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【關鍵詞】環境;電磁輻射;監測;對策
中圖分類號:TN931文獻標識碼: A 文章編號:
前言
隨著信息時代的帶來,各種通信設備、電氣設備(如電視臺、衛星站、電話等)廣泛應用,導致人們生活環境充滿了電磁波,對人們生活環境造成嚴重影響,并對人體健康造成嚴重威脅,成為目前環境污染的重要污染源之一。因此,必須引起環境監測部門的高度重視,掌握電磁輻射來源,了解電磁輻射危害性,對電磁輻射污染進行有效的監測,以減少電磁輻射對環境和人體的危害。
環境電磁輻射的危害
各種通信設備和電氣設備在給人們帶來方便的同時,導致環境電磁波的增加,使得頻帶變寬,對各種電子設備運行造成嚴重干擾,強化電磁輻射的化學反應、物理反應及生物反應,對環境造成嚴重的污染,同時危害人體健康,其主要危害主要表現在以下三個方面:
(1)電磁干擾。由于功率較大的無線電設備在運行過程中會產生大量的電磁波,對周圍的電臺、通信及廣播等造成電磁干擾,導致這些通信設備無法正常運行,提高電氣設備和通信設備故障發生率,對電力安全造成嚴重影響[1]。
(2)系統威脅。計算機系統本身具有一定的電磁輻射,但是如果電磁波不斷增加,就可能被不法人員利用電磁波來獲取計算機系統里的資料,或者對計算機系統造成破壞,給人們帶來很大的損失。
(3)人體危害。有關研究表明,電磁輻射對人的神經系統造成嚴重的危害,低頻率的電磁場可導致人的神經系統發生紊亂,出現憂郁、煩悶及神經衰弱等癥狀,而較高頻率的電磁輻射則導致人體中樞神經系統出現交感疲乏、機能障礙、頭昏腦脹、記憶力變差等癥狀,對人體健康造成嚴重威脅。因此,加強對環境電磁輻射的監測很重要[2]。
環境電磁輻射的監測
3.1一般環境監測
主要是指對大面積范圍內電磁輻射各種來源形成的電磁輻射值進行監測。監測人員可根據《環境電磁輻射管理與電磁輻射監測》要求來進行監測,把相關標準在某個區域劃分網格,并把網格中心點當做監測點,并對樹木屏蔽和建筑物屏蔽等因素進行充分考慮,對監測點進行合理的調整。以電場強度作為電磁輻射評價標準,對環境中的電磁輻射進行合理的評價,評價內容主要包括分布規律、環境特點及環境質量等,通過對環境中的電磁輻射進行評價,可以充分了解該區域環境電磁輻射情況,及時采取有效的防治措施[3]。
3.2特定環境監測
主要是指對特定區域內的固定電磁輻射來源形成的電磁輻射值進行監測。監測人員需對該區域內電磁輻射來源類型、規模及數量等進行深入的調查分析,以為環境電磁輻射監測提供重要依據。以下是幾種常見電磁輻射來源及監測方法:
3.2.1移動通信站監測
(1)工作原理。移動通信主要是通過控制設備和射頻發射器經過網內通信用戶和收發站來進入無線通信,而無線通信則由通信在發射和接收形成的電磁波形成的。所以移動通信站在運行過程中,會使周圍環境的電磁輻射發生改變。(2)監測方法。監測人員應根據《環境電磁輻射管理與電磁輻射監測》要求,選擇適宜的監測儀器、布置監測點、掌握好監測時間、規范監測技術,并對監測結果進行有效的評估,監測電磁強度應小于5.4 V/m。若大于5.4 V/m,則應采取相應的防治措施,減少電磁輻射對環境的污染,對人體的危害。
3.2.2電臺發射設備監測
(1)工作原理。主要是把傳輸信號經由調制器來進行控制,并通過高頻率的振蕩器來實現高頻率的電流,把調制完成的高頻電流防止相應電頻,送至天線上方,最終以電磁波的方式進行發射。(2)監測方法。監測人員要根據《環境電磁輻射管理與電磁輻射監測》要求,在電臺發射設備周圍區域、發射塔及電磁輻射較為敏感位置設置監測點,對這些區域電磁輻射情況進行有效的監測。電磁強度應小于5.4 V/m。
3.2.3 電力設備監測
(1)工作原理。主要是電力設備周圍環境電磁輻射情況進行檢查,電力設備主要有變電站、架空電線等;電磁場特點主要表現為電暈、電場及磁場等;電磁輻射污染表現為:絕緣及電暈放電導致的干擾現象,并存在較強的生物效應。(2)監測方法。監測人員要根據《環境電磁輻射管理與電磁輻射監測》要求,按照不同等級電壓,選擇不同監測儀器和監測技術,并明確電力設備電磁強度和電場強度指標,規范電磁輻射監測技術[4]。
