遠場和近場的區(qū)別

1、近場與遠場的劃分2014-07-14 16:04電磁輻射的測量方法通常與測量點位置和輻射源的距離有關，即，所進行的測量是遠場測量還是近場測量。由于在遠場和近場的情況下，電磁場的性質有所不同，因此，要對遠場和近場測量有明確的了解。1、電磁場的遠場和近場劃分電磁輻射源產生的交變電磁場可分為性質不同的兩個部分，其中一部分電磁場能量在輻射源周圍空間及輻射源之間周期性地來回流動，不向外發(fā)射，稱為感應場；另一部分電磁場能量脫離輻射體，以電磁波的形式向外發(fā)射，稱為輻射場。一般情況下，電磁輻射場根據感應場和輻射場的不同而區(qū)分為遠區(qū)場（感應場）和近區(qū)場（輻射場）。由于遠場和近場的劃分相對復雜，要具體根據不同的工

2、作環(huán)境和測量目的進行劃分，一般而言，以場源為中心，在三個波長范圍內的區(qū)域，通常稱為近區(qū)場，也可稱為感應場；在以場源為中心，半徑為三個波長之外的空間范圍稱為遠區(qū)場，也可稱為輻射場。近區(qū)場通常具有如下特點：近區(qū)場內，電場強度與磁場強度的大小沒有確定的比例關系。即：E 377H。一般情況下，對于電壓高電流小的場源(如發(fā)射天線、饋線等)，電場要比磁場強得多，對于電壓低電流大的場源(如某些感應加熱設備的模具)，磁場要比電場大得多。近區(qū)場的電磁場強度比遠區(qū)場大得多。從這個角度上說，電磁防護的重點應該在近區(qū)場。近區(qū)場的電磁場強度隨距離的變化比較快，在此空間內的不均勻度較大。遠區(qū)場的主要特點如下：在遠區(qū)場中，

3、所有的電磁能量基本上均以電磁波形式輻射傳播，這種場輻射強度的衰減要比感應場慢得多。在遠區(qū)場，電場強度與磁場強度有如下關系：在國際單位制中，E=377H，電場與磁場的運行方向互相垂直，并都垂直于電磁波的傳播方向。遠區(qū)場為弱場，其電磁場強度均較小近區(qū)場與遠區(qū)場劃分的意義：通常，對于一個固定的可以產生一定強度的電磁輻射源來說，近區(qū)場輻射的電磁場強度較大，所以，應該格外注意對電磁輻射近區(qū)場的防護。對電磁輻射近區(qū)場的防護，首先是對作業(yè)人員及處在近區(qū)場環(huán)境內的人員的防護，其次是對位于近區(qū)場內的各種電子、電氣設備的防護。而對于遠區(qū)場，由于電磁場強較小，通常對人的危害較小。對我們最經常接觸的從短波段30MHz

4、到微波段的3000MHz的頻段范圍，其波長范圍從10米到1米。2、遠區(qū)場的測量在遠區(qū)場（輻射場區(qū)），可引入功率密度矢量（波印廷矢量），電場矢量、磁場矢量、波印廷矢量三者方向互相垂直，波印廷矢量的方向為電磁波傳播方向。在數值上，E=377H，S=EH=E2/377。其中電場強度E的單位是(V/m)，磁場強度H的單位是(A/m)，功率密度的單位是（W/m2）,全部是國際單位制(SI)。由公式可看出，在遠場區(qū)，電場與磁場不是獨立的，可以只測電場強度，磁場強度及功率密度中的一個項目，其他兩個項目均可由此換算出來。一般情況，關于遠場和近場的測量問題可以簡化為：國標規(guī)定，當電磁輻射體的工作頻率低于300M

