[科普]怎樣測量和評判電磁輻射水平
[科普]怎樣測量和評判電磁輻射水平
電磁輻射是非電離輻射，是指電磁波能量的空間傳播。關(guān)于電磁輻射，有一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測試方法和限值要求，包括電磁環(huán)境控制和系列電磁兼容（EMC）標(biāo)準(zhǔn)。 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技小編整理本文簡述電磁輻射的基本概念、測試方法和基礎(chǔ)原理，幫助專業(yè)測量人員掌握測試原理和正確的測試評判方法，同時也是對非專業(yè)人員的科普。
民用EMC標(biāo)準(zhǔn)主要目的是讓電子產(chǎn)品在電磁環(huán)境中兼容正常工作（本文不討論軍標(biāo)系統(tǒng)級EMC和電子戰(zhàn)相關(guān)內(nèi)容）；電磁環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)(如GB 8702)是評估電磁環(huán)境對人體影響，規(guī)定了對人體產(chǎn)生不良影響的電磁輻射水平的最高限值。
電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空或氣體等介質(zhì)中，以電磁場的方式進(jìn)行傳播。電磁波遇到導(dǎo)體，會有一部分能量轉(zhuǎn)化為電流和電壓，天線就是進(jìn)行這種轉(zhuǎn)化的裝置。
測量電磁輻射的傳統(tǒng)儀器是場強儀，其本質(zhì)是配套連接天線的接收機，用頻譜儀替代接收機也可以完成電磁輻射測量工作。天線將電磁輻射能量轉(zhuǎn)化為電壓，頻譜儀、接收機等測量儀器可以測量這種電壓，順利獲得已知天線系數(shù)，換算成場強等標(biāo)定電磁輻射的量值?，F(xiàn)在常用的這些儀器，通常內(nèi)置自動單位功能，只要將天線系數(shù)導(dǎo)入儀表即可。
電磁輻射量值定義
01 電場強度
標(biāo)準(zhǔn)官方定義：矢量場量 E，其作用在靜止的帶電粒子上的力等于 E 與粒子電荷的乘積，其單位為伏特每米（V/m）或者牛頓每庫侖（N/C）。
白話解釋：射頻電場方向放置一根理想直導(dǎo)線，1m長度，其兩端電壓對應(yīng)電場強度V/m。
02 磁感應(yīng)強度
標(biāo)準(zhǔn)官方定義：矢量場量B，其作用在具有一定速度的帶電粒子上的力等于速度與B矢量積，再與粒子電荷的乘積，其單位為特斯拉（T）。在空氣中，磁感應(yīng)強度等于磁場強度乘以磁導(dǎo)率μ0，即B=μ0H。
白話解釋：磁感應(yīng)強度是垂直于射頻磁場方向長1m，電流為1A的理想直導(dǎo)線所受磁場力的大小。
03 磁場強度
標(biāo)準(zhǔn)官方定義：矢量場量 H，在給定點，等于磁感應(yīng)強度除以磁導(dǎo)率，并減去磁化強度，其單位為安培每米（A/m）。
白話解釋：垂直電磁波傳播方向方向放置一根1m周長理想環(huán)形導(dǎo)線，導(dǎo)線上的電流對應(yīng)磁場強度A/m。
04 輻射功率密度
標(biāo)準(zhǔn)官方定義：標(biāo)量場量S，為穿過與電磁波的能量傳播方向垂直的面元的功率除以該面元的面積的值，單位為瓦特每平方米（W/m2）。
白話解釋：輻射功率密度等于電場強度與磁場強度的乘積W/m2。
電磁輻射測試常用量值和公式
電磁波阻抗
遠(yuǎn)場Z?=120π = 377Ω；近場低阻
功率
mW=10lg(1mW/1mW)=0dBm
電壓
1V=20lg(10^6μV/1μV)=120dBμV
電流
1A=20lg(10^6μA/1μA)=120dBμA
磁感應(yīng)強度
T=20lg(10^12pT/1pT)=240dBpT
換算
0dBm=107dBμV
1V=13dBm
1T=7.96E5 A/m
dBpT=-1.98dBμA/m
證明：伏特每米(V/m)=牛頓每庫侖(N/C)
解：
1C=1A·s
1W=1V·A
1J=1W·s=1V·A·s=1V·C
1J=1N·m
所以
1J=1V·C=1N·m
1V/m=1N/C
電磁輻射測量和計算方法
天線系數(shù)k(dB/m)，接收機讀數(shù)U(dBμV)，或者頻譜儀讀數(shù)P(dBm)，Z?=377Ω
電場強度
E(dBμV/m) = U(dBμV)+k(dB/m)
=P(dBm)+k(dB/m)+107
E(V/m) = 10^((E(dBμV/m)-120)/20)
磁場強度
H(dBμA/m)=E/Z?=E(dBμV/m)-51.5
H(A/m)=10^((H(dBμA/m)-120)/20)
磁感應(yīng)強度
B(dBpT) = μ?H = E(dBμV/m)-49.5
B(T) = 10^((B(dBpT)-240)/20)
輻射功率密度
S(dBpW/m2)=E·H=E(dBμV/m)+H(dBμA/m)
S(W/m2)=E(V/m)·H(A/m)
電磁環(huán)境控制限值
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