3.3較極低頻率電磁輻射監測方法
(1)收集與環境電磁輻射有關資料,主要包括電場強度、磁場強度、電流密度以及磁感應強度等。(2)明確監測時間和監測范圍。一般情況下,每個監測點需不間斷檢測五次,每次檢測時間在15s以上,以較為穩定的讀值為準。但是若果檢測讀值波動性較大,則應延長檢測時間。監測人員應在離地面0.5米、1米及1.5米的位置設測量點。(3)監測點布置。針對于輸電線路電磁輻射監測點的布置:應選擇具有代表性意義的檔距,并以檔距內線路中心位置作為監測點,監測點間距應為5米。針對于變電站電磁輻射監測點布置:控制中心設一個監測點;每個高壓設備區各設一個監測點;每個低壓設備區各設一個監測點;低壓和高壓區旁主變位置設一個監測點;開關設備各設一個監測點;監測點間距應為5米。針對于電廠電磁輻射監測點布置:主要是在主控室、發電機、勵磁機等位置各設兩個監測點,而電廠變電低壓側、變電高壓側、開關室、避雷器及電流互感器等,則各設一個監測點[5]。(4)檢測要求。首先在應有檢測儀器對周圍環境進行有效的檢測,并做好檢測記錄;根據檢測對象,選擇適宜的檢測儀器,并旋轉具有代表性的檢測結果;盡可能的排除周圍輻射源產生的干擾;對檢測數據進行有效的統計和整理。(5)注意要點。選擇雙軸或者以上檢測儀器;檢測環境溫度應為0至40℃,相對濕度應為5至80%;防止人出現在檢測位置周圍,檢測人員應離檢測儀器5m遠;檢測時應將手機登具有電磁輻射設備關閉;檢測點位置要平坦且無多余雜物;對檢測儀器進行有效的防護,防止其內部存在冷凝水;檢測儀器頻率要求:檢測ELF為50Hz、微波為3GHz至30GHz,三軸檢測要求:必須同時對Z、X、Y方向進行檢測,檢測路程要求:磁場: 10μT至10 mT、電場0·1kV/m至100 kV/m。
結語
隨著信息時代的帶來,電力設備和通信設備的不斷發展和應用,給人們生活帶來極大的便利,但是同時也導致環境電磁輻射量的增加,對環境造成嚴重的污染,干擾電力設備、通信設備的正常運行,對人體健康造成嚴重的危害。因此,為了減少電磁輻射對設備的干擾、對環境的污染,對人體的危害,必須加強對環境電磁輻射的監測,以為電磁輻射污染的防治提供重要依據,為人們提供一個良好的生活環境。
【參考文獻】
[1]樸光玉,徐秀華,羅鳳平,成英.芻議電磁輻射的危害及其防護措施[J].黑龍江科技信息,2009,5(19):89-90.
[2]羅穆夏,張普選,馬曉薇,楊文芬.電磁輻射與電磁防護[J].中國個體防護裝備, 2009,12(05):76-78.
[3]黃春鋒,吳建平.環境電磁輻射的監測方法[J].黑龍江科技信息,2009,8(35):90-92.
關鍵詞 電磁輻射;頻道;金屬硫蛋白(MT);人造電磁波源
中圖分類號X591 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)58-0076-02
1 電磁輻射是危害人類健康的隱形“殺手”
目前電磁輻射危害人類健康較大主要是兩大類:人造電磁波源輻射和電腦輻射。來自太陽和天體的電磁輻射需要經過地球大氣層中的臭氧層的過濾,因此對人類的傷害相對較少。
自從 1862年英國科學家麥克斯韋奠定了電磁理論和 1888年德國物理學家赫茲實驗證實電磁波的存在后,人類社會迎來了無線電通信的新時代,為人類遠距離信息傳播帶來極大方便的同時,人造電磁波源輻射危害了人類的健康。電磁波輻射對人體有傷害:1)細胞癌化促進作用;2)荷爾蒙分泌不正常;3)鈣離子激烈流失;4)引發癡呆癥;5)異常妊娠異常生產;6)高血壓心臟病;7)電磁波過敏癥;8)自殺者的增加。
