對(duì)防輻射服裝屏蔽效能測(cè)試的初探

             北京四中 高二（2）班 馮昕瑞    指導(dǎo)老師：張玲

摘要：

本文從防輻射服裝的原理入手，選擇手機(jī)輻射頻率點(diǎn)進(jìn)行屏蔽效能的實(shí)驗(yàn)和分析。對(duì)防輻射服裝的屏蔽效能的測(cè)試方法進(jìn)行學(xué)習(xí)、探究。得出防輻射服的屏蔽效能不等于屏蔽布的屏蔽效能的結(jié)論。

 

關(guān)鍵詞：

防輻射服裝、手機(jī)輻射、屏蔽效能

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸恚?/span>

目的：

    現(xiàn)今，防輻射服裝樣式頗多，防護(hù)套裝、防護(hù)背心、防護(hù)圍裙……使用者從用于勞動(dòng)保護(hù)的工人到家庭主婦直至孕婦，宣傳產(chǎn)品的廣告鋪天蓋地。廠家甚至聲稱“防護(hù)效果達(dá)到100%”、“在50dB以上”但是，對(duì)于所售產(chǎn)品——防輻射服裝的防護(hù)性能到底如何，卻眾說(shuō)紛紜。本文以最常用的手機(jī)信號(hào)頻率為被測(cè)信號(hào)，檢驗(yàn)屏蔽服裝實(shí)際屏蔽效能。由于沒(méi)有相應(yīng)的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)人體模型，對(duì)于防輻射服的實(shí)際效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。

原理：

（一）            屏蔽效能的定義^[1]

  在同一激勵(lì)電平下，由屏蔽材料與無(wú)屏蔽材料時(shí)所接收到的功率或電壓之比。

（二）            電磁屏蔽

由于減弱某些場(chǎng)源所產(chǎn)生的空間某個(gè)區(qū)內(nèi)（不包 括這些源）的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，稱為電磁屏蔽。^[2]

在大多數(shù)情況下，電磁屏蔽由金屬制成。市場(chǎng)上的服裝大多以電磁屏蔽作用作為理論依據(jù)。防電磁輻射服裝的基本原理主要是基于電磁波穿過(guò)防電磁輻射服時(shí)，產(chǎn)生波反射、波吸收和電磁波在服裝內(nèi)的多次反射，導(dǎo)致電磁波能量衰減。防電磁輻射服裝的主要功能是屏蔽電磁波進(jìn)入服裝內(nèi)部，從而減少了人體對(duì)電磁波的吸收，避免了電磁輻射對(duì)人體的傷害。

    電磁屏蔽的效能可以用不存在屏蔽時(shí)空間防護(hù)區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)（E₀）與存在屏蔽時(shí)該區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)（E）的比值T來(lái)表征^[2]：

T= E₀/E

   （三）接地產(chǎn)生的影響^[2]

電磁屏蔽分為主動(dòng)屏蔽（源在屏蔽材料內(nèi)）和被動(dòng)屏蔽（源在屏蔽材料外）兩種，現(xiàn)在討論的問(wèn)題屬于被動(dòng)屏蔽。從原理上說(shuō)，屏蔽導(dǎo)體可不必接地，其內(nèi)部空間的導(dǎo)體同外部是不可能完全絕緣的，多少總會(huì)有直接或間接的靜電耦合。因此只要屏蔽不完善，就會(huì)引起泄露電力線侵入。為防止這種現(xiàn)象，多數(shù)情況人們?nèi)匀徊捎闷帘螌?dǎo)線接地。

二、構(gòu)想：?jiǎn)栴}提出與解決方案設(shè)計(jì)：

    1.根據(jù)了解，對(duì)防輻射服裝實(shí)際屏蔽效能現(xiàn)在國(guó)家沒(méi)有相應(yīng)的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)防輻射服生產(chǎn)廠家宣傳的指標(biāo)提出懷疑；

2.理論上，如果防輻射服接地，其屏蔽效能會(huì)比不接地要更好，而現(xiàn)實(shí)中防輻射服并不接地，所以我懷疑，屏蔽的效果會(huì)受到這個(gè)因素的影響。

