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第四代移动通信基站电磁辐射模拟仿真和实测验证

第四代移动通信基站电磁辐射模拟仿真和实测验证
第四代移动通信基站电磁辐射模拟仿真和实测验证

第四代移动通信基站电磁辐射模拟仿真和实测验证

为了更好的研究4G基站电磁场分布,选取了一款常见的基站天线对其先进行微波暗室测量,再进行电磁仿真,并将仿真结果由抽象的增益(dB)图翻译成直观的电场强度(V/m)图,最后将结果和实际测量结果相互对比,验证模拟的结果是正确的。为全面了解基站周围电磁辐射水平提供了依据。

标签:基站;电磁;仿真;实测

1 缘起

现在常见的基站电磁辐射预测都是基于理论预计,往往和实际测量结果有较大的偏差,只能片面的说明基站电磁辐射影响。本文通过对4G基站天线电磁场微波暗室测量、模拟仿真和实测验证,能较为全面的说明基站电磁辐射水平。

2 暗室测量

本次测量对象是一款单端口馈电多频定向天线,天线尺寸是:20.5cm×17.5cm×4.3cm,测试频率:1710 MHz -2500 MHz;测试仪器:Agilent E5071矢量网络分析仪、Agilent E4447测量系统频谱仪。测试内容:端口驻波比、增益、以及方向图(交叉极化情况和水平面以及垂直面方向图)。

(1)S(散射)参数。使用Agilent E5071矢量网络分析仪测试,测试S参数。结果表明天线在起止频率处S11小于-15dB,匹配特性良好。

(2)远场测试。根据R>,远场应大于0.7m,暗室尺寸满足远场条件,天线被安放在转台进行测试。测试结果如下图所示(以下都以1860MHz为例说明)。

归一化辐射图表明了天线良好的定向半空间辐射特性,交叉极化抑制优于20dB除了2500MHz交叉极化抑制恶化严重。水平面最大增益与最小增益相差30dB。

3 模拟仿真

由于天线电磁场分布的复杂性,生产厂商一般仅提供E-H方向图,其空间电磁场分布不能保证,因此模型的空间电磁场仿真只能在符合天线特性参数的基础上去模拟仿真。使用CST STUDIO SUITE 2014对天线进行电磁模拟仿真,天线端口输入功率设定为1W、计算距离为1m。

仿真结果如图2所示,左侧是3D辐射仿真图(dB),中间和右侧为远场电场强度仿真图(dBmV/m)。

4 实际测量数据及结果验证

电磁辐射例子

由北京金融街地区的电磁辐射事件,关注电磁污染与自身健康Electromagnetic radiation incident in Financial Street, Beijing, concerned about the electromagnetic pollution and its own health 2007年1月中旬起,在北京金融街区域(礼士路和复兴门附近),电子卷帘门和汽车遥控器经常无故失灵,居民怀疑与电磁辐射(功率大的无线发射设施)有关,并担心这种电磁辐射对自身健康的影响。在1月28日市政协会议的小组讨论会上,由市政协委员提到,而且市环保局副局长透露:不排除这可能是一些通讯类的发射或接收设施引起的,而目前国内关于电子污染防控的法规还不健全。市环保局已经向国家环保总局提出,希望由国家环保总局牵头,对在京相关单位各类无线发射设施展开统一调查。回顾以往居民担心电磁辐射对自身健康的影响而导致群体纠纷的事件,如朝阳区南十里居,北四环科学院南里,西北旺百旺家园等等。 人们,尤其是在(大)城市里生活、居住的人,时刻处在无形的“波磁海洋”中。了解电磁辐射知识,正确对待电磁辐射,自我主动预防无形的危害,已是关键所在。 我国的《电磁辐射环境保护管理办法》第一章第二条: 本办法所称电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流,且限于非电离辐射, 包括信息传递中的电磁波发射,工业、科学、医疗应用中的电磁辐射,高压送变电中产生的电磁辐射。电磁辐射主要通过热效应和非热效应作用于人体。电磁辐射的热效应,引起人体热平衡的失调;造成白内障;破坏睾丸的生精能力,导致不育等等。电磁辐射的非热效应主要影响人体的神经系统,感觉系统,免疫系统,内分泌系统。 电磁辐射的来源有自然和人工两大类。人们日常生活已离不开的人工设备,也都产生电磁辐射。这些产生电磁辐射的设备主要分为五大类:广播电视电磁设备类,包括广播、电视、调频等设备;通信、雷达及导航发射设备类,包括通信、基站设备、雷达及导航发射设备等;工、科、医电磁设备,如高频冶炼炉、塑料热合机、大型医疗电磁设备等;交通系统设备,如磁悬浮列车、地铁等;输电线路系统设备,如高压交流直流输电系统、变电站、换流站等。人们日常生活和工作已离不开的输变电设施、输电线路、动力与电热设备或家用电器等都或多或少地产生着电磁辐射。对无所不在的电磁辐射要有正确的认识。电磁辐射和电磁污染是两个概念。由国家环保总局制定的《电磁辐射防护规定》中,针对人体易敏感频段的电磁辐射的限值,比西方和国际上的要严格、标准高。 世界各国的许多研究机构、医学专家调查研究报告指出:经常受到电磁辐射的人员,其各种癌症发病的比例偏高。高压线附近居住的人们,不管是生理影响还是心理影响,反映出现头晕、恶心、烦燥、工作效率降低、失眠、记忆力减退等症状的事例,现在是越来越多。据英国国家辐射保护委员会的报告,达到或超过132千伏的高压线在数十米范围内的电磁辐射强度超过0.4微特斯拉;11-66千伏的高压线在十数米范围内的电磁辐度强度超过0.4微特斯拉;而埋藏在地下的高压线只在数米范围内的电磁辐射强度超过0.4微特斯拉。为了在更短的距离内、更多地削减电磁辐射,可在埋藏地段的土壤中,尤其是经过生活、工作区的,镶辅以匹热迷能高性能新型材料(有磁滞损耗机制的材料)制成的板块或半环圈,从而减少埋藏的深度并且最大限度地降低高压电力系统产生的电磁辐射对人体健康的影响。英国国家辐射保护委员会的一份写于2001年的调查报告称:居住在高压线周边,有电磁辐射下的儿童,其白血病发病率比居住在别处的儿童的高

