发布时间：2023-10-12 09:33:36
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电磁辐射产生的原因样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
【关键词】电磁辐射 移动通信 基站 安全距离
1 引言
近几年来，某些区域移动网络信号差成为用户投诉的焦点，可一旦运营商去这些区域增设移动通信基站，却又遭到用户集体反对。投诉多和建站难成为困扰电信运营商的两难问题，电信运营商的通信保障能力正因基站建设难而下降。以上海移动为例，10年来手机用户增长了10倍，话务量猛增了300%，但是移动基站数在内环线范围只增加了10%左右。从2008年1月到2009年5月底，上海移动一共有177座基站因各种原因被迫关闭。造成这个两难问题的原因之一是公众对基站电磁辐射的恐惧。
随着3G网络的建设，更多的移动通信基站将架设在人口密集的城市上空。为了科学认识移动基站的电磁辐射，消除公众对基站的不安，有必要对基站电磁辐射及其对环境的影响进行研究和分析。
2 移动通信基站的电磁辐射
电磁辐射，是指能量以电磁波的形式在空间传播的现象。基站电磁辐射一般是指室外部分的电磁辐射，室外部分主要由馈线（传输线）和天线组成。基站运行时，其发射天线将馈线中的高频电磁能转化成为自由空间的电磁波，电磁波承载着能量向周围空间传播，形成电磁辐射。
图1是移动通信基站天线辐射电磁波的基本原理图，导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射能力与导线形状和长短有关。如果两导线的距离很近，那么导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱；将两导线逐渐张开，导线所产生的感应电动势叠加，辐射随之逐渐增强，直至两导线电流方向一致时达到最强。当导线的长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱；当导线的长度等于1/4波长时，辐射最强，称为半波对称振子。实际的天线是由振子叠放而成的。
移动通信基站天线按照方向性可以分为全向天线和定向天线。方向性反映天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力，天线方向性的获得，是通过天线内部加反射板或振子叠放而实现的。基站天线方向性的选择可以满足不同区域的电磁辐射的需要，例如乡村大区制的站型选用全向天线，而城区小区制的站型选用定向天线。
作为移动通信系统的重要组成部分，基站天线在提高移动通信网络覆盖范围和网络营运指标中起着重要作用，同时带来的问题是公众对基站电磁辐射的不安与恐惧。
3电磁辐射与健康及电磁辐射标准
电磁辐射是能量流，虽然看不见、听不到、闻不着，但是电磁辐射可能引起装置、设备、系统性能降低，还可能对有生命或无生命的物质产生损害，这就是电磁辐射污染。
当人体暴露在电磁波环境中，不同波段的电磁波会对人体产生不同的生物效应，可能会导致细胞损伤、变异或死亡。此外，人体的器官和组织存在微弱的电磁场，它们是稳定而有序的，如果受到外界电磁波的干扰就会遭到破坏，人体正常循环机能随之遭到一定程度的损伤，长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、听力下降、血压异常、皮肤产生斑痘等[1]，公众由此产生对电磁辐射的恐惧。
第5届电磁辐射与健康国际研讨会（2009，杭州）的会议报告指出，低强度电磁波的生物学效应及其作用机制至今还是一个困扰学术界的充满争议的问题，各国电磁辐射的卫生学标准还存在着甚至上百倍的差异。对照一些组织和国家的公众照射限值[2,3]，发现我国的标准更严格、更安全可靠。例如，在900MHz移动通信频段，中国环保局制定的公众照射限值（功率密度）是40μw/cm2，而欧洲电子技术标准委员会制定的公众照射限值是450μw/cm2。国内目前使用的相关标准主要有：《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）、《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）和《辐射环境保护管理导则－电磁辐射监测仪器和方法》（H J/T10.2-1996）。
4 移动通信基站电磁辐射对环境的影响因素
移动通信基站电磁辐射对环境的影响因素很复杂，包括天线性能、高度、距离、角度、环境背景、基站形状、话务状况等等。
为了分析移动通信基站对居民生活环境产生的电磁辐射污染状况，胡冀等通过比较测量，得出的结论是[4]：电磁暴露小区的电磁辐射强度明显高于对照小区，但平均值都在GB9175-88的一级安全范围内（10μw/cm2）；安装铝合金防盗网具有良好的电磁场屏蔽作用；同时建有两个通信基站的小区，两者所产生的电磁辐射在某一区域范围可产生电磁场叠加现象，使辐射强度增加；个别与基站天线距离较近（小于20m）、窗户与基站天线处于同一水平位置和与基站天线主瓣方向一致的居室内，电磁辐射功率密度远远超出一级安全范围，可达到20.44μw/cm2，但也在GB9175-88的二级中间区容许范围内（40μw/cm2）。
此外研究还发现，天线主瓣方向区域电磁辐射不一定较高，副瓣方向区域电磁辐射也不一定较低。这其实并没有与理论相违背，因为环境地形、地貌、建筑物钢筋水泥结构、空中架设的电线等等，都将对电磁波产生反射、绕射、折射、散射和吸收，从而使得电磁辐射强度的分布复杂化。
通过物理学的观点分析，基站发射电磁波的功率密度随距离的增大而减小，而事实并非如此，在近距离范围（30m内），由于上述环境地形等因素的影响，电磁波的功率密度随距离的变化规律很复杂，往往在某处达到最高值。以某移动基站为例[5]，在不同时间对距离与功率密度的关系进行测量分析，关系曲线如图2所示。对特定基站而言，在某一固定距离处，功率密度还与时间有关，也即与话务量有关，如图3所示，凌晨话务量低，功率密度也低，功率密度整体上随话务量的增加而增加。
5 移动通信基站安全距离的理论计算方法[6~8]
由于移动通信基站发射电磁波的功率密度分布不仅与基站性能指标有关，还与周边环境、话务量因素等有关，因此，移动通信基站安全距离的计算一直是个复杂的问题。下面根据国家环保局的H J/T10.2-1996中关于微波远场轴向功率密度计算公式进行理论分析，这个计算公式的表达式为：
（1）
式中，Pd（μw/cm2）为离基站天线水平距离为d处的电磁波功率密度，d（m）为离基站天线的水平距离，P（w）为机顶发射功率，G（倍数）为天线最大辐射方向的增益。
下面分析计算方法。图4所示的一种基站天馈线系统，基站设备上每一块载频插板连接一根载频输出线，每根载频输出线含有两个频点，每个频点有其固有的发射功率。载频输出馈线在需要耦合器时存在，耦合器的作用是将多个频点的电磁波信号合到一根天线馈线上发送，具有一定的功率损耗。天线馈线一般比较长，也有一定的功率损耗，还需考虑避雷针和馈线接头等带来的损耗。天线向空间发射电磁波，天线的增益越大，发射电磁波的功率越强。
如前所述，每根载频输出线含有两个频点，A点处的信号功率为每个频点固有功率的2倍，两根载频馈线的信号耦合到B点，耦合后的功率大小需考虑耦合器的损耗，两个耦合器输出的总信号经过天线馈线后将再次损耗。也即，载频输出信号在C点的总功率应考虑到耦合器与天线馈线的两次损耗，式（1）中机顶发射功率P应为损耗后的功率。
根据H J/T10.2-1996中电磁辐射环境影响评价方法与标准，对单个项目的影响必须限制在《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）公众照射导出限值的若干分之一。在评价时，对于由国家环境保护局负责审批的大型项目可取GB8702-88中功率密度限值的1/2；其他项目则取功率密度限制值的1/5作为评价标准，即移动通讯基站的功率密度限值应是8μw/cm2，即式（1）中Pd＝8μw/cm2，这样就可根据式（1）计算基站最大辐射方向上的安全距离了。
