波与物质相互作用的特性
电磁波与物质相互作用的特性是电磁辐射检测的关键之一。
不同频率的电磁波与物质的相互作用方式不同，低频电磁波主要通过电磁感应作用产生感应电流，高频电磁波则主要通过电磁波的能量传递和吸收作用产生相应的电磁响应。
在电磁辐射检测中，利用电磁波与物质相互作用的特性，可以通过测量电磁波在物质中的传播和反射情况来判断电磁辐射场的分布情况。
3.电磁波的测量技术
电磁辐射检测的核心是电磁波的测量技术。
电磁波的测量技术主要包括电磁波场强测量、频谱分析、极化分析、时间域分析等方面。
在电磁辐射检测中，通过采用不同的电磁波测量技术，可以对电磁辐射场的强度、频率、极化方向、时间变化等参数进行测量和分析。
综上所述，电磁辐射检测的原理是基于电磁波的传播特性和电磁波与物质相互作用的特性，通过电磁波的测量技术对电磁辐射场进行测量和分析。
电磁辐射 检测 原理
电磁辐射检测原理
电磁辐射检测的原理是基于电磁辐射的特性进行测量。
电磁辐射是指从电磁场中传播到空间中的能量。
检测电磁辐射的关键在于测量其强度和频率。
电磁辐射的强度可以通过使用辐射计或电磁辐射监测仪器来测量。
辐射计是一种专门用于测量电磁辐射功率密度的仪器。
它包含一个敏感元件，如热电偶或热电阻，用于测量辐射能量对敏感元件的热效应。
根据测量结果，可以确定电磁辐射的强度。
而电磁辐射的频率可以通过使用频谱分析仪或频率计来测量。
频谱分析仪是一种仪器，其中包含一个接收天线和一系列带通滤波器与放大器。
它将接收到的电磁波信号分解成不同频率的成分，并测量每个频率成分的强度。
频率计则是通过测量电磁波信号的周期或频率来确定辐射的频率。
通过测量电磁辐射的强度和频率，可以评估辐射场的强度和波谱分布，从而判断是否存在辐射水平超过标准的情况。
这在电磁辐射安全评估和监测中非常重要，特别是在无线通信、电力设施、医疗设备等领域。
电磁辐射的基础知识及其在环评中的应用综述
◦ 红外线(Infra-red) ◦ 可见光(Visible)
780nm~380nm 肉眼可见的电磁波
◦ 紫外线(Ultraviolet) ◦ x 射线(x-Rays) ◦ 射线( -Rays)
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电磁波的量子能量
电磁辐射的量子能量：
◦ 普朗克常数 电磁辐射频率 ◦ 单位是电子伏特(eV)
。
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天线的基础知识—基本概念
定义：
◦ 能有效地向空间某特 定方向辐射电磁波， 或能有效地接收来自 空间某特定方向电磁 波的装置。
作用：
◦ 能量转换：高频电流 空间电磁波 ◦ 定向辐射 / 接收： 具 有一定的方向性
电流元辐射示意图
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天线的基础知识—电流元辐射
电流元（又称电基本振子、电偶极子）
◦ 等同于2.725k的黑体辐射。 ◦ 频率4080MHz，波长7.35cm。 ◦ 可推断：
◦ 宇宙的年龄137±1亿年 ◦ 宇宙的组成成分： 4%是一般物质， 23%是暗物质，73%是暗能量。
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电磁波谱(ElectroMagnetic Spectrum)
基本组成：
◦ 无线电波(Radio)
长波（1000m以上） 中波（1000m~100m） 短波（100m~1m） 微波（1m~1mm）
赫兹(Hertz)
◦ 于 1887 至 88 年间，利用莱 顿瓶放电产生了电磁波信 号，证实了电磁波的存在。
海因里希· 鲁道夫· 赫兹，德国物理学家。
5
电磁波是客观存在的
电磁波是能量的一种形态，凡 是高于绝对零度的物体，都会 释出电磁波，温度越高，放出 的电磁波波长就越短。 举例：左图是宇宙的微波背景 辐射，被称为“创世遗迹”
电磁辐射知识点
电磁辐射知识点电磁辐射是指一种由电磁波形成的辐射现象，是自然界中广泛存在的一种现象。
电磁辐射的源头可以是太阳、无线电塔、手机等电磁波发射器。
人们经常听到关于电磁辐射的各种说法，有一些声称电磁辐射对人体健康有害，而另一些则认为其影响微乎其微。
本文将介绍一些基本的电磁辐射知识点，以帮助读者更好地了解电磁辐射的性质和对人体的影响。
1. 电磁辐射的定义和特性电磁辐射是指电磁波通过空间传播形成的辐射现象。