電腦輻射的危害:電腦,作為一種現代高科技的產物和電器設備,在給人們的生活帶來更多便利、高效與歡樂的同時,也存在著一些有害于人類健康的不利因素。電腦對人類健康的隱患,從輻射類型來看,主要包括電腦在工作時產生和發出的各種電磁射線和電磁波、紫外線等多種輻射。電腦所散發出的輻射電波往往被人們所忽視,依國際MPRⅡ防輻射安全規定:在50cm距離內必須小于等于25V/m的輻射暴露量。但是您知道電腦的輻射量是多少嗎?電腦的輻射量:鍵盤1 000V/m,鼠標450V/m,屏幕218V/m,主機170V/m,Notebook2 500V/m。使用電腦的你要注意電腦輻射的四大危害如下:1)電腦輻射污染會影響人體的循環系統、免疫、生殖和代謝功能,嚴重的還會誘發癌癥、并會加速人體的癌細胞增殖;2)影響人們的生殖系統主要表現為男子質量降低,孕婦發生自然流產和胎兒畸形等;3)影響人們的心血管系統表現為心悸、失眠,部分女性經期紊亂、心動過緩、心搏血量減少、竇性心率不齊、白細胞減少、免疫功能下降等;4)對人們的視覺系統有不良影響由于眼睛屬于人體對電磁輻射的敏感器官,過高的電磁輻射污染還會對視覺系統造成影響。主要表現為視力下降,引起白內障等。
國家質檢總局最近公布的最新電腦產品質量國家監督抽查結果表明,電腦中的電磁輻射不容樂觀:國家質檢總局抽查了北京、上海、天津、重慶、浙江、湖北等14個省市的電腦產品,抽樣合格率為72%。因此我們對電腦輻射的危害不容忽視,電腦輻射的危害防護已成為當務之急。
2 傳統方法對電磁輻射防護效果有限
1)在電腦旁放上幾盆仙人掌,它可以吸收一定的電磁輻射;2)還對于生活緊張而忙碌的人群來說,抵御電腦輻射最簡單的辦法就是在每天上午喝2杯~3杯的綠茶,吃一個橘子。茶葉中含有豐富的維生素A原,它被人體吸收后,能迅速轉化為維生素A。維生素A不但能合成視紫紅質,還能使眼睛在暗光下看東西更清楚,因此,綠茶不但能消除電腦輻射的危害,還能保護和提高視力。如果不習慣喝綠茶,茶同樣也能起著抵抗電腦輻射和調節身體功能的作用,螺旋藻、沙棘油也具有抗輻射的作用;3)上網前先做好護膚隔離,如使用珍珠膜,獨特的“南珠翠膜”在肌膚上形成一層0.001mm珍珠膜,可以有效防止污染環境的侵害和輻射,其次電腦使用后,臉上會吸附不少電磁輻射的顆粒,要及時用清水洗臉,這樣將使所受輻射減輕70%以上;4)操作電腦時最好在顯示屏上安一塊電腦專用濾色板以減輕輻射的危害,室內不要放置閑雜金屬物品,以免形成電磁波的再次發射。使用電腦時,要調整好屏幕的亮度,一般來說,屏幕亮度越大,電磁輻射越強,反之越小。不過,也不能調得太暗,以免因亮度太小而影響效果,且易造成眼睛疲勞;5)應盡可能購買新款的電腦,一般不要使用舊電腦,舊電腦的輻射一般較厲害,在同距離、同類機型的條件下,一般是新電腦的1倍~2倍;6)電腦擺放位置很重要。盡量別讓屏幕的背面朝著有人的地方,因為電腦輻射最強的是背面,其次為左右兩側,屏幕的正面反而輻射最弱。以能看清楚字為準,至少也要50cm~75cm的距離,這樣可以減少電磁輻射的傷害;7)注意室內通風:科學研究證實,電腦的熒屏能產生一種叫溴化二苯并呋喃的致癌物質。所以,放置電腦的房間最好能安裝換氣扇,倘若沒有,上網時尤其要注意通風。
3 金屬硫蛋白(MT)是電磁輻射防護的新秀
金屬硫蛋白(Metallothionein,MT)也稱為金屬硫氨酸甲基內鹽,具有抗輻射的功能,能有效對抗電離輻射及電磁輻射,是目前發現的最有效的抗輻射物質之一。
1957年哈佛大學的Margoshes和Valee等在研究馬腎臟蓄積鎘的過程中首次發現并分離出MT,此后,在真核微生物、高等植物、原核生物等均發現有MT存在并能被分離出來。在1997年的第四屆國際MT會議上,被發現并確定氨基酸序列的MT共有170多種。MT是一種具有天然生物活性的物質,具有廣泛的生物學功能,涉及生物有機體的生長、發育、生殖、衰老、腫瘤發生、免疫、應激等各個方面。其主要作用是:參與體內微量元素的儲存、運輸和代謝,解除重金屬的毒性,清理體內自由基,拮抗電離輻射,增強機體的免疫力和抗應激能力,參與DNA的復制、轉錄和能量代謝的調節過程。因此,MT在拮抗電離輻射和清除體內多余自由基方面具有十分重要的作用。
