對防輻射服裝屏蔽效能測試的初探

             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，選擇手機輻射頻率點進行屏蔽效能的實驗和分析。對防輻射服裝的屏蔽效能的測試方法進行學(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、手機輻射、屏蔽效能

一.實驗?zāi)康募霸恚?/span>

目的：

    現(xiàn)今，防輻射服裝樣式頗多，防護套裝、防護背心、防護圍裙……使用者從用于勞動保護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“防護效果達到100%”、“在50dB以上”但是，對于所售產(chǎn)品——防輻射服裝的防護性能到底如何，卻眾說紛紜。本文以最常用的手機信號頻率為被測信號，檢驗屏蔽服裝實際屏蔽效能。由于沒有相應(yīng)的測試方法標(biāo)準(zhǔn)，通過人體模型，對于防輻射服的實際效果進行實驗檢測。

原理：

（一）            屏蔽效能的定義^[1]

  在同一激勵電平下，由屏蔽材料與無屏蔽材料時所接收到的功率或電壓之比。

（二）            電磁屏蔽

由于減弱某些場源所產(chǎn)生的空間某個區(qū)內(nèi)（不包 括這些源）的電磁場結(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防電磁輻射服時，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入服裝內(nèi)部，從而減少了人體對電磁波的吸收，避免了電磁輻射對人體的傷害。

    電磁屏蔽的效能可以用不存在屏蔽時空間防護區(qū)的場強（E₀）與存在屏蔽時該區(qū)的場強（E）的比值T來表征^[2]：

T= E₀/E

   （三）接地產(chǎn)生的影響^[2]

電磁屏蔽分為主動屏蔽（源在屏蔽材料內(nèi)）和被動屏蔽（源在屏蔽材料外）兩種，現(xiàn)在討論的問題屬于被動屏蔽。從原理上說，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，多少總會有直接或間接的靜電耦合。因此只要屏蔽不完善，就會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：問題提出與解決方案設(shè)計：

    1.根據(jù)了解，對防輻射服裝實際屏蔽效能現(xiàn)在國家沒有相應(yīng)的測試方法標(biāo)準(zhǔn)，因此對防輻射服生產(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，其屏蔽效能會比不接地要更好，而現(xiàn)實中防輻射服并不接地，所以我懷疑，屏蔽的效果會受到這個因素的影響。

根據(jù)以上問題設(shè)計方案主體思路：

    選擇有代表性的手機頻率，來測量驗證防輻射服的屏蔽效能。

1．確定手機輻射頻率

2. 根據(jù)屏蔽效能測試原理，在手機信號的頻率下，發(fā)射一定的場強，測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：測量的實際值與廠家的宣傳的比較，不接地與接地時比較，得出結(jié)論。

三、實驗驗證步驟及結(jié)論：

1. 確定手機輻射頻率，在電波暗室中進行，通過天線、測量接收機確定手機的輻射頻率為891.18MHz。

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

a. 在人體模型未穿著防輻射服裝時，測得場強E₀為6.5V/m

b. 在人體模型正常穿著防輻射服裝時，測得場強E為3.3V/m

 

c. 將防輻射服裝完全包裹于探頭上，測得場強為0.1~0.2 V/m（接近場強儀的本底）。

d. 經(jīng)過計算a項減b項得出正常穿著服裝時，防輻射服的屏蔽效能T= E₀/E=1.97

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

e. 防輻射服通過導(dǎo)線接地，在人體模型正常穿著防輻射服裝時，測得場強E為3.3V/m

3. 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

    廠家提供的檢驗報告表明，在從300MHz~1000MHz下的屏蔽效能為31.5dB~31.3dB，而實際在正常穿著防輻射幅時，測量值與其有近20dB的偏差。但將防輻射服完全包裹于探頭上時，幾乎完全屏蔽了手機頻率下的輻射場強。分析其原因，廠家給出的屏蔽效能值，是針對防輻射服材料——屏蔽布的本身的特性而言的。但是實際由于穿著于人體上，在領(lǐng)口和袖口等部分，服裝會露出很多孔隙，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，在購買服裝時，不能僅僅關(guān)注于廠家的檢驗報告，還要以服裝的款式等因素來進行評判。

    通過實驗驗證，發(fā)現(xiàn)防輻射服接地與否幾乎對其屏蔽效能無影響。說明對于防輻射服裝日常穿著，可不用接地。

四、討論與展望

    如何對服裝的設(shè)計（如款式和衣料縫合方式等）進行改進，使其實際穿著時的防輻射效能，盡可能接近屏蔽布的屏蔽效能，是有待于進一步探究的問題。

    目前，國內(nèi)外尚無對產(chǎn)品進行檢測的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。近似標(biāo)準(zhǔn)只能考核服裝材料的屏蔽效能，但對于成衣的屏蔽效能無法統(tǒng)一。對于產(chǎn)品的真實性能，消費者無法知曉。如何統(tǒng)一測量方法的標(biāo)準(zhǔn)，成為還需解決的問題。

五、感謝  感謝中國電子標(biāo)準(zhǔn)化研究所提供幫助。

六、實驗照片：

          七、參考文獻：

[1]《材料屏蔽效能的測試方法》中華人民共和國電子行業(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