时间：2023-10-13 09:41:00
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关键词：手机，电磁辐射，时域有限差分(FDTD)法，比吸收率
随着经济的快速发展和科技的不断进步，手机等电磁产品的应用在给人类提供极大方便的同时，电磁辐射污染已经成为继大气污染、水污染和噪音污染后的第四污染，同时人们开始关注电磁产品的电磁辐射问题。本文通过建立近似的手机辐射电磁模型，利用MATLAB软件编制FDTD计算程序；通过改变手机天线与人头之间的距离，研究了暴露于GSM900MHz手机天线近区场中的人体头部在辐射系统峰值功率下发射时的场强和SAR分布，并将计算结果同现有的国际、国内卫生安全标准进行了比较。
1 手机电磁辐射的危害
手机通信是依靠对无线电波的接收和发送实现的，而任何一种形式的无线电波都或多或少的被人体组织吸收。自从1993年美国佛罗里达州发生全世界首例因使用手机危害健康引起的索赔案以来，关于手机辐射损害人体健康的诉讼案多有报道，更加引起了人们对手机辐射对人体作用的重视。2001年5月，国内也报道了投诉手机电磁辐射损害健康的案例；随后，在北京解放军304医院确诊了一例罕见的与长期高频率使用手机有关的恶性脑瘤－胶质瘤：患者肿瘤发生于颞、顶、枕交界区，正好是手机天线的辐射区[1]。
2 FDTD法与SAR值
时域有限差分（FDTD）法是在1966年由K.S.Yee[2]第一次提出的求解电磁场问题的一种数值计算方法。采用有限差分法要对问题的变量空间离散化就要建立合适的网格剖分体系，K.S.Yee提出了一个合理的网格体系，成功的创立了时域有限差分法。该网格体系的特点是，电场和磁场各分量在空间的取值点被交叉地放置，使得在每个坐标平面上每个电场分量的四周由磁场分量环绕，同时每个磁场分量的四周由电场分量环绕，这样的电磁场空间配置符合电磁场的基本规律：法拉第电磁感应定律和安培环路定律，因而也符合电磁波在空间传播的规律。
FDTD方法中，计算电磁波对人体的作用，是把人体作为一个散射体，通过迭代足够的时间步，使人体模型内每一网格中的场都达到稳定，计算所获得的是人体模型内每一网格三个电场分量和三个磁场分量的稳定值。
目前国际上通常用比吸收率SAR（Specific Absorption Rate）作为手机电磁辐射的量度，来衡量电磁辐射对人体的影响，并以此来确定人体能够接受的限制值。SAR定义为单位质量所吸收或消耗的能量对时间的导数：
（1）
如果入射场为时谐场，上式可表示为：
（2）
式中为生物体组织的等效电导率；是生物体组织的质量密度；为生物组织中的最大电场强度。
由于人体电学性质的高度非均匀性，电磁场在人体内的分布很不均匀，每种组织所吸收的电磁能量不仅与其中的电场有关，也取决于自身的电导率。为了表明整个人体吸收电磁能量的水平，有时也采用平均SAR这一参量。
3 手机和人体头部的电磁模型
3.1 单极天线手机模型
在本文的计算仿真中，主要考虑的是手机距离人体头部位置不同时的辐射情况，因此手机作为辐射源的状况不是考虑的重点。本文采用在手机电磁辐射研究中广泛采用的单极天线手机模型[3]，即手机天线长度为手机发射频率对应波长的1/4。对于GSM制式手机，信号激励频率为900MHz，输入功率设置参照IEEE C95标准，900MHz时为0.3W。
单极天线手机模型将手机简化为天线和机身两部分，机身为表面覆盖绝缘介质薄层的长方体金属矩形盒，表面的绝缘塑料介质，厚度通常为1㎜，其相对介电常数一般取。手机机壳内部通过一薄金属片与天线馈电端相连，该金属片用来固定手机天线并给天线馈电，大小为1.0㎝×1.0㎝，一般将其作为理想导体，其电导率取铜的电导率，固定在手机机壳上表面一角的天线长度为1/12m，近似取为8.0㎝，天线半径0.33㎝，馈电点在机壳上表面中心；长方体机身的长（a）、宽（b）、高（c）分别为2.0㎝×5.0㎝×8.0㎝，人右手持机，取z轴方向向上并与天线平行，人头水平指向手机方向为x轴，人头鼻尖至后脑勺方向为y轴。论文参考。
3.2 人体头部电磁模型的建立
本文的仿真计算中所建立的人头模型为分层球形人头模型，将人头划分为四层，包含皮肤、骨骼、肌肉、大脑四种组织，由于人的眼睛在人体各组织中具有较高的电导率，该组织处的SAR值突变明显，因此人头模型中加上眼睛一共五种组织。该模型所代表的实际人头几何尺寸为：左耳至右耳13.5㎝，鼻尖至后脑勺17.5㎝，下颚至头顶20㎝，各种人体头部组织在900MHz频率下的电参数如表1所示[4]：
表1 人体头部组织电磁属性参数（900MHz）
【关键词】中国移动通信基站;整改判定方法;辐射超标
一、前言
移动事业发展促进了城乡经济发展，也方便了人们生活需求。但由于移动通讯基站的特点是对环境开放，造成了一定的电磁辐射污染。新闻媒体对此危害也做了大量报道，人们对移动通讯基站的存在越来越感到不安，投诉上访事件逐年增加，严重干扰了公众正常生活与社会稳定。通过对电磁辐射测试方法进行分析，指出移动通讯基站的整改建议及防治措施。
二、移动通讯基站现状及概述