對MT的研究自50年代末開始以來,已有50余年的歷程,研究成果涉及生物化學、環境科學、學、毒理學、方法學及營養學等諸多領域。MT在人體內能合成分泌的稀有的極其重要的生理物質,對自由基的清除能力,比體內分泌的自由基專職清除劑SOD強一萬倍。MT是非藥物,但有藥所不及之功。MT進入人體內不用通過生物轉化,能直接發揮其生理作用。在治療或輔助治療疾病中,是通過清除體內自由基,為細胞提供良好的潔凈的生理環境,分化年輕細胞,使體內腺體組織得于修復活化,分泌大量的生理物質;如;酶類及激素類等,使人體代謝處于動態平衡。金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在于生物中的低分子量、富含金屬和半胱氨酸,且能被金屬或其它因素誘導生成的金屬結合蛋白。是一種具有天然生物活性的物質,具有廣泛的生物學功能,其主要作用是:提高人類對抗電離輻射和電磁輻射能力,免受電磁輻射對人類健康傷害;參與微量元素的儲存、重金屬解毒、清理自由基、增強機體的免疫力;以及參與DNA的復制、轉錄和能量代謝的調節過程都具有重要生物學作用,啟示金屬硫蛋白在中具有誘人的應用前景。
近年來,對MT的研究和應用已經涉及到農業、醫藥、保健、生物工程、環境保護等諸多領域。特別是發現了MT能有效對抗電離輻射及電磁輻射的功能后,尤其顯示出了金屬硫蛋白開發和利用的誘人前景。
目前的科學研究證實了金屬硫蛋白(Metallothionein,MT)具有以下功能:1)清除自由基。它清除自由基的能力比體內專職的自由基清除劑超氧化歧酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)強一萬倍;2)抗輻射和紫外線照射:MT含豐富的細胞組織,可抵抗離輻射或紫外線引起的細胞組織損傷。小鼠藥效試驗己初步證實,MT具有桔抗Co60輻射、對由急性放射線疾病所引起的血小板損傷有恢復作用功能,能有效對抗電離輻射及電磁輻射,是目前發現的最有效的抗輻射物質之一;3)現代美容護膚品富含的ZnMT(金屬硫蛋白)被世界衛生組織列為向全世界重點推薦的抵御電腦輻射、抗衰老駐容顏的醫學、美容品生物制品,在肌膚表面形成酸性電離保護膜, 有效阻隔電腦輻射對面部肌膚的損害,專為長時間使用電腦的工作者設計;4)參與體內微量元素代謝: MT可根據體內微量元素狀況,自動釋放出金屬離子,補充體內所缺元素,調節體內微量元素平衡增強體質;5)防止細胞癌變:MT可消除自由基、重金屬,從而防止它們致癌、致突變作用。幫助維持細胞正常代謝和分裂,激發人體免疫功能,增強肌體的防癌抗癌作用。細胞是組成人體最基本的單位,一切生命活動都在細胞之間完成,能量的供給最終是為細胞服務,只有健康的細胞,人體才能發揮正常的生理功能,才有靚麗的表現。
鑒于電磁輻射無處不在的危害性,經過人們多年的努力,就電腦等電子產品的生產制造,在輻射、節能、環保、人體工程學等方面制定出了MPR、TCO、FCC、UL等多種嚴格的認證標準,因此近年來節能、環保、輻射少的“綠色電腦”也應運而生,以確保減輕電腦輻射對人類健康的傷害。然而在無線電通信十分發達的21世紀新時代,人類賴以生存的地球已經籠罩在人造電磁波源的輻射當中。MT金屬硫蛋白作為電磁輻射防護的新秀,它清除自由基的能力比體內專職的自由基清除劑超氧化歧酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)強一萬倍。并能有效對抗電離輻射及電磁輻射,是目前發現的最有效的抗輻射物質之一,又是一種結合有微量金屬元素的低分子蛋白質,極易被機體吸收利用,因此MT是一種十分有前景的抗電磁輻射的新型保健食品,也將成為美容護膚品的添加劑和消除電磁輻射危害的首選物質,我們應加快MT開發利用的步伐。
參考文獻
[1]陳春英.用同步輻射X熒光分析法研究兔肝金屬硫蛋白中的微量元素[J].核技術,2003(1).
防電腦輻射的方法
第一招:在電腦旁放上幾盆仙人掌,它可以有效地吸收輻射。
第二招:還對于生活緊張而忙碌的人群來說,抵御電腦輻射最簡單的辦法就是在每天上午喝2至3杯的綠茶,吃一個橘子。茶葉中含有豐富的維生素A原,它被人體吸收后,能迅速轉化為維生素A。維生素A不但能合成視紫紅質,還能使眼睛在暗光下看東西更清楚,因此,綠茶不但能消除電腦輻射的危害,還能保護和提高視力。如果不習慣喝綠茶,茶同樣也能起著抵抗電腦輻射和調節身體功能的作用,螺旋藻、沙棘油也具有抗輻射的作用;
第三招:上網前先做好護膚隔離,如使用珍珠膜,獨特的“南珠翠膜”在肌膚上形成一層0.001mm珍珠膜,可以有效防止污染環境的侵害和輻射;其次電腦使用后,臉上會吸附不少電磁輻射的顆粒,要及時用清水洗臉,這樣將使所受輻射減輕70%以上!
