电磁辐射[文献综述].doc

1、本科毕业设计 (论文 )文献综述 电子信息 工程 电磁辐射 摘要 ：电磁辐射作为污染源之一 看不见 ， 摸不着 ， 直接作用于机器或人体 ， 是危害严重的 “ 隐形杀手 ” 。 本文主要围绕两种不同的电磁辐射检测器的设计原理以及电磁辐射的防护 进行描述。希望大家对电磁辐射以及电磁辐射的检测以及能有个大概的了解并且保护好自己。 关键字 ：电磁辐射；电磁辐射检测 1、 电磁辐射的产生以及危害 电场和磁场的交互变化产生的电磁波，电磁波向空中发射或泄露的现象， 就 叫 做 电磁辐射 1。电磁辐射是以一种看不见、摸不着的特殊形态存在的物质。人类生存的地球本 身就是一个大磁场，它表面的热辐射和雷电都可产生

2、电磁辐射，太阳及其他星球也从外层空间原原不断地产生电磁辐射。围绕在人类身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害 2。近年来，国内外媒体对电磁辐射有害的报道一直未断：意大利每年有 400多名儿童患白血病，专家认为病因是受到严重的电磁污染；美国一癌症医疗基金会对一些遭电 磁辐射损伤的病人抽样化验，结果表明在高压线附近工作的人，其癌细胞生长速度比一般人快 24倍；我国每年出生的 2000万儿童中，有 3

3、5万为缺陷儿，其中25万为智力残缺，有专家认为，电磁辐射是影响因素之一。 “ 电磁污染 ” 已成为继大气污染、水污染、固体废弃物污染和噪声污染之后的第五大污染 3，而且看不见，摸不着，直接作用于机器或人体，是危害严重的 “ 隐形杀手 ” 。因此，电磁辐射问题越来越受到世界各国的普遍重视，相继开展了关于电磁辐射的各种研究，并制定出电磁辐射卫生标准，我国也不例外。 2、 电磁辐射的测量基础知识 电磁场的 远场和近场划分一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为远区场（感应场）和近区场（辐射场） 4。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

4、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 。 近场中被测场强通常较强 , 故它们的测量上限值很高 , 一般要达到几百乃至几千伏 /米。通常这类仪器为便携、非扫描、宽频带、直读式测量仪 , 配有 2一 3 个测量探头。现在探头一般为 三维探头 , 以提高测量准确性。这类仪器使用、操纵均很方便。国外一些发达国家 , 美国、西德、日本、前苏联等开展电磁辐射近场仪的研制工作比较早 , 已取得显著成果。处于领先地位的仍是美国 , 目前美国已经使用计算机控制的全自动环境电磁辐射监测系统进行环境监测。仪器上频段

5、可达 26GHZ,下频段也做了研制工作。 我国电磁辐射近场仪的研制工作开展较晚 。 六七十年代研制并生产的单位有浙江医科大学 、 北京 744 厂、江苏宿迁无线电厂等。目前中国船舶总公司武汉 701所、机电部 41所、中国计量科学研究院等也开展了非选频场强仪的研制工作 5。 3、 电磁辐射检测器的设计 关于电磁辐射检测器的设计，可以纯硬件设计，也可以硬件与软件相结合。 3.1纯硬件工作的电磁辐射检测器 检测器所用的敏感元件是一个与场效应晶体管 (T1)连接的电感线圈 (L1)。 T1是通过串接的固定电阻 (R1)和可变电阻 (AJ1)在其导电区始端被极化的 6。 T1的漏极上将呈现出 L1中产

6、生的经过放大的电动势。呈现在电阻 R2端脚上的被放大的信号经由电容 C1送到设置在围绕NPN晶体管 T2建立的公共发射极上的第二放大级。 T2的集电极上呈现的信号的幅度当然取决于周围的辐射强度 ;如果用 示波器进行测试时 ,可在 T2集电极看到 100mV以上的电压波形。电容 C2是耦合电容 , 它将 T2放大后的信号送到 T3,同时又起到隔直流的作用。 T3的基极是通过固定电阻 R5、 R6和可变电阻 AJ2建立偏置电压的。调节 AJ2可使 T3达到无辐射截止点 ,从而熄灭集电极电路中的发光二极管 D1。当辐射达到一定强度时 ,T2输出信号的负半波将导通 T3,从而点亮发光二极管 D1。电阻

