环境保护工作中电磁辐射环境监测与防护研究

现代生活中,电磁辐射的来源日益增多,致使发生电磁辐射污染的概率居高不下。而电磁辐射污染不仅会阻碍设备的正常运行,引发火灾、爆炸等重大安全事故,还会破坏自然生态环境,甚至对人体健康带来严重威胁。为此,深层次探讨环境保护工作中,电磁辐射环境监测与防护将具有较强的现实意义。结合我国电磁环境管理需要,以剖析电磁辐射的危害为切入点,从多角度探究了电磁辐射环境的监测策略,并提出了一系列电磁辐射的防护方法。旨在充分发挥环境保护工作的优势作用,强化电磁辐射监测、防护质量,规避电磁辐射污染的发生。

架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性及故障定位应用

针对架空配电线路电弧接地故障点定位难题,该文研究架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性,探索基于电磁辐射信号的电弧故障定位方法的可行性。通过10 k V配网真型故障模拟试验平台,分析接地电弧电磁辐射的时域与频域特性及传播衰减规律,结果表明:电弧电流的电磁辐射特征频段为20~30 MHz,该特征频段不会受到中性点接地方式、电弧接地介质与线路结构参数的显著影响,且特征频段内辐射信号在传播过程中衰减较慢。在此基础上,设计一种小型化三角形单极子–环形组合平面天线,工作频率为20~500 MHz。利用自制天线开展小型电弧故障定位实验,为后续配网电弧故障定位的应用研究提供基础。

电磁辐射职业危害及防护对策

科技飞速发展的今天,射频及微波技术已经广泛应用于国民经济的各个领域,这使得越来越多的从业人员在工作场所受到电磁辐射污染的影响。本文总结归纳了我国电磁辐射职业危害状况,分析了现代企业电磁辐射防护的新特点,并提出企业电磁辐射防护对策。

数字化技术在5G基站电磁辐射监测中的应用

介绍了一个基站电磁辐射数字化检测平台,该平台利用5G+互联网技术,实现了基站电磁辐射原始监测数据、频谱图的实时上传,以及基站电磁辐射监测的全要素、全流程管理,并结合CNAS实验室认可要求介绍了数字化检测系统投入应用时的注意事项。

结合近场扫描的开关电源电磁辐射仿真研究

针对开关电源模块工作过程中电磁辐射干扰仿真缺少与实际模块工作情况相结合的问题,提出结合近场扫描的解决方案。首先利用Cadence Allegro软件建立开关电源仿真模型,使用Cadence Sigrity软件对开关电源模块进行电磁辐射仿真,得到近场辐射图像和数据。然后搭建电磁辐射近场扫描系统,用于测试开关电源模块电磁辐射干扰,得到开关电源模块在实验室环境下近场电磁辐射云图与电场分布数据。最后,对比近场扫描与仿真得出的电磁辐射分布数据,验证了仿真结果的正确性,精准地定位判定开关模块中的MOSFET开关管器件及周边电路是强度最高的电磁辐射产生源。

750kV单回并行输电线路电磁辐射环境研究

采用《环境影响评价技术导则输变电》(HJ 24—2020)附录C、D推荐的计算模式对750 kV单回并行输电线路电磁辐射环境进行计算与预测。结果表明,经过耕地、园地、牧草地、畜禽饲养地、道路等场所,当导线对地最小高度为15.5 m时,单回并行线路下的工频电场强度最大值超过10 kV/m;需将导线对地最小高度提至16.5 m,才能满足4 kV/m控制限值要求。750 kV单回并行输电线路产生的工频磁场强度小于公众曝露控制限值(100μT),一般情况下不会成为线路建设的环境制约因素;但其产生的工频电场是电磁环境影响的主要因素,电场强度控制限值(4 kV/m)是线路建设的环境制约因素,同时也是输变电电磁环境重点控制因素。现场实测结果与理论预测结果符合性较好,表明采用的预测模式具有较好的应用性,研究结果可为750 kV单回并行输电线路的建设和环境监管提供支持。

SiC DC/DC变换器电磁辐射干扰优化

碳化硅SiC(silicon carbide)开关器件具有更快的开关速度与更高的工作频率,被广泛应用于DC/DC变流器。但是SiC器件的高工作频率会产生强烈的电磁辐射干扰,为了优化DC/DC变流器内部结构,实现更高的功率密度,提出一种SiC DC/DC变换器电磁辐射干扰的优化方法。文中首先分析了变流器的电磁辐射干扰源特性,根据DC/DC电路扑拓结构建立了空间电磁辐射模型,然后基于电磁辐射模型和模拟退火算法,对DC/DC变换器元件布局进行低电磁辐射优化,优化后的布局方案减少了60.2%的高频导线长度。最后,进行三维有限元仿真分析进行验证,所提出方法能优化SiC DC/DC变换电路布局,将敏感电路上产生的电场强度降低两个数量级。

考虑电磁辐射的电子绕核运动

电子绕原子核加速运动辐射电磁波使得原子不能稳定存在.本文假设电子在极短时间绕原子核做匀速圆周运动,依据经典电磁理论建立电子运动半径的微分方程,求解得到电子在极坐标系下的轨迹方程和掉落到原子核的时间表达式.计算结果表明电子围绕原子核做螺旋线运动,大约在10^(-10) s时间内掉落到原子核.