第四招:操作電腦時最好在顯示屏上安一塊電腦專用濾色板以減輕輻射的危害,室內不要放置閑雜金屬物品,以免形成電磁波的再次發射。使用電腦時,要調整好屏幕的亮度,一般來說,屏幕亮度越大,電磁輻射越強,反之越小。不過,也不能調得太暗,以免因亮度太小而影響效果,且易造成眼睛疲勞。
第五招:應盡可能購買新款的電腦,一般不要使用舊電腦,舊電腦的輻射一般較厲害,在同距離、同類機型的條件下,一般是新電腦的1-2倍。
防手機輻射的方法
1、當手機接通時,輻射量會達到正常通話時的三倍。為了減少手機輻射的危害,專家提出四點建議:第一盡量縮短通話時間;第二在手機接通的瞬間,將天線遠離頭部;第三使用分離式耳機;第四,使用手機防輻射套。
2、避免輻射,打手機應取下金屬架的眼鏡。據英國移動中心一項測試表明,金屬眼鏡框明顯導致電磁場增強,其使用者對電子輻射的吸收率增加63%。打手機時產生的電子輻射通過金屬眼鏡框這種導體,進入人腦,可能會將射線導入眼和大腦從而使之受損。
3、手機信號只有一格時,輻射較大,這時建議不要接通電話。
4、在車上打手機對人危害非常大,越大的車上打手機危害越大。城市上班族一般都會在上下班乘車途中接聽手機,由于車廂都是金屬外殼,所以大量的手機電磁波在車內來回反射。這些電磁波密度大大超過國際安全標準,嚴重影響了大家的健康。
5、手機別放枕頭邊。盡量不要用手機聊天,睡覺時也注意不要把手機放在枕頭邊。
6、不要把手機掛在胸前。許多人尤其很多女孩子喜歡把手機掛在胸前,但是研究表明,手機掛在胸前,會對心臟和內分泌系統產生一定影響。有專家認為,電磁輻射還會影響內分泌功能,導致女性月經失調。即使在輻射較小的待機狀態下,手機周圍的電磁波輻射也會對人體造成傷害。心臟功能不全、心律不齊的人尤其要注意不能把手機掛在胸前。
7、不要把手機掛在腰部或腹部旁。電磁波輻射不但可以導致孕婦流產、少兒畸形,還嚴重威脅中青年男性的生育能力。專家建議手機使用者盡量讓手機遠離腰、腹部,不要將手機掛在腰上或放在大衣口袋里。當使用者在辦公室、家中或車上時,最好把手機擺在一邊。外出時可以把手機放在皮包里,這樣離身體較遠。
8、手機充電器、便攜式單放機在插座上的變壓器磁場較高,不過距離僅30厘米遠磁場可降低了不少,所以要保持距離。
9、手機不用時盡量關閉,手機只要接通電源,就會發出電磁輻射,只是在通信的時候發出的輻射量要大于待機時的輻射量,處于待機狀態時盡量放在離身體遠一點的地方。
10、使用耳機來接聽手機也能有效減少手機輻射的影響。配備手機專用耳機,實現遠距離的使用是減少手機輻射比較有效的辦法。
使電腦輻射對人體的危害降到最低
1、避免長時間連續操作電腦,注意中間休息。要保持一個最適當的姿勢,眼睛與屏幕的距離應在40~50厘米,使雙眼平視或輕度向下注視熒光屏。
2、室內要保持良好的工作環境,如舒適的溫度、清潔的空氣、合適的陰離子濃度和臭氧濃度等。
3、電腦室內光線要適宜,不可過亮或過暗,避免光線直接照射在熒光屏上而產生干擾光線。工作室要保持通風干爽。
4、電腦的熒光屏上要使用濾色鏡,以減輕視疲勞。最好使用玻璃或高質量的塑料濾光器。
5、安裝防護裝置,削弱電磁輻射的強度。
6、注意保持皮膚清潔。電腦熒光屏表面存在著大量靜電,其集聚的灰塵可轉射到臉部和手部皮膚裸露處,時間久了,易發生斑疹、色素沉著,嚴重者甚至會引起皮膚病變等。
7、注意補充營養。電腦操作者在熒光屏前工作時間過長,視網膜上的視紫紅質會被消耗掉,而視紫紅質主要由維生素A合成。因此,電腦操作者應多吃些胡蘿卜、白菜、豆芽、豆腐、紅棗、橘子以及牛奶、雞蛋、動物肝臟、瘦肉等食物,以補充人體內維生素A和蛋白質。而多飲些茶,茶葉中的茶多酚等活性物質會有利于吸收與抵抗放射性物質。
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關鍵詞 電磁防護;飛機;設計
中圖分類號V22 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2014)116-0173-02
0 緒論
隨著現代電子戰飛機的發展,任務系統的發射功率越來越大,作用距離越來越遠,對飛機其他系統及人員的影響就越來越嚴重,因此電磁防護性能對載機安全性、可靠性方面顯示出越來越重要的的作用。
1 電磁輻射危害初步分析
電磁輻射場對人員和設備的安全性危害“看不見、摸不著”,其危害性不容易被人們認識。電磁輻射造成的瞬時過電壓不僅會引起機載電子系統中的敏感元器件暫時故障或永久性損害,甚至還會引起機載人員生理機能的暫時或永久性損傷。現就飛機任務系統電磁輻射初步分析,電磁輻射可能危害在如下幾個方面:
1)超量的電磁輻射對人體有害,系統設計中應考慮人員的電磁防護問題;