移动通讯在我国迅猛发展，改善了我国通讯落后的状况，促进了经济发展，但由于面对开放环境，也造成了大幅度的环境污染。其中以放射性、辐射、震动噪音为主。世界卫生组织将此污染列为全球第四大污染。移动通讯基站遍布城乡各个角落，在媒体播放了相关电磁辐射的新闻后，个别家庭甚至用铁皮封锁门窗，也有人反应出各种疾病。在铁岭市还出现了破坏移动基站设施等不良现象。在丹东，有居民控告移动基站导致身患白血病等等。近几年，移动基站建设严重影响了公众生活和社会安定。但是移动基站到底会不会对人身体造成伤害，一直人们普遍关注的话题。面对蓬勃发展的移动技术，人们工作生活有了很大的改变，在享受移动带来的便利时，人们开始对电磁辐射与移动基站建设产生不同争议。破坏施工、与施工单位产生冲突等现象屡禁不止。许多移动基站在建设中被迫拆除。类似的问题阻碍了移动事业发展，影响了社会团结。
三、移动通信基站电磁辐射的影响
在不了解辐射的基础上，人们对辐射有一定的抵触情绪。其实人一直生活在电磁辐射之中。地球自身就是充满热辐射、电磁辐射的磁场，虽然电磁辐射随处可见，但绝不是令人望而生畏的事物。当电磁辐射被控制在一定范围内会对人体有益。如增加微循环防止炎症发生等。但在一些特殊场合，电磁辐射就会影响到人的身体健康也会造成电磁污染。移动通讯基站作为最重要的设施，虽然通过电磁波来传递信息，但其危害远远低于正常危害强度。特别是近年来随着数字技术的发展，移动信号电磁辐射得到了一定的控制。还不能与人体健康和电磁污染进行联系。由于不同年龄的人的承受能力不同，因此不是所有人都会因为电磁辐射影响身体健康。
四、移动通讯基站电磁辐射判定
为了保障公共健康，防止电磁污染，大力开发电磁技术，国家以两个技术标准出台了相应的管理指标。当电场强度小于12V/m或密度小于40μva/cm2时为正常安全标准。此时的电磁辐射强度完全小于电脑辐射与电视辐射。由于移动通讯基站天线与居民住所存在一定的距离，同时会在空中衰减。因此，当高度处在安全值以上时，不会对附近住户造成健康污染。
（一）移动通讯基站与辐射强度关系
通讯者在移动过程中保持稳定清晰的通话，是建立在移动基站与手机的无线信道传送之上的。为了确保通信质量，通信基站与手机之间利用计算机控制程序，自动调节电磁辐射功率以及动态信道的灵敏度，实现了局域切换、智能登记等功能。根据其通讯原理，BTS基站内的覆盖范围为700左右，距离通讯基站越远，信号强度越强。有实验证明，当手机与通讯基站距离700米是，信道功率为13W，而距离接近200米时，发射功率为0.1W[1]。由此可见，通讯基站的密度越高，电磁辐射的强度就越小，而在手机使用过程中，越接近通讯基站电磁辐射越小。
（二）移动通讯基站电磁辐射超标原因
首先，当基站内发射天线与建筑物距离较近时，发射天线主瓣正对建筑则功率值超标。如，当发射机功率为20W，基站网为900MHz的时候，扇区电磁波功率会超过国家规定的密度值。
其次，移动通讯基站建设不合理。在移动通讯基站建设过程中，为了避免临近基站的信号干扰，往往天线都会形成一定的俯角，如果角度不合理，就会造成电磁辐射污染[2]。如，当移动基站位于公寓顶，但会形成11°角且与对面居民楼距离接近15m时，检测结果会在9.6μva/cm2以上，超过工程项目规定的数值因此严重超标。
最后，本底电磁辐射超标。由于电磁检测以从何场强为主，如果基站是建设在电视台或寻呼台周边，都会显示电磁辐射超标。因此，在基站建设过程中首先要对地理环境进行分析，在已经超标的地点，不适合建设移动通讯基站。
五、超标移动通信基站的整改方法
首先，以新带老，合理选择建设位置。运营商在选址阶段，要根据网络覆盖情况及信号覆盖情况，最大限度的避免信号叠加，淘汰老基站，与城市发展相结合，加强分析环境影响规划，避免对环境对公众造成电磁辐射污染。选址前应首先考虑基站周围是否有电磁辐射体和高层建筑，基站要尽量避免建在幼儿园、学校、医院、养老院等环境敏感地区[3]。
其次，合理假设天线。对于基站超标原因中发现，天线架设不合理不仅会造成环境污染，也会影响高层住户的身体健康，因此，天线假设要使用增高架，与楼体保持一定的距离[4]。
最后，认真遵守移动通讯建设项目中，环保理念与环保规定，尽量考虑人们心理承受能力。由于人精神因素和承受能力不同，因此在基站建设过程中，要设计合理的建设位置，避免影响群众生活，避免出现对立情绪。如，当基站天线安装在用户距离较近的位置时，即使数据小于国家标准，居民还是很难以接受。这就需要有关部门主动履行环保职责，公开监测数据打消居民顾虑[5]。加强宣传缓解矛盾，尊重公民知情权力，积极解释和宣传电磁辐射相关知识，环保部门要努力化解社会矛盾，确保运行商在建设过程中将电磁辐射范围控制在国家规定范围之内。
六、结束语
综上所述，移动通讯基站电磁波基本处在安全范围之内，因此公众不必过于担心健康问题。只要以科学的态度实事求是的角度来分析了解电磁辐射，就会发现电磁辐射其实并不可怕。公众要相信移动通讯企业的郑重承诺，肩负起应有的社会责任。
参考文献
[1]常广亮，邹澎，孙汉卿.通信基站电磁辐射测量系统设计[J].安全与电磁兼容，2011，02（05）：121-123.
[2]李少婷.武汉市GSM移动通信基站电磁辐射环境影响调查[J].辐射防护通讯，2010，06（06）：1002-1004.
[3]张海鸥，潘超.移动通信基站电磁辐射时空分布及衰减特征[J].电力环境保护，2011，09（12）：22-24.