5、Hz時，應對工作場所的電場強度和磁場強度分別測量。當電磁輻射體的工作頻率大于300MHz時，可以只測電場強度。300MHz頻率相應的波長為1米，/6為400px，400px之外輻射場占優(yōu)勢。如按3的劃分界限，距輻射源3米之外可認為是遠場區(qū)。一般電磁環(huán)境是指在較大范圍內由各種電磁輻射源，通過各種傳播途徑造成的電磁輻射背景值，因而屬于遠區(qū)場，輻射的頻譜非常寬，電磁場強度均較小。1GHz以下遠區(qū)輻射場的測量，可用遠區(qū)場強儀，也可用干擾場強儀。3、近區(qū)場的測量在近場區(qū)（感應場區(qū)），電場強度E與磁場強度H的大小沒有確定的比例關系，即：E 377H，需要分別測量電場強度E與磁場強度H的大小。對于電壓高而電

6、流小的場源，在感應場區(qū)內主要是電場，主要測量電場，對于電壓低而電流大的場源(如感應線圈)，在感應場區(qū)內主要是磁場，主要測量磁場。例如，對于沒有接上電器的墻上電源插座，電流基本為零，電壓不為零，插座在其附近產生一定強度的工頻電場，但產生的工頻磁場基本為零。國家標準限值中30MHz以下以場強為準，因為該頻段的波長大于10米，測量點處的感應場常常不能忽略，電場強度E與磁場強度H的比例關系不確定。由前面的場強與距離的關系可知，近場區(qū)場強很大（根據不同的設備，電場強度可能從幾十到幾百V/m，磁場強度可達到數A/m），但場強隨距離的增大衰減得很快，即場強變化梯度很大，是一種非常復雜的非均勻場。因此，近區(qū)場

7、強儀的量程應當足夠大，而測量探頭應當足夠小，測量結果才能代表測試點的場強。近場區(qū)監(jiān)測主要屬于工作場所監(jiān)測。由于近區(qū)場強很大，較遠處的其它電磁輻射源的貢獻可忽略不計，因此，近區(qū)場強測量不采用選頻式儀器?？捎镁C合場強儀測量近區(qū)場強，如意大利PMM公司的8053型儀器，具有較好的測量精度和強大的數據處理功能。目前的綜合場強儀與早期的近區(qū)場強儀的不同：前者為各向同性，測量時不必調整探頭方向。前者較后者頻率范圍更寬。例：具體輻射源的近場（感應場區(qū)）與遠場（輻射場區(qū)）（ = c / f）頻率 (f)波長 ( )界限（3 ）50 / 60 Hz 電力6000

8、 / 5000 km18000 / 15000 km50 kHz 電焊6 km18km27 MHz CB 廣播, 透熱療法11.1 m33.3 m100 MHz FM 廣播3 m9 m433 MHz 工業(yè)應用0.7 m2.1 m900 MHz 移動電話，尋呼機0.33 m1 m2.45 GHz微波，工業(yè)0.12 m0.36 m6 GHz 數字廣播0.05 m0.15 m20 GHz 衛(wèi)星傳輸0.015 m0.045 m附：場區(qū)的具體劃分場強與距離的關系以r表示測量點到輻射源的距離，則在該點的感應場強度與r2至r3成

9、反比，輻射場強度與r成反比（因此，輻射場強度與距離r的乘積與r無關，稱為場強距離乘積）。在靠近輻射源的地方，隨著距離r的減小，感應場強度急劇增加。近場與遠場的劃分當測量距離r/2/6時，感應場強度與輻射場強度相當。在距離輻射源比較近（r</6）的地方，感應場強度大于輻射場強度，稱為近場（區(qū)）或感應場區(qū)，較遠的地方（r>/6）則相反，輻射場占優(yōu)勢，稱為遠場（區(qū)）或輻射場區(qū)。近場區(qū)和遠場區(qū)的提法被廣為使用，但在不同的應用領域，其劃分界限不統(tǒng)一。也稱為近區(qū)場和遠區(qū)場。一般當r大于3時，可忽略感應場的成份，認為處于遠場（區(qū)）。當輻射源尺度與波長可比擬時，還可將輻射場區(qū)分為輻射近場區(qū)和輻射遠