ANSYS电磁兼容仿真软件

ANSYS电磁兼容仿真设计软件 用途:用于电子系统电磁兼容分析,包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真,数模混合电路的噪声分析和抑制,以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真,确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境,一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分,系统内部相互不发生干扰,正常工作,本身就非常困难;另一方面,在隐身、电子对抗、静放电,雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下,设备还需要有足够的抗干扰能力,为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx系统的工作可靠性,设备必须通过相关的电磁兼容标准,如国军标GJB151A,GJB152A。 长期以来,设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段,只能依赖于设备后期试验测试,不仅测量成本高昂,而且,如果EMI测量超标,后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题,也只能靠经验进行猜想和诊断,采取的措施也只能通过不断的试验进行验证,这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善,我们在复杂PCB 布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验,并且已经开始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下,将复杂的多电源系统PCB布通,确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深入,也存在一些困难,特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中,

我们不仅要保证电路板的正常工作,还要提高关键性的技术指标,例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等,此外,还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求,为此,我们迫切需要建立的仿真功能包括: ●? 高速通道中,连接器,电缆等三维全波精确和建模仿真,这些结 构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影响; ●? 有效的PCB电源完整性分析工具,对PCB上的电源、地等直流网 络的信号质量进行仿真 ●? 为提高仿真精度,需要SPICE模型,IBIS模型和S参数模型的混 合仿真 ●? 需要同时进行时域和频域仿真和设计,观察时域的眼图、误码率, 调整预加重和均衡电路的频域参数,使得信号通道的物理特性与集 成电路和收/发预加重、均衡等相配合,达到系统性能的最优 ●? 有效的PCB的辐射控制与仿真手段,确保系统EMI性能达标。 现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具,但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题,但是,由于工具本身主要是以布线功能为主,结合规则约束进行设计的,在解决我们上述问题时存在着明显的局限,主要有: ●? 主要以等效电路法建模与仿真,仿真的结构有限制,功能不完备, 如不能仿真非理想的电源/地,不能充分考虑信号线的跨越分割和转 换参考平面等,对于EMI/EMC,只能做规则约束,无法进一步仿真。 ●? 基本上都是以单点工具,也就是说,一个公司的工具只能满足部

常见电气设备的电磁辐射分析与防护

电磁与环境 Electromagnetic & Environment 中国无线电 2007年第10期 32 随着人类文明的不断进步,科技的不断发展,常见电气设备在丰富了人类物质文化生活的同时,也给人类带来了一些烦恼和危害。这主要由于在运行使用此类设备时会产生各种传播形式的电磁能量辐射,有可能对人体健康造成影响。如移动电话及基站、医疗设备、雷达、烘干设备以及部分家用电器等各类无线电或非无线电设施,都可能对人类产生不同程度的影响。目前,电磁污染(E M F)已成为最广泛的环境影响因素之一。 1 电磁辐射对人体的危害及相关标准 当高频电磁波产生的电磁场穿过人的身体时,只有非同相位的波会对人体产生影响。譬如手机的频率是1.8G H z,波长约15厘米,穿过人体的相位不止一个,就有可能对人体造成影响。而常用的交流电只有50赫兹,波长有6000千米,穿过人体的电磁波只可能是一个相位,在强度不是很大的情况下,不会对人体产生影响。一般而言,电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面,躯体热效应和神经效应。根据频率的不同,电磁辐射对人体的影响有所不同,一般而言低频电磁辐射对人体的影响以神经效应为主,高频电磁辐射对体的影响以热效应为主。 由于对电磁辐射所造成的健康危害的不同理解,不同国家所制定的电磁辐射标准有很大的差异。其中,美国、澳大利亚、德国等国在制定标准时采用了国际非电离协会(I C N I R P)的推荐标准,没有考虑电磁辐射对人体的神经效应方面的影响,而只是考虑已有明确研究结果的热效应,标准限值较宽松;俄罗斯、中国、意大利、比利时等国家在制定标准时考虑了电磁辐射对人体的神经效应方面的影响,标准限值较严厉。 目前在我国有广泛影响的标准是《电磁辐射防 护规定》(G B8702-88)和《环境电磁波卫生标准》(G B9175-88)。《电磁辐射防护规定》对电磁辐射照射限值作了规定:50H z工频按磁场强度大小为标准计算,具体单位为μT,如果辐射在0.4μT以上属于较强辐射,对人体有一定的危害。如果辐射在0.4μT 以下,相对安全。射频电磁场以功率密度或者场强大小为标准计算,具体单位为μW/c m 2或者V/m,30M H z~3000M H z这一公众最敏感范围内的标准限值为40μW/c m 2,并对不同类型的波又作了不同的规定,其中长、中、短波应小于10V/m,超短波小于5V/m,微波小于10μW/cm 2。 2 常见电气设备的电磁辐射分析 2.1变电站等大型电力设备 近年来城市用电量持续大幅增加,然而按供电要求,一个大的变电站的供电范围只有0.56k m~3k m左右。随着城市的发展、供电可靠性和电能质量要求的提高,新建的变电站只有进入居民区,才能把电力输送到附近的居民家中满足居民的用电需要。这也引起了居民的担心,变电站到底有没有辐射?电力系统使用的频率是工频50H z,按照电磁波传播的观点,50赫兹的电磁波的波长大约是6000公里,通常情况下人体长度最大为两米左右,比起波长6000公里50赫兹的电磁波来说,电磁波穿过一个人几乎都是同相位的,另外,工频电磁辐射是一种极低频率的电磁场,空间传输能力差。在几十米的范围内,其能量几乎全部衰耗。因此,50H z的工频电磁波产生的感应磁场对人体是无害的,其对周围的环境影响可以忽略不计。实际上,它对周边的影响主要以电磁感应效应为主,而并非电磁辐射。卫生部门以及电力系统曾对输变电设施操作员、维修工等长期近距离接受输变电工程电磁辐射工作人员进行密切的健康监测,没有发现任何因电 常见电气设备的电磁辐射分析与防护 ■ 江苏省泰州市无线电管理办公室 崔忙良 吴俊杰 窦沛沛