【关键词】 电磁辐射 WCDMA 移动基站 强度预测 监测防护
一、移动通信基站及电磁辐射
1.电磁辐射在人们生活中不可避免，长被人们称之为电子烟雾，它是由空间共同移送的电能量和磁能量组成的，由电荷的移动产生的能量。而移动通信正是依赖电磁辐射来实现传播的。电磁辐射对于人们生活的影响很大，有很多人也都为此苦恼，移动通讯在给人带来便利的同时，对人们生活环境和人的身体健康的影响极大。
2.电磁辐射会照成电磁污染，当电磁辐射超出人体和环境的影响的范畴，就会产生极大的危害。电磁辐射对于身体的危害主要分为三方面，其一就是所谓的非热效应，人体的器官都是处于一个相对平衡的状态。而电磁辐射则会改变这种平衡关系，人体的器官和身体细胞会受到损伤。其二是热效应，人体的主要组成成分是水，当水分子吸收电磁辐射之后，相互碰撞，温度不断提高，温度的升高会对人体中的蛋白质和DNA结构产生影响，严重的能够引起细胞突变。其三就是累积效应，现在的生活中，到处都有着电磁辐射，当电磁辐射对你身体的伤害还没有完全恢复之前，就在此受到伤害，长此已久，人受到的伤害会越来越重。
3.移动通讯系统往往由移动台、基站、移动交换中心以及与市话网络相连接的中继线等组成。移动通讯的特点是信息交流的双方至少有一个处于移动通讯收发状态，它依赖电磁波的传播，所以一些恶劣的条件会影响通讯信号。并且移动信号与信号之间有干扰，常会出现紊乱的现象，经过人们研究，移动通信设备使用了自动功率控制电路，就是人靠近基地站的时候他的发射功率自动降低，而远离的时候则会自动升高。
二、基站电磁辐射的评价标准及监测方法
1.基站就是无线电台的一种，它主要是作为信息的中转，也就是信号的收发，它连接着移动电话和移动通讯网络。基站是固定在某一个地方的高功率多信道双向的无线电发射工具，当你用手机打电话的时候，民众手机上发出和接受的信号都会通过附近的移动基站，通过移动基站，会把你的电话接入无线网路中，为了避免信号的相互干扰，往往不同区域的信号高低不同，就好像蜂窝一样，因此通讯系统又被成为蜂窝系统。
2.移动基站的电磁辐射主要来源于三个方面，其一是发射机本身的电磁泄漏，基站一般建设的都比较高，距离地面比较远，其对于地面上的辐射强度小。其二是发射天线的信号发射，发射天线一般建设在离地五十米以上的塔楼上，他们的发射能量有限。其三是高频电缆和接头处，但是接头处一般都有着特殊的防护。但是那些建设在高楼楼顶的发射基站对于那些居住距离楼顶比较近的人，危害还是很大的。
3.当今社会对于电磁辐射越来越重视，移动通信方面不能马虎，移动通信对于基站电磁辐射的检查时刻都不能松懈，电磁辐射如果泄露严重，对于人和环境影响都是巨大的。对于电磁辐射监测一般都是定期进行，一般都是固定的某一个时间段固定的地点进行不间断的监测，防止电磁辐射对于人们的危害，把电磁的辐射控制在一个安全的范围。
三、基站电磁辐射的防护
1.安全防护距离是指符合我国对于电磁辐射防护规定的公众照射限值和电磁辐射的管理规定。由于发射天线有着方向性，所以对于不同方向上电磁辐射程度不同，对于电磁辐射的防护力度应该也有所不同，并且发射天线与空间某一点的最小距离也要控制好。如果这这些因素无法改变，那么就应该对防护人员进行个体防护。
2.想要减少电磁辐射对于环境的污染，可以有三种防护措施，防护措施主要是干扰源的改变、干扰传播途径、减少敏感设备。对于移动通讯中的电磁辐射的防护，主要是对干扰源的合理建设采取一些有效的措施。
四、结束语
移动通讯的应用现今越来越普遍，在生活中必不可少。人们逐渐意识到电磁辐射对于环境和人体的危害和影响，民众应该更好的去了解相关的知识，正确的看待电磁辐射，适当进行防护。通过移动通讯电磁辐射对于环境方面的影响的研究，让民众对于电磁辐射有了更深的了解。对于移动信息基站建设的一些防护措施进行了简略的探讨。
参 考 文 献
[1] 林少龙，蔡贤生. 移动通信基站天线设置与电磁辐射影响分析[J]. 中国无线电. 2011（05）
【关键词】 通信基站 电磁辐射 现状 对策
近年来，随着青岛市经济的高速发展，通讯产业和社会信息化程度不断提高，大量手机基站、电视塔、广播站、雷达、卫星通信等伴有电磁辐射的设备越来越多，这些设备为人类的生活和发展起到了重要作用，同时由于大部分电磁波都是有用发射，所以环境中电磁能量密度增大，频谱增密，电磁辐射的活动也在迅速增加。环境中产生电场、磁场、电磁场的设施大致可分为五类，无线通信发射系统是其中之一，尤其是移动通讯基站的电磁辐射，其危害性越来越受到社会公众的重视和关心。将是社会发展的必然趋势。
1 现状
青岛市现有移动、联通、电信等公司通讯基站6000余座，设备工作频段一般在900～1800MHz，其特点是种类多、数量大、分布广，全天工作，虽然使用定向天线，但由于信号覆盖率要求，绝大多数情况下是三个定向天线组合使用，单个基站输出功率相对不大，平均输出功率只有37.1W，但由于基站数量大，移动通讯基站设备总输出功率占全市以信号发射为主的设施总输出功率的32.4%，居第二位，而且相当一部分基站建在居民区等敏感位置，带来的环境投诉问题相对多。
目前我们对青岛市的移动通讯基站监测数量达到800余座，根据评价标准《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）电场强度公众照射导出限值为12V/m[1]，未出现超标现象；日常管理中按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）中对单个移动通讯基站项目的要求电场强度限制在GB8702-88中规定的限值的1/[2]，即5.4V/m。
