已浏览:2659 来源：本站 发布时间：2011-11-08
对防辐射服装屏蔽效能测试的初探
北京四中 高二（2）班 冯昕瑞 指导老师：张玲
摘要：
本文从防辐射服装的原理入手，选择手机辐射频率点进行屏蔽效能的实验和分析。对防辐射服装的屏蔽效能的测试方法进行学习、探究。得出防辐射服的屏蔽效能不等于屏蔽布的屏蔽效能的结论。
关键词：
防辐射服装、手机辐射、屏蔽效能
一.实验目的及原理：
目的：
现今，防辐射服装样式颇多，防护套装、防护背心、防护围裙……使用者从用于劳动保护的工人到家庭主妇直至孕妇，宣传产品的广告铺天盖地。厂家甚至声称“防护效果达到100%”、“在50dB以上”但是，对于所售产品——防辐射服装的防护性能到底如何，却众说纷纭。本文以最常用的手机信号频率为被测信号，检验屏蔽服装实际屏蔽效能。由于没有相应的测试方法标准，通过人体模型，对于防辐射服的实际效果进行实验检测。
原理：
（一） 屏蔽效能的定义[1]
在同一激励电平下，由屏蔽材料与无屏蔽材料时所接收到的功率或电压之比。
（二） 电磁屏蔽
由于减弱某些场源所产生的空间某个区内（不包 括这些源）的电磁场结构，称为电磁屏蔽。[2]
在大多数情况下，电磁屏蔽由金属制成。市场上的服装大多以电磁屏蔽作用作为理论依据。防电磁辐射服装的基本原理主要是基于电磁波穿过防电磁辐射服时，产生波反射、波吸收和电磁波在服装内的多次反射，导致电磁波能量衰减。防电磁辐射服装的主要功能是屏蔽电磁波进入服装内部，从而减少了人体对电磁波的吸收，避免了电磁辐射对人体的伤害。
电磁屏蔽的效能可以用不存在屏蔽时空间防护区的场强（E0）与存在屏蔽时该区的场强（E）的比值T来表征[2]：
T= E0/E
（三）接地产生的影响[2]
电磁屏蔽分为主动屏蔽（源在屏蔽材料内）和被动屏蔽（源在屏蔽材料外）两种，现在讨论的问题属于被动屏蔽。从原理上说，屏蔽导体可不必接地，其内部空间的导体同外部是不可能完全绝缘的，多少总会有直接或间接的静电耦合。因此只要屏蔽不完善，就会引起泄露电力线侵入。为防止这种现象，多数情况人们仍然采用屏蔽导线接地。
二、构想：问题提出与解决方案设计：
1.根据了解，对防辐射服装实际屏蔽效能现在国家没有相应的测试方法标准，因此对防辐射服生产厂家宣传的指标提出怀疑；
2.理论上，如果防辐射服接地，其屏蔽效能会比不接地要更好，而现实中防辐射服并不接地，所以我怀疑，屏蔽的效果会受到这个因素的影响。
根据以上问题设计方案主体思路：
选择有代表性的手机频率，来测量验证防辐射服的屏蔽效能。
1．确定手机辐射频率
2. 根据屏蔽效能测试原理，在手机信号的频率下，发射一定的场强，测定防辐射服的屏蔽效能（不接地与接地状态）。
3. 数据分析：测量的实际值与厂家的宣传的比较，不接地与接地时比较，得出结论。
三、实验验证步骤及结论：
1. 确定手机辐射频率，在电波暗室中进行，通过天线、测量接收机确定手机的辐射频率为891.18MHz。
2. 把假人放置于电波暗室内，信号源加放大器通过发射天线发射手机信号频率， 测量不穿与穿防电磁辐射服装于人体模型上两种状态下的场强值，场强值由安装在人体模型内部的场强探头接收。基本测试布置如图所示：
a. 在人体模型未穿着防辐射服装时，测得场强E0为6.5V/m
b. 在人体模型正常穿着防辐射服装时，测得场强E为3.3V/m
c. 将防辐射服装完全包裹于探头上，测得场强为0.1~0.2 V/m（接近场强仪的本底）。
d. 经过计算a项减b项得出正常穿着服装时，防辐射服的屏蔽效能T= E0/E=1.97
屏蔽效能以对数表示：20lgT=11.6dB
e. 防辐射服通过导线接地，在人体模型正常穿着防辐射服装时，测得场强E为3.3V/m
3. 数据分析与结论
厂家提供的检验报告表明，在从300MHz~1000MHz下的屏蔽效能为31.5dB~31.3dB，而实际在正常穿着防辐射幅时，测量值与其有近20dB的偏差。但将防辐射服完全包裹于探头上时，几乎完全屏蔽了手机频率下的辐射场强。分析其原因，厂家给出的屏蔽效能值，是针对防辐射服材料——屏蔽布的本身的特性而言的。但是实际由于穿着于人体上，在领口和袖口等部分，服装会露出很多孔隙，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，在购买服装时，不能仅仅关注于厂家的检验报告，还要以服装的款式等因素来进行评判。
通过实验验证，发现防辐射服接地与否几乎对其屏蔽效能无影响。说明对于防辐射服装日常穿着，可不用接地。
四、讨论与展望
如何对服装的设计（如款式和衣料缝合方式等）进行改进，使其实际穿着时的防辐射效能，尽可能接近屏蔽布的屏蔽效能，是有待于进一步探究的问题。
目前，国内外尚无对产品进行检测的相关标准。近似标准只能考核服装材料的屏蔽效能，但对于成衣的屏蔽效能无法统一。对于产品的真实性能，消费者无法知晓。如何统一测量方法的标准，成为还需解决的问题。
五、感谢 感谢中国电子标准化研究所提供帮助。
六、实验照片：
七、参考文献：
[1]《材料屏蔽效能的测试方法》中华人民共和国电子行业军用标准SJ20524-1995
[2] 高攸纲《屏蔽与接地》北京邮电大学出版社 2004年出版