2)燃油和其它易燃物在強電磁環境下可能發生危險,系統設計中要采取有效措施,盡量避免發生危險;
3)強電磁能會危害部分結構、系統裝置、部品器件的非金屬零部件、絕緣材料的物理特性、系統設計中應分析可能的危害,采取有效措施避免發生危害;
4)電磁輻射會直接造成部分元器件及電子電氣設備的物理損壞。系統設計中應分析可能的危害,采取有效措施避免發生危害;
5)強電磁輻射可能危及飛機發動機的系統裝置、危及發動機的非金屬零部件、電子電氣設備等,造成部分系統裝置、部品期間的失效或損壞。系統設計中應分析電磁輻射可能的危害,采取措施避免發生危害;
6)機上部分設備的自毀裝置、信號彈等在強電磁場環境中,可能接受傳導發射或輻射發射能量而意外引爆。故系統設計中應分析可能的危害,采取適當措施避免發生意外引爆。
2 電磁防護設計
2.1 電磁防護定義
電磁防護是利用連續導電材料減少電磁場向機體內指定區域穿透,控制電磁波由輻射源經泄露途徑向飛機各指定艙室傳導和輻射傳播。
飛機結構電磁防護設計是基于電磁波傳播特性采取的結構設計措施。對一個完整的導電連續體,可以阻擋外部電磁波的輻射進入或大大降低輻射進入的強度,對內部的人員或設備就不會造成安全問題。但飛機因使用和制造要求,存在大量的活動門、窗、結構縫隙、電介質結構等,這些部位就是通過電磁波輻射進入的通路,通過這些輻射進入的電磁波,當能量達到一定強度時,就會危害到艙內人員安全和設備的正常工作。
2.2 電磁防護原理
電磁防護原理就是對非導電連續結構采取必要的設計措施,阻斷電磁輻射從一個區域進入另一個區域的通路,或通過降低輻射進入的強度,達到滿足人員安全和設備安全可靠工作的目的。
2.3 電磁防護材料和要求
為保證人員安全,駕駛艙、工作艙、休息艙的電磁環境應滿足一定的安全限值。
電磁防護材料選擇的原則是使用標準、導電性材料,或則使用鐵磁性材料;在選擇時主要考慮的是材料的機械性能而不是鐵磁特性。通常選擇的電磁防護材料為以下幾種:
1)金屬絲網
材料通常為蒙乃爾合金、鈹銅、鍍錫銅絲等。屏蔽材料在低頻電磁波時較高、高頻時屏蔽效能較低,一般是用在1GHZ以下的環境。
2)導電布
是以纖維布經過前置處理后施以電鍍金屬鍍層使其具有導電性能的導電纖維布。一般使用鎳包銅的鍍層順序(鎳―銅―鎳)制成,其表面電阻小于0.08Ω/sq,最佳屏蔽電磁波頻率范圍為100KHZ~3GHZ,屏蔽效能大于60dB,對高頻電磁波屏蔽效果不理想。
3)硅脂導電膠
利用硅脂的高粘性和金屬顆粒的高導電性結合而成,是一種室溫固話的導電膠,固化后形成一個易彎曲且有彈性的導電連接頭或密封墊。
硅脂導電膠包括72-00002、72-00192/00139、50-02-1030-0000、72-00236、72-00035、TP-SAS-200-0251等牌號。
4)導電布襯墊
由鍍有銅鎳等導電織物包覆不導電的泡沫棉制成,屏蔽性能可超過95~120dB,具有導電性高,抗腐蝕特性;多背部貼膠,方便安裝,對于寬頻段電磁波都具有較好的屏蔽性能。但頻繁摩擦會損壞導電表層。
5)導電橡膠
導電橡膠是將導電顆粒填料均勻分布在硅橡膠中,通過壓力使導電顆粒接觸達到良好的導電性能,兼具良好的密封和屏蔽性能。
導電橡膠填料一般包括鎳包銅粉填料、鋁鍍銀填料、銅鍍銀填料、玻璃鍍銀填料、純銀填料等。
6)導電膩子
導電膩子由四種填有玻璃銀或銅鍍銀微粒的單組分樹脂組成。用于提高結構接口、孔縫和空隙的完整性,填實較大范圍的。使用安全性較高、耐腐蝕性強、最大屏蔽效能可達100dB。
導電膩子包括72-00005、72-00014、72-00151、72-00202等牌號。
2.4 機體結構電磁防護設計
在飛機的電磁防護設計過程中,要求對內部隔框、地板、頂棚等進行電磁防護設計。飛機內部電磁防護設計主要用于防止內部輻射源或泄漏源輻射進入工作艙或設備艙,對人員或設備造成輻射危害。對內部輻射場的防護,通常由隔框、地板、機身壁板、頂棚、縱向墻等機身結構組成電磁屏蔽線,將電磁輻射場控制在電磁屏蔽線內。
由于艙內空間有限,設備多,電纜鋪設密集,內部輻射場對全機的電磁干擾難以排除,為降低電磁輻射設計難度,應考慮采取以下措施來提高人員或設備電磁輻射安全性設計要求:
1)設計合理的屏蔽線;
2)設置屏蔽艙。若有多個發射機,盡可能將發射機集中布置后設計屏蔽艙,再對屏蔽艙采取電磁防護設計,以降低電磁防護設計難度,降低電磁防護設計成本,減輕電磁防護設計重量;
3)在管接頭、接縫、通過孔處,采用屏蔽材料包扎,以封堵輻射能量泄露。
2.5 電磁防護設計存在的技術問題
電磁防護設計在飛機結構中存在以下幾方面的技術問題:
1)飛機電磁防護設計是關系到飛機在復雜電磁環境下的安全性和可靠性的設計技術。在電磁防護設計時,應明確飛機使用剖面的外部輻射場,避免過設計或設計不足;
