从手机及家用电器看电磁辐射污染.docx

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从手机及家用电器看电磁辐射污染

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一.引言

我们知道,现代化的生活离不开电磁波，而在电磁波传播的过程中会有电磁能输送出去,能量以电磁波的形式通过空间传播的现象称为电磁辐射。

电磁辐射环境分为两类：

一种类型称为“一般电磁辐射环境”，指在较大区域和空间内电磁场的背景值，它是自然现象引起的或各种设备与各种传播途径造成的电磁辐射环境；另一种类型称为“特殊电磁辐射环境”，主要是指在某一电磁辐射设备或一个设施的局部范围内，造成较强的电磁辐射。

在这两种电磁辐射环境下,任何人都不可避免地受到影响。

本文只力图对第二种环境实验,但事实上避免不了第一种环境的影响。

本人利用教学仪器,在不规范但很真实的实验场地——自己的家,测试了手机及各类家用电器周围的空间磁场强度,对数据进行统计和计算。

二．生活中手机和家用电器电磁辐射测试

1．测试目的

了解我们生活中手机及家用电器电磁辐射的情况，为电磁辐射的控制、预防提供依据。

2.设备

a.电磁探头：

霍尔元件，原理：

磁场对电流有力的作用，元件导体中电流受到磁场力作用，电荷偏向一边而两边产生电势差，从而通过电势差测得磁感应强度。

用霍尔元件测量有其弊端，电流经过，导体温度升高，阻值变大，导致数据随时间增加而不断趋向更大或更小。

所以如要避免这一点，需要中断实验，待仪器冷却后重新开始；但间隔时间过长，可能使先后测试的电磁场环境有所变化。

b.TI83-Plus图形计算器，美国德州仪器公司产品，它是小型的数据采集仪，能与各类探头接口，记录数据并绘制图象，解方程。

将其接口与霍尔元件连接，得到B-t（磁感应强度与时间）函数图象，精确直观。

测量多次，剔除明显不合理的数据，然后取加权值。

c.指南针，用于保证在变换测试点时探头能保持同一方向，以减少地磁及背景磁场作用导致的差异，使每次测量的数据更具可比性。

3.测试对象

手机A，型号SIEMENS-C35；手机B，型号MOTOROLAcdg284；微波炉，型号蚬华SMC700W；电视机，型号HITACH-CMT2518；电脑，杂牌机；电冰箱，型号香雪海；石英取暖器800W等。

4.测试环境与布点

老式洋房，普通居室，约25平方米，主要家电放置见图二（图中延设备引出的直线为测试点所在的方位）。

图一..家电分布图

5.手机

5.1测试方案：

手机A，GSM4级，2瓦，工作频率：

880-960MHz。

手机B，同A。

我们现在使用的多数手机是继模拟电话之后的第二代——全球通系统（GSM）,用户的通话信息以数字编码信号的形式传输,其工作频率为800-960MHz。

表一是手机测试方案和所测得的数据、图形。

时间单位：

秒；磁感应强度B单位：

毫特斯拉mT；磁场强度H单位：

安培/米（A/m）。

表一：

手机测试方案、测试数据及大致图形

距离

方向正南

设备状态

时间；

测试次数

Bmax

Hmax

Bmin

Hmin

B加权

H加权

大致图形

探头离手机正面0距离

待机、不振铃

5s、5次

0.041197

32.8

0.007787

6.2

0.011

7.9

待机、振铃、不接

3s、7s；5次

1.399812

1114

0.489742

390

0.85

680

振铃、接通

13s、7s；5次

1.576431

1255

0.545321

434

0.81

639

接通、轻、响、高音、快速

4s、4s、4s、4s、4s；10次

1.467544

1168

0.455432

363

0.98

779

探头离手机反面0距离

待机、不振铃

5s、5次

0.140293

112

0.090841

78.4

0.21

169

待机、振铃、不接

3s、7s；5次

1.870870

1490

1.005982

802

1.36

1081

振铃、接通

13s、7s；5次

2.158712

1719

0.591765

471

1.44

1143

正面2cm

（最常用状态）

待机、振铃、不接

3s、7s；5次

0.986743

786

0.096423

76.8

0.33

275

振铃、接通

3s、7s；5次

1.154624

919

0.109877

87.5

0.35

272

正面

高2cm

振铃、接通

3s、7s；5次

1.014396

808

0.093987

74.8

0.33

270

正面

高4cm

振铃、接通

3s、7s；5次

0.901211

718

0.043243

34.4

0.23

184

正面

低2cm

振铃、接通

3s、7s；5次

0.903832

720

0.079876

63.6

0.34

270

正面

4cm

振铃、接通

3s、7s；5次

0.786545

626

0.054321

43.2

0.21

16.2

正面

8cm

振铃、接通

3s、7s；5次

0.297654

237

0.039879

31．8

0.13

105

正面12cm

振铃、接通

3s、7s；5次

0.087865

70．0

0．006545

5.2

0.015

11.8

5.2计算：

为了便于同国内外标准比较，我根据磁感应强度B、磁场强度H之间的物理关系，将测得的磁感应强度换算成磁场强度值。

∵B=μH（磁导率μ在空气中约为1.256x10-6）

∴H=B/μ。

从测试数据中取“最常用状态”（表中深色框内）的数据，Bmin约为0.11mT

B

则:

H=—————=88A/m,与图一比较，H明显超标。

1.256×10-6

，

这时Bmax=1.15mT,H=916A/m,严重超标。

而B加权=0.34mT，H=271A/m，当然也超标。

其他状态计算相同，H值的计算结果列表中。

手机B与手机A所测得的数据类似，此略。

为了使数据更形象直观，本人将计算结果大致画入图三之中。

图三：

将测试结果画入美国的《人体全身受电磁辐照的安全限值》以便比较。

5.3测试结果:

从测得的数据看，移动电话的磁感应强度在接通的一瞬间最大，数值一般超出1mT；

正常谈话时平均约为0.33mT;

声调高、响、快，则磁感应强度略显大，约为0.36mT;

待机状态下，磁感应强度较小，约为0.028-0.031mT;

手机背面电磁辐射比正面大3-5倍；

不同手机电磁辐射不同。

手机A最高（正常使用方式）为1.5mT，一般在0.01-0.85mT（加权数）。

手机B最高为1.1mT,一般在0.036-0.9mT。

可见两只手机有所不同。

5.4讨论

手机对人体危害的争论起于上世纪50年代，估计近几年内也不会有结果。

手机是否致癌，2004-2005年世界卫生组织将得出结果（9）。

本人通过测试，证实了手机发射的磁场强度确实很大，对此本人提出如下建议：

a.不要长时间使用手机煲电话粥，内容多，则以分次通话为宜。

b.手机在接通一瞬间电磁波最强，最好在拨叫对方或刚接通时，将手机拿到离身体较远处几秒后再放到耳边通话，这样可使1000A/m左右的强磁场尽量避开我们的大脑；

c.使用时天线应尽量远离头部，信号不好的地方要拉出天线。

现在有一些手机的天线被设计成非对称型,靠近人体方向的辐射量较小；

d.建议使用专用的分离耳机和受话器接听电话；

e.使用手机时，话筒不要贴近头部，每离开2cm，减小的磁场强度△H约为80A/m（约10%）；

f.由于电磁辐射对人体是有穿透力的，因而使用心脏起搏器的患者或孕妇，最好避免将手机放在胸衣袋中或腰腹部；

g.不要购买没有获得入网许可证的手机，其电磁辐射有可能严重超标；

h.在医院里、飞机上以及其他具高精度电子仪器控制的场所，应关闭手机，防止其电磁辐射干扰引发意外事故。

6.电视机

电视机产生的电磁波与终端显示器产生的电磁波类似。

它们的工作频率大致在40MHz-860MHz，属于甚高频、超高频范围。

测试方向①正南、②南偏西45o；考虑到人在场中“暴露”的特点，对坐姿和立姿的头、胸、腹等部位的高低进行测量；取经常发生的几种距离。

详见方案表二。

表二:

电视机测试方案和数据及大致图形

距离

方向

设备状态

时间;

测试次数

Bmax

Hmax

Bmin

Hmin

B加权

H加权

大致图形

0.5m

方向正南

关机、开机瞬间

3s、7s；5次

0.029822

23.7

0.001798

1.4

0.018

14.3

常开机

5s，3次

0.009642

78.8

0.001675

1.3

0.0094

7.5

0.5m

方向西南450

关机、开机瞬间

3s、7s；2次

0.014032

11.2

0.001287

1.02

0.013

10.4

常开机

5s；2次

0.007321

5.8

0.001212

1.00

0.0051

4.1

0.5m高0.3m正南

常开机

5s；2次

0.008432

6.7

0.001135

0.9

0.0062

4.9

0.5m高0.6m正南

常开机

5s；2次

0.008753

7.0

0.000913

0.73

0.0059

4.7

0.5m低0.5m正南

常开机

5s；2次

0.006743

5.4

0.000835

0.66

0.0043

3.4

1m正南

常开机

5s，2次

0.008957

7.1

0.000198

0.16

0.0061

4.9

2m正南

常开机

5s，2次

0.004478

3.6

0.000097

0.08

0.0027

2.1

3m正南

常开机

5s，2次

0.003254

2.6

0.00063

0.05

0.0022

1.8

4m正南

常开机

5s，2次

0.002121

1,7

0.000041

0.03

0.0014

1.1

计算结果详见表二。

从测得的数据看，电视机工作时所产生的电磁辐射远小于手机，但离电视机过近，磁场强度超标，若保持一定距离，则基本达到安全。

见图三所示。

收看电视时不应离电视过近,最好3－５米以外。

7.微波炉

家用微波炉磁控管频率为2450MHz。

微波炉利用微波具有很强热效应这一特征,在短时间内,通过振动加热食物内的水分子,达到加热、煮食目的。

表三:

微波炉测试方案和测试数据及大致图形

距离

方向

设备状态

时间

测试次数

Bmax

Hmax

Bmin

Hmin

B加权

H加权

大致图形

0距离

正面

关机、开机

3s、7s；3

0.018976

15.1

0.007432

5.9

0.014

11.1

常开机

10s；3

0.013436

10.7

0.007165

5.7

0.013

10.4

20cm

正面

关机、开机

3s、7s；3

0.012533

10.0

0.007411

5.9

0.012

9.6

常开机

10s；3

0.016186

12.9

0.005583

4.4

0.012

9.6

20cm

高20cm

常开机

10s；3

0.014329

11.4

0.003791

3.0

0.011

8.8

20cm

左20cm

常开机

10s；3

0.018380

14.6

0.003582

2.8

0.012

9.6

20cm

右20cm

常开机

10s；3

0.016851

13.4

0.004796

3.8

0.013

10.4

50cm

常开机

10s；2

0.011702

9.3

0.001790

1.4

0.0075

6.0

80cm

常开机

10s；2

0.006778

5.4

0.000918

0.73

0.0041

3.3

1.2m

常开机

10s；2

0.003434

2.7

0.000775

0.62

0.0023

1.8

1.6m

常开机

10s；2

0.001747

1.4

0.000583

0.46

0.00081

0.64

在所有家用电器中,微波炉的频率最高,电磁辐射也强。

虽说商家们宣传微波炉只会使皮肤和体表组织发热,不会对健康构成威胁.但科学界已经证明:

微波发出的电磁辐射有较强的致热效应,而眼睛里的晶状体没有血管散热,长时间的微波辐射可损伤眼组织。

从表中所测得的数据中可以看出,微波炉泄漏出来的微波在空间的传播随距离增大很快衰减,基本随着距离平方而递减。

人体在1米开外基本安全。

见图三所示。

微波设备出厂的漏能鉴定要求：

距设备外壳5厘米处，漏能值不得超过1毫瓦／平方厘米。

安放微波炉时，高度应该在人体头部之下，可防止人脑和眼睛受损。

使用过程中，应尽量远离。

用安全起搏器的人应远离微波炉，以免起搏器的运作受到干扰。

8.计算机

工作频率大致在150KHz-500MHz,频段很宽,从长波到微波,既有射频辐射,又有微波辐射。

当距离0-40cm

电脑正前方

Bmin=0.008061mT

Hmin=6.42A/m

Bmax=0.01748mT

Hmax=13.92A/m

电脑上部

Bmin=0.064461mT

Hmin=51.57A/m

Bmax=0.09832mT

Hmax=78.26A/m

左右两侧

Bmin=0.08674mT

Hmin=69.06A/m

Bmax=0.13892mT

Hmax=110.6A/m

60-100cm之间,数值明显下降（排除外来干扰的因素）,可以降低20-30%的辐射量,见图三所示。

（为减少篇幅，以下设备测试方案表和测试图形略。

）

计算机属低强度电磁辐射,工作时人体应与屏幕保持一定距离，与电脑后侧、两侧及上部的距离不应少于100厘米，每日净作业时间据有关专家建议最好不要超过5小时，以便恢复，避免积累。

9.冰箱、石英取暖器等低频大功率家电

测出的数据很稳定，随距离变化不明显,这是因为它们辐射频率不很高，波长较长，类似近场特性。

一般Bmax=0.002686mT，Hmax=2.14A/m；Bmin=0.001792mT；Hmin=1.43A/m。

电磁辐射基本安全。

10.小结

测试过程中，由于测得的实际数据远大于现行标准，于是我对实验结果的准确性产生怀疑，然而我在其他的资料如《电力建设与环境保护》（李桂中著作2000.12出版）中，查到了有关家用电器附近的磁感应强度一般为0.5-1.0mT数据，基本与我测得的数据处于同一数量级。

从大量的数据来看,我们要与手机、家用电器保持适当的距离，并且不要将各类家用电器集中放置,更应减少同时工作的机会,因为这样可能造成“群辐射”——本人观点。

本人在测试过程中发现被测物体的曲线值经常会陡增。

本人认为这是由于外界影响，当多种设备一起使用就会产生“群辐射”现象，这时不仅会使辐射频带很宽，还会增加设备之间的谐振和辐射能量的叠加。

当能量达到一定程度时,会使人体同时受到辐射的致热效应（频率越高越厉害）、非致热效应（全频段）和谐振效应（当波长与生物体的尺度成比例时）。

上海中学高二（5）班范天超

指导老师：

杨新毅

（注：

原文篇幅较长，发表时作了删节。

）