ANSYS电磁兼容仿真软件

ANSYSt磁兼容仿真设计软件 用途:用于电子系统电磁兼容分析,包括PCB言号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真,数模混合电路的噪声分析和抑制,以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真,确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1 现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境,一方面电 子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分,系统内部相互不发生干扰,正常工作,本身就非常困难;另一方面,在隐身、电子对抗、静放电,雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下,设备还需要有足够的抗干扰能力,为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx 系统的工作可靠性,设备必须通过相关的电磁兼容标准,如国军标GJB151A,GJB152A。 长期以来,设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段,只能依赖于设备后期试验测试,不仅测量成本高昂,而且,如果EMI测量超标,后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题,也只能靠经验进行猜想和诊断,采取的措施也只能通过不断的试验进行验证,这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2 目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善,我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验,并且已经开始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下,将复杂的多电源系统PCB布通,确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深

入,也存在一些困难,特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中,我们不仅要保证电路板的正常工作,还要提高关键性的技术指标,例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等,此外,还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求,为此,我们迫切需要建立的仿真功能包括:高速通道中,连接器,电缆等三维全波精确和建模仿真,这些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影响; 有效的PCB电源完整性分析工具,对PCB上的电源、地等直流网络的信号质量进行仿真 为提高仿真精度,需要SPICE模型,IBIS模型和S参数模型的混合仿真 需要同时进行时域和频域仿真和设计,观察时域的眼图、误码率,调整预加重和均衡电路的频域参数,使得信号通道的物理特性 与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合,达到系统性能的最优有效的PCB的辐射控制与仿真手段,确保系统EMI性能达标。 现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具,但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题, 但是,由于工具本身主要是以布线功能为主,结合规则约束进行设计的,在解决我们上述问题时存在着明显的局限,主要有: 主要以等效电路法建模与仿真,仿真的结构有限制,功能不完备,如不能仿真非理想的电源/地,不能充分考虑信号线的跨越 分割和转换参考平面等,对于EMI/EMC只能做规则约束,无法进一 步仿真。

电磁辐射的危害及防治

电磁辐射的危害及防治 摘要:随着科技的高速发展,电磁技术运用越来越广泛,它给人们的生活带来了便利,同时也促进了生产生活的快速发展,但是由此产生的电磁辐射问题也随之越来越引发人们的关注。那么,什么是电磁辐射污染?它对人体的危害有哪些?如何防范电磁辐射污染? 20世纪中叶以后,由于科学技术的进步和经济的快速发展,当今的电磁技术已经成为推动社会发展的一支重要力量。像广播、电视、通信、导航、环境监测、气象预报、交通运输、家用电器、办公用品以及工农业、国防领域等均已广泛应用电磁技术,这无疑给人们带来极大的利益,但同时也不可避免地产生了电磁辐射的威胁,环境中人工电磁辐射水平急剧上升,现在在人们的生活环境中,人工电磁辐射的影响已经成了不可忽视的一种污染。而电磁污染又是一种看不见、摸不着、闻不到,不易被人察觉的污染。现在人们就是生活在浩瀚的电磁海洋之中,几乎每个人都很难离开它。在这个包括静电场、感应电磁场、辐射电磁场以及电压、电流、电功率的集合空间的电磁环境中,有各种各样的电磁辐射体,它们产生具有一定强度的电磁波信号,对有用的信号的接收或传输造成干扰,造成电气和电子设备不能正常运转,以致导致信息失误,自控系统失灵,通信混乱或中断,人造卫星失控等重大事故,造成经济、军事上重大损失已屡见不鲜。 一、电磁辐射污染 电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流,且限于非电离辐射,包括信息传递中的电磁波发射,工业、科学、医疗应用中的电磁辐射,高压送变电中产生的电磁辐射。电磁辐射主要通过热效应和非热效应作用于人体。电磁辐射的热效应,引起人体热平衡的失调;造成白内障;破坏睾丸的生精能力,导致不育等等。电磁辐射的非热效应主要影响人体的神经系统,感觉系统,免疫系统,内分泌系统。 电磁辐射的来源有自然和人工两大类。人们日常生活已离不开的人工设备,也都产生电磁辐射。这些产生电磁辐射的设备主要分为五大类:广播电视电磁设备类,包括广播、电视、调频等设备;通信、雷达及导航发射设备类,包括通信、基站设备、雷达及导航发射设备等;工、科、医电磁设备,如高频冶炼炉、塑料热合机、大型医疗电磁设备等;交通系统设备,如磁悬浮列车、地铁等;输电线路系统设备,如高压交流直流输电系统、变电站、换流站等。人们日常生活和工作已离不开的输变电设施、输电线路、动力与电热设备或家用电器如电脑、手机、微波炉、电磁炉、冰箱、空调、电视机、音响、电热毯等都或多或少地产生着电磁辐射。电磁辐射会造成所谓的“电磁污染”,人们也叫它电子“烟雾”或电子垃圾,即电磁辐射的强度超过人体或环境所能承受的限度所产生的危害现象。它无色、无味、无形、无踪,无任何感觉,可穿透包括人体在内的多种物质,无处不在,被科学家称为“电子垃圾”或“电子辐射污染”,有专家称这是继大气污染,水污染和噪音污染后的第四种污染。