监测时根据每个通信基站电磁辐射的空间分布特点和周围环境的状况的特点、敏感程度等，结合现场实际条件，选择不同的点位进行测量，力求测出对环境影响的辐射水平的最高值，监测方法按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）的要求进行，在基站天线主瓣方向（全向天线按3个方向）布设监测点位，取地面上1.7m的高度进行监测。
通过基站监测结果显示仅在发射天线近距离处（楼顶平台靠近发射天线5米内）且正对发射天线方向时，偶尔有超标现象，且超标率不到0.5%，并对监测数据超过5.4V/m的基站都要求进行了整改，整改后全部达标。
2 对策建议
针对通信基站中的问题，通过环保管理部门、监测部门和拥有电磁辐射设备的单位的共同努力，为保障人民群众的切身利益，应采取必要的措施保护我们的电磁辐射环境。
2.1 严格移动通讯基站的环评审批及“三同时”制度
从源头抓起，对移动通讯基站的建设严格进行审批和要求，执行“三同时”与环评制度，在环境敏感区域中或目标附近不准建设大规模的移动通讯基站；通讯基站建成后，严格进行验收，加强验收监测中设备近场、远场辐射强度的监测[3]，同时加强对电磁辐射污染源的日常监测及监理工作。
2.2 加强移动通讯基站监测能力及数据综合分析能力
加强监测能力，购置先进的电磁辐射分析仪，同时建议配备移动式电磁辐射监测站，配置射频和工频电磁辐射监测设备；针对基站电磁监测数据，进行综合分析，说清通讯基站电磁辐射的污染状况，找出污染的特点、规律并提出对策，为管理部门提供依据。
2.3 合理配置科学规划
结合城市规划，根据各功能区对电磁辐射环境的不同要求，做出青岛市的电磁辐射环境功能区划。将城市空域电磁波发展规划纳入城市建设总体规划，做好各类不同的电磁辐射发射设备的合理布局，即要防止其对居民区的污染和不同设备间的相互干扰，又考虑其今后的发展空间。对敏感区域要限制发射设备的发射功率，杜绝超标发射。针对不同设备，选择适宜的屏蔽防护设施。
2.4 建立相应的地方管理办法
积极贯彻国家环保总局18号令《电磁辐射环境保护管理办法》及《山东省辐射环境管理办法》，并根据国家有关的法规和标准，制定出符合当地实际情况的地方性电磁辐射管理工作条例。同时加强与无线电管理委员会及城市规划等部门联系、协调工作，密切配合，齐抓共管将电磁辐射的污染降到最低水平。
2.5 加强宣传教育
目前，社会上对电磁辐射污染环境的宣传力度不够，广大人民群众对电磁辐射的知识了解不多，并且拥有电磁辐射设备的单位中的管理和工作人员对加强预防电磁辐射的意识也不强，对电磁辐射的污染了解甚少，缺乏足够的重视。
3 结语
随着国家及社会对电磁辐射环境的日益重视，通过加强管理、科学规划及通信手段新技术、新材料等的有效地推广和使用，可大大减轻城市内电磁辐射环境污染问题，为保障社会群众生活在良好的环境中，起到积极促进和作用。
参考文献：
[1]国家环境保护总局.电磁辐射防护规定（GB 8702-88）.1988.
1.距离电磁辐射源1.5米以上。
2.尽量缩短接触家电时间。
3.不要把家用电器摆放得过于集中，特别是电视、电脑、电冰箱不宜集中摆放在卧室里。
4.当电器暂停使用时拔掉电源。
5.佩戴心脏起搏器的患者以及抵抗力较弱的孕妇、儿童、老人等，较长时间接触电器时，最好穿上阻挡电磁辐射的屏蔽防护服。
6.在手机响过一两秒或电话两次铃声间歇中接听电话。
此外，针对不同的家用电器，还应采取必要的防护措施。
防电脑电磁辐射
电脑是家庭电磁辐射最大的污染源，因此，要格外地加以重视。
合理放置
①电脑最好放置于家人活动较少的房间里，这样在使用电脑时，其他人就会减少受到危害的可能。②尽量别让屏幕的背面朝着有人的地方，因为电脑辐射最强的是背面，其次为左右两侧，屏幕的正面反而辐射最弱。③将显示器尽可能向后推，以能看清楚字为准，至少也要与眼睛相距50厘米到75厘米的距离。④电脑桌下方常常有一堆电线及变压器，要尽可能地远离你的脚。⑤操作电脑时，椅子的高度以眼睛向下视与屏幕成30度角为宜。
选用防护屏
质量合格的防护屏，具有防辐射、防静电、防强光等多种作用。选用电磁辐射复合型抑制织物制成的防护屏，或选用不锈钢纤维织物制成的防辐射罩，可达到良好的防护效果。当然，有条件的最好选择液晶显示器，因为液晶显示器的电磁辐射很小。
注意室内通风
科学研究证实，电脑的荧屏能产生一种叫溴化二苯并呋喃的致癌物质。所以，放置电脑的房间最好能安装换气扇，倘若没有，上网时尤其要注意通风。
防冰箱电磁辐射
电冰箱是厨房中一个高磁场的所在，所以，应尽量避免在冰箱工作时靠近它，即使在取食物时也应尽量避免在冰箱工作时打开冰箱。另外，如果冰箱的散热管灰尘太多，电磁辐射也就越大。所以，经常用吸尘器把散热管上的灰尘吸掉，提高其效率，也是减少电磁辐射的有效方法。
防音响电磁辐射
有些家庭为了方便欣赏音乐，喜欢将组合音响放置在卧室里。而一套组合音响的磁场可高达150mG以上,因此，组合音响最好不要放置在卧室里。原则上任何电器用品都应该远离你的床铺。有人总抱怨睡眠质量不好，其实很可能就是床铺附近放置的电暖器、电风扇、空气清新机、空调等电器在作怪。
防低压电源电磁辐射
带变压器的低压电源一般磁场都很高，手机充电器、便携式单放机在插座上的变压器磁场也较高。所以，在使用这些带变压器的低压电源时应与之保持一定的距离。
防相邻电器的电磁辐射
怎样才能防止和减少“电子雾”污染呢?专家们提醒大家注意以下几点：
一、注意办公和家用电器的设置。不要把家用电器摆放得过于集中，以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。特别是一些易产生电磁波的家用电器，如收音机、电视机、电脑、冰箱等电器，更不宜集中摆放在卧室里。