应该指出，假如偏离最大辐射方向，天线增益将急剧下降，保护距离随之急剧减小。假如有建筑物阻隔，电磁波穿过一般砖墙要衰减6dB左右（为原来功率的1/4），而穿过带钢筋的墙要衰减20dB（为原来功率的1/100）；城市市区建筑物密集，安全距离应比理论计算值小很多。此外，由于基站设备容量足够，加上GSM系统有功率控制和非连续发射功能，天线全方位全功率发射电磁波的可能性几乎是没有的，也即实际的天线辐射功率要小很多，实际的安全距离远小于理论计算值，公众不必对基站产生恐惧。
6 结束语
一方面，政府、企业和公众应该对电磁辐射产生的环境影响引起足够的重视；另一方面，媒体应该积极做好宣传教育工作，消除公众对电磁辐射的恐惧心理，使公众合理科学地面对移动通信基站的电磁辐射；此外，专业技术人员应加快新技术研发，设计出更高标准的天线发射系统，最大限度降低电磁辐射污染。
为了消除公众的不安，创建和谐城市生活环境，上海的做法值得借鉴，改“事后配套”为“事前介入”，基站选址遵循“政府大楼、企事业单位办公大楼、公建配套设施、住宅建筑”的先后顺序，将移动通信基站建设纳入城市基础设施建设和住宅建设的总体规划中。
参考文献
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【作者简介】
1.电磁辐射的定义分类
电磁辐射是能量以电磁波的形式由源发射到空间或者以电磁波的形式在空间传播。电磁辐射因其频率和强度的不同，会对人体产生不同的危害。电磁辐射可分为三个级别：微波、射频、低频，低频辐射频率为
2.低频辐射对不同人群身体健康的影响
电磁辐射的损伤机制主要包括三个方面：热效应、非热效应、累计效应。热效应是通过电磁场或者其他方式使机体或系统加热而引起的变化，非热效应是电磁场通过除热效应以外的其他方式引起生物体生理生化改变的过程，具有极低频的特点；累计效应是在热效应和非热效应未得到修复而使辐射损伤得到累积的效应。
电磁辐射对人体的危害与多种因素有关，如辐射强度及频率、辐照时间、距离、年龄、性别、健康状况等等。多项研究表明低频辐射会对人体产生多种危害。
如低频电磁辐射（电视机）对儿童心理健康发展、认知能力会产生负面影响；低频辐射引起胚胎眼巩膜成纤维细胞的分子病理改变，这可能是产生近视的原因之一；极低频电磁辐射工频辐射可能对作业区工作人员肝细胞的合成、排泄功能有一定影响，同时也可能引起肝细胞损伤；暴露于不同强度的电场和磁场在一定程度上对作业人员的心血管系统具有一定的影响；现代化通信办公设备对公职人员耳、眼产生不良影响。
此外，也有研究表明低频辐射对生殖系统及胎儿发育产生不良影响，会增加孕妇流产几率。另外，据德国慕尼黑大学对近万名长期操作电脑的女性进行的跟踪调查表明，长期操作电脑的女性患乳腺癌的危险性比其他职业女性的概率高出43%，可见低频辐射还具有一定的致癌性。
3.手机等低频辐射设备对人体皮肤的影响
移动通信、网络技术的发展，使得手机、电脑成为人们日常工作、学习及生活的必需工具。目前，使用手机的人数占据世界总人数的1/2左右，受手机电磁辐射影响的人数也随之增多。手机辐射对人体皮肤的影响也渐渐成为研究热点。
手机电磁辐射对人体的影响主要为热效应和非热效应两方面。目前，关于手机辐射对皮肤的影响生物学机理的研究主要集中在国外，国内的研究相对较少。如D.Simon等研究了手机辐射（900MHz）对色素沉着皮肤模型产生的影响，结果表明，在900MHz频率的手机辐射下，表皮内环境瞬间发生稳态变化，这对皮肤抵御外来刺激的能力有所影响，降低了皮肤的自我保护能力。皮肤自我防御能力的降低使得皮肤免疫能力降低，这是多种皮肤问题产生的根源。此外，多项研究表明，手机辐射可引起皮肤角质层增厚、基底层细胞增生、表皮萎缩，同时，辐射还会影响胶原蛋白和弹性蛋白的表达，这是引起皮肤衰老及皱纹的诱因之一。
综上所述，手机低频辐射通过影响细胞因子、活性蛋白、基因等引起皮肤损伤，损害皮肤修复屏障、影响胶原蛋白及弹性蛋白的表达、增厚角质层细胞等，这是长期暴露在手机辐射的环境下，皮肤出现无光泽、衰老的原因之。
李志坚等，采用随机对照的方法，对105名VDT（专职电脑终端）工作人员的面部皮肤进行了系统的跟踪和调查，通过参与者自觉症状间接反映皮肤屏障功能情况。结果显示，随着每日工作时间的加长，颜面部自觉症状（瘙痒、红斑、丘疹等）显著加强，说明电脑辐射可能通过影响皮肤屏障功能使皮肤的退化、衰老加速。
牛牧等，采用随机同样的方法系统调查、研究电脑辐射对VDT人员颜面部皮肤的影响，对工作期前后面部干燥、瘙痒感感、脱屑、紧绷感、烧灼感等自觉症状进行了评价。结果表明，工作人员电脑辐射对颜面皮肤屏障功能的影响非常显著，其明显加快了皮肤的衰老。
综上，通过统计调查，电脑低频辐射使长期暴露在电脑前的工作人员的面部皮肤干燥、瘙痒感、脱屑、烧灼感、红斑等症状加剧，使皮肤的衰老加速。
关键词：电磁辐射；移动基站；监测方法
1 通讯基站电磁辐射污染研究
移动通讯体系发展至今，前后经历过了四个体系（如GSM，CDMA，LTE等）的演进。移动通讯的普及必然需要越来越多的基站，尽管基站大大提高了通讯水平，但是基站产生的电磁辐射也成为人们越来越关注的话题[1]。
天线是移动基站中最重要的一部分，主要作用是按照一定的方向来发射和接收无线电波。按照架设方式，天线基本上可分为落地塔、楼上塔、街区覆盖等几种情况，楼上塔又可以分为楼顶增高架和楼顶抱杆两种类型。在本论文要监测的基站中，天线架设方式主要有增高架、楼顶抱杆和地面铁塔三种，所占比例情况见表1-1。
基站的电磁辐射主要是由三个方面造成的：一个是发射机的电磁辐射泄漏，二是发射天线的信号发射时产生的电磁辐射，三是高频电缆以及接头的地方有辐射泄漏。一般发射机和高频线电缆接头产生的电磁辐射都可以得到很好的防护和屏蔽，基站天线发射的电磁波辐射是造成移动通讯基站的周围能监测到电磁辐射强度的主要原因[2]。移动通讯基站的电磁辐射污染具有以下两个特点。
1）基站的发射天线发射的电磁辐射是对环境造成辐射污染的主要来源。
2）基站对周边的电磁辐射随时间有规律变化。
2 济南市移动通讯基站周围电磁辐射监测方法
2.1 基站空间分布特点
济南市移动通讯基站众多，分布多集中在商业中心，郊区或风景区等分布密度较小。选取济南市基站共39944个，其中移动基站21532个，联通基站14382个，电信4030个，三种主要运营商的基站具体分布图如图2-1（a、b、c）所示。
根据上图容易得出，济南市基站分布具有以下特点。
1）空间分布不平衡；
2）不同行政区划之间差别大，不同类型基站差距也较大。
2.2 典型基站的选取
按照济南基站整体分布情况，本论文在基站电磁辐射污染最为严重的历下区中选取对周边环境影响大、有代表性的38个基站作为典型基站进行了布点监测。所选基站主要位于市区绝大多数在文化东路和经十路附近，少数位于历山路和泉城路。周边环境保护目标主要有住宅小区、商业店铺区、学校办公地点区、医院地区、农村人口居住聚集地区、工业园区以及风景区。监测的基站涉及到大部分的环境功能区，具有代表性、典型性。
2.3 电磁辐射监测方案
1）监测环境
监测时的环境条件不仅要符合行业标准还要满足仪器的使用环境条件，单就天气条件而言，必须是在没有雨、雪，天气情况良好的条件下监测。
2）监测设备
在监测中使用的是Narda Safety Test Solutions生产的电磁辐射分析仪，满足测量性能基本要求。NBM-550电磁辐射分析仪、EMR-300电磁辐射分析仪均经中国计量科学研究院校准合格，符合国家标准和监测规范要求的射频监测设备。
3）监测时间