基站辐射及案例

移动通信基站对人体得危害及案例 移动通信通过天线发出电磁波,对于电磁波得辐射就是指能量以电磁波得形式由辐射源(天线)发射到空间得现象,简称电磁辐射。当电磁辐射穿过人体时,其能量会被人体吸收,如果这种能量过大,将会对人体健康构成危害,人体暴露在这样得电磁辐射环境中,会产生一定得 影响。 目前,电磁辐射源得来源通常有以下几种:雷达系统、电视与广播发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设备、移动通信基站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列车及电气火车以及大多数家用电器等。 电磁辐射场区: 电磁辐射场区可分为近区场与远区场。一般情况下,天线得300米以内得区域都为近场区, 在这个区域电场要比磁场强得多;而在大于300米得区域,磁场要比电场大得多。远区场为弱场,其电磁场强度均较小。所以,对于一个固定得可以产生一定强度得电磁辐射源来说,应注意电磁辐射近区场得防护,包括对作业人员及处在近区场环境内人员得防护,与对位于近区场 内得各种电子、电气设备得防护。而在远区场,通常对人得危害较小,这时应该考虑得主要因素就就是对信号得保护。 电磁波得辐射危害: 由于无线通信网络得射频辐射伤害具有累积效应,所以当处于射频辐射下时,人体就是 不会立即受到伤害得,只有随时间推移,累积到一定程度时才会对人体造成伤害。这个累积过程为安全滞留时间。而这个安全滞留时间往往就是几年得时间。 从武汉大学中南医院又传出消息,动物实验研究表明,通信设备所产生得电磁波对胎儿 得脑组织有损害。因为大脑得活动就是以脑电波为主,大脑细胞就是通过脑电波来传递信号得。手机与移动通信基站所有产生辐射为电磁波,既然可以干扰无线电得通讯与导航系统,也就同样对人得大脑构成“污染”。从而对胎儿得脑组织有损害而引起畸形;对成年人却可以引起脑瘤。据2006年4月19日在广州举行国际神经肿瘤治疗论坛上,专家指出:近30年来,我国城市男性脑癌发病率狂增100%,女性增加50%,都就是与电磁波得辐射危害有直接关系。天坛医院胶质瘤诊疗中心近两年得门诊与病房得患者数量成上升趋势,患病得男女比例为3∶1。记者在该中心病房采访时发现,入住得病人有不少40岁左右、瞧起来身强体壮得青壮年,她们平时都感觉身体不错,只就是在偶然就医或体检时被诊断出来患了脑瘤

电磁场仿真软件简介

电磁场仿真软件简介 随着电磁场和微波电路领域数值计算方法的发展,在最近几年出现了大量的电磁场和微波电路仿真软件。在这些软件中,多数软件都属于准3维或称为2.5维电磁仿真软件。例如,Agilent公司的ADS(Advanced Design System)、AWR公司的Microwave Office、Ansoft公司的Esemble、Serenade和CST公司的CST Design Studio等。目前,真正意义上的三维电磁场仿真软件只有Ansoft公司的HFSS、CST公司的Mafia、CST Microwave Studio、Zeland公司的Fidelity和IMST GmbH公司的EMPIRE。从理论上讲,这些软件都能仿真任意三维结构的电磁性能。其中,HFSS(HFSS是英文高频结构仿真器(High Frequency Structure Simulator)的缩写)是一种最早出现在商业市场的电磁场三维仿真软件。因此,这一软件在全世界有比较大的用户群体。由于HFSS进入中国市场较早,所以目前国内的电磁场仿真方面HFSS的使用者众多,特别是在各大通信技术研究单位、公司、高校非常普及。 德国CST公司的MicroWave Studio(微波工作室)是最近几年该公司在Mafia软件基础上推出的三维高频电磁场仿真软件。它吸收了Mafia软件计算速度快的优点,同时又对软件的人机界面和前、后处理做了根本性的改变。就目前发行的版本而言,CST 的MWS的前后处理界面及操作界面比HFSS好。Ansoft也意识到了自己的缺点,在刚刚推出的新版本HFSS(定名为Ansoft HFSS V9.0)中,人机界面及操作都得到了极大的改善。在这方面完全可以和CST媲美。在性能方面,两个软件各有所长。在速度和计算的精度方面CST和ANSOFT成绩相差不多。值得注意的是,MWS采用的理论基础是FIT(有限积分技术)。与FDTD(时域有限差分法)类似,它是直接从Maxwell 方程导出解。因此,MWS可以计算时域解。对于诸如滤波器,耦合器等主要关心带内参数的问题设计就非常适合;而HFSS采用的理论基础是有限元方法(FEM),这是一种微分方程法,其解是频域的。所以,HFSS如果想获得频域的解,它必须通过频域转换到时域。由于,HFSS是用的是微分方法,所以它对复杂结构的计算具有一定的优势。 另外,在高频微波波段的电磁场仿真方面也应当提及另一个软件:ANSYS 。ANSYS是一个基于有限元法(FEM)的多功能软件。该软件可以计算工程力学、材料力学、热力学和电磁场等方面的问题。它也可以用于高频电磁场分析(应用例如:微波辐射和散射分析、电磁兼容、电磁场干扰仿真等)。其功能与HFSS和CST MWS类似。但由于该软件在建模和网格划分过程中需要对该软件的使用规则有详细的了解,因此,对一般的工程技术人员来讲使用该软件有一定困难。对于高频微波波段通信、天线、器件封装、电磁干扰及光电子设计中涉及的任意形状三维电磁场仿真方面不如HFSS更专业、更理想。实际上,ANSYS软件的优势并不在电磁场仿真方面,而是结构静力/动力分析、热分析以及流体动力学等。但是,就其电磁场部分而言,它也能对任意三维结构的电磁特性进行仿真。 虽然,Zeland公司的Fidelity和IMST GmbH公司的EMPIRE也可以仿真三维结构。

电磁辐射现状监测与评价

中国移动通信集团四川有限公司 GSM数字移动通信网项目 (第三批次广元片区) 环境影响报告书简本 建设单位:中国移动通信集团四川有限公司 评价单位:四川省辐射环境评价治理有限责任公司 二О一二年九月

第一章总则 (1) 1项目背景及任务由来 (1) 2产业政策符合性 (1) 第二章项目概况 (2) 1项目名称 (2) 2项目性质 (2) 3项目名称 (2) 4评价因子及评价深度 (2) 5评价方法 (2) 6评价重点 (3) 7评价标准 (3) 8评价范围 (3) 9保护目标 (3) 第三章项目所在地区域环境概况 (4) 1自然环境概况 (4) 2社会环境概况 (4) 第四章工程分析 (5) 1电磁辐射产污环节 (5) 2基站电磁辐射频段 (5) 3基站功率配置 (6) 4系统损耗 (7) 5基站天线 (7) 6基站设备噪声 (8) 第五章电磁辐射现状监测与评价 (9) 1现状监测抽样代表性和典型性 (9) 2现状监测结果评价 (9) 第六章运营期环境影响评价 (10) 1计算模式 (10) 2模式分析基站分类 (10)