二、注意使用办公和家用电器时间。各种家用电器、办公设备、移动电话等，都应尽量避免长时间操作，同时尽量避免多种办公和家用电器同时启用。手机接通瞬间释放的电磁辐射最大，在使用叫应尽量使头部与手机天线的距离远一些，最好使用分离耳机和话筒接听电话。
三、注意保持人体与办公和家用电器的距离。对各种电器的使用，应保持一定的安全距离。与电器越远，受电磁波侵害越小。如彩电与人的距离应在4―5米，与日光灯距离应在2―3米，微波炉在开启之后至少要离开1米远，孕妇和小孩应尽量远离微波炉。
四、在购买家用电器和办公自动化设备时，一定要买正规企业生产的合格产品。因为合格产品的电磁辐射值必须在国家规定的安全范围以内。
五、保持良好的睡眠方向，让身体的睡向与地磁场一致，头南脚北。
本文对当前防辐射服装市场进行了调查分析，阐述了制定防辐射服装产品标准的必要性和紧迫性，提出了相关的建议，并就改进和完善防辐射服装的性能进行了探讨。
关键词：防辐射；服装；必要性；标准
目前市场上涌现出大量的防辐射服装，这些产品的质量参差不齐，产品检测方面长期无标可依。因此，制定相关产品标准势在必行。
1电磁辐射的危害
一般来说，日常家用电器的电磁辐射对普通人体的危害不是很大，但是当人体所处环境的电磁辐射强度超过一定限度或产生累积效应时，将对人体健康产生不利影响。高强度电磁辐射可对人体造成一系列不适反应，尤其对老人、儿童、孕妇和病人等特殊人群危害性更大[1]。1998 年世界卫生组织列出电磁辐射对人体的五大影响：1）电磁辐射是心血管病、糖尿病、癌突变的主要诱因；2）电磁辐射对人体生殖系统、神经系统、免疫系统造成伤害；3）电磁辐射是孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素；4）电磁辐射直接影响儿童的发育、骨髓发育，导致视力下降、视网膜脱落，肝脏造血功能下降；5）电磁辐射可使下降，女性内分泌紊乱，月经失调。
2防辐射服装的发展
2.1防辐射面料及防护机理
从20世纪六七十年代开始，科学工作者就开始寻求屏蔽电磁波的良好方法，电磁屏蔽服装也就应运而生[2]。目前常见的抗电磁辐射的织物主要有金属丝和服用纱线混编织物、金属纤维和服用纤维混纺织物、化学镀层织物、金属喷镀织物以及科技含量较高的多离子、多元素和纳米材料等新型材料织物[3]。
金属纤维与常规纤维混纺织物电磁波辐射屏蔽机理主要是利用金属纤维(如银、镍、铜、不锈钢等)或金属化纤维的导电功能。这些导电性很好的金属对电磁波具有强烈的反射作用和吸收作用。当电磁波辐射在织物上时，织物中均匀分布的金属或金属化纤维成为导电介质而将部分电磁波反射回去，减少了电磁波的透过量；同时导体中的电子在电磁波的作用下感应形成涡流，涡流在导体中传导产生热效应，从而损耗电磁波；还有一部分电磁波进入导体内部经多重反射能量耗尽。随着织物中导电纤维含量增多，导电性越强，反射能力愈强，涡流形成越多，多重反射增多，电磁波透过量愈小，屏蔽作用也就愈好[4-5]。目前较为高端的产品是由银纤维面料制成的服装，由于银纤维良好的导电性，其屏蔽效果远远好于其他纤维，但是由于价格昂贵和国家对银使用的限制，一般工薪家庭只能望其项背，无法大面积推广普及。目前电磁屏蔽织物中的金属丝多采用铜、镍、不锈钢纤维，其中不锈钢纤维的制备工艺较为成熟，且价格低廉，其屏蔽效果也相当优秀。
2.2防辐射服装结构设计
由于服装的开口及缝隙会在一定程度上影响其功效，因此在防辐射服装的结构设计中，应尽量减少开口的数量与面积，减少布片间的缝合，使防辐射的屏蔽效果达到最佳状态。适当地加长衣长和袖子，领口、袖口，下摆尽可能收紧，加厚服装面料，形成一个相对密闭的防辐射空间，可抵挡电磁波的强穿透力。如目前市面上出售的肚兜式防辐射服对电磁波的屏蔽功效就会比夹克款式的相对差一些，因为电磁波容易从的背部袭入[6]。
2.3防护服装的功能性和设计美感
可根据人们的职业、个人品位及体形的不同来设计防辐射服装，细分消费市场，针对不同的消费群体设计各异的款式。如从事特种作业行业的急需防护措施的人们，应耐磨、耐水，面料较厚，色调偏暗耐脏，样式以工装为主；孕妇防护服装的设计重点可放在身体上部，在宽大的衣服上打褶或加以花边，局部使用刺绣等工艺手段将人们的视线吸引到装饰部位，并且考虑孕妇各个时期，尤其是怀孕后期的体形变化，尽可能地做到穿脱方便自如；防辐射内衣强调面料柔软舒适，女式内衣尽可能地合体，体现女性婀娜多姿的身材，儿童及男士内衣则相对宽松舒适等。当然，防辐射服装的设计也要从保温性、透气性、轻薄、穿脱便捷等方面不断改善服装的设计，增加服装的舒适度，从而使防辐射服装得到越来越多的人群认同。
3防辐射服装市场现状
防辐射服装的种类包括内衣、背心、肚兜、孕妇装、衬衫、马夹等。随着人们对优生优育的重视，孕妇防辐射服已经广泛普及，几乎每一个孕妇都会选择一件孕妇防辐射服作为保护宝宝的第一道屏障。目前市场上出售的防辐射服装动辄几百元，甚至上千元，普通消费者对防辐射产品缺乏正确的认识，主观地认为价格越高质量必然越好，面料越厚防辐射功效越明显，款式越长越能够更大程度地抵挡辐射的危害，至于产品的防辐射功能会达到什么样的效果却没有概念。虽然生产厂家和经销商都能拿出检测报告让消费者相信产品的性能，但很少有人认真查看检测报告，而且一般报告中标注的被检样品是面料而非服装。对面料样品的检验报告无法代表防辐射服装的防护功能，所以即使这些防辐射服装所采用的面料抗电磁辐射效能很好，能屏蔽掉99%以上的电磁波能量，在被制成不同款式的服装后，真正的屏蔽效能也无从得知[7]。
目前我国只有防辐射性能检测的试验方法标准，相关产品标准的制、修订工作远远没有跟上产业发展的步伐。为减少电磁辐射对人体的危害、防止电磁辐射污染、保护人们的身体健康，规范防辐射服装市场，积极引导健康消费，保护广大消费者的合法权益，防辐射服装产品相关标准的制定具有重要的现实意义和深远影响。