极区受激电磁辐射实验研究

受激电磁辐射(stimulated electromagnetic emissions, SEE)复杂的谱线特征,为研究电离层加热物理机制提供了强有力的研究手段.本文基于2017年和2022年我国学者利用EISCAT加热系统开展电离层加热实验期间的SEE数据,分析了加热电磁波的极化、频率、功率以及波束指向对SEE谱线特征的影响,研究结果表明:(1)相比于非寻常波,加热波为寻常波实验期间更易观测到丰富的SEE谱线结构,如频率上移分量最大值(upshifted maximum, UM)、热窄带连续谱(thermal narrow continuum, NCth)及向下偏移最大值(downshifted maximum, DM)等;(2)加热频率由4.07 MHz增至4.10 MHz,向下偏移峰值(downshifted peak, DP)频移与加热频率呈强线性相关,当加热频率达到电子回旋倍频时,DP和DM谱消失,上混杂波的产生过程被抑制.因此,结合电离层加热过程中DP和DM谱特征可以实时快速估算加热区内电子回旋频率的大小;(3)加热功率由24 MW增至192 MW,在DM和加热频率之间出现了一种新型下移谱特征,即中间向下偏移最大值(intermediate downshifted maximum, IDM),本实验中观测到UM随功率的变化是IDM相对于加热波频率的镜像行为;(4)结合超高频非相干散射雷达联合探测发现,加热波束指向为垂直方向逆时针夹角6°时,更易激励振荡双流不稳定性的密度纯增长模式,形成更多人工密度不均匀体,从而获得更强DM谱线.

四生汤对电磁辐射所致大鼠海马神经元损伤的抑制作用

目的评价四生汤抑制电磁辐射所致大鼠海马神经元损伤的作用。方法利用电磁辐射源辐射大鼠4周,低、中、高辐射功率密度分别为10、20及40 mW/cm^(2),构建大鼠电磁辐射损伤模型。以生理盐水为空白对照,安多霖胶囊为阳性对照,通过Morris水迷宫实验评估四生汤对大鼠因电磁辐射所致的学习记忆力下降的影响。利用TUNEL试剂盒和流式细胞术检测大鼠海马神经元的凋亡水平,采用细胞活性氧(ROS)试剂盒和流式细胞术检测大鼠海马神经元中ROS含量。结果Morris水迷宫实验结果表明,高剂量辐射结束后第7天,空白对照组大鼠的平均逃避潜伏期(AEL)比四生汤组、安多霖组延长,安多霖组大鼠的AEL比四生汤组延长(均P<0.05)。中剂量辐射结束后第3天,空白对照组大鼠的AEL比四生汤组、安多霖组延长(均P<0.05);第14、28天时,空白对照组和安多霖组大鼠的AEL比四生汤组延长(均P<0.05)。低剂量辐射结束后,空白对照组大鼠的AEL则与四生汤组、安多霖组差异均无统计学意义(均P>0.05)。细胞凋亡检测结果证实,高剂量和中剂量比低剂量辐射的大鼠海马神经元凋亡率增大(均P<0.05)。高、中、低剂量辐射后,安多霖组和四生汤组大鼠的神经元凋亡率均低于空白对照组(均P<0.05)。高剂量辐射后,四生汤组大鼠的神经元凋亡率低于安多霖组(P<0.05)。ROS含量检测结果表明,高、中、低剂量辐射后大鼠的海马神经元ROS含量差异无统计学意义(P>0.05),但安多霖组和四生汤组大鼠海马神经元ROS含量均比空白对照组降低(均P<0.05)。中剂量辐射后,四生汤对大鼠海马神经元ROS的抑制作用比安多霖增强(P<0.05)。结论四生汤能抑制电磁辐射导致的大鼠海马神经元凋亡、降低其细胞中ROS含量,从而减轻电磁辐射对神经元的损伤,缓解大鼠学习记忆力的下降。