3模式计算与实测的对比分析 (11) 4后向场分析评价 (11) 5室内覆盖系统电磁辐射分析评价 (11) 6电磁辐射安全防护距离 (12) 7声环境影响分析 (13) 第七章施工期回顾性评价 (14) 第八章社会环境影响、经济损益与环境风险 (15) 1社会环境影响分析 (15) 2项目环境影响经济损益 (15) 第九章环保措施可行性 (16) 1已采取的措施及可行性 (16) 2需补充的措施 (16) 第十章公众参与 (17) 1公众参与方式 (17) 2公众参与结果 (17) 第十一章结论 (19) 1建设内容及必要性 (19) 2环境可行性评价 (19) 3环保措施及可行性 (20)

电磁辐射危害健康的原理

电磁辐射危害健康的原理------揭秘手机基站、wifi、无线路由、无线鼠标、无线耳机的害处 大家对基站是否对健康有危害。还是有非常多的人不晓得的。那么我就给大家解释一下,但大家是否能看得明白就不清楚了。要弄明白这个至少需要有高中文化水平,并且物理知识要优良才能弄清楚:首先说,手机信号、包括3G、4G上网要通过什么传播?要电磁波,并且要把需要的语音信号等载荷到一定频率的电磁波上,这个叫调制,就是基站需要做的工作。经过调制的语音信号到了手机那边要把有用的语音信号从电磁波上弄下来变成我们能听到声音或这图片、文字等,这个叫解调。最关键的就是载荷这些有用信息的那个一定频率的电磁波,电磁波到底有害没有?有人说有害,有人说无害,这就把我们老百姓弄糊涂了。这是最关键的问题!电磁波不能一概而论有害和无害,因为有的电磁波有害,有的无害,有的还有益。这个就跟电磁波的频率和功率有直接关系。大家记住最重要的一条,频率低的电磁波无害、频率越高的电池波危害越大;功率低的电磁波危害小,功率越大危害也就越大。那么什么是频率低的电磁波?以前收听广播的人都知道,有长波、中波、短波,这个说的是波长,波长乘以频率等于光速,也是电磁波的传播速度,光速是固定的,那么波长和频率就成反比。这样,大家应该知道了,长波的频率最低、其次是中波,频率高的是短波。频率低的对健康影响很小,频率越高对健康影响越大。广播中的长波、中波对健康几户无任何影响,短波如果功率非常高的话也会对健康有影响,以前的无线电视用的电磁波,比短波更短,频率更高,无线电视波就对健康有影响了。现在手机、3G、4G、无线鼠标、键盘、无线路由,用的电磁波频率都非常的高,这些电磁波对健康有明确的危害!并且电磁波的功率越大,危害越大。有的虽然功率很低,但长时间在这些电磁波的环境里,对健康的危害也是肯定的!所以我是有有线的东西就不用无线的,我现在还用有线路由,不就是多扯点网线嘛,布线有点麻烦而已,但健康啊!我现在还用有线的鼠标键盘、耳机等等。再谈一下功率,拿无线路由器来说,能穿3个墙的功率肯定比能穿一面墙的功率大,那么它对健康的危害也就更大。基站的功率,我就不说了,好奇的人可以去基站那里去观察一下,传输电用的电线有多粗,你就可以估计一下基站的功率有多大了,再跟你们家里用的电线比较一下,家里用的电器加起来怎么也有3、4千瓦。比一下就知道了,至于基站的功率是多大,移动、电信等公司是不会告之你们的。 现在再来科普一下,为什么频率越高的电磁波危害越大:一定波长的电磁波能够扰动一定长度的物体,微波炉就是用的这个原理发明的,因为微波的波长跟水分子的直径类似,微波能够扰动水分子,微波炉一开,微波炉里的微波就扰动了食物中的水分子,水分子之间就相互摩擦,产生了热,这样食物就被加热了。想想看,如果电磁波的波长跟人体细胞直径类似呢?人体细胞的直径可比水分子大多

生活中的电磁辐射结题报告

课题名称:生活中的电磁辐射 班级;高二(2)班 课题组员:崔云鹏、杨浩、庹元杰、彭世宇、张成昊、陈一峰 课题组长:张皓楠 一、课题研究背景 进入21世纪,随着电子技术的发展,架设的电源线越来越多,电视,电脑,移动电话,微波炉走入我们的生活,为我们的生活带来了极大的便利,同时也时波长更长,频率在30000mhz内的电磁辐射充斥着我们的空间,破坏了良好的电磁生态环境,构成了现代社会新的“隐型杀手”。电磁辐射无处不在,电磁辐射对人们日常生活的影响也无处不在.但大部分人们都还没意识到它所存在危害性。因此,我们选择该课题进行研究,我们主要研究了使用电脑过程中产生的电磁辐射及其危害,我们希望从中可以学到知识,但我们更希望通过我们的研究,可以寻找出更好的防辐射的方法,给人们以帮助。 二、课题研究的目的及其意义 课题旨在对电磁波的各方面进行学习:通过观察和查阅资料,了解电磁波的产生及传播途径,了解其对我们的影响;通过对电与磁的探究,了解其在我们生活中的用途;经过分析和讨论,阐述它的害处并针对这些害处讨论相应的防辐措施,整理成文稿形式,与同学们分享研究心得。 三、课题研究的内容及预期目标 (一)理论研究方面: 研究电磁辐射的内涵:电磁辐射是指能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。 电磁辐射的来源:主要有天然辐射(天然的电磁辐射来自于地球的热辐射,太阳热辐射,宇宙射线,雷电等)和人工辐射(人工电磁辐射来自于广播,电视,雷达,通信基站及电磁能在工业,科学,医疗和生活中的应用设备)。 电磁辐射的危害:电磁辐射对人体的危害主要有四大点:一、诱发基因突变、促使变异细胞产生(1.皮肤衰老加快。2.白血病在内的各种恶性肿瘤增加。3.t淋巴细胞活性降低、b淋巴细胞活性降低导致白血病在内的各种恶性肿瘤增加。 4.精子活性降低、数量减少导致不孕症。 5.胚胎细胞产生大量变异细胞导致胚胎发育不良、孕妇流产率升高、畸胎发生率升高)二. 激素分泌紊乱(1、肾上腺素、去甲肾上腺素分泌减少导致抗损伤能力降低。2、垂体分泌生长激素减少导致发育迟缓。3、甲状腺及旁腺分泌出现异常导致发育障碍、骨代谢异常。 4、松果体细胞产生松果体素少导致免疫力降低、生物钟紊乱。)三. 神经衰弱(1、头痛、头晕。2、失眠、健忘、多梦。3、食欲差、心悸、心律失常。)四. 热效应(1、影响中枢神经系统,导致头痛、头晕、乏力、嗜睡。2、眼中晶状体变混浊导致白内障甚至双目失明) (二)实践研究方面: 1、调查生活中电磁辐射较强的电器有哪些?经过我们小组的调查,我们了解到日常生活中常见的有较强的电磁辐射的电器主要有:手机、电脑、微波炉、电冰箱、电视等电器 2、如何预防电磁辐射对我们人体的伤害?这是我们小组研究的一个重点,经过我们小组的研究与调查,总结出防辐射主要从6方面入手:。 1)别把家用电器都集中在一起使用。 2)假如有应用手册,应根据指示规范,保持安全操作距离。 3)尽量避免长时间操作。 4)保持室内空气流通。 5)当电器不使用时,最好把电源关掉,而不是让它处于备用状态,这样不仅可以省电,还可以减少微量电磁辐射的累积。

