無(wú)線射頻識(shí)別應(yīng)用中的電磁輻射與防護(hù)
通常在射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用中,我們普遍關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題是與其相關(guān)的電磁輻射是否會(huì)對(duì)人體造成某種程度的傷害?同樣的問(wèn)題也會(huì)發(fā)生在使用小型無(wú)線電臺(tái)、無(wú)線對(duì)講機(jī)、廣播電視發(fā)射臺(tái)、無(wú)線通信基站、移動(dòng)通信手機(jī)、家用微波爐、收音機(jī)、電視機(jī)、DVD播放器、電子計(jì)算機(jī)、紫外線消毒設(shè)備等等設(shè)備上。
不管你信不信,整個(gè)宇宙中充滿了各種頻率的電磁輻射。廣義地說(shuō),任何溫度高于零度(-273.15℃)的物質(zhì),因其內(nèi)部組成的分子、原子、電子的運(yùn)動(dòng)即會(huì)產(chǎn)生熱輻射,熱輻射本質(zhì)上也是電磁輻射。由此說(shuō)來(lái)我們每一個(gè)人也都是一個(gè)電磁輻射體。
人為的電磁輻射現(xiàn)象構(gòu)成了人類生存電磁環(huán)境的新景觀。廣播、電視和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋,成為當(dāng)前人口密集區(qū)空中人為電磁現(xiàn)象彌漫的典型代表。雖然人眼看不見(jiàn)這些電磁輻射,人體也不敏感這些電磁輻射,但是收音機(jī)、電視機(jī)、移動(dòng)通信手機(jī)可以接收并證實(shí)這些彌漫于空間幾乎無(wú)處不在的電磁輻射是存在的。
考慮到電磁輻射對(duì)人體的影響問(wèn)題,就是要分析哪些電磁輻射(或者說(shuō)電磁輻射滿足什么條件)會(huì)對(duì)人體造成不利影響。哪些電磁輻射人們可以放心地承受,不必畏懼或擔(dān)心。
電磁頻譜
電磁頻譜依電磁輻射(能量、信號(hào))的瞬時(shí)頻率為變量,將所有的電磁輻射納入到一個(gè)一維的數(shù)軸上,通過(guò)適當(dāng)?shù)臉?biāo)注可形成一幅圖,稱其為電磁頻譜圖,如圖1所示。電磁頻譜的數(shù)軸表示常見(jiàn)的有兩種形式:
1、線性標(biāo)度:此時(shí)為一有原點(diǎn)的射線數(shù)軸。射線數(shù)軸的原點(diǎn)對(duì)應(yīng)于頻率為“0”的直流電,射線數(shù)軸的方向指向頻率增大方向。線性標(biāo)度的電磁頻譜圖的概念非常清晰,但其表示頻率范圍的能力有限。如圖1中(a)圖所示。
2、對(duì)數(shù)標(biāo)度:此時(shí)數(shù)軸的原點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率為“1”,“負(fù)向”指向頻率為“0”的直流(一般多略去),“正向”指向頻率增大的方向。對(duì)數(shù)標(biāo)度具有“壓大放小”的作用,頻率范圍的表示能力非常強(qiáng)。如圖1中(b)圖所示。
圖1 電磁頻譜圖
籍著電磁頻譜圖,人們可以非常方便地對(duì)電磁輻射(能量、信號(hào))進(jìn)行宏觀尺度(縮小)與微觀尺度(放大)方面的把握與分析研究。由此,也形成了形式多樣的電磁頻譜圖的表示方法。圖2所示為電磁頻譜圖的頻段表示。
圖2 電磁頻譜圖的頻段表示(注:引用圖)
電磁輻射的參數(shù)
我們需要了解一些基本參數(shù),來(lái)分析電磁輻射對(duì)人體健康的影響。可將與電磁輻射相關(guān)的參數(shù)分為“電參數(shù)”、“輻射參數(shù)”和“輻射影響參數(shù)”三大類。
1、電參數(shù)。反映電磁輻射的基本參數(shù),包括:
頻率(F):電磁輻射對(duì)人體影響研究的頻率范圍如圖3所示。典型情況下,研究的關(guān)注點(diǎn)分為兩段:射頻輻射(30kHz~300MHz)和微波輻射(300MHz~300GHz);
圖3 電磁輻射對(duì)人體影響研究的頻率范圍(注:引用圖)
功率(P):功率的大小表示電磁輻射的強(qiáng)弱,有瞬時(shí)功率、平均功率、等效輻射功率(輻射功率與天線增益的乘積)等相關(guān)概念之分;
調(diào)制方式:調(diào)制方式構(gòu)成輻射電磁信號(hào)的幅度、頻率、相位三要素方面的花樣變化。例如,ASK、FSK、PSK等。
2、輻射參數(shù)。表示電磁輻射的空間傳播與分布特性,包括:
輻射場(chǎng):分為近場(chǎng)、中場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)三類。近場(chǎng)的范圍在電磁輻射體的一個(gè)波長(zhǎng)空間內(nèi),遠(yuǎn)場(chǎng)在一個(gè)波長(zhǎng)空間范圍之外,中場(chǎng)在一個(gè)波長(zhǎng)左右。近場(chǎng)中磁場(chǎng)扮演主要角色、遠(yuǎn)場(chǎng)中電場(chǎng)扮演主要角色。
極化方式:表示電磁輻射空間中電場(chǎng)或磁場(chǎng)矢量的方向,有線極化、橢圓極化(含圓極化)之分。電磁輻射發(fā)射與接收極化匹配時(shí),可獲得zui大接收信號(hào)。
3、輻射影響參數(shù)。表示電磁輻射與人體健康相關(guān)的特性參數(shù),包括:
接觸極限:表示人體承受電磁輻射空間彌漫的zui大強(qiáng)度,即功率密度。常用單位有:μW/cm2、mW/cm2、W/m2。功率密度與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系為:S=E×H,其中S為電磁輻射空中傳輸功率密度,E為電場(chǎng)強(qiáng)度(V/m),H為強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)度(A/m)。真空中E/H=377Ω。
輻射劑量:表示電磁輻射的持續(xù)承受量,反映電磁輻射的積累,數(shù)值表示為“功率密度×持續(xù)時(shí)間”。
比吸收率:指生物體每單位質(zhì)量所吸收的電磁輻射功率,即吸收劑量率。
如圖3所示,電磁輻射對(duì)生物(包括人)的影響可以分為兩大類:電離(Ionizing)影響和非電離(Non-ionizing)影響。電離影響會(huì)造成生物體內(nèi)電子掙脫原子或分子的結(jié)構(gòu)束縛,造成細(xì)胞嚴(yán)重傷害,包括癌變等變異。非電離影響一般體現(xiàn)為熱效應(yīng)(體內(nèi)駐波引起發(fā)熱,造成機(jī)體損傷)和非熱效應(yīng)(心理效應(yīng)等)。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來(lái)源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。