10、場區(qū)。輻射遠場區(qū)的定義是，"輻射場強度角分布基本上與距天線的距離無關的場區(qū)"，在輻射遠場區(qū)，將天線上各點到測量點的連線當作是平行的，所引入的誤差小于一定的限度。如天線尺寸為D，則遠場區(qū)距離應大于2D2/。當輻射源尺寸D的數量級小于波長時（2D2/</6，D</3.5），輻射近場區(qū)范圍小于感應場區(qū)，輻射場區(qū)全部是輻射遠場區(qū)。如果測量天線為微波段的面天線，而且尺寸較大，所測輻射源與測量天線的距離大于2D2/認為是輻射遠場區(qū)。由以上公式可見，近場與遠場的劃分界限與輻射源頻率（波長）有關。4、電磁輻射頻率范圍全范圍廣義上包括射線、射線、宇宙射線等電離電磁輻射，狹義上包括

11、03×1012Hz，從靜電場、靜磁場到亞毫米波，該頻率范圍的電磁輻射不能造成原子與分子的電離，不管其強度有多大。目前我國管理范圍目前認為影響較大、受關注、研究較多并已經制定相應標準限值的頻段有：工頻50Hz，射頻100kHz-300GHz。各波段名稱、頻率范圍及波長波段名稱頻段名稱頻率范圍波長工頻50/60  Hz超長波甚低頻(VLF)330KHz10010Km長波低頻(LF)30300KHz101Km中波中頻(MF)0.33MHz10.1Km短波高頻(HF)330MHz10010m超短波(米波)甚高頻(VHF)30300MHz101m分米波微波超高(UHF)0.33GHz

12、10.1m厘米波特高頻(SHF)330GHz1025px毫米波極高頻(EHF)30300GHz101mm波段名稱頻段名稱頻率范圍波長工頻 50/60 Hz超長波甚低頻(VLF) 330KHz 10010Km長波低頻(LF) 30300KHz 101Km中波中頻(MF) 0.33MHz 10.1Km短波高頻(HF) 330MHz 10010m超短波(米波)甚高頻(VHF) 30300MHz 101m分米波微波超高頻(UHF)0.33GHz 10.1m厘米波特高頻(SHF) 330GHz 1025px毫米波極高頻(EHF) 30300GHz 101mm常見電磁輻射源的頻率范圍電磁輻射污染

13、源監(jiān)測要求所用儀器的測量頻率范圍與污染源的工作頻率相適應，因此有必要了解常見電磁輻射源的頻率。GSM移動通信基站：900/1800MHz中波廣播：535-1605KHz短波廣播：4-19 MHz內的部分頻段調頻（聲音）廣播：88-108MHz電視：50-92，168-223，471-566，607-958 MHz五個頻段家用微波爐：2450 MHz，工業(yè)微波爐：915，2450 MHz高壓電力設備：工頻50Hz，電磁噪聲干擾中短波（測量范圍0.5-30 MHz）高頻感應加熱設備（如熔煉爐、淬火爐等）：工作頻率幾百kHz高頻介質加熱設備：工作頻率幾MHz至幾十MHz。如塑料熱合機27.12，40

14、.68MHz。超短波電療機：40.68 MHz國際電信聯盟(ITU)分配給工科醫(yī)（ISM）設備的自由輻射頻率為13.56MHz，27.12 MHz，40.68 MHz，2.45GHz等。在這些頻率范圍內的電磁輻射強度不受限制。5、電磁能的發(fā)射與傳播途徑電磁發(fā)射是指"從源向外發(fā)出電磁能的現象"。電磁發(fā)射分為輻射發(fā)射和傳導發(fā)射。輻射發(fā)射是"通過空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量"。而輻射發(fā)射經常稱之為電磁輻射，其定義為："a.能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現象。b.能量以電磁波形式在空間傳播。注：電磁輻射一詞的含義有時也可引申，將電磁感應（即感應場）也包括在內。"我們在日常工作中使用的是其引申含義。傳導發(fā)射是指"沿電源線或信號線傳輸的電磁發(fā)射。"電磁環(huán)境電磁環(huán)境的定義是"存在于給定場所的