监测必须要在移动通讯基站正常工作的时间段内进行，即早8：00到晚20：00时间段内进行。
4）监测参数
根据移动通讯基站的发射频率，测量基站的电场强度和功率密度，《电磁环境控制限值》中公布了公众曝露控制限值。对于移动通讯电磁环频段30MHz～3000MHz，测量参数选择电场强度E时，其最大值不能超过12V/m，当测量参数选择功率密度Seq的时候，其最大值不能超过0.4W/m2。
5）监测点选取
济南基站基本都属于定向天线，根据天线发射原理可知，天线主瓣发射的辐射量较其余方向是最多的，所以原则上天线主瓣方向上必须布置点位进行监测。为了避免人体本身对基站辐射造成反射或者其他影响，要求探头尖端与操作人员之间距离不少于0.5m。依据基站电磁辐射的空间特点以及周边环境的现状、敏感度等条件，再结合基站本身的实际情况，选择不同的监测线路以及不同的监测点，尤其要测出主瓣辐射方向的辐射最高值[3]。
在水平方向上，以发射天线地面投影点（如图2-1）为中心，按基站天线主瓣方向布设监测线。（全向天线按3个方向，3个主瓣的布设三条监测线，2个主瓣的布设二条监测线、1个主瓣的布设一条监测线，多于3个主瓣的则选择周围有敏感点的3个主瓣方向布设三条监测线[4]）每条监测线上选取离天线在地面投影点分别为1m、2m、3m、5m、10m、15m、20m、25m......50m、60m、70m，多个个不同距离定点监测。根据布点原则，共布设1496个监测点监测38个基站。
3 本文小节
以济南市某医院楼顶基站为例，介绍监测结果。济南市位于解放路某医院住院楼，楼层共6层，天线架设在该楼楼顶设备间上。基站正西25m是门诊楼，楼高15层，正东是商业楼6层，其后50m左右是家属楼，其他方向50m内无高层敏感建筑。监测结果如表3-1和表3-2所示。
架设有楼顶抱杆基站的住院楼以及离基站最近的门诊楼和商业楼的电磁敏感点电场强度和功率密度监测值均未检出超标。可得出结论：该医院基站电磁敏感点的电场强度和功率密度监测值均小于国家控制限值，符合国家标准即《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）。
参考文献
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作者简介
关键词 高压输变电工程；工频电磁场；环境；保护对策
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-117-01
近年来，我国城市发展十分迅速，工矿企业与城乡居民生活用电量逐年攀增，为使该需求得到满足，国家在加大水电、火电、核电等基础电力设施建设的同时，也进一步增强了城乡电网的建设改造力度，大型的高压输变电工程随处可见。而高压输变电工程所带来的电磁污染问题也成为国内外媒体关注的焦点，高压输变电工程作为重要的建设项目，电磁辐射是其对环境的主要污染源。这一现实情况下，对高压输变电工程与电磁辐射环境保护进行探讨，来保证电磁辐射环境的安全性就显得十分必要，对于我国高压输变电工程的长足、稳定发展具有积极的现实意义。
1 电磁辐射含义概述
所谓电磁辐射，指的是发射体通过电磁波形式向空间环境进行能量发射的过程。而电磁环境则指的是存在于给定场所中的电磁现象总合。对电磁辐射环境进行类型的划分，可分为两种：一是在较大区域范围内的电磁场背景值，是各种设备与传播途径所形成的电磁辐射环境本底；二是在某一电磁辐射设施或设备局域范围内所形成的较强电磁辐射。
2 高压输变电工程的电磁辐射
麦克斯维尔电磁场理论是主要的理论依据：随时间变化的电流周围存在磁场的产生，随时间变化的磁场存在电场的产生，随时间变化的电场存在磁场的产生，而电场与磁场的彼此转化与空间传播，就使得电磁波得以形成。高压变电站附近与高压架空送电线路下必然存在着工频电场与磁场，其无线电干扰产生的主要原因包括两个方面：1）电晕放电：在高压线的表面，因为存在较大的电位梯度，致使电压线的周围空气形成放电的情形，也就是说，高压线周围出现电晕放电。其中，主要的放电形式是脉冲型电磁噪声，该噪声的频率为几千赫兹。一般情况下，低于15 kV/cm的电位梯度，其出现电晕放电的可能性非常小。在送电线运行良好的情形下，一些电气设备会受到电晕放电不同程度的干扰；2）绝缘子放电：是因高压变电站和高压架空送电线路的绝缘子串中过多损坏或绝缘子污秽，使得每个绝缘子上所分配的电位差过高等原因造成的。该放电频谱高达数百MHz，其强度有时比电晕放电要更强。但对于良好运行的送电线路，该形式的放电并非主要成分。
3 高压输变电工程电磁环境的影响
归结高压输变电工程电磁环境的影响，主要集中在生物效应、对电气设备的影响两个方面。
3.1 生物效应
多年来，国内外一些研究机构将电磁辐射生物效应进行了一些的试验与研究，其结论具体表现在热效应与非热效应两个方面。其中，热效应方面，主要指的是在变化的电磁场中，生物体水分子和蛋白质这些不均匀电介质，会随电场变化而发生不断的振动，分子相互摩擦而造成热量的产生。通常情况下，生物体对于该热量具有扩展与调节功能，但如该热量产生的速度超过生物体正常调节能力时，便会在生物体内积聚，造成蛋白质温度的升高。待温度过高时，便会将生物体蛋白质分子烧坏，形成坏死组织，甚至造成某些生理病症。而非热效应方面，指的是生物体在电磁场环境中不升温情况下所形成的生理病，如造成幻觉，恶梦，精神紊乱等问题的发生，电磁影响带来的非热效应目前没有公认的结论，国际上还在进行进一步的研究论证。
3.2 对电器设备的影响
电磁辐射的电气设备具有不同程度的干扰，在电磁辐射频率同扰设备频率没有多大相距时，就会存在很严重的干扰程度。典型的电磁无线电干扰可造成无线电接收设备发出噪声，如收信机信号变差，电视机声音图像不好等。
4 高压输变电工程电磁辐射环境的保护对策
4.1 严格落实相关法律、法规，保证环保程序的认真履行
将相关法规的严格执行贯穿于电网规划、设计、建设及运行的各个阶段，以保证对环保程序的认真履行。给予输变电工程环境监测与环境影响评价足够的重视，并在人员与资金方面给予有力支持，确保输变电工程环保工作得到有效落实，使电网建设与运行同现行各项环保标准相符合。
4.2 引入降低场强的技术
以输电线路跨越民房、航道、公路、农田等情况为依据，采用优化线路结构、拉开距离，来实现对高压输电线路下场强值的有效控制，且在进行同相序布置时，会增大地面附近场强。且在输变电线路工程建设中，应对经济条件和诸多技术进行综合的考虑，从而确保所选择设计方案的合理性、可行性。对于工频电场的屏蔽在难度上低于对工频磁场的屏蔽，常用金属板和金属网来进行交变电磁场和静电的屏蔽。无线电干扰减少的措施主要是对绝缘子、线路导线的合理设计等，从而确保在工作电压下不会有明显电晕放电的产生。在布局上，变电站应保持紧凑，建成户内型的高压变电站。
4.3 强化城市规划，对建筑结构与绿化进行合理的设计
在城市规划中，应对电磁环境保护目标加以明确，对输变电工程的选站或选线方案进行优化，确保区域控制的严格实行。同时，高大树木对于电磁辐射有着一定的吸收与减弱作用，依靠强化城市绿化来保护高压输变电工程电磁辐射环境，是一项行之有效的措施。并且，切实强化电磁污染管理工作，做到对电磁污染进行源头切断，这样的电磁污染防治更具有实际意义。
4.4 强化科普宣传
从实际来看，人们对电磁污染的意识比较薄弱，且在认识上存在一定的误差，现实中的诸多媒体就是潜在的或无形的杀手。也就是说，人们对雷达、通信、广播电视等电磁场认识存在一定的混淆。但是，电磁辐射的污染具有特殊性，尤其是电磁辐射的污染面广、专业性强等问题，强调专业化的科普宣传，对人们进行一定的宣传教育，在消除人们“恐惧”心里的同时，提高电磁辐射防治工作的有效性，使高压输变电工程更好地服务于我国经济发展。
5 结束语