电离辐射与电磁辐射

电离辐射与电磁辐射 首先简单地说下两者: 1. 电离辐射是一种可以把物质电离的辐射,电离辐射对生物是危险的。不是所有的辐射都是电离辐射。 2. 电磁辐射的另一个通俗名字叫电磁波,高能量(高频率)电磁辐射是电离辐射,只有这部分电磁辐射是危险的。 接下来是详细解释。咱们先从定义来一点一点走起吧。 辐射是什么? 辐射,指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送。辐射指能量从辐射源向外所有方向直线放射。一般可依其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射或非电离辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。—— 维基百科 好吧,Wiki解释的略抽象。我尽量用大妈语言解释一下,就是说辐射是指的能量的传递,电磁波(电磁辐射)是一种以波的形式传递能量的辐射。辐射也可以是指一些粒子(中子电子阿耳法粒子等)移动传递能量。高能量的电磁波在穿过物质的时候有将物质电离的能力,具有这种能力的电磁波我们称它为电离辐射;高能量的中子电子阿耳法粒子束也具有这种能力,也可以被称为电离辐射。

电离是指的物质的原子由中性不带电转变成带电的离子,而产生这种效应的原因是由于电荷被电离辐射从电子壳层中击出,使原子带电。 那什么样的电磁波可以使物质电离呢?上面提到了高能量,那么什么样的电磁波具有高能量呢?首先要澄清一点这里说的高能量是指的辐射能,也就是电磁波的载体光子所具有的能量,也就是电磁波本身的特性,并不是指的电磁场的能量,尽管单位是一样的吧。秉承着大妈语言的原则,频率越高的电磁波,辐射能也就越高。 参考辐射能公式,下图,h 为普朗克常数,c 为光速,「栏目达」(就是那个入)为波长: 那么现在讨论的问题就来到了电磁波频率上了,我们来看看电磁波是怎样根据频率来分类的:

ANSYS电磁兼容仿真软件解析

ANSYS 电磁兼容仿真设计软件 用途:用于电子系统电磁兼容分析,包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真,数模混合电路的噪声分析和抑制,以及 机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真,确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1 现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境,一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分,系统内部相互不发生干扰,正常工作,本身就非常困难;另一方面,在隐身、电子对抗、静放电,雷击和 电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下,设备还需要有足够的抗干扰能力,为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx 系统的工作可靠性,设备必须通过相关的电磁兼容标准,如国军标 GJB151A,GJB152A。 长期以来,设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计 手段,只能依赖于设备后期试验测试,不仅测量成本高昂,而且,如 果EMI 测量超标,后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题,也只能靠经验进行猜想和诊断,采取的 措施也只能通过不断的试验进行验证,这已经成为制约我们产品进度的重要原因。 2 目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善,我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验,并且已经

开始高速通道设计的预研。在相关PCB 布线工具的帮助下,将复杂 的多电源系统PCB布通,确保集成电路之间的正确连接已经基本上 没有问题。但是随着应用深入,也存在一些困难,特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中,我们不仅要保证电路板 的正常工作,还要提高关键性的技术指标,例如数模转换电路的有效 位数、信号传输系统的速率和误码率等,此外,还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求,为此,我们迫切需要建立的仿真功能包括: ● 高速通道中,连接器,电缆等三维全波精确和建模仿真,这 些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影响; ● 有效的PCB电源完整性分析工具,对PCB 上的电源、地等 直流网络的信号质量进行仿真 ●为提高仿真精度,需要SPICE 模型,IBIS模型和S 参数模 型的混合仿真 ●需要同时进行时域和频域仿真和设计,观察时域的眼图、 误码率,调整预加重和均衡电路的频域参数,使得信号通道 的物理特性与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合,达到 系统性能的最优 ● 有效的PCB的辐射控制与仿真手段,确保系统EMI性能 达标。 现在EDA 市场上已经有一些SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计工具,但存在多方面的局限性。我们的PCB 布线工具虽然能解决一定的问

