电磁环境监测仪器和基本方法

　　1、电磁环境测量仪器

　　电磁环境的测量按测量场所分为：作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境的测量。按测量参数分为：电场强度、磁场强度、电磁场功率通量密度、无线电干扰等的测量。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。

　　（1）非选频式宽带辐射测量仪

　　①偶极子和检波二极管组成探头：这类仪器由三个长为2～10cm的正交偶极子天线，端接肖特基检波二极管、RC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（D-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，对场的振动扰动也小，能分辨场的细微变化。根据双锥天线理论，求得偶极子等效电容 、电感 ；

　　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。

　　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 三个方向的电场分量；—待测场的电场矢量。

　　为待测场的厄米特（Hermitian）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地平方，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。偶极子的长度应小于被测频率的半波长。

　　②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 三个方向分布的热电偶元件最大尺寸应小于最高工作频率波长的1/4.避免谐振。

　　③磁场探头：由三个相互正交环天线和二极管、RC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：N—环匝数；b—环半径；H—待测场的磁场强度。

　　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dB；系统频率响应不均匀度dB；灵敏度0.5V/m；校准精度dB 。

　　（2）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。

　　①场强仪（干扰场强仪）：待测场的场强值：

　　式中：K—天线校正系数，为频率的函数，可由场强仪的使用说明文件查得。

　　当被测场是脉冲信号时，不同带宽对应的值不同。此时需要归一化于MHz带宽的场强值，即：式中：BW—选用带宽，MHz；K、L值查表可得；—场强仪读数。

　　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：

　　式中： ——脉冲信号占空比， 和可以方便地计算出来。

　　②频谱仪测量系统：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dBm读数须换算成对50 系统，场强值为：

　　③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，功率密度可按下式计算： 式中： —天线增益（倍数）； —工作波长，cm； —数字幅度计读数，dBm； ——0dB输入功率，dBm。

　　用于环境电磁辐射测量的仪器各类较多，凡是用于EMC（电磁兼容）、EMI（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。

　　2、电磁污染源监测方法

　　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。

　　测量时间：在电磁污染源正常工作时间内进行测量，每个测点连续测5次，每次测量时间不应小于15s，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：取作业人员操作位置，距地面0.5m、1.0m、1.7m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0.5m、1.0m、1.7m；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（若有几次读数）

　　根据各操作位置的E值按国家标准《电磁辐射防护规定》作出分析评价。