高压输变电工程对环境有着一定的影响，借鉴上述对策，积极地落实，从而实现对电磁环境的有效保护，促进我国高压输变电工程的进一步建设，使其在我国今后的经济建设中发挥更为突出的作用。同时，落实并强化城市规划，对建筑结构和绿化进行合理的规划，这种绿色环保的防治措施，更具有现实意义。
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关键词：高压输变电工程；电磁场影响；降低对策
这是一个电器化普及的时代，迅速发展的电力工业给人们的生活带来巨大便利的同时也带来了电磁辐射的污染，对人类健康的威胁指数在不断升级，成为继噪声污染“三废”后的又一公认污染公害。目前，不断逼近城市中心的超高压电力线与变电站逐渐成为中国城市电磁环境的一个热点问题。
1.高压输变电工程电磁场概述
发射体通过电磁波的方式向周边空间发射出能量称之为电磁辐射。“存在于给定场所的所有电磁现象的总和”即电磁环境。电磁辐射环境分两类，一种指的是电磁辐射的某一设备或者是设施可以在局部范围内发射出很强的电磁辐射。另外一种是指在区域较大的面积内电磁场的背景值，是各种电力设备通过各种传播路径而生成的电磁辐射环境本底。
中国在采用50Hz的电力频率的电力领域下，把这种频率简称为“工频”即“工业频率”的意思。而其各自产生的电场和磁场也相对应的被成为工频电场和工频磁场。输电的线路或者是设备上载入电压之后带电导线就产生了电荷，致使导线的周围生成了电场，工频交变电压若是载入导线中，导体就变成了低频的交变电荷，大地和导线两者之间的周边空间就会形成一个低频和工频电场。当工频电流流经输电线路或是设备之时，载流导体可以感应出周围的工频磁场，大小一样的磁场强度在周边的空间所产生的磁感应强度值还取决周边空间介质磁导率。
投入运行后的高压和超高压输变电工程所导致的电磁现象则成了影响环境的主要问题。包括工频电和磁场，还有无线电干扰与电晕噪声等主要问题。从频率的角度分析，这些点涵盖了自50Hz的低频到上百兆赫兹的高频范畴。直流输电还存有离子流与合成场。人们的生活环境与品质都可能被电场和磁场还有无线电干扰所影响，一定程度上威胁着人们的安全与健康。
2.高压输变电工程电磁场的影响
电磁场对人产生作用即生态效应，也就是对健康产生的影响。磁场中暴露的生物体，电磁能量大部分都能穿过机体，机体会吸收少量的能量，生物体存有的电介质或导电体液致使电磁场和机体相互作用，产生的电磁场生物效益通常表现为炙热与非热两种作用。
人体有些特征的改变有部分原因是因非热作用所致使的结果，在电力强电场下工作的时间太长，会引起中枢神经系统出现机能上的问题，如失眠多梦、头晕头痛、记忆力减退等因素。还有对内分泌系统和血液系统也有相对的影响。像网状细胞增多与多核白细胞的出现，淋巴细胞部分慢慢减少等情况出现。也许还会使皮质肾上腺系统功能障碍和甲状腺机能状态的抑制等现象产生。
有些不同的因素，如工频电场与人体之间的作用能产生电荷在体内的流动，束缚电荷的极化（形成电偶极子）和组织里电偶极子的转向。这些因素的大小是取决于人体的电特性，电特性即电容率与电导率，它们的变化随着加场的频率和人体组织的不同而改变。体内产生的感应电流随人体表面的电荷与人体外的电场之间的感应产生，它的分布情况取决于人体在电场之中的位置，人体的体形、尺寸与暴露条件。
暂态电击效应与长期效应是生态效应的两大分支。从病理学与生物学的两个角度来研究人或动物在高场强区的反映，甚至植物也能反映出来，这就是长期效应。像行为的表现、血象（包括白细胞增加）与脏器病理、生化指标的变化等。
晾晒衣服的铁丝、打雨伞和输电线下的汽车与人接触的时候会出现一些小小火花，在接触点上还会有一种刺痛感觉，这种在人体与金属物接触的瞬间所产生的效应就叫暂态电击效应。人们对这种效应的反应与个人的心理因素、生理特点，与金属体的接触部位、面积、接触压力、方式等，还与金属体的对地电位（开路电压）、对地电容有着一定的联系。
人体和工频磁场相互产生作用致使感应电场与回路电路的闭合。感应电动势的横值与电流密度的正比等于回路的半径、组织的电动率以及磁通密度的变化率。对幅值与频率既定的磁场，最强感应电场产生在最大的回路尺寸之地，最终感应在体内无论哪个部分的电流路径与幅值都可决定组织的电导率。大多的实际情况下，直流电力不会在人体中感应电流。一些工业环境中存有强的直流磁场，人移动之时，可以感受到明显的电流，也许对植入式医疗装置存在一定的潜在影响因素。
3.高压输变电工程电磁场影响防治建议
3.1.认真履行相关法规条例，按严格的环保程序行事。特别是在执行电网规划和设计，建设与运行的各个环节的时候，要严格按照相关法规与程序来操作。对输变电工程所带来的环境影响与监测要给予高度的重视，加大资金与人员的投入，落实好输变电工程的环保责任，确保电网建设的程序与部门都能达到环保的各项标准。
3.2.采用场强降低的技术。空间场的强弱在输电线路下，不仅与所加电压相关，跟导线的布置方式和几何的位置以及尺寸都有关系。所以，调整导线的离地高度与相间距理，分裂导线结构尺寸和相导线的布置形式等等都可以达到减低与削弱电场强度。
3.3.设计合理的绿化建筑环境与结构，提高城市规划。在城市的规划目标中要将环保纳为重点，升华输变电工程选线或是优化选站方案，实施区域控制。高大的树丛植被可以吸收电磁辐射，具有削弱辐射的作用，加强城市的绿化范围对防范电磁所带来的影响是有效的一项举措。
3.4.加大力度推行科普宣传。由于输变电工程会产生电磁场，使得受众存有担忧与误解，进行有效的科普宣传，能够消释这种恐慌及误解。让人们对输变电工程电磁场的特性与情况进行了解，可以引导人们对低频电和磁场及高频电磁场差别的正确理解，区分电磁辐射与核辐射的差异，可以促进解决输变电工程的环境纠纷问题。
4.结语
总之，随着高压输变电工程电磁辐射问题的增多，采取有效的防治措施，减少辐射对人身的伤害，已是摆在人们面前的重要课题。
参考文献：
辐射分为电离辐射和非电离辐射。辐射所衍生的能量取决于频率的高低，频率越高能量越大，对人体的影响也越大。电离辐射包括核辐射、X射线、中子辐射等，危害较大，人们就医时接触到的CT、X光、胸透等即属于此类;非电离辐射危害性较弱，日常生活中人们经常接触、挂在嘴边的“电磁辐射”即属于此类，主要包括手机、电脑、无绳电话、微波炉、浴霸、冰箱、电磁炉、电热毯、电吹风、打印机、复印机、高铁、电网基站、通讯基站、高压电塔等。
据国家卫生防护中心的数据显示，非电离辐射能量较低，不足以改变物质的化学性质。我国《电磁辐射防护规定》，只要实际测量得到的辐射强度在暴露限值内，就是安全的。目前，我们所接触到的辐射剂量都在安全范围内，对健康的影响较小。
保持距离避免电器辐射
电器辐射主要是电磁辐射。现代人每天使用最多的是电脑，近距离的接触，令程序员、编辑、网民躲也躲不开。时间长了，常会出现头昏眼花、耳鸣等症状。
保持距离是最好的防辐射方法。以看电视为例，与电视机的距离要在2米以上，每天看电视的时间不宜超过1个小时，孕妇更要减少看电视的时间。人与电脑屏幕的距离最好保持在70厘米以上。电脑辐射最强的是背面，其次为左右两侧，人群活动最好避开这些地方。
防范装修材料的辐射污染
家装材料的放射性是否超标，成为“装修污染”中最棘手的问题之一。砖石、地砖、混凝土等建筑材料之所以可能含有比较高的放射性水平，原因是制作原料可能是由矿业废渣、煤渣、钢渣或工业副产品组成，而这些副产品里面含有浓缩的放射性物质。
关于天然石材，我国已出台了放射性标准。天然大理石的放射性强度极低，全部属于A类标准;花岗石材的放射性强度水平依据其强弱不同划分为A、B、C三个级别。居室装修时应选择A类产品。
需要注意的是，家中摆设的化石、玉石、石雕等也可能产生放射性辐射。市场上有一种能在夜里发光的装饰品，具有很强的放射性，不适合在居室内摆放。有些含磷矿物被加工成“夜明珠”，其放射性也偏高。