根據(jù)以上問(wèn)題設(shè)計(jì)方案主體思路：

    選擇有代表性的手機(jī)頻率，來(lái)測(cè)量驗(yàn)證防輻射服的屏蔽效能。

1．確定手機(jī)輻射頻率

2. 根據(jù)屏蔽效能測(cè)試原理，在手機(jī)信號(hào)的頻率下，發(fā)射一定的場(chǎng)強(qiáng)，測(cè)定防輻射服的屏蔽效能（不接地與接地狀態(tài)）。

      3.  數(shù)據(jù)分析：測(cè)量的實(shí)際值與廠家的宣傳的比較，不接地與接地時(shí)比較，得出結(jié)論。

三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證步驟及結(jié)論：

1. 確定手機(jī)輻射頻率，在電波暗室中進(jìn)行，通過(guò)天線、測(cè)量接收機(jī)確定手機(jī)的輻射頻率為891.18MHz。

2. 把假人放置于電波暗室內(nèi)，信號(hào)源加放大器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射手機(jī)信號(hào)頻率， 測(cè)量不穿與穿防電磁輻射服裝于人體模型上兩種狀態(tài)下的場(chǎng)強(qiáng)值，場(chǎng)強(qiáng)值由安裝在人體模型內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)探頭接收?；緶y(cè)試布置如圖所示：

a. 在人體模型未穿著防輻射服裝時(shí)，測(cè)得場(chǎng)強(qiáng)E₀為6.5V/m

b. 在人體模型正常穿著防輻射服裝時(shí)，測(cè)得場(chǎng)強(qiáng)E為3.3V/m

 

c. 將防輻射服裝完全包裹于探頭上，測(cè)得場(chǎng)強(qiáng)為0.1~0.2 V/m（接近場(chǎng)強(qiáng)儀的本底）。

d. 經(jīng)過(guò)計(jì)算a項(xiàng)減b項(xiàng)得出正常穿著服裝時(shí)，防輻射服的屏蔽效能T= E₀/E=1.97

           屏蔽效能以對(duì)數(shù)表示：20lgT=11.6dB

e. 防輻射服通過(guò)導(dǎo)線接地，在人體模型正常穿著防輻射服裝時(shí)，測(cè)得場(chǎng)強(qiáng)E為3.3V/m

3. 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

    廠家提供的檢驗(yàn)報(bào)告表明，在從300MHz~1000MHz下的屏蔽效能為31.5dB~31.3dB，而實(shí)際在正常穿著防輻射幅時(shí)，測(cè)量值與其有近20dB的偏差。但將防輻射服完全包裹于探頭上時(shí)，幾乎完全屏蔽了手機(jī)頻率下的輻射場(chǎng)強(qiáng)。分析其原因，廠家給出的屏蔽效能值，是針對(duì)防輻射服材料——屏蔽布的本身的特性而言的。但是實(shí)際由于穿著于人體上，在領(lǐng)口和袖口等部分，服裝會(huì)露出很多孔隙，造成了屏蔽效能的大幅下降。屏蔽服的屏蔽效能大大低于了屏蔽布的屏蔽效能。因此，在購(gòu)買服裝時(shí)，不能僅僅關(guān)注于廠家的檢驗(yàn)報(bào)告，還要以服裝的款式等因素來(lái)進(jìn)行評(píng)判。

    通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)防輻射服接地與否幾乎對(duì)其屏蔽效能無(wú)影響。說(shuō)明對(duì)于防輻射服裝日常穿著，可不用接地。

四、討論與展望

    如何對(duì)服裝的設(shè)計(jì)（如款式和衣料縫合方式等）進(jìn)行改進(jìn)，使其實(shí)際穿著時(shí)的防輻射效能，盡可能接近屏蔽布的屏蔽效能，是有待于進(jìn)一步探究的問(wèn)題。

    目前，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。近似標(biāo)準(zhǔn)只能考核服裝材料的屏蔽效能，但對(duì)于成衣的屏蔽效能無(wú)法統(tǒng)一。對(duì)于產(chǎn)品的真實(shí)性能，消費(fèi)者無(wú)法知曉。如何統(tǒng)一測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)，成為還需解決的問(wèn)題。

五、感謝  感謝中國(guó)電子標(biāo)準(zhǔn)化研究所提供幫助。

六、實(shí)驗(yàn)照片：

          七、參考文獻(xiàn)：

[1]《材料屏蔽效能的測(cè)試方法》中華人民共和國(guó)電子行業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)SJ20524-1995

[2] 高攸綱《屏蔽與接地》北京郵電大學(xué)出版社 2004年出版