1800 MHz电磁辐射对豚鼠空间记忆及听觉系统影响的初步研究

目的研究1800 MHz急性电磁辐射(electromagnetic radiation,EMR)对豚鼠听阈、记忆、海马及听皮层超微结构的影响。方法32只豚鼠随机分为假辐射组(Sham)8只、2 w/kg组(E2A)8只、4 w/kg组(E4A)8只、10 w/kg组(E10A)8只。Sham组、E2A组、E4A组、E10A组分别暴露于比吸收率(specific absorption rate,SAR)为0、2、4、10 w/kg的辐射源中连续48 h。比较辐射前后听性脑干反应(auditory brainstem response,ABR)检测阈值变化;辐射后Morris水迷宫观察空间记忆能力;活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)含量变化;海马、听觉皮层组织超微结构改变。结果辐射后,Sham组、E2A组、E4A组、E10A组ABR阈值与本组辐射前比较,差异无统计学意义(P>0.05);E4A组、E10A组中央活动路程缩短;辐射组氧化应激水平升高;辐射组神经元损伤及线粒体结构破坏,E10A组最明显。结论1800 MHz急性电磁辐射不影响豚鼠听阈,随着辐射强度的增强,超微结构损伤和氧化应激水平逐渐加重,可能影响空间记忆能力。

5G通信基站电磁辐射环境监测技术规范研究

为规范广东省5G通信基站电磁辐射环境监测,在《5G移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)》(HJ 1151—2020)的基础上,采用理论预测和实地测量相结合的方式开展5G通信基站电磁辐射环境监测技术研究,以完善其监测技术规范。研究建议监测仪器分辨率带宽(RBW)设置为500 kHz,量程采用监测仪器自适应功能设置或设置为稍大于实际场强的量程,监测仪器和5G终端距离设为1 m,监测范围为以5G通信基站天线为圆心、以80 m为半径的空间范围内,同时还对终端设备和监测点位布设等提出技术要求,以进一步规范广东省5G通信基站电磁辐射环境监测,提高监测结果的准确性和可比性。

区域环境电磁辐射监测技术研究

随着社会信息化程度不断提高,复杂多变的电磁波信号充斥着整个空间,如何准确、有效地获取电磁环境监测数据成为科学评估区域环境电磁辐射水平的关键。本文基于环境电磁辐射影响特点,在我国现有标准和监测实践基础上,对标国际组织工作成果,探讨并提出以车载巡测和网格监测方式开展区域环境电磁辐射监测,为进一步完善现有电磁环境监测工作指明了方向,同时也为提升我国电磁环境监管效能提供技术借鉴。

无线电能传输系统电磁辐射抑制研究

无线电能传输技术使消费电子或电动汽车可以实现非接触式充电,但较为严重的电磁辐射限制其进一步的应用和推广。为在不使用复杂耦合器结构的前提下有效降低无线电能传输系统的电磁辐射问题,该文提出基于扩频调制的无线电能传输系统电磁辐射抑制方法,以降低无线电能传输系统的电磁辐射问题。首先,介绍周期性扩频调制技术和复数频调制技术的基本原理,并对两种扩频调制技术的参数进行设计与分析;然后,分析扩频调制技术的电磁辐射抑制效果和其对系统效率的影响;最后,通过搭建样机的形式对所提出的方案进行验证。实验结果表明:周期性扩频调制技术可以降低8.71~16.7 dB不等的辐射强度衰减,而复数频调制技术可以降低6.67~13.4 dB不等的辐射强度衰减,所提的扩频调制方案可以有效降低无线电能传输系统存在的电磁辐射问题。

1800 MHz电磁辐射暴露对大鼠海马GFAP表达的“窗口效应”

目的在1800 MHz电磁波照射下,研究电磁波功率密度对SD大鼠海马胶原纤维酸性蛋白(GFAP)表达的影响,以及是否具有“窗口效应”。方法将98只4周龄SPF级SD大鼠随机分为14个组,每组7只,7组暴露组(频率:1800 MHz,功率密度:0.1 mW/cm^(2)、0.3 mW/cm^(2)、0.5 mW/cm^(2)、0.7 mW/cm^(2)、0.9 mW/cm^(2)、1.0mW/cm^(2)、1.2 mW/cm^(2))和7组对照组(功率密度:0 mW/cm^(2)),每天暴露12 h,持续3周。暴露结束后,采用Western Blot检测海马组织的GFAP表达水平,免疫组化法测定海马组织中DG、CA3和CA1区域的GFAP阳性表达产物平均光密度(MOD)值,以确定在1800 MHz暴露下的SD大鼠海马中GFAP表达的功率密度窗口。结果在0.1 mW/cm^(2)和0.3 mW/cm^(2)功率密度下,Western Blot结果表示,可增加大鼠海马GFAP表达量(P<0.05)以及免疫组化染色显示可增加3个区域GFAP的MOD值(P<0.05)。结论长时间暴露于1800 MHz电磁辐射对SD大鼠海马DG区、CA3区和CA1区的GFAP表达有影响具有“窗口效应”,强度窗口的功率密度为0.1 mW/cm^(2)和0.3 mW/cm^(2)。