在购买装修建材时，应向经销商索要产品的放射性水平检验合格报告，或产品的放射性水平分类检验报告。在查看检验报告时必须留意检验报告上要有CMA计量认证专用章，检验依据应为GB6566-2001国家标准。新房装修完工后，最好请放射性质检部门检测室内空气情况;平时要注意加强室内通风换气。
防御电磁辐射的生活便方
用水吸电磁波 水是吸收电磁波的最好介质，可在电视机、电脑的周边放几瓶水。
别让电器扎堆 不要把家用电器摆放得过于集中或经常一起使用，以免使自己暴露在超剂量辐射的危险中。
及时清除显示器灰尘 灰尘是辐射的载体，电视机、电脑显示器易吸附灰尘，如不及时擦拭，含电磁辐射的灰尘就会在空气中弥漫，很容易吸附在皮肤上，甚至被吸入体内。因此，要经常用软布和专业清洁剂擦拭、清除。
减少电器待机 当电器暂停使用时，最好不让它们处于待机状态，因为此时可产生较微弱的电磁场，长时间也会产生辐射积累。
接手机别性急 手机在接通瞬间及充电时通话，释放的电磁辐射最大。因此，最好在手机响过一两秒后接听电话，充电时则不要接听电话。
及时洗脸洗手 电脑屏幕表面存在着大量静电，其聚集的灰尘可转射到脸部和手部皮肤处，时间久了易发生斑疹、色素沉着，严重者甚至会引起皮肤病变。因此，在使用后应及时洗脸、洗手。
注意室内通风 科学研究证实，电脑屏幕能产生一种叫溴化二苯并呋喃的致癌物质。所以，放置电脑的房间最好能安装换气扇，倘若没有，上网时尤其要注意通风。
关键词： 电磁干扰； 电环控系统； 电磁辐射； 多电飞机； CST
中图分类号： TN03?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）03?0138?05
Study on emission characteristics of electromagnetic radiation for
MEA electric environmental control system
JIANG Dan， CAO Qunsheng
（College of Electronic and Information Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing 210016， China）
Abstract： The three?phase PWM inverter as the main electromagnetic interference source generated from more electric aircraft （MEA） electric environmental control system is analyzed. According to the working principle of the three?phase PWM inverter circuit and its simplified circuit， the common mode current causing the electromagnetic interference is obtained by analysis. The common mode current is taken as the excitation source of the electromagnetic radiation model for the electric environmental control system to establish the electromagnetic radiation emission model of the MEA electric environmental control system. The electric environmental control system influencing on the electromagnetic environment in the cabin and electromagnetic coupling effect of the cabin cable is studied with 3D electromagnetic simulation software CST. The research results show that the electromagnetic interference generated by electric environmental control system makes the electromagnetic environment deterioration within the aircraft， increase the electric field strength of the interference in the cabin and other system crates and induced current of the cabin cable.
Keywords： electromagnetic interference； electric environmental control system； electromagnetic radiation； more electric aircraft； CST
0 引 言
在20世纪70年代已经提出了多电飞机（More Electric Aircraft，MEA）的概念，当时称为全电飞机。对于传统飞机，二次能源是液压能、气压能和电能三种混合能源模式[1]。飞机液压系统由油压驱动执行机构完成特定操纵动作，主要用于起落架、襟翼和减速板的收放，前轮转弯操纵，驱动风挡雨刷和燃油泵的液压马达，驱动副翼、升降舵和方向舵的助力器等；气压能主要来自于发动机的压气机压缩后的高压高温空气，主要用于防冰、除冰和作为飞机环境控制系统的原动力。飞机上的多种二次能源使飞机和发动机的结构变得复杂、性能降低、重量大、价格高，并且能源的使用效率降低，可靠性和生命力降低。而电能与液压能、气压能相比，具有容易输送、分配和变换以及减少设备元件重量和尺寸的优点，可以提高设备可靠性。多电飞机就是用电能代替集中式的液压能源和气压能源，使各种二次能源统一为电能，二次功率均以电的形式传输、分配。
在多电飞机上大量的高功率密度电动机、电力作动器（EMA）、多种电能变换器和其他多种用电设备给多电飞机的电磁安全带来了隐患[2]。多电系统的使用带来了更强的电磁传导和辐射，对机上电磁环境产生了严重的不良影响。由机各系统内部设备之间，各系统之间各类互连电缆多达上千条，数据表明，一架波音747大型客机的电缆总长度[3]达到274 km。导线可以认为是高效率的电磁波接收天线和电磁波辐射天线。在各种多电系统中，电环控系统的功率最高，对电能的需求最高，对其他系统的电磁影响也最显著；因此有必要重点对多电飞机中的电环控系统产生的电磁干扰源、发射和辐射对相邻线缆的影响等进行深入研究。类似方法可以用于多电系统的其他系统，如电作动系统、电防除冰系统等。
1 电环控系统中三相脉宽调制逆变器
交直流变换器（Pulse Width Modulation，PWM），即DC/AC逆变器，是电环控系统的重要组成器件，图1为DC/AC逆变器的主电路示意图。DC/AC逆变器的主要功能是完成DC 180 V至AC 115 Vrms/400 Hz交流电压的变换功能。在三相DC/AC逆变器中，各个开关管的导通和关断过程中，导致A，B和C相的端口电压[Va，][Vb，][Vc]不断发生跳变，而在电路中，电路?地间会形成寄生电容[Cp1，Cp2，Cp3，]电压[Va，Vb，Vc]通过寄生电容[Cp1，Cp2，Cp3]不断进行充?放电，因此产生了共模电流[icm1，icm2，icm3，]通过线路阻抗稳定网络（LISN）注入到逆变器的直流母线，如图1中虚线所示，对电网或其他设备产生共模传导电磁干扰（EMI）[4]。LISN也称为人工电源网络，它的作用就是为相线与地线之间和中线与地线之间提供50 Ω的恒定阻抗，为待测设备的传导干扰提供通道，并与电源上的高频干扰隔离开，还可以将干扰电压通过耦合方式输出[4]。