2)國內還沒有能適應飛機電磁防護設計的屏蔽材料,目前所使用的屏蔽材料如導電膠、導電膩子、導電布、導電橡膠板、導電布襯墊、鈹銅簧片等很難適應飛機結構耐環境、大間隙、變間隙、空中變形等條件下的適應性要求;
3)現有技術條件下,電磁防護設計缺乏全狀態試驗驗證,難以真實反映飛機結構的防護性能。
3 結論
飛機電磁防護設計在國內外還沒有相關技術資料和成熟經驗可借鑒,要形成完整成熟的技術體系,還需很多問題去解決。由于電磁輻射危害與電磁防護設計工作的復雜性,對這一方面的問題需要更多的工程技術人員去關注和參與,努力盡快提升我國飛機電磁防護設計技術水平,提高飛機在復雜電磁環境下的適應能力和生存能力。
摘要:從分析顯示模組的設計方法及LED顯示模組電磁輻射干擾現象入手,比較燈驅分離與燈驅一體電磁兼容(EMC)設計特點。從EMC線路設計、屏蔽、吸波、濾波技術以及合理的接地措施探討電磁兼容對策。
關鍵詞:LED顯示屏;電磁兼容
中圖分類號:TN312+.8文獻標識碼:A
LED Display Module Design and Electromagnetic Compatibility (EMC)
WANG Qiao-li,XIA Zhi-qing
(Shenzhen SANSUN Hi-tech Co.,Ltd.,Shenzhen 518057,China)
Abstract: From the display module design and LED display modules electromagnetic radiation harassment, compared with the lamp lights flooding from flooding one of electromagnetic compatibility (EMC) design features. EMC lines from design, shielding, absorbing and filtering technology, reasonable measures to investigate the grounding of electromagnetic compatibility (EMC) countermeasures.
Keywords:LED display;electromagnetic compatibility(EMC)
前言
LED顯示屏使用的電源電壓為220V,工作時需與計算機相連,國家認證監督管理委員會于2002年將LED室內電子顯示屏列入《第一批實施強制性產品認證的產品目錄》;信息技術設備中與計算機連用的顯示設備,應經過強制性產品認證后,方可出廠、銷售、進口,或者在其它經營性活動中使用。LED顯示屏3C認證的難點是電磁兼容(electromagnetic compatibiliy,EMC)問題。各種電流信號,如時鐘、數據、鎖存、尋址等脈沖信號成為輻射干擾的輻射激勵源,而內部的各種連接線纜及PCB上的布線,則會形成輻射通道的輻射器,形成對外電磁輻射干擾,本文就此論述LED顯示模組燈驅分離與燈驅一體的電磁輻射干擾設計優劣。
1 LED顯示模組的電磁輻射干擾
LED顯示模組是由數字電路構成的顯示單元。其高速的工作頻率、同步的脈沖大電流驅動(15~50mA)以及數量極大的LED發光管引腳和接插件產生的干擾因LED顯示面的需要而無法完全屏蔽,使得LED顯示屏是一個電磁輻射干擾較大的電子設備。由于LED顯示屏具有高速刷新功能,抗干擾的能力相對較強,一般能滿足GB/T19954.2電磁兼容的要求。所以本文著重討論LED顯示模組的電磁輻射干擾,特別是燈驅分離與燈驅一體電磁輻射干擾。
1.1LED顯示模組電磁輻射干擾源分析
LED顯示板的LED燈板和LED驅動板,通過排針連接,簡稱燈驅分離。LED燈板與LED驅動板設計在一張線路板上,簡稱為燈驅一體。
由于LED顯示屏采用全數字化灰度形成方法,完全依靠電流脈沖驅動燈板LED發光,因而在形成高品質圖像時,所使用的信號頻率也被同步地大幅度提高,產生變頻電脈沖,頻譜延伸非常寬,已經落入對其它電子設備產生干擾的頻段內,電磁干擾幅度大。如果不采取EMC設計,產品將無法滿足GB9254的要求。對于現有不采取EMC設計的LED顯示模組,其主要的電磁干擾來源于以下方面,以燈驅分離為例說明。
現有的燈驅分離,LED燈板與IC驅動板分離,通過大量的排針連接,燈板為雙面PCB板,驅動板亦為雙面PCB板。某一路信號導通時,產生差模輻射。如圖1即形成閉環輻射。由于燈驅分離,其閉環的路徑較長。差模電磁輻射值最大由公式(1)計算。得出減少信號閉環面積是最積極的辦法,相對于燈驅一體的設計,由于其閉環面積大,其電磁輻射值要大。