它包括具有不同波长和频率的电磁波，如可见光、红外线、紫外线、无线电波等。
电磁辐射具有特定的频率和振幅，不同频率的电磁波对人体和环境的影响也不同。
2. 常见电磁辐射的来源电磁辐射的来源非常广泛，常见的包括：太阳辐射、电力线辐射、通信信号辐射（如手机、无线路由器等）、电器辐射（如电视、电脑等）等。
这些辐射源不仅存在于室外环境，也存在于室内环境，人们无法完全避免接触到电磁辐射。
3. 电磁辐射对人体的影响电磁辐射对人体的影响一直是一个备受争议的话题。
有研究表明，长期接触高强度的电磁辐射可能会增加患癌症的风险。
然而，目前并没有足够的证据证明低强度电磁辐射对人体健康有明显的不良影响。
大多数电磁辐射水平都处于安全范围内，只有在极少数情况下，如长时间暴露在高强度电磁辐射下，才可能对人体产生一定的危害。
4. 如何减少电磁辐射的暴露虽然电磁辐射对人体的影响可能是轻微的，但我们仍然可以采取一些预防措施来减少电磁辐射的暴露。
例如，减少使用手机的时间和频率，保持一定的距离，使用耳机等外部音频设备；使用具有辐射屏蔽功能的电器；避免久坐在电视、电脑屏幕前；选择距离辐射源较远的就寝位置等。
5. 电磁辐射的测量和限制标准为了保护人体健康，各国都制定了一些标准来限制电磁辐射的水平。
这些标准通常包括电磁辐射的频率范围、限制值和测量方法等。
在购买电子设备时，可以查看其电磁辐射的认证标识，确保其符合国家标准。
结论电磁辐射是人们生活中不可避免的一部分，它具有一定的生物效应。
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电磁辐射的测量基础知识
1、电磁场的远场和近场划分
电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射，称为辐射场。
一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为近区场（感应场）和远区场（辐射场）。
由于远场和近场的划分相对复杂，要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。
近区场通常具有如下特点：
l 近区场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。
即：E¹377H。
一般情况下，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具)，磁场要比电场大得多。
l 近区场的电磁场强度比远区场大得多。
从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。
l 近区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较大。
远区场的主要特点如下：
l 在远区场中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。
l 在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系：在国际单位制中，E=377H，电场与磁场的运行方向互相垂直，并都垂直于电磁波的传播方向。
l 远区场为弱场，其电磁场强度均较小
近区场与远区场划分的意义：
通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所以，应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。
对电磁辐射近区场的防护，首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护，其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。
而对于远区场，由于电磁场强较小，通常对人的危害较小。
对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的3000MHz的频段范围，其波长范围从10米到0.1米。
例：具体辐射源的近场（感应场区）与远场（辐射场区）（l = c / f）
频率
(f) 波长(l) 界限（3l）
50 / 60 Hz 电力 6000 / 5000
km 18000 / 15000 km