PWM逆变器输出端的差模干扰主要是由于输出电压中含有谐波引起的。在开关管开通、关断的瞬间，便有电流流过负载，该电流会耦合到直流端，因此导致了差模干扰的产生。
DC/AC逆换器产生的电磁干扰既有共模干扰又有差模干扰，但是在相同激励的情况下，共模干扰的幅度比差模干扰幅度大，频率比差模干扰的高，并且产生的辐射场强远远大于差模干扰产生的辐射场强[5]；此处仅对共模干扰电流产生的电磁辐射特性进行分析。
1.1 共模干扰电流分析
1.1.1 Buck电路的共模电流等效电路
如图2（a）所示为新型的交?交变频电源――Buck变换器电路[4]。
Buck变换器是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。当开关管T通断时，变换器的[P]点对参考地的电位不停的发生变化，而开关管对地之间存在寄生电容，因此变化的电位会对该寄生电容进行充放电，形成共模电流[Icm。]共模电流[Icm]流过寄生电容[Cp，]然后经过散热器到达参考地，再通过LISN的50 Ω和0.25 μF的电容回到直流侧，分成了两路电流[I1]和[I2，]如图2（a）中带箭头虚线所示。[I1]直接通过直流母线正极的连接线回到开关管的集电极，而[I2]则通过直流母线的负极经电解电容后回到开关管的集电极，这两条电流[I1]和[I2]的不同在于[I2]通过了直流母线上的电解电容。电解电容有一定的等效串联电感和等效串联电阻。假设它的等效串联电感为[Le、]等效串联电阻为[Re，]并且[Le]的数量级一般为nH级；[Re]一般为0.1 Ω左右；假设共模电流回路中导线的寄生电感为[Lp，Lp]的数量级一般为μH级；显然，电感[Le]远小于电感[Lp，]电阻[4][Re]远小于50 Ω。因此电解电容的等效串联电阻和等效串联电感的影响通常可以忽略，[I1]和[I2]流过的通路就是一样的，并且[I1]和[I2]为共模电流[Icm]的[12。]
图2（b）为Buck电路的共模电流等效电路。图中电压源[V]表示开关管T两端的电压，直流电源被认为是短路；[Lcm]代表散热器与参考地的连接线的等效电感；[Lcab]代表从LISN到直流电容的等效电感；[Rin]代表从LISN到直流电容的等效电阻；[Cp]是开关管发射极对参考地的等效寄生电容；[Cn]是电解电容之后的直流母线正负极对参考地的等效寄生电容[4]。当图2（a）中开关管T与二极管D的位置调换后，此时Buck电路的共模等效电路模型与图2（b）中电路完全一样。
1.1.2 共模电流的等效电路
考虑图1中三相PWM逆变器的共模电流时，可以把A，B，C三相桥臂分开来分析。以A相桥臂为例，它产生的共模电流可以采用Buck变换器等效分析的方法，A相桥臂中的开关管T1两端电压用电压源[V1]等效。B相桥臂、C相桥臂也类似，开关管T3和T5两端电压分别可用电压源[V2]和[V3]代替。三个桥臂产生的共模电流的和，即为三相PWM逆变器的共模电流。对于每个桥臂，它们的物理特性是一样的，都只是由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）组成的，也就是说，每个桥臂中点对地的寄生电容[Cp]的大小是一样的。三相PWM逆变器中的其他无源器件的等效电路变换，与Buck电路中的一样。由以上分析可得，PWM逆变器共模电流的等效电路如图3所示 [6]。
在建立三相PWM逆变器的共模电流等效电路时虽然采用了与Buck变换器等效电路一样的分析方法，但是与Buck变换器也存在差异，PWM逆变器桥臂中点对地的寄生电容是上下管叠加以后合成的，所以在开关管完全一样的条件下，逆变器的寄生电容[Cp]要比Buck电路的寄生电容[Cp]大；同样，三相PWM逆变器中直流母线正负极对地的寄生电容[Cn]也是由三个桥臂合成的，它也比Buck电路的寄生电容大一些。
利用戴维南等效原理，再对图3的电路进行简化，电压[V1+V2+V3]简化为电压源[V，]同时，[Lcab2+Lcm]简化为电感[L，]25 Ω和[Rin]的等效电阻简化为电阻[R，]因此得到的简化电路如图4所示[6]，简化后的等效电路是一个二阶RLC电路。与图3相比，可以看出图4中并没有考虑0.5 μF的电容，原因是[Cp]和[Cn]都是pF级的，它与0.5 μF的电容串联后几乎还是等于
由于共模电流是由[dvdt]引起的，求解共模电流的实际波形可以等同为求二阶电路的零状态响应。逆变器每个桥臂在进行开关动作的过程中都会引起共模电流，因此对于三相逆变器，只需要得出一个桥臂的时域波形，另外两个桥臂的时域波形也可以用类似的方法求解。当[dvdt]非常大时，电压源可以近似用阶跃函数表示。
根据图4以及基尔霍夫定理，可得到阶跃响应的电流表达式为：
式中：[ω0=1LC]是谐振电路的谐振角频率；[ζ=][R2CL]是谐振电路的衰减系数；[Z0=LC]是谐振电路的特征阻抗。
当[ζ2?1]时，谐振电路的电流可表示如下：
文献[6]中采用LCR电桥测量的实验方法，直流母线电压为180 V，测得等效电路中无源器件参数[R，][Lcab，][Lcm，][Cp]和[Cn]分别为25 Ω，4.8 μH，2.8 μH，300 pF和1 200 pF，所以该三相逆变器的共模电流的表达式为：
1.2 三相PWM逆变器的电磁辐射模型
三相PWM逆变器的共模辐射可以用一个接地平面上长度[λ4]的短单极天线进行等效[5]，如图5所示。
图5中DC/AC变换器电源线上的共模电流可以采用式（3）的形式作为天线等效模型的激励源，天线本身视为电源线，所产生的电磁能量以电磁波的形式向周围空间传播，形成电磁辐射干扰。
2 多电飞机电环控系统电磁效应的仿真模型
在三维电磁仿真软件CST中建立B737?300整机电磁模型，该型号客机[7]总长为33.4 m，翼展28.9 m，最大高度4.01 m。由机的机翼、尾翼等结构对电环控系统电磁辐射覆盖和线缆的耦合几乎没有影响，综合考虑仿真系统和和计算时间的限制，在实际仿真中将机翼、尾翼外部结构不在计算范围之内。在仿真过程中，设置飞机外壳、前后门、安全门材料为导体材料；舷窗、驾驶舷窗为相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.03的介质材料；客机中椅子、行李架以及地板为相对介电常数为3.14，损耗角正切为0.035的介质材料。
一般电环控系统采取双环控调节器，分别安装在机翼下方的电子设备舱中，根据电环控系统在客机中的位置以及1.2节中分析得到的电环控系统电磁干扰源DC/AC逆变器的电磁辐射模型，在简化的机身仿真模型中建立该系统的电磁辐射模型作为电磁干扰源。
在客舱地板下方与货舱上隔板之间创建两根穿舱线缆，分别从客舱前部直至后设备舱尾部，总长为21 m，线与线之间的间隔为40 cm，该线距远大于HB 6524?91《飞机电线、电缆电磁兼容性分类及布线要求》中规定的各类电线布线的间距[8]。线缆类型分别采用单线和同轴线。单线的内半径为1 mm，两端接有50 Ω的负载，同轴线采用RG58型，两端同样接有50 Ω的负载。线缆两端分别连接两个铝制机箱，两机箱的外尺寸分别为：800 mm×400 mm×500 mm，厚度为1.3 mm，两机箱侧面分别开有通风孔。
图6所示的为飞机内部模型，显示了飞机内部地板、座椅、前后门、安全门、舷窗、驾驶舷窗等部件以及飞机内电环控系统辐射模型、穿舱线缆、机箱。
以及穿舱线缆、机箱的位置
在整个客机中，设置4个电场探针，如图7所示，图中[p1，p2，p3]分别为客舱内不同位置电场强度的探针，[p4]为穿舱线缆一端机箱内中心点电场强度的探针位置，该探针位于地板的下方。
3 多电飞机电环控系统电磁效应的仿真结果分析