电磁辐射

一、电磁辐射(EMF)项目背景介绍 随着技术革命的更新和不同波段新的应用的不断发现,许多频率电磁辐射(EMF)的暴露水平显著增加,生活中的每个人都处在0-300GHz频率的复合电磁场(EMF)暴露中,电磁污染(EMF)已成为最广泛的环境影响因素之一。 电磁污染的主要来源有:各种输变电系统;运输系统、长途通讯设施和便携式通讯工具如移动电话;医药、商业和工业设备;雷达;电台和电视台发射天线等。 随着对电磁场(EMF)暴露会引起各种健康问题担忧的增加,1996年世界卫生组织(WHO)设立了国际电磁辐射(EMF)项目以寻求解决问题的方法。 由于对电磁辐射所造成的健康危害的不同理解,不同国家所制定的电磁辐射标准有很大的差异。其中,俄罗斯、中国、意大利、比利时等国家在制定标准时考虑了电磁辐射对人体的神经效应方面的影响,标准限值较严厉,美国、澳大利亚、德国等国在制定标准时采用了国际非电离协会(ICNIRP)的推荐标准,没有考虑电磁辐射对人体的神经效应方面的影响,而只是考虑已有明确研究结果的热效应,标准限值较宽松,将来仍然有进一步提高标准限值的可能。 二、电磁辐射(EMF)的环境影响 由于电磁辐射对环境所造成的影响主要有两方面,一是对人类健康的影响,二是对各种电气设备的影响,因此在考虑电磁辐射的环境影响时将从两个方面入手。如图示: 1.电磁辐射对人类健康的影响 在评价电磁辐射生物效应的不良健康后果时,应该区分相互作用、生物效应和健康危害这几个概念: o 相互作用是由电感和电容的耦合或力作用于带电颗粒引起的,可能导致微小的身体变化。 o 生物效应是可被检测的分子水平以上的功能或结构改变,生理性变化可能或无法被衡量。活的生物体在生命过程中对许多刺激产生反应,这种反应便是一种生物效应。 o 在人体生理正常代偿范围内以及尚未损害人的身体与精神健康的生物效应不能视为危害性效应。 o 相互作用所导致的生物效应若超出了人体生理正常代偿范围,则构成真正的或潜在的健康危害。 o 生物效应若有损于个体行使正常功能或从刺激中恢复的能力,应视为健康危害。 o 经过证实(即,以科学的态度进行的研究、结果有显著性意义、直接的因果关系)的主观感觉,若对个体的身体和精神健康造成损害,应视为健康危害。 1.1 电磁辐射不良健康效应 电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面:躯体热效应和神经效应。根据频率的不同电磁辐射对体的影响有所不同,一般而言低频电磁辐射对人体的影响以神经效应为主,高频电磁辐射对体的影响以热效应为主。如图一示: 图一、电磁辐射对人体的健康影响示意图 神经效应热效应

手机电磁辐射的来源及影响

(转)浅析移动通信中电磁辐射的来源及其影响 目前,移动通信已经成为现代社会的标志之一,它不仅使人们随时随地都可以保持和外界的沟通联系,而且还可以通过手机接人互联网,为人们的日常生活和经济工作带来了极大的便利。可以说,这一广泛覆盖的移动通信网络正是现代信息化社会的基础之一。但与此同时,移动通信作为高科技的产物之一,在大众的心目中仍然是一种神秘的事物,大众百姓对移动通信的认知还比较匮乏。其中,移动通信的电磁辐射也是大众百姓认知模糊以及容易引起争议的问题之一。近年来,国内外媒体出现了一些错误的报道,以致引起了一些不必要的误解。有些人甚至对此产生了莫名的恐惧和抵触心理。 一、电磁辐射对人体的可能性危害 电磁辐射是指能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。电磁环境是存在于给定场所的所有电磁现象的总和。据报道,电磁辐射对人体的可能性危害情形大概如下: “受到电磁辐射,轻者会头痛、头晕,乏力,失眠、健忘、多梦、嗜睡,食欲差、心悸、心律失常;重者会导致神经衰弱,影响中枢神经系统,使眼中晶状体变混浊导致白内障甚至双目失明。另外,激素分泌紊乱,肾上腺素、去甲肾上腺素分泌减少导致抗损伤能力降低,垂体分泌生长激素减少导致发育迟缓,甲状腺及旁腺分泌出现异常导致发育障碍、骨代谢异常,松果体细胞产生松果体素少导致免疫力降低、生物钟紊乱。 电磁辐射还会使皮肤衰老加快,诱发基因突变、促使变异细胞产生,令白血病在内的各种恶性肿瘤增加。如T淋巴细胞活性降低、B淋巴细胞活性降低导致白血病在内的各种恶性肿瘤增加,精子活性降低、数量减少导致不孕症,胚胎细胞产生大量变异细胞导致胚胎发育不良、孕妇流产率升高、畸胎发生率升高。 二、手机的电磁辐射及其对人体的影响 在物理学中,根据波长或者频率将电磁波分为电离辐射和非电离辐射。电离辐射x光等照射都会对人体健康产生一定影响。但是这样的照射对人体会不会产生不良的影响?至今也没有一个明确的定论,而有的“研究”则表示“有不良影响”,不少原因应归咎于一些研究者将电离照射的研究方法使用在移动电话这种非电离照射的研究工作中,造成了根本性的错误。另外,由于射频剂量的测定工作十分复杂,稍有疏漏就会得出荒谬的结果,而且事实证明,一些实验研究过程中对细节的不够注意,也会造成一些错误。 公众中的争议,更多的是引自某些所谓专家发表的一些未经验证的报告和声明。比如,英国的一家杂志曾在2000年4月,2000年11月发表文章指出:用户在使用耳机时头部遭受的照射量是直接使用移动电话时的3倍。这篇文章一经刊出,就在全世界范围内产生了很大的影响。而在之后的研究中,这一说法被证明是错误的。英国政府、澳大利亚消费者协会、澳大利亚电信实验室等机构以及爱立信、摩托罗拉等制造商的研究表明,耳机可以降低手机的辐射。专家指出,这个错误的产生,原因在于文章是把实验室的数据直接传到媒体,而没有经过任何验证。而且,实验本身也存在缺陷,比如实验中用简便测量仪代替了微型电场探测器,对人体模型选取不正确(只选头部)等等。 另一个“热休克”癌症理论来自澳大利亚,它由于是第一个将使用手机与癌症联系起来而著名,可是后来的研究结果都证明这种观点只是基于一个缺乏可信度的照射癌症理论。 虽然种种谬误已随着研究的深入而真相大自,但是这些谬误对移动电话使用者造成的负面影响却非常大。所以,让公众更快地了解最新的研究成果是十分必要的。目前的研究无法证明移动电话对人类健康有害,但一个前提就是:移动电话的辐射量有限定标准,应用最广的就是国际非电离辐射保护委员会(IC-NIRP)的标准。所谓标准,实际上是一个限值,这个限值比可导致健康负面影响的值要低得多。目前IC—NIILP的标准如下:对全身照射的职业安全标准O.4瓦/千克,公共限值为O_08瓦/千克,在局部照射上的职业标准峰

