HJ T 10.2-1996 辐射环境保护管理导则.电磁辐射监测仪器和方法.pdf

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1、中华人民共和国环境保护行业标准辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法发布实施国家环境保护局发布前言为了对电磁辐射实行有效的环境管理提高电磁辐射监测的准确性和可靠性制定本导则本导则由国家环境保护局提出国防科工委航天医学工程研究所北方交通大学等单位编制本导则主要起草人徐培基蒋忠涌本导则由国家环境保护局负责解释中华人民共和国环境保护行业标准辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法国家环境保护局批准实施电磁辐射测量仪器本导则所称电磁辐射限于非电离辐射电磁辐射的测量按测量场所分为作业环境特定公众暴露环境一般公众暴露环境测量按测量参数分为电场强度磁场强度和电磁场功率通量密度等的测量对于不同的测量应选

2、用不同类型的仪器以期获取最佳的测量结果测量仪器根据测量目的分为非选频式宽带辐射测量仪和选频式辐射测量仪非选频式宽带辐射测量仪工作原理偶极子和检波二极管组成探头这类仪器由三个正交的长的偶极子天线端接肖特基检波二极管滤波器组成检波后的直流电流经高阻传输线或光缆送入数据处理和显示电路当时偶极子直径偶极子长度偶极子互耦可忽略不计由于偶极子相互正交将不依赖场的极化方向探头尺寸很小对场的扰动也小能分辨场的细微变化偶极子等效电容电感根据双锥天线理论求得式中天线半径偶极子截面积偶极子实际长度由于偶极子天线阻抗呈容性输出电压是频率的函数式中角频率频率天线缝隙电容和负载电容负载电阻由于基本不变只要提高就可使频响大

3、为改善使输出电压不受场源频率影响因此必须采用高阻传输线当三副正交偶极子组成探头时它可以分别接收三个方向场分量经理论分析得出式中检波器引入的常数偶极子与高频感应电压间比例系数分别对应于方向的电场分量待测场的电场矢量式为待测场的厄米特幅度可见用端接平方律特性二极管的三维正交偶极子天线总的直流输出正比于待测场的平方而功率密度亦正比于待测场的平方因此经过校准后的值就等于待测电场的功率密度如果电路中引入开平方电路那么值就等于待测电场强度值偶极子的长度应远小于被测频率的半波长以避免在被测频率下谐振这一特性决定了这类仪器只级在低于几吉赫频率范围使用热电偶型探头采取三条相互垂直的热电偶结点阵作电场测量探头提供

4、了和热电偶元件切线方向场强平方成正比的直流输出待测场强为与极化无关沿热电偶元件直线方向分布的热电偶结点阵保证了探头有极宽的频带沿三个方向分布的热电偶元件的最大尺寸应小于最高工作频率波长的以避免产生谐振整个探头像一组串联的低阻抗偶极子或像一个低值的谐振电路磁场探头由三个相互正交环天线和二极管滤波元件高阻线组成从而保证其全向性和频率响应环天线感应电势为式中环匝数环半径待测场的磁场强度对电性能的要求使用非选频式宽带辐射测量仪实施环境监测时为了确保环境监测的质量应对这类仪器电性能提出基本要求各向同性误差系统频率响应不均匀度灵敏度校准精度常用的非选频式辐射测量仪附录为常用的非选频式宽带辐射测量仪的有关数

5、据实施环境电磁辐射监测时可根据具体需要选用其中仪器选频式辐射测量仪这类仪器用于环境中低电平电场强度电磁兼容电磁干扰测量除场强仪或称干扰场强仪外可用接收天线和频谱仪或测试接收机组成的测量系统经校准后用于环境电磁辐射测量工作原理场强仪干扰场强仪待测场的场强值式中是天线校正系数它是频率的函数可由场强仪的附表中查得场强仪的读数必须加上对应值和电缆损耗才能得出场强值但近期生产的场强仪所附天线校正系数曲线所示值已包括测量天线的电缆损耗值当被测场是脉冲信号时不同带宽值不同此时需要归一化于带宽的场强值即为选用带宽单位测量宽带信号环境辐射峰值场强时要选用尽量宽的带宽相应平均功率密度为上式中为脉冲信号占空比值查表