在CST中采用传输线矩阵法（TLM）进行时域仿真[9]。仿真频率范围设置为0～150 MHz，仿真时间设置为10 μs。进行电磁仿真时，将该共模干扰电流信号作为激励源。仿真结果如图8～图10所示。
图8为客舱内不同位置探针的电场强度随时间的变化曲线。探针[p1，p2]和[p3]处的电场强度峰值分别为0.94 V/m，15 V/m和0.14 V/m。从图8中可以明显看出，探针[p2，][p1]和[p3]处电场强度依次减小，说明客舱内不同位置处受到的电环控系统对外辐射的电场强度不同，并且客舱内离电环控系统的位置越近，受到的电磁干扰的电场越强。
图9为穿舱线缆一端机箱内中心点的电场强度随频率的变化曲线，反映出系统间的电磁辐射干扰。此处，电环控系统作为干扰源，对设备舱内其他机箱内的系统会产生一定的电磁干扰。机箱内中心点处的电场强度还与机箱的谐振频率（机箱的尺寸）、机箱通风孔的形状及大小等因素有关。
图10为穿舱线缆单线和同轴线内导体上的感应电流随频率的变化曲线，单线上的感应电流的峰值约为6.18×10?7 mA（-180 dBA），出现在频率为1.8 MHz时。图10中表明，单线上的感应电流要远高于同轴线内导体上的感应电流值，表明同轴线对电磁辐射具有一定的屏蔽作用，屏蔽效果明显优于单线。按照RTCA/DO?160G中对射频敏感性的规定[10]，此类连接敏感设备的穿舱线缆所处电磁环境属于S类，S类所对应的传导敏感性测试水平电流最高为1.5 mA（-56.48 dBA）。显然，电环控系统产生的电磁辐射场通过穿舱线缆耦合从而对敏感设备造成的干扰较小，但是当多电系统的数目增多会使得线缆上的感应电流明显增大。
4 结 语
本文提出了一种多电飞机电环控系统的电磁辐射简化模型，通过理论分析确定了电磁建模的结构，并利用了三维电磁仿真软件CST对其进行了系统的电磁仿真。同时，仿真得出客舱内不同位置处、电子设备机箱内部受到的干扰电磁辐射的电场强度和穿舱线缆上的感应电流。仿真结果表明，电环控系统的引入会导致客舱内的干扰电场的增加，对人员和设备会产生一定的危害，而且该系统的电磁辐射对其他系统机箱内的电子设备也会产生一定的电磁干扰。随着多电系统的增加，穿舱线缆上的感应电流增加，都会影响到电缆本身以及外接的电子设备，因此有必要对多电飞机中电环控系统的辐射发射特性进行研究，这对多电飞机的概念设计阶段具有实际的指导意义。
参考文献
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关键词：耗散结构 水 能量 冲气 电磁能量的熵 基站 湍流 负熵 生存
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0205-02
1969年，比利时统计物理学家普里戈金首次提出耗散结构概念，自然界中的云朵，雨后的彩虹，山间的瀑布都是在一定环境能量物质供给条件下形成的物理结构，当这物理结构由原先的变化无序状态转变为一种在时间上、空间上或者功能上有序的，在远离平衡态的非线性区域形成的稳定的宏观结构后，这宏观有序的物理结构，在后续的稳定生存中，仍然需要不断地与外界变换能量或物质才能维持，因此称之为耗散结构。生命体的存在，一直需要空气、阳光、水及食物等能源补充人体能量，也被视作耗散结构现象的存在。
1 电磁能量与水
地球是太阳系行星中惟一有四分之三的表面被液态水所覆盖的星球，地球上有96.%的水分布在海洋。地球上的动植物体内含有大量的水份，蔬菜的含水量为90%～95%。一个成年人的含水量占体重的65%，而二个月的婴儿的含水量占体重为91%。人体不同器官的水分含量也有相差，如人的眼球的含水量含约99%，血液含水量约85%，肌肉含水量约76%，骨骼含水量约22%，同时，植物和人体内的水中也类似海水，都混有矿物质和盐分。
现代物理学告诉人们，水是吸收电磁波能量的物质，水吸收电磁能量使水温提高。来自太阳及星际的等离子体物质和地球磁场及电离层的相互作用，不断产生频域很宽的电磁波。其中周期为数分钟以上的电磁波能够穿过海水直到海底，再穿过海底沉积层，达到地幔岩石圈甚至更深处。1881年，渥拉斯顿在横过英吉利海峡的海底电缆上，检测到和海水潮汐周期相同的电位变化，证实了海水中产生的感应电动势起伏周期和月亮星球位置的周期变化相关。
2 生命耗散结构与电磁能量的熵
1944年薛定谔在《生命是什么？》的演讲中提出了“有机体就是依赖负熵为生”的命题，他指出：“新陈代谢中本质的东西，乃是使有机体成功地消除当它自身活着的时候不得不产生的熵。”
薛定谔说：“生命以负熵为生，就像是活有机体吸引一串负熵去抵消它在生活中产生的熵的增量，从而使它自身维持稳定在一个高度有序水平上（等于相当低的熵的水平上）所用的办法确实是在于从周围环境中不断汲取序。”并且把符合稳定有序特征的能量流称为负熵能量流。显然，在漫长的生物进化过程中，作为高等动物生存的主要能量来源的食物结构是稳定有序的，属于负熵能量供应源。所以，生命体的“有序来自有序”是自然可见的道理。
中国先圣老子说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴抱阳，冲气以为和。”其中“冲气”表征着中国先圣老子认为万物处于被动地接受外界环境的能量供给状态。植物及人体内含有大量带盐分的水，不断地接收地球环境的电磁波能量，人体内水中产生的感应电动势和月亮星球位置的变化相关，影响着人体电磁场的内部分布及熵值。人除了选用食物为维持生命的能量来源以外，人体内的水，一直被动地接受所处环境中的电磁能量的供给，电磁能量供给不足时，体温下降使人感到寒冷，电磁能量供给大时，体温上升使人感到热，是影响人体体温的自然能量来源。
按照能量守恒守则，某一恒定的电磁能量被一定体积的水吸收使水温上升到某个温度是可以计算的，而依用高等动物选择食物的角度，人体内水分子接收到的电磁能量最好具有稳定和有序的特点。显然，在同一能量等级的电磁能量辐射条件下，负熵电磁能量不易使人体内熵值增加，有助于维持人体内的“序”，体现了老子所说的“冲气以为和”所要的：电磁能量流供给的和谐之道。所以，探讨现代居住环境内的电磁能量的熵，具有实际意义。
当太阳及其它星球抛出的等离子体态物质，吹到地球磁层时，高能荷电粒子沿磁力线作螺旋运动并不断辐射出电磁波能量辐射，太阳及行星的运行极度有“序”，一直按着古时人们所知的规律运行。地球日复一日的自转，使地球环境的每一点的电磁能量有了昼夜周期，在夜间，月球将它接收到的太阳能量再辐射向地球，地球上的每一点也处在日光能量的辐射下。显然，白天太阳光辐射强度大，夜间来自月球的光辐射强度小，具有稳定的时间节律的这类电磁辐射能量是负熵电磁能量。
3 电磁再辐射时的熵增
吹向地球的等离子体态物质，伴有等离子体磁场。这磁场和地球磁场相互作用，阻滞了等离子体态物质侵入地球大气层，同时使等离子体态物质绕过地磁场，继续向前运动，导致地球磁力线在背着太阳一面的空间延伸得很远，形成了地球磁尾区域。月球再辐射能量从地球的磁尾区域吹向地球，磁尾区域发散的、不稳定的结构特性，在月光传播过程中，产生了月光的熵增过程，到达地面的月光具有高熵值的电磁能量特性。所以，在实际生活中，到达地面的月光强度并不大，却不能对月亮久视，以免眼球中的水分子，接受高熵值的月光辐射，造成眼球细胞永久性损伤。月光下的摄影，也最好加装偏振滤光镜，以取得好的照片表现力。
太阳的电磁辐射在到达地面之前，需要经过大气层，大气中的介质微粒（如水滴）在电磁波的辐射下，按物理规律，产生被称为瑞利效应和拉曼效应的电磁再辐射。瑞利效应增加了电磁波的极化方向的无序性。是一个熵增的电磁再辐射过程。拉曼效应不光增加原有辐射谱线的电磁能量的极化方向的随机度，同时产生了和介质微粒的物理性质相关的、在原有辐射谱线两端的新电磁谱线，在电磁频域增加了随机度。更是一个熵增的电磁再辐射过程。