ANSYS辐射仿真模拟(转载)

ANSYS辐射仿真模拟 OLNYONE 2016年9月23日310 引言: 辐射传热过程是是借助于电磁波的能量传播过程,是由物体内部微观粒子在运动状态改变时所激发出来的。由于辐射传热引起的热流与物体表面热力学温度的4次方成正比,因此辐射传热分析是高度非线性的。借助于温度场数值模拟仿真技术,可以了解研究热辐射规律,对于炉内传热的合理设计十分重要,对于高温炉操作工的劳动保护也有积极意义。 本文基于大型有限元软件ANSYS对辐射传热过程温度场模拟仿真,随着ANSYS版本不断更新,核心技术不断完善,其稳态瞬态热分析、辐射热分析、相变分析、热应力分析和流体热分析功能不断强大,更能显示其计算精度与计算速度的良好兼顾性。 1 、辐射传热过程温度场模拟仿真 1.1研究对象 本文研究的同轴圆柱体尺寸如图所示: 图1 研究模型 1.2基本假设

在复杂的辐射传热过程实际条件下,抓住主要方面模拟实验情况,做一些合理化的假设,但同时又能保证其结果的准确性。本文做如下假设: 1)由于两个圆柱体足够长,将问题简化为平面问题; 2)考虑到整个辐射传热过程为封闭系统,不需设置空间节点。 1.3初始条件 假设圆柱体是瞬时传热的。圆柱体为已知初始均匀温度场,即: T(x,y,z,t=0)=T T为圆柱体温度,即100°C. 1.4 边界条件 传热是在圆柱体内径行的的,所以把外圆柱体当做边界条件。 外圆柱体的初始温度:100°C 辐射率:1 两圆柱体的辐射传热用Newton冷却定律描述: 式中:α为对流换热系数,α=65 W/m2·℃;Tf为液态金属的特征温度;Tw为砂型边界温度。 辐射传热后,两圆柱体之间的导热主要以不稳定导热方式进行。三维不稳定热传导方程为: 式中:ρ为密度,kg/m3;c为定压比热容,J/(kg·℃);t为温度,℃;T为时间,s;λ为热导率,W/(m·℃);Q为内热源密度(此处为金属液凝固时释放的潜热),W/m3。 因为整个辐射传热过程为封闭系统,所以不必考虑两圆柱体与外界的传热。 1.5材料性能参数 材料性能参数

第二章 电磁辐射与材料的相互作用

第二章电磁辐射与材料的相互作用 教学目的:1、掌握电磁辐射与材料结构的一些基本概念; 2、掌握电磁辐射与材料之间的相互作用; 3、掌握电磁与材料之间相互作用而派生出来的测试方法。 教学重点:1、电磁辐射与材料之间的相互作用; 2、电磁与材料之间相互作用而派生出来的测试方法的测试信号的理解; 3、X射线的与材料之间的相互作用。 教学难点:1、电子衍射与俄歇电子的产生; 2、光谱项与能级分裂的关系及相应的测试方法。 第一节概述 电磁辐射与物质相互作用产生的主要现象 图2-1 电磁辐射与材料相互作用产生的主要信号 不同谱域的电磁辐射与物质相互作用产生的现象有很大的差别。 光学分析法:基于测量物质所发射或吸收的电磁波的波长和强度的分析方法。光谱法:测量的信号是物质内部能级跃迁所产生的发射、吸收或散射光谱的波长和强度。 非光谱法:不是测量光谱,不包含能级跃迁。它是基于电磁波和物质相互作用时,电磁波只改变了方向和物理性质,如折射、反射、散射、干涉、衍射和偏振等现象。非光谱技术包括折射法、干涉法,旋光测定法,浊度法,X-射线衍射等。 一、辐射的吸收与发射 1. 辐射的吸收与吸收光谱

辐射的吸收:辐射通过物质时,其中某些频率的辐射被组成物质的粒子(原子、离子或分子等)选择性地吸收,从而使辐射强度减弱的现象。辐射吸收的实质:辐射使物质粒子发生由低能级(一般为基态)向高能级(激发态)的能级跃迁。吸收条件:被选择性吸收的辐射光子能量应为跃迁后与跃迁前两个能级间的能量差,即 12E E E hv -=?= 2-1 E 2与E 1——高能级与低能级能量。辐射(能量)被吸收的程度(一般用吸光度)与ν或λ的关系(曲线),即辐射被吸收程度对ν或λ的分布称为吸收光谱。 2. 辐射的发射与发射光谱 辐射的发射:物质吸收能量后产生电磁辐射的现象。辐射发射的前提:使物质吸收能量,即激发。 辐射发射的实质:辐射跃迁,即当物质的粒子吸收能量被激发至高能态(E 2)后,瞬间返回基态或低能态(E 1),多余的能量以电磁辐射的形式释放出来。发射的电磁辐射频率取决于辐射前后两个能级的能量(E 2与E 1)之差,即 h E E h E v 12-=?= 2-2 物质的激发方式: (1)非电磁辐射激发(非光激发) 热激发:电弧、火花等放电光源和火焰等通过热运动的粒子碰撞而使物质激发; 电(子)激发:通过被电场加速的电子轰击使物质激发。 (2)电磁辐射激发(光致发光) 作为激发源的辐射光子称一次光子,而物质微粒受激后辐射跃迁发射的光子(二次光子)称为荧光或磷光。吸收一次光子与发射二次光子之间延误时间很短 (10-8~10-4s)则称为荧光; 延误时间较长(10-4~10s)则称为磷光。 3. 光谱的分类 按辐射与物质相互作用的性质,光谱分为吸收光谱、发射光谱与散射光谱(拉

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