电磁发射技术十篇

电磁发射技术篇1

关键词： 调频技术； 电磁发射； 贝塞耳函数； 带宽； 接收机

中图分类号： TN761.2?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）09?0140?04

引 言

电子产品中，时钟频率及谐波、开关电源的开关频率及谐波是PCB板上的主要辐射源，降低EMI传统的方法通常采用滤波、屏蔽和减小辐射效率来实现[1?2]，这些方法均是对EMC三要素中传播途径做工作。随着电子产品数据传输速率的提高，采用滤波来降低电磁辐射发射的方法已经不能完全满足产品性能的需要，滤波仅对13次以上的高次谐波有效[3]，对于基频和13次以下的频率成分没有抑制效果；滤波电容将会引起时钟前沿变缓，增加时延[4]；对于系统的高速要求，滤波电容容量将受到限制；面对数量庞大的数据线，滤波将付出体积、重量和可靠性的代价。减小辐射效率需要对PCB布线做细致的工作，具体细致到什么程度无法量化，如果PCB布线工程师没有EMC专业知识，很难做到一次布线满足EMC要求。调频技术采用扩频原理对周期信号（如时钟、开关频率等）进行处理，利用接收机采用的标准带宽和扩频后带宽的差异，使接收机不会接收到周期信号的所有能量，从而降低周期信号的辐射电平，同时，所有使用该周期信号的数字电路都能受益，降低了PCB布线、滤波措施、机箱和电缆屏蔽的要求。本文通过对调频技术原理和接收机标准带宽相结合，定量分析了调频技术在降低电磁发射中的应用。

1 原理分析

电磁发射技术篇2

关键词：电磁辐射防护技术措施

电磁辐射又称电子烟雾，是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害，如头晕、失眠、健忘等，严重者甚至导致心血管疾病、糖尿病、癌突变等，同时，还会影响通讯信号、破坏建筑物和电器设备以及植物的生存等，必须采取措施进行防护。

电磁辐射防护的出发点就是要减低电磁辐射对人们的正常生活的影响，更重要的是，要减少其对人们身体健康的危害。

一、电磁辐射的防护技术

屏蔽防护技术

屏蔽防护技术的目的是采用一定的技术手段，将电磁辐射的作用和影响限制在指定的空间之内，屏蔽防护技术是目前使用最为广泛的电磁辐射防护技术。

电磁辐射的屏蔽防护技术须采用合适的屏蔽材料，一般认为，铜、铝等金属材料宜用作屏蔽体以隔离磁场和屏蔽电场。专家的研究表明，铝箔纸及铝箔纸加太空棉对高频电磁场的电场分量和磁场分量之屏蔽效果十分显著。

吸收防护技术

吸收防护技术是将根据匹配原理与谐振原理制造的吸收材料，置于电磁场中，用以吸收电磁波的能量并转化为热能或者其他能量，从而达到防护目的的技术。采用吸收材料对高频段的电磁辐射，特别是微波辐射与泄露抑制，效果良好。

接地防护技术

接地防护技术的作用就是将在屏蔽体内由于应生成的射频电流迅速导入大地，使屏蔽体本身不致再成为射频的二次辐射源，从而保证屏蔽作用的高效率。射频防护接地情况的好坏，直接关系到防护效果。射频接地的技术要求有：①射频接地电阻要最小；②接地极一般埋设在接地井内；③接地线与接地极以用铜材为好；④接地极的环境条件要适当。

距离防护技术

从电磁辐射的原理可知，感应电磁场强度与辐射源到被照体之间的距离的平方成反比；辐射电磁场强度与辐射源到被照体之间的距离成反比。因此，适当地加大辐射源与被照体之间的距离可较大幅度地衰减电磁幅射强度。

二、电磁辐射防护措施

（一）注意饮食习惯

减轻电磁辐射影响的最简单的办法就是在每天喝2至3杯绿茶。因为茶叶中含有丰富的维生素A原，它被人体吸收后，能迅速转化为维生素 A。维生素A不但能合成视紫红质，还能使眼睛在暗光下看东西更清楚。

使用专业的电磁辐射防护产品

电磁辐射防护服装

一般来讲，金属化织物具有防电磁辐射的功能，其原理主要是采用高科技纺织技术将金属纤维网融合在纺织物中。目前，市场上大多数防辐射服也都是根据这个原理制作而成，实现防护电磁辐射效果。

穿用注意事项

穿用防辐射服时，纽扣要完全扣好，同时应避免接触酸、碱、油脂或其他腐蚀性的化学品。用后挂起来，尽量不要折叠，以免破坏屏蔽层；

采用中性或弱碱性洗涤剂洗涤，防辐射服切忌揉搓绞扭，最后用清水冲后放在通风阴凉处晾干，不能暴晒。可脱卸式的，只洗外罩，不洗屏蔽层。

电磁辐射防护卡

电磁辐射防护卡是由多种高能材料组成，利用电磁能量转换热能的原理，吸收并消除辐射，形成一个以卡为中心的电磁波减弱平面区，从而起到防护电磁辐射的作用。性能类似于隐形飞机涂层，是一种能够吸收并消除电磁辐射污染的高科技产品。产品能阻隔消除电器产生的低频、中频、高频等7个频段的电磁辐射。适用于家庭和工作环境。