悬浮在水中的介质微粒在电磁波能量辐射下也产生瑞利效应及拉曼效应熵增的电磁再辐射，大气层及流水中的湍流现象，使作为辐射体的介质微位的空间位置处于不断地随机运动之中，更增加了电磁再辐射能量的熵值。
这些高熵值的电磁能量被动植物体内的水吸收，就出现连续雾霾天气里收割的蔬菜变味，矿脉附近形成的地下水，不能直接用来浇灌庄稼，附近居住者常有偏头痛，风湿性关节炎之困扰。动物中的狗对这类高熵值的电磁辐射最为敏感，一旦遇到，即刻回避。
4 运动物体引起的电磁能量熵增
出云谕明所著《禁断的辐射》书中有个例子：日本高速公路安全研究所加藤正明所长分析了长达15年的事故记录资料，得到距离高压线1 km以内地区是汽车恶通事故的高发地的研究结果。为了找出原因所在，加藤正明在汽车上加装了脑电波测定仪，并驾驰汽车沿东名高速公路开展实验。结果发现，只要汽车行驰到距离高压线100 m附近时，脑波测定仪立刻出现紊乱的波动，或者说，出现了脑电波熵增现象，一直到汽车通过高压线200 m以远，仍然能观察到这个现象。另外，该研究所还在汽车上加装了测定电磁波的仪器，只要接近高压线附近，测定仪器的指针就立刻急剧晃动，并且雨天比晴天晃动得更剧烈，或者说，指针的指示出现了熵增现象。
进一步对这些实验现象分析表明，当汽车处于高压线附近区域，组成汽车的金属外壳表面必然产生表面电荷现象，表面电荷密度随高压线电波频率周期波动，行驰中的汽车，其表面电荷随之在空间移动。移动电荷在汽车周围激发动态电磁场，空气中的介质微粒和汽车外壳的摩擦，随机影响着汽车表面电荷的密度分布，使汽车周围的动态电磁场能量增加了熵值，高熵值的电磁波直接被人体吸收，使得人体内熵值增大，反映在脑电波测定仪上的脑波紊乱，脑波处于高熵态。而在雨天，原本向外辐射的电磁波被水分子吸收，并经水分子的瑞利再辐射返向车内，水分子撞击汽车外壳引起了剧烈紊流现象，处于紊流之中的水分子的电磁再辐射，导致测定电磁波的仪器指针晃动更剧烈。指针指示出现了熵增现象，表示这时的电磁辐射是高熵值的电磁能量。驾驰员处于高熵值的电磁能量区域及脑波处于高熵态区域，是出现小车猛撞防护壁、或是大卡车追尾等事故高发区域。
5 通讯辐射源的熵增
固定在地球上的通讯基站辐射源和静止人体之间距离不变，活动人体和通讯基站辐射源的距离变化则是随机无序的。加上电磁波传播中遇到的建筑物后所产生的“多径效应”，不同时延、不同极化方向的波的迭加进一步加剧了波的随机性，和无线设备的线极化天线只感应单一极化方向的电磁辐射的性能不同的是，动植物体内的水接收所有极化方向上的电磁能量，电磁能量的极化方向的随机变化提升了电磁能量的熵值，人体内水的接收到这类高熵值的电磁能量，必定使人体的熵值增加。
在VHF频段，日本京都大学教授荻野士指出，自然界里高频电波的强度为0.0001 ?w/cm2，而当通讯基站发射电波的强度为0.2 ?w/cm2时，通讯基站发射的电磁波强度是自然界负熵电磁波的2000倍。1975年，美国的富莱依博士曾发表他用模拟调制模式的手机信号和数字调制模式的手机信号辐射实验大白鼠的实验结果。首先，用2 ?w/cm2辐射强度的模拟调制模式的手机信号辐照安静状态下的大白鼠，大白鼠状态如常，不曾表现出难受及逃离行为的意向。当他采用0.2 ?w/cm2辅射强度的数字调制模式的手机信号辐照实验大白鼠时，大白鼠立即逃离辐照区域。我们可在频谱仪上观察这两种调制模式的频谱结构所代表的不同熵值，模拟调制模式的手机信号在通频带宽内，主频两侧谱线高度依次下降，频谱结构具有稳定及有序的模拟信号谱的特征。是有序低熵的结构。而数字调制模式的手机信号频谱在通频带宽内谱线参差不齐，频谱结构具有随机信号谱的特征。是随机变化体现高熵值的频谱结构。用信号分析软件也可以在计算机屏幕上方便地看到这二种调制方式在频谱结构上的明显区别。
所以，模拟调制模式的手机信号，在频域上具有负熵电磁能量的“序”特征，第一次实验时，大白鼠受到了2 ?w/cm2辐射强度负熵电磁能量的辐照，大白鼠状态如常。数字调制模式的手机信号，在频域上具有高熵电磁能量随机变化的特征，第二次实验时，大白鼠只受到了0.2 ?w/cm2辐射强度的高熵电磁能量的辐射，大白鼠体内的水分子接收到高熵值电磁能量，大白鼠体内的熵值随之增大，安静状态中大白鼠立即作出逃离辐照区域的行为。值得强调的是向大白鼠辐射手机信号的是线极化天线，大白鼠受到的是极化有序的电磁波辐射，而我们平日里处于通讯基站“多径效应”造成的随机线极化辐射环境中，所含的熵值更高。夏日正午的阳光是强烈的随机线极化电磁能量，很刺眼，但当人们戴上偏振光太阳眼镜时，眼睛内水分子接收单极化电磁能量，眼睛就舒服很多，感到天气温度也低了一些，这就告诉我们，在相同能级下，单极化状态的电磁能量的熵值远低于随机极化状态的电磁能量的熵，能使人感到舒适及与环境和谐。当人们在作实验环境中做辐射测试时，实验环境的可控性往往减少了“多径效应”的产生，所以，即使用同样的辐射源，相对于实验室用线极化天线辐射实验得到安全标准对人的情绪影响，具有“多径效应”的实际环境对人的影响要大得多。真实环境中人体受到的辐射电波的熵值要高一些，诱发基因变异的频数也会大一些。由此看来，早期的pas通迅技术，采用低电磁辐射强度的做法，体现了对现存生命体现象的呵护。
6 电磁敏感症
在网上流传着一个“电磁敏感症”的故：在20世纪80年代初，波.赛格贝克在瑞典电信巨头爱立信下属的Ellemtel公司，负责领导一个工程小组设计通讯系统样机里使用的高级集成电路。工作环境中，一直增添着辐射电磁能量的设备，他在这个非电离辐射环境中工作10年后，自身具有了头晕、恶心、头疼，还有皮肤的灼热感和红斑症状。在他的小组的20多名成员中，除了两个人之外的所有人都报告了相同的症状。
赛格贝克当时是该公司设计团队中最关键的成员，20世纪90年代初，公司在他家的卧室和书房周围都安装了金属屏蔽层，让他在睡觉和工作的时候可以不暴露在辐射之中。为了让他能出门，医疗机构还为赛格贝克提供了一套抗电磁辐射服，这通常是那些在距离电讯发射塔和高压电线很近的地方工作的工程师的装备。公司甚至还特意为他改装了一辆沃尔沃轿车，以便他安全地上下班。不过，到20世纪90年代中期，数字手机信号发射塔开始遍布斯德哥尔摩各地的时候，他就不再去上班、被迫退隐山林了。退隐山林的波・赛格贝克，只要附近有手机，一接通，刹那时产生的高辐射强度的数字射频信号冲击，使他有一种“头盖骨已经容不下大脑”的感觉。
赛格贝克长达二十多年经历，体现了高熵电磁辐射的长期危害的后果。这样的结果并不是人类想要的进化结果。瑞典是世界上惟一一个将电磁波过敏症认定为身体功能缺陷的国家，瑞典的电磁波过敏症患者――根据政府的官方统计，约占其全国人口的3%，大约是25万人能够获得和盲人、聋人一样的特权和社会福利待遇。在有必要的情况下，当地政府还会出资为被诊断为电磁波过敏症的患者的住宅做电子“消毒”，帮助他们安装金属电磁屏蔽。
我们从田野中走来，走到了数字手机时代，也就是从自然电磁环境中，遇上人造电磁场增长的时代，技术的发展，给生活中的信息交换，带来了莫大的便利。但对整个社会的进程来说，这种能导致基因突变频数增加量的高熵电磁场环境，正逐渐影响人类社会的危害性是需要大家了解的知识。
所以，以低辐射强度为特征的pas通讯技术体现了对生命体存在的呵护。
7 结语
（1）24 h不停工作的数字手机通讯基站和正在推广的免费城市无线局域网络所产生高熵电磁辐射，却因我们体内的水分子的接收，是我们无法躲避的高熵值电磁能量源。
（2）人体内熵值和人体内基因突变频数的增加量成正比。正象在自然界存在的现象那样，在同一个基因体内出现了十几个不同的突变，而其中有害的突变总是比有利突变占优势，所以由于基因的高度持久性需要，控制高熵电磁辐射能量源的数量，使生命体所处的电磁环境有适当程度的保守性是十分必要的。
（3）为防范处于高熵电磁辐射环境内所引发的“电磁敏感症”现象，坚持绿色辐射的pas通讯技术的发展，对生命体的存在，具有积极的意义。
参考文献
[1] 老子.道德经.