4防辐射服装标准的制定
目前人们可以检测出防辐射面料的屏蔽性能，但是对面料制成服装后的屏蔽功效的检验存在漏洞。防辐射服装的屏蔽性能虽与织物的性能有关，但在服装的生产过程中，摩擦、高温等作用必然会使面料的物理性能有一定的变化；服装的暴露面积也会在一定程度上影响防辐射的功效：在进行防护织物的屏蔽性能测试时，接收天线会被织物所屏蔽，反射和散射的信号很少，所以抗辐射作用优良；然而由于衣物的领口、袖口和下摆等处都存在开口和缝隙，环绕在人体周围的电磁辐射很容易从各个开口处进入，这在一定程度上会降低服装的屏蔽效果，使服装的屏蔽效能与织物的屏蔽效能存在差距。因此，有必要尽快制定出一整套完善的防辐射服装屏蔽效果测试的方法和标准，规范检验市场，切实保护消费者的合法权益，提高生产厂商的信用度。
建议具有承检能力的检测及科研机构充分关注防辐射服装的性能检验，尝试模拟真人试验空间，在辐射程度、光照、温湿度等各个指标符合一定参数设计条件下，对密闭空间内的人体模型穿上防辐射服装，利用天线发射不同强度的电磁波，根据放置在人体内部的接收信号的强弱，对其进行防辐射性能鉴定，并得出其防辐射服装的真实屏蔽功效[5]。
参考文献：
[1]查振林,许顺红,卓海华.电磁辐射对人体的危害与防护[J].北方环境，2004（6）：25-28.
[2]贺娟.防电磁波辐射针织物的性能与功能研究[D].上海：东华大学,2009.
[3]刘国华，王文祖.电磁辐射防护织物的开发[J].产业用纺织品, 2003（6）：16-18.
[4]汪秀琛，张欣.防电磁辐射服装的防护机理[J].纺织科技进展，2005（5）：26-29.
[5]刘畅.防电磁辐射服装屏蔽效能测试方法研究[D].北京：北京交通大学,2009.
[6]汪秀琛，刘哲.防电磁辐射服装的屏蔽效能数学模型[J].纺织学报，2008（2）：73-75.
论文关键词:计算机 电磁辐射 信息安全 TEMPEST
论文摘要:利用电磁学的方法分析了计算机电磁信息辐射的原理?引入偶极子分析计算了计算机电磁信息辐射场的频谱与场强;研究了计算机电磁信息辐射接收机的接收原理?进一步定量分析了辐射场强与接收机带宽、噪声系数、接收天线定向性和增益之间的数值关系;阐述了计算机电磁信息泄露的方式和途径?概括了基于实际的军队计算机应用中电磁信息安全与防护的主要手段。
随着信息技术的发展和微型计算机的普及应要处理、传输、存储的军事机密的安全构成了严重的用?计算机已成为目前最关键、应用最广泛的信息处威胁?给国家和军队造成重大损失。理、传输和存储的电子设备。军队指挥自动化、国防为了确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存工程的通讯与指挥、现代化的武器装备以及智能化储更安全有效?就必须重视军用计算机的电磁信息的信息技术产品等无不与计算机有关。由于计算机安全与防护?研制、开发和使用防信息泄漏的计算的特殊构造方式?它在工作时?会向周围空间辐射电机。在计算机信息安全领域?电磁信息辐射的研究磁波?这些电磁辐射信号包含丰富的频谱资源?携带属于TEMPEST(Transient ElectroMagnetic Pluse Em-大量有用信息?一旦被敌方接收并破译?就对计算机anationStandard)的研究范围。
1电磁信息泄露原理
1。1计算机辐射原理
麦克斯韦于1846年归纳出了麦克斯韦方程组。根据麦克斯韦方程组(方程组(1))可知?电路中只要有电流的变化就会有电磁波的产生?任何时变电磁场都会向四周空间辐射电磁信号?任何载有时变电磁信号的导体都可作为发射天线向周围空间辐射电磁信号。
由公式(2)、()3可以看出?偶极子所载信号幅度越大?频率越高;功率越大?辐射场强越强;信号波形越尖锐?其频谱越宽;高频分量越丰富?其辐射场强越强。
计算机系统的主要硬件有主机、显示器、键盘、鼠标、打印机和其他外设备?电源线、主机与外设备间的互连线缆(信号线、数据线和控制线)?连接主机、外设备与互连线缆的连接器。计算机电路组成复杂?各个部件以及各种时钟电路都存在电磁辐射?产生携带大量信息的辐射电磁波。这些电磁波就通过计算机的主机、外设备、线缆和连接器向周围空间辐射?产生的电磁信息泄漏伴随计算机对信息的接收、处理和发送的全过程。
从信息种类来分?计算机电磁辐射信息包括视频信息、键盘输人信息、磁盘读写信息等。从辐射部件来分?计算机的电磁辐射可以分为处理器的辐射、通信线路的辐射、转换设备的辐射、输出设备的辐射等。
从辐射方式来分?还可以分为一次泄漏和二次泄漏。对于处于复杂电磁环境中的计算机?周围的电磁波接收和发射装置有可能成为计算机二次泄漏辐射的载体。如果计算机辐射信号以某种形式藕合到计算机周围的发射电路中?它以两种形式二次发射出去:辐射信号藕合在放大器的前级?被放大器直接放大发射出去;辐射信号藕合在混频器前级?与发射机内的本振经混频器混频再经放大器发射出去。二次泄露辐射的强度可能超过一次泄漏的辐射强度?降低了计算机设备的防护等级?增加了信号泄露的危险。
1.2计算机辐射信息的接收
计算机工作时产生的极其丰富的谐波资源可达兆赫兹(GHz)以上?电磁辐射最强的频带范围一般在20~so Hz之间?计算机的串口、并口、线缆和连接器?其信息泄露的带宽一般较低?约在01 MH:?只要接收机的带宽大于01 MHz?就能有效地接收计算机的辐射信息。计算机视频信息的电磁辐射较为严重?随着显示器的分辨率越来越高?辐射的频率范围也越来越宽?辐射强度也不断增加?被接收还原的可能性也不断增大。1958年?vna.Eck在论文中提出?可以在1仪x〕m处接收还原视频信息?20世纪90年代英国人称可以在160 m接收还原视频信号。其余部件的辐射?在满足接收机条件的情况下?