E=131.6×10-16(f2AI)/r(1)
上述公式中,E為電場強度;單位V/m;f為電流頻率,單位Hz;A為閉環面積(m2);I為電流強度,單位A,r為觀測點到電流環路的距離,單位m。
某一路信號未閉合,將產生共模輻射,如圖2所示。共模輻射,與信號路徑長短有直接關系,其最大值為:
E=12.6×10-7×(fIL)/r(2)
其中L為路徑長度,單位為m。燈驅分離相對于燈驅一體,因為信號路徑不同,顯然LED燈板與驅動板分離,其電磁輻射要強。
上述公式,在同一線路設計和測試條件下,f、I、r相同,產生的差模與共模輻射強度直接與閉環面積和信號路徑長短成正比。
現有的燈驅分離或者是燈驅一體,其PCB板按雙面板設計,其設計缺乏有效的屏蔽措施,合理的接地措施。對器件的布局,因要考慮設計需要和熱量管理,也很難保證IC或LED燈合理布局,加之對LED顯示模組設計的電流高頻信號及實際使用的需求設計,控制電磁輻射仍非常困難。因此,燈驅分離或燈驅一體的雙面PCB板的設計,是一種不合理的EMC設計。
2LED模組PCB板電磁輻射EMC設計要點
抗電磁輻射EMC線路板設計要點分為屏蔽、濾波,以及器件合理布局。
2.1屏蔽
由于雙層線路板構成LED顯示模組,其發光面是無法屏蔽的,因此,線路設計用雙層PCB是一種不合理的設計。采用四層PCB設計,將是比較理想的屏蔽辦法。對于大間距像素模組,采用四層PCB設計,燈驅合一將有效改善電磁輻射;對于小間距像素模組,在考慮LED顯示模組的熱量管理的前提下,采用燈板和驅動板分離,都用四層PCB板做燈驅分離設計,也能較好地解決屏蔽的問題。
線路設計中,供電電源走線路板一面,而地線走另一面的重合部分,供電電源線盡量與地線靠近,LED燈在顯示面只保留焊盤,布線層是中間層。這樣既解決屏蔽問題,又充分考慮減少差模發射的閉環面積,從而減少輻射量。
2.2器件的合理布局將減少線路差模輻射和共模輻射
濾波及器件的合理分布是在熱量管理優先的前提下,實現減少閉環面積和縮短高頻信號傳輸距離。由于線路閉環面積及傳輸距離與對外電磁輻射成正比。減少面積或傳輸距離,就能減少輻射量。特別要關注時鐘、數據及掃描驅動的閉環面積和傳輸距離,因為這些信號是電路中頻率最高的,應盡量為時鐘信號、高頻信號、敏感信號等關鍵信號提供專門的布線層,并保證其最小的回路面積。必要時應采取手工優先布線、屏蔽和加大安全間距等方法,保證信號質量。
環路最小規則,即信號線與其回路構成的環面積要盡可能小,環面積越小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。針對這一規則,在地平面分割時,要考慮到地平面與重要信號走線的分布,防止由于地平面開槽等帶來的問題;對一些關鍵信號盡量采用地線隔離,對一些頻率較高的設計,需特別考慮其地平面信號回路問題,建議采用多層板為宜。
防止信號線在不同層間形成閉環。在多層板設計中容易發生此類問題,閉環將引起輻射干擾。
2.3濾波是線路設計必須的環節
在IC電源與地之間設置合適的去耦電容,引線要短,把地線設計成一個地線面,能使輻射的環路變得最小。在地線環路中設置多個與外殼串聯的高耐壓陶瓷電容,使得濾波屏蔽的效果更好。在印制版上增加必要的去耦電容,濾除電源上的干擾信號,使電源信號穩定。在多層板中,對去耦電容的位置一般要求不太高,但對雙層板,去耦電容的布局及電源的布線方式將直接影響到整個系統的穩定性,有時甚至關系到設計的成敗。在設計時,還要考慮到由于傳輸距離過長而帶來的電壓跌落給器件造成的影響,必要時增加一些電源濾波環路,避免產生電位差。能否正確地使用去耦電容,關系到整個板的穩定性。
2.4走線的方向控制規則
相鄰層的走線方向應成正交結構。避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間竄擾;當由于板結構限制(如某些背板)難以避免出現該情況,特別是信號速率較高時,應考慮用地平面隔離各布線層,用地信號線隔離各信號線。
3線路板接口端子連線設計
線路板接口端子連線設計是線路板輻射干擾重要環節。通常的做法是加裝濾波裝置和安裝鐵氧體磁環,更進一步的做法是盡量減少扁平線電纜,而使用雙絞線或同軸電纜,外加氧體磁環。線纜的長度盡可能短。在通信距離較遠的場所,最好的辦法是使用光纜。
4結論
綜上所述,為抑制電磁輻射干擾,完成LED顯示屏3C認證,線路板的設計是最為關鍵的環節,改變設計理念,是規范電磁兼容線路設計必不可少的步驟,對推動LED顯示屏行業健康發展,提高行業的整體素質是十分有意義的,特別是對推動各種認證、提高國際競爭力尤為重要。