50 kHz 电焊 6 km 18km
27 MHz CB 广播, 透热疗法 11.1
m 33.3 m
100 MHz FM 广播 3
m 9 m
433 MHz 工业应用 0.7
m 2.1 m
900 MHz 移动电话，寻呼机 0.33
m 1 m
2.45 GHz微波，工业 0.12
m 0.36 m
6 GHz 数字广播 0.05
m 0.15 m
20 GHz 卫星传输 0.015 m 0.045 m
附：场区的具体划分
场强与距离的关系
以r表示测量点到辐射源的距离，则在该点的感应场强度与r2至r3成反比，辐射场强度与r成反比（因此，辐射场强度与距离r的乘积与r无关，称为场强距离乘积）。
在靠近辐射源的地方，随着距离r的减小，感应场强度急剧增加。
近场与远场的划分
当测量距离r＝λ/2π≈λ/6时，感应场强度与辐射场强度相当。
在距离辐射源比较近（r<λ/6）的地方，感应场强度大于辐射场强度，称为近场（区）或感应场区，较远的地方（r>λ/6）则相反，辐射场占优势，称为远场（区）或辐射场区。
近场区和远场区的提法被广为使用，但在不同的应用领域，其划分界限不统一。
也称为近区场和远区场。
一般当r大于3λ时，可忽略感应场的成份，认为处于远场（区）。
当辐射源尺度与波长可比拟时，还可将辐射场区分为辐射近场区和辐射远场区。
辐射远场区的定义是，“辐射场强度角分布基本上与距天线的距离无关的场区”，在辐射远场区，将天线上各点到测量点的连线当作是平行的，所引入的误差小于一定的限度。
如天线尺寸为D，则远场区距离应大于2D2/λ。
当辐射源尺寸D的数量级小于波长λ时（2D2/λ<λ/6，D<λ/3.5），辐射近场区范围小于感应场区，辐射场区全部是辐射远场区。
如果测量天线为微波段的面天线，而且尺寸较大，所测辐射源与测量天线的距离大于2D2/λ认为是辐射远场区。
由以上公式可见，近场与远场的划分界限与辐射源频率（波长）有关。
电磁辐射频率范围
⑴ 全范围
广义上包括Ｘ射线、γ射线、宇宙射线等电离电磁辐射，狭义上包括0～
3×1012Hz，从静电场、静磁场到亚毫米波，该频率范围的电磁辐射不能造成原子与分子的电离，不管其强度有多大。
⑵ 目前我国管理范围
目前认为影响较大、受关注、研究较多并已经制定相应标准限值的频段有：
工频50Hz，射频100kHz-300GHz。
电磁辐射污染源监测要求所用仪器的测量频率范围与污染源的工作频率相适应，因此有必要了解常见电磁辐射源的频率。
GSM移动通信基站：900/1800MHz
中波广播：535-1605KHz
短波广播：4-19 MHz内的部分频段
调频（声音）广播：88-108MHz
电视：50-92，168-223，471-566，607-958 MHz五个频段
家用微波炉：2450 MHz，工业微波炉：915，2450 MHz
高压电力设备：工频50Hz，电磁噪声干扰中短波（测量范围0.5-30 MHz）
高频感应加热设备（如熔炼炉、淬火炉等）：工作频率几百kHz
高频介质加热设备：工作频率几MHz至几十MHz。
如塑料热合机27.12，40.68MHz。
超短波电疗机：40.68 MHz
国际电信联盟(ITU)分配给工科医（ISM）设备的自由辐射频率为13.56MHz，27.12 MHz，40.68 MHz，2.45GHz等。
在这些频率范围内的电磁辐射强度不受限制。
电磁能的发射与传播途径
⑴ 电磁发射
是指“从源向外发出电磁能的现象”。
电磁发射分为辐射发射和传导发射。
⑵ 辐射发射
是“通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量”。
而辐射发射经常称之为电磁辐射，其定义为：“a.能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。
b.能量以电磁波形式在空间传播。
注：电磁辐射一词的含义有时也可引申，将电磁感应（即感应场）也包括在内。
”我们在日常工作中使用的是其引申含义。
⑶ 传导发射
是指“沿电源线或信号线传输的电磁发射。
”
⑷ 电磁环境
电磁环境的定义是“存在于给定场所的所有电磁现象的总和。
”电磁环境包括辐射发射与传导发射。
但从环境工程来看，电磁环境的主要影响因素是电磁辐射。
实际上电磁辐射骚扰源常常也伴随着传导发射。
实际传播途径可以是辐射与传导的组合（注意前面是发射途径），比如电磁波到达建筑物时，既可以（穿过墙壁或）通过门窗进入室内，也可以通过电线、钢筋传导进入室内。