6、可得为场强值读数于是和可以方便地计算出来频谱仪测量系统这种测量系统工作原理和场强仪一致只是用频谱仪作接收机此外频谱仪的读数须换算成对系统场强值为频谱仪的类型不受限制频谱仪天线系统必须校准微波测试接收机用微波接收机接收天线也可以组成环境监测系统扣除电缆损耗功率密度按下式计算式中天线增益倍数工作波长数字幅度计读数输入功率由上述测试接收机组成的监测装置的灵敏度取决于接收机灵敏度天线系统应校准用于环境电磁辐射测量的仪器种类较多凡是用于电磁兼容电磁干扰目的的测试接收机都可用于环境电磁辐射监测专用的环境电磁辐射监测仪器也可用上面介绍的方法组成测量装置实施环境监测常用的常用辐射测量仪器见附录电磁辐射污染源监

7、测方法环境条件应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件测量记录表应注明环境温度相对湿度测量仪器可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪采用有方向性探头时应在测量点调整探头方向以测出测量点最大辐射电平测量仪器工作频带应满足待测场要求仪器应经计量标准定期鉴定测量时间在辐射体正常工作时间内进行测量每个测点连续测次每次测量时间不应小于秒并读取稳定状态的最大值若测量读数起伏较大时应适当延长测量时间测量位置测量位置取作业人员操作位置距地面三个部位辐射体各辅助设施计算机房供电室等作业人员经常操作的位置测量部位距地面辐射体附近的固定哨位值班位置等数据处理求出每个测量部位平均场强值若有几次

8、读数评价根据各操作位置的值按国家标准电磁辐射防护规定或其他部委制定的安全限值作出分析评价一般环境电磁辐射测量方法测量条件气候条件气候条件应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件测量记录表应注明环境温度相对湿度测量高度取离地面高度也可根据不同目的选择测量高度测量频率取电场强度测量值的频率作为测量频率测量时间基本测量时间为城市环境电磁辐射的高峰期若小时昼夜测量昼夜测量点不应少于点测量间隔时间为每次测量观察时间不应小于若指针摆动过大应适当延长观察时间布点方法典型辐射体环境测量布点对典型辐射体比如某个电视发射塔周围环境实施监测时则以辐射体为中心按间隔的八个方位为测量线每条测量线上选取距场源分别等不同距

9、离定点测量测量范围根据实际情况确定一般环境测量布点对整个城市电磁辐射测量时根据城市测绘地图将全区划分为或小方格取方格中心为测量位置按上述方法在地图上布点后应对实际测点进行考察考虑地形地物影响实际测点应避开高层建筑物树木高压线以及金属结构等尽量选择空旷地方测试允许对规定测点调整测点调整最大为方格边长的对特殊地区方格允许不进行测量需要对高层建筑测量时应在各层阳台或室内选点测量测量仪器非选频式辐射测量仪具有各向同性响应或有方向性探头的宽带辐射测量仪属于非选频式辐射测量仪用有方向性探头时应调整探头方向以测出最大辐射电平选频式辐射测量仪各种专门用于测量的场强仪干扰测试接收机以及用频谱仪接收机天线自行组成

10、测量系统经标准场校准后可用于此目的测量误差应小于频率误差应小于被测频率的数量级该测量系统经模数转换与微机联接后通过编制专用测量软件可组成自动测试系统达到数据自动采集和统计自动测试系统中测量仪可设置于平均值适用于较平稳的辐射测量或准峰值适用于脉冲辐射测量检波方式每次测试时间为数据采集取样率为次进行连续取样数据处理如果测量仪器读出的场强瞬时值的单位为分贝则先按下列公式换算成以为单位的场强场强仪读数然后依次按下列各公式计算上述各式中在某测量位某频段中被测频率的测量场强瞬时值值的读数个数在某测量位某频段中各被测频率的场强平均值在某测量位某频段中各被测频率的综合场强在某测量位在或一定时间内内测量某频段后