当确定了接收机的带宽B、接收机的噪声系数凡、接收机天线的定向性D(或者增益G)?便可以确定接收机能接收到的最低场强?只要大于最低接收场强的计算机电磁辐射信号均可以被接收机接收。
2安全与防护
为了降低计算机电磁辐射信息泄露的危险?确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存储更安全有效?必须采取安全防护措施。目前的计算机防电磁信息泄露所采取的措施主要有3种?即信号干扰技术、电磁屏蔽技术和TEMPEST技术。
2.1信号千扰技术
信号干扰技术是指利用相关原理?将能够产生噪声的干扰机放在计算机旁?把干扰机发射出来的噪声电磁波和计算机辐射出来的信息电磁波混在一起?通过不同技术途径实现与计算机辐射信息的相关联?并产生了大量与计算机相同频谱特性的伪随机干扰信号?使干扰信号与计算机设备的信息辐射混合在一起向外辐射?所以能破坏原辐射信号的形态?降低辐射信息被接收后还原的可能。它具有造价低廉、移动方便、体积小、质量轻等特点?是目前国际上应用最广泛的一种防泄漏措施。
信号干扰技术主要是针对计算机的视频辐射信息泄漏采取的一种防护措施?缺点是干扰机的干扰噪声(白噪声)和计算机的辐射信号(主要是视频信号)的特性是不同的?可以被接收者区分开?提取到其中的有用信息。而且?信号干扰技术多采用覆盖式干扰信号?容易造成电磁污染和防护对象单一。
2.2电磁屏蔽技术
电磁屏蔽技术是利用电磁屏蔽原理?将计算机关键部分用特殊材料包起来?抑制近场感应和远场辐射、中断电磁辐射沿空间的传播途径?是解决电磁信息泄漏的重要手段。
电磁屏蔽有双重作用:减小电磁辐射泄漏;防止外界电磁干扰。屏蔽方法有多种?根据不同需要可以采用整体屏蔽、部件屏蔽和元器件屏蔽。如:屏蔽电缆、屏蔽电路、屏蔽机柜、屏蔽室等。屏蔽效果与材料性能、辐射频率、屏蔽体结构和辐射源的距离等有关。屏蔽体都需与大地相连?为屏蔽体上的电荷提供一条低阻抗的电气泄放通路。电磁屏蔽的效果与屏蔽体接地的好坏密切相关?一般屏蔽体的接地电阻都要求。从使用的效果来看?屏蔽室更理想?好的屏蔽室可使信号衰减60一140dB?缺点是造价高。采用电磁屏蔽的方法防止电磁辐射泄漏时?并不是所有的设备和元器件都能完全封闭在屏蔽室?内。比如?电源线、信号线等均与外界有联系?辐射电磁波可以通过传导方式传到屏蔽室外造成信息泄漏。
2.3 TEMPEST技术
TEMPEST技术即低辐射技术?是指在设计和生产计算机设备时?对可能产生电磁辐射的元器件、集成电路、连接线、显示器等采取防辐射措施?从而达到减少计算机信息泄漏的目的。前景较好的是红、黑设备分离技术。采用红黑分离技术制造红黑分离式计算机?是指在系统设计中引人红黑工程概念?将计算机设备上的信号分为红黑两种信号?红信号是指能被接收破译?并复现出有用信息的信号;黑信号是指即使被接收到?也不能复现出有用信息的信号。把红信号与黑信号完全隔离开来?然后对隔离后的红信号采取特殊处理措施?使其达到防电磁信息泄漏极限值的要求。在计算机设备中?相应地也定义了红设备、黑设备等概念。红设备是处理保密数据信息的设备?黑设备是处理非保密数据信息的设备。
红黑设备之间是不允许进行数据传输的。通常是在两者之间建立红黑隔离界面?仅仅实现黑到红设备之间的单向信息传输。
软件TEMPEST技术191是国外近年发展起来的新的电磁防护技术?基本原理是通过给视频字符添加高频“噪声”并伴随发射伪字符?使敌方无法正确还原真实信息?而我方可正常显示。它替代了过去由硬件完成的抑制干扰功能?成本较低。采用TEM-PEST技术的防护型TEMPEST计算机?使用软件来控制计算机辐射信号的发射?同时加入了专用的攻击程序?当有人企图截获信息时系统能自动保护并进行自卫反击。
【关键词】显示器；电磁泄漏；干扰技术；屏蔽技术；TEMPEST；防护
一、引言
在信息化战争条件下，信息优势成为敌对双在传统的陆海空优势以外争夺的新领域，甚至成为制约战争胜负的关键因素。随着人民防空信息系统的处理能力、链接能力的提高，人防信息系统的安全性越来越重要。信息系统安全的范围非常广泛，其中计算机显示器所泄漏的信息易于被外界接收和复现，对人民防空信息的保护工作造成极大威胁。
二、计算机显示器存在的电磁泄漏问题
计算机是人防信息系统的核心，虽然各级人防主管部门规定计算机信息系统不得直接或间接地与国际互联网或其它公共信息网络相联接，必须实行物理隔离，但是这也不能完全避免泄密。因为计算机的显示器、主板、存储器、键盘等都存在一定的泄漏问题，其中显示器信息的泄漏问题非常严重，却又经常被忽视。显示器内部数据传输方式有并行和串行两种，并行信号是二进制编码，传输速率高，频率相近，格式上又没有统一的规律可循，不容易被还原。串行数据往往遵循统一的标准和格式，而且数据的速率低，强度大，其辐射信息容易被截获和还原[1]。常见的显示器有CRT、液晶和等离子显示器三各，它们泄漏信息的部位和程度各不相同。