7、 R7可限制通过发光二极管 D1的电流。因为检测器只是用来判断辐射污染范围的 ,所以要设置一个简单的开关按钮 P1， 电容 C3作电源 (BAT1)滤波用。 3.2软 件与硬件相结合的电磁辐射检测器 实现的设计图见下面： 图 1 硬件的基本组成框图 电磁辐射信号接收：采用 EP330探头 7，适用于 100 kHz 3 GHz频率范围，频带很宽，增益在工作频率段基本不变，可靠性高。 A D转换器采用 MAXl528。 MAXl52在两个 4位闪速 ADC中使用半闪速 (halbflash)转换技术能获得 8位结果。闪速 ADC使用了 15个比较器比较未知的输入电压与基准梯形网络并形成高4位数据

8、。内部的数据转换器 (ADC)从第 1次 闪速转换的 4位最高有效位 (MSBs)中产生模拟电压，并产生未知输入电压与 DAC电压之差的剩余电压。剩余电压被闪速比较器再次比较，获得低 4位数据 (U、 Bs)。 MAXl52的特点在于工作在 +3 0 V至 3 6 V之间，转换时间随电压的升高而降低。 MAX152经过直流动态测试，它的微处理器接口可以看成是一个不需要外部接口逻辑的输入输出端口而出现。 MAX152的输出部分应用了三态锁存缓冲电路，可直接接至微处理器的数据总线或系统的输入端口。这些特点极大地满足了信号的模数转换要求。单片机采用 AT89C52系列。 电磁辐射信号 传感器 放大

9、滤波网络 模数转换 发光二极管 单 片 机 控 制 单 元 图 2 MAX152 AD转换器与 AT89C52的接口电路 MAX152作为模 /数转换时，有读模式和读写模式两种，在此选用的是读写模式，因此 MODE引脚应接高电平 9。在此系统中将不使用 MAX152的低功耗功能且参考正电压为 3V，因此 PWRDN与 VREF+引脚应接到 VDD上使它们处于高电平。同时还应在它们的旁路对地接两个 4.7 F与 0.1 F的电容以保证电压的稳定，同时也起到滤波的功能。而且 此电路只用了单电源供电，且参考电压也是单极的。 单片机采用 AT89C52系列。 AT89C52是美国 AMETL公司生产的

10、低电压，高性能 CMOS8位单片机。它提供以下功能标准 10： 8K字节 Flash闪速存储器， 256字节内部 RAM， 32个 I O线个 16位定时器计数器，一个 6向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路 。 由传感器探头检测到的电磁信号通过滤波网络，送至放大电路。 通过滤波、放大后的信号进入模数转换模块，转换后的数字信号从 MAX152的 D0-D7端口输出，连接至 P2口中的一路输入 单片机单片机中进行处理。在程序设计中，对所得的数据进行计算，得出电磁辐射功率密度的大小，并且与预定的电磁辐射功率密度的大小进行比较，如果大于预定值，则发光二极管点亮。 以上所述的两

11、种不同方式设计的电磁辐射检测器各有各的优点。纯硬件设计的是一个非常简单的电磁辐射检测器，容易制作，成本较低，对完成粗略的测量是可行的，但是想要得到精确的结果还是不能实现的。而软件与硬件相结合的，虽然设计复杂，而且成本较高，但是却可以完成比较精确的测量。 当然，对于电磁辐射的检测，不管是简单的还是精细的，都是为了能够更好的防护。电磁 辐射对身体的危害是不容忽视的，而能够检测到电磁辐射就有利于更好的保护自身的健康。尤其是孕妇儿童以及老年人，对于这些电磁辐射危害的高危人群，更应该好好的保护自己，远离辐射源 11。 参考文献 1国家安全生产监督管理总局，北京市劳动保护科学研究 所 .电磁辐射及其他职业

12、危害 M.北京科学技术出版社 ,2009.10. 2 吴慧山 .电磁辐射与健康 J.世界核地质科学 ,2004.6,21（ 2）： 121-124. 3左玉辉 等 .环境学 M.北京市：高等教育出版社 ， 2010. 4Van Bladel,Jean G. Electromagnetic Fields (2nd Edition)M. John Wiley & Sons，2007. 5 孙秀莲 .国内外电磁辐射监测技术概况及其发展趋势 J.山东环境 ,1995,2： 5. 6杨志民 ,马义德 .现代电路理论与设计 M.清华大学出版社 ,2009,2 7 曹新志 ,焦腾 ,王海滨等单兵携行式电磁辐射检测与报警系统研制 J医疗卫生装备，2003,10： 20-26. 8张志刚 .常用 A/D、 D/A器件手册 M.北京：电子工业出版 社 ,2008 9杨学昭 ,王东云 等 .单片机原理、接口技术及应用 M.西安市：西安电子科技大学出版社 ,2009 10MAXIM.MAX152EB/OL.www.maxim- 2001.11. 11周建明 ,高攸纲 ,徐小超 ,金宏彬 .通信电磁辐射及其防护 M.北京市 :人民邮电出版社 ,2010,6.