11、的总的平均综合场强在或一定时间内内测量某频段的测量次数测量的标准误差仍用通常公式计算如果测量仪器用的是非选频式的不用式对于自动测量系统的实测数据可编制数据处理软件分别统计每次测量中测值的最大值最小值中值和时间概率的不超过场强值上述统计值均以表示还应给出标准差值以表示如系多次重复测量则将每次测量值统计后再按进行数据处理绘制污染图绘制频率场强时间场强时间频率测量位总场强值等各组对应曲线典型辐射体环境污染图以典型辐射体为圆心标注等场强值线图参见附录或以典型辐射体为圆心标注根据式或式得出的计算值的等值线图居民区环境污染图在有比例的测绘地图上标注等场强值线图或标注根据式或式得出的计算值的等值线图根据需要

12、亦可在各区地图上做好方格用颜色或各种形状图线表示不同的场强值参见附录或根据式或式得出的计算值质量保证测量方案必须严格审议充分考虑测量的代表性测量结果准确可靠有比对性数据处理方法正确环境质量评价用非选频宽带辐射测量仪时由于测量位测得的场强功率密度值是所有频率的综合场强值内每次测量综合场强值的平均值即总场强值亦是所有频率的总场强值由于环境中辐射体频率主要在超短波频段测量值和超短波频段安全限值的比值基本上对居民无影响如果评价典型辐射体则测量结果应和辐射体工作频率对应的安全限值比较式中某测量位置总场强值典型辐射体工作频率对应的安全限值或超短波频段安全限值用选频式场强仪时式中测量位置某频段总的平均综合场

13、强值对应频段的安全限值环境质量预测的场强计算为了估算辐射体对环境的影响对于典型的中波短波超短波发射台站的发射天线在环境中辐射场强按式至式计算对正方形圆口面微波天线在环境中辐射场功率密度按式和式计算中波垂直极化波理论公式近似公式式中上述各式中被测位置与发射天线水平距离发射机标称功率天线效率相对于接地基本振子点源天线的天线增益倍数发射天线高度因子发射天线垂直面仰角水平面方位角方向性函数地面衰减因子数量距离波长大地的介电常数无量纲大地的导电系数近似公式是得出的即舒来依金范德波尔公式短波水平极化波短波水平极化波场强计算公式同但水平极化波的按计算各量纲同前超短波电视调频式中发射机标称功率相对于半波偶极子

14、天线增益倍数测量位置与天线水平距离天线垂直面方向性函数视天线型式和层数而异微波近场最大功率密度式中送入天线净功率天线实际几何面积式给出的预测值是对于具有正方形口面和圆锥形口面天线的情况其精度下天线近场区内最大功率密度值远场轴向功率密度式中雷达发射机平均功率天线增益倍数测量位置与天线轴向距离附录常用非选频式辐射测量仪名称频带量程各向同性探头类型微波漏能仪无热偶结点阵微波辐射测量仪有肖特基二极管偶极子电磁辐射监测仪有偶极子全向宽带近区场强仪有偶极子宽带电磁场强计有偶极子环天线宽带电磁场强计有偶极子环天线辐射危害计有热偶结点阵辐射危害计有热偶结点阵宽带全向辐射监测仪探头探头有热偶结点阵宽带全向辐射监

15、测仪有热偶结点阵宽带全向辐射监测仪有热偶结点阵宽带全向辐射监测仪有热偶结点阵环天线宽带全向辐射监测仪由决定选用探头由决定选用探头有热偶结点阵环天线全向宽带场强仪有偶极子磁环天线附录常用选频式辐射测量仪名称频带量程注干扰场强测量仪交直流两用干扰场强测量仪交直流两用干扰场强测量仪交直流两用干扰场强测量仪交直流两用干扰场强测量仪交直流两用场强仪只能用交流测试接收机交流供电显示被测场频谱电视场强计频道灵敏度交直流两用电视信号场强计交直流两用场强仪交直流两用附录典型辐射体环境辐射等场强值线图示意图附录居民区环境辐射电平标注各类场强值附录单位换算自由空间条件转换公式量的单位量的名称功率密度电场强度平方磁场强度平方能量密度电场强度磁场强度