（一）CRT显示器信息泄漏。CRT显示器的工作原理是：计算机显示适配器将并行的数字信号转换成模拟信号输出，然后视频放大电路将模拟信号进行放大，通过射极跟随器输出，送入显像管阴极RK、GK、BK。视频信号的幅度能够达到60伏左右，行、场信号经过放大后，可能形成最高值为120伏的高电压；偏转线圈的电流比较大，可以达到安培级，它们是视频泄漏的源头。
（二）液晶显示器的电磁辐射。现在液晶显示器在人防信息系统中的应用越来越普遍了，人们大都认为它辐射小，往往不太注意它的信息泄漏问题。其实尽管液晶显示器的辐射比CRT小，但是也存在较为严重泄漏现象，它的电磁泄漏主要来源于两个部份，第一部份是液晶显示器的面板及其驱动电路，第二部分是VGA接口、数字视频接口（DVI-A和DVI-I）及其连接电缆和视频预处理电路[2]。显示器面板的背光源不携带视频信息，只提供照明，不会泄漏信息。TFT上的电流较大，辐射能力也比较强，又携带大量的视频信息，能够造成信息泄漏。但是由于TFT的驱动信号是并行信号，在现有的技术条件下难以复现、还原信息，而且驱动电压也不高，因此它不是液晶显示器的主要泄漏源。第二部分所泄漏的信息能够被目前的技术接收和复原，是液晶显示器的主要泄漏源。
（三）等离子显示器的电磁辐射。等离子体显示器在人防信息系统中的应用并不多，但是其应用的场所往往比较重要，一般在会议室、值班室和指挥中心等，所以它的信息泄漏问题就显得比较重要了。PDP的发光原理是在注入了惰性气体或水银气体的真空玻璃管上加上电压，使气体产生等离子效应，由此释放出紫外线来激发出三原色，由激发时间的长短来产生不同的亮度。PDP的前级放大电路和AD转换器以及电源、高压驱动部份、显示屏（充放电时）都能产生电磁辐射，其中电源、高压驱动部份、显示屏产生的辐射虽然大，但是它的主要成分是噪声，信号成分很小，不是信息泄漏的主要源头；AD转换器虽然存在泄漏信息，但是功率小，前级放大电路的信号是串行模拟信号，而且功率大，是信息泄漏主要源头[3]。
三、显示器信息泄漏的防护措施
目前的防电磁信息泄漏技术措施很多，本文从人防工作的实际出发，结合国情和具体情况，提出显示器防止信息泄漏的综合防护方法。
（一）加强对信息的管理。对信息保密工作来说，管理有时候比技术更重要，对人防的信息包括密级的文件，人防工程的面积、经纬度，人防指挥所相关信息等，依据国家颁布的《计算机信息系统安全保护等级划分准则》，要制定和落实严格的各项保密制度，实行分级管理。按照“谁主管谁负责、谁使用谁负责”的要求，落实信息保密责任制，并造成泄密的单位和个人追究责任，涉嫌触犯刑律的，要依法追究刑事责任。
（二）采用适当的技术措施。防止显示器信息泄漏的技术措施比较多，从人防工程的实际情况来看，下面介绍的几种技术方法比较适用。
1.屏蔽技术。屏蔽技术就是将保护的电路用由屏蔽材料制成的物体包围起来，从而切断电磁辐射沿空间的传播的途径，达到防止信息泄漏的目的。对人防行业来说，可将的人防信息系统放置在人防工程内。目前，我国的人防工程在电磁防护上主要是侧重于防止电磁脉冲对敏感设备和人员的干扰、毁伤和伤害上，还没有出台具体的防止电磁信息泄漏的技术标准。如果能用“电磁吸波混凝土”或“电磁屏蔽混凝土”[4]等混凝土类电磁防护材料修建人防工程，就能有效地防止信息泄漏。对不具备建设这种防电磁泄漏人防工程的单位来说，在实际应用中可用屏蔽机箱对计算机及显示器进行屏蔽或在显示器表面使用防辐射屏，也能在一定程度内防止电磁泄漏。技术上可对显示器内辐射量比较大的地方可以进行局部屏蔽，从而减少辐射。
2.干扰技术。干扰技术是指用干扰器发射出来的电磁波来干扰计算机辐射出来的电磁波，以掩盖计算机泄露信息的内容和特征等，让获得泄漏信息的人无法复原。干扰器分为白噪声干扰器和相关干扰器。白噪声干扰器的干扰源是白噪声，它的干扰信号和计算机泄漏的信号不相关，其噪声信号比较容易去除，保密性差。相关干扰器产生的干扰信号和计算机视频辐射信号个有相同的频谱特性，两种信号在空间混合后形成一种复合信号，破坏了原辐射的信号形态，即使被窃取也无法还原其信息。
3.滤波。滤波技术对传导泄漏十分有效，是屏蔽技术的重要补充，可以设计为只充许特定频率的信号通过。计算机视频信息的泄漏主要是在高频频段的辐射造成的[2]，因此采用高通滤波器件可有效地防止视频信息的传导泄漏。
4.TEMPEST技术。TEMPEST技术是美国国家安全局和国防部联合进行研究与开发的一个极其重要的项目。它是一项综合的防护技术，是在设计和生产计算机设备时，采用干扰、屏蔽、“红”“黑”隔离、滤波、布线和元器件选择等方法，减少计算机中信息的外泄。
四、结语
从长期的趋势来看，生产和使用低辐射显示器是防止电磁泄密的根本措施。但是TEMPEST产品的在辐射低的同时，造价也非常高，价格是同样性能设备的4到5倍，对我国现在的国情来说，全部采用TEMPEST产品还不现实。现实的应对策略是在加强保密管理的基础上，在力所能及的范围内采用必要的防护技术，形成合力，切实保护好人防信息系统的各项秘密。
参考文献
[1]单国栋，戴英侠，王航.计算机电磁信息泄露与防护研究[J].电子技术应用，2004，4：6.
[2]朱海涛.液晶显示器电磁泄漏信息侦收难度分析[J].信息安全与通讯保密，2011，1：79.