安顺煤矿煤岩电磁辐射测试技术研究

随安顺煤矿开采深度的加深,工作面回采时异常动力灾害发生的危险性显著提高。为防范灾害事故,可基于煤岩受载破坏过程电磁辐射强度与煤岩破坏的相关性,采用电磁辐射仪测试煤岩体的损伤破坏状态,对煤岩体动力灾害事故危险性进行预测,通过设置三采区轨道下山、四采区轨道风门0~300 m处为对照组,对四采区轨道、回风、胶带三条下山掘进巷道进行煤岩电磁辐射测试,并对其监测数据进行规律分析。研究结果表明:掘进作业严重影响巷道内应力分布与煤岩破坏状态,靠近掘进点的部位所受应力扰动更为明显,掘进较深、支护稳定的巷道所受影响较小;巷道危险区的煤岩电磁辐射强度相对较高;存在断层时,断层周围电磁辐射信号较强;掘进煤巷的应力受扰动情况比岩巷更加稳定,且所受应力普遍较小。

基于机器学习的煤岩破裂诱发电磁辐射信号智能辨识研究

电磁辐射作为一种有效监测技术已应用于冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害监测预警,但因电磁信号产生机制复杂,易受井下环境干扰(干扰信号)而影响灾害危险监测预警准确性。准确辨识煤岩破裂诱发的电磁辐射信号(有效信号)是该技术应用推广的关键。开展了煤岩单轴压缩电磁辐射监测实验,分析了电磁辐射有效信号和干扰信号时域、频域及分形特征差异性,分别利用线性判别法、支持向量机和集成学习法等机器学习算法建立了电磁辐射有效信号和干扰信号智能辨识模型,并对比分析了不同模型的识别精度。结果表明:分形盒维数、平均频率、计数和峰值频率特征对电磁辐射有效信号和干扰信号区分较明显,单一特征识别准确率均在70%以上;信号特征集和机器学习算法对有效信号和干扰信号识别准确率均有影响,基于全部特征集的集成学习法识别准确率最高,对2类信号的平均识别准确率为94.5%,能够满足电磁辐射监测预警应用需求。

煤单轴压缩介电常数与电磁辐射同步响应实验研究

为了研究单轴加载条件下,煤在不同变形和破坏阶段的相对介电常数与电磁辐射的响应规律,建立了针对单轴压缩煤的裂纹、电性参数和电磁辐射的同步监测系统,分别测试了不同煤种在垂直层理方向上单轴载荷过程中相对介电常数和电磁辐射脉冲数随时间的变化特征,研究其变化规律。研究结果表明:微裂隙压密阶段,随着煤孔隙和裂隙的闭合,电磁辐射脉冲数增加,相对介电常数有一定程度的波动;弹性变形阶段,电磁辐射脉冲数和相对介电常数变化减小,相对介电常数变化曲线接近线性;在裂隙发生和扩展阶段,与前一阶段相比,电磁辐射脉冲数有所增加,相对介电常数有一定的波动,呈现先减小后增大的趋势;在裂隙不稳定发展直至破裂阶段,电磁辐射脉冲数出现峰值,相对介电常数变化波动明显,在应力峰值之前呈现先增大后减小再增大的趋势。通过对相对介电常数和电磁辐射脉冲数的同步对比分析得出,电磁辐射脉冲数增长一般出现在相对介电常数变化较大的区域。

基于电磁辐射到达时差的电弧故障定位及精度

为了实现利用电磁辐射信号进行配网电弧故障定位,提出了一种基于到达时差(time difference of arrival,TDOA)方法的Chan-LM协同定位算法。该算法采用Chan算法快速获得的初始点,再经过LM(Levenberg-Marquart)算法迭代修正定位结果。仿真分析了TDOA定位算法、电磁辐射传感器配置对定位精度的影响,结果表明Chan-LM协同算法比Chan算法的定位误差减小40%,参考主站位于中心位置的Y形布站方式,传感器所在海拔高度相同时的监测区域整体定位准确度较高。利用实测电弧电磁辐射波形验证了Chan-LM协同算法能够有效改善定位精度,为基于电磁辐射TDOA的电弧定位策略应用提供参考依据。

电磁辐射防护技术与研究实验室介绍

北京市劳动保护科学研究所电磁辐射防护技术与研究实验室早在上世纪70年代就开始了对于电磁辐射职业防护领域的科研和实践工作,是我国最早开始研究电磁环境污染和职业防护技术的单位之一。