电磁辐射防护玻璃

电磁辐射防护玻璃是由玻璃或树脂和经特殊工艺制成的屏蔽丝网在高温、高压下合成；不仅能提供有效的电磁屏蔽，还可以提供有效的透光。已被广泛应用于通信、IT行业、科研实验室、电力、医疗等电磁辐射过量的工作场所。主要用于建筑物重点部位的观察窗，例如采光屏蔽窗、屏蔽室可视窗、可视隔断屏风等；还有电子设备的显示窗口。

电磁辐射防护屏

电磁辐射防护屏采用隐行飞机吸波技术，能有效吸收电脑显示器发出的对人体有害的电磁辐射和静电，尤其是电磁辐射对面部皮肤的伤害，并且使电脑光线更加柔和，防止眼睛疲劳，同时保证非常高的透光率，完全不影响显示器的显示效果。

常用电子设备的电磁辐射防护

电脑的电磁辐射防护

经常接触和操作电脑的人员配备专业电磁辐射防护装备，如服装、防护卡、防护屏等措施，以减少或杜绝电磁辐射的伤害；

调整好屏幕的亮度，一般来说，屏幕亮度越大，电磁辐射越强，反之越小。如果使用的是CRT显示屏，建议在显示屏上加装电磁辐射防护屏。

操作电脑时定时用清水洗脸，并且经常擦拭屏幕，减轻所受电磁辐射。

使用完电脑之后，将机箱、显示器、音箱等电源全部关闭，杜绝电磁辐射。

手机的电磁辐射防护

尽量不要在信号很弱的地方使用手机。信号差会使手机的功率自动加大，从而造成其辐射的强度增大。

不要把手机挂在脖子上或腰间。手机的辐射范围是一个以手机为中心的环状带，而手机与人体之间的距离决定了人体受到辐射的程度。

接电话时避免频繁移动。频繁地移动位置会造成手机信号的强弱起伏，从而会加大手机的辐射量。

电磁发射技术篇3

关键词：电磁辐射，存在问题，对策

中图分类号：O441 文献标识码：A

1 城市电磁辐射污染源

随着我国城市化的快速发展，着科学技术的进步,无线电技术已经被广泛应用于国防、工农业生产、交通运输、通讯、信息产业等各个领域并深入到千家万户，它给人类创造了巨大的物质文明，但同时也把人们带进了一个充满人造电磁辐射的环境里。电磁辐射主要分为天然产生和人为产生，过量的天然电磁辐射和人为电磁辐射均会造成电磁辐射污染。一般而言，城市电磁辐射污染主要指人为电磁辐射污染，按照电磁波频率的大小，人为电磁辐射源又可分为工频辐射源和射频辐射源，其中射频辐射源释放的电磁波的频率较高且频谱范围较宽，其电磁辐射的影响范围也较大。各类电磁波发射系统、工频辐射系统、利用电磁能的工业、科学、医疗设备等甚至包括部分家用电器，均是城市电磁辐射的污染源或潜在污染源(见表1) 。

由表1可知，城市电磁辐射污染源(含潜在污染源)的种类多、分布广，存在于人们生活的方方面面，其中广播电视、雷达、卫星通信及移动通信对区域电磁辐射水平贡献较大，各种电子设备、室内线缆布设是居室电磁辐射污染的主要来源。

2 城市目前电磁辐射存在的一些问题分析

2.1 我国相关法规、标准还需要继续完善

1997年我国颁布的《电磁辐射环境保护管理办法》是我国仅有的针对电磁辐射污染防治的立法，属部门规章。随着城市空域电磁辐射环境的日趋复杂，该管理办法已不能完全满足目前辐射环境监管的需要，主要表现为法规的内容相对滞后、效力级别低、难以有效执行。虽然广播、电信、电力等部门在《广播电视设施保护条例》、《中华人民共和国电信条例》、《无线电管理条例》、《城市电力规划规范》等法规和规范中对电磁辐射污染防治作出了相应规定，但《电磁辐射环境保护管理办法》中的部分制度在这些法规中没有得到充分反映，在实际执法过程中常常出现电磁辐射污染纠纷的各方当事人各执一词、各执一法的现象。因此，有必要尽快制定与实施更高级别的电磁辐射污染防治法。

在电磁辐射防护标准方面存在以下问题:第一，上世纪80年代末原国家环境保护总局的《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)和卫生部的《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88)是我国电磁辐射防护领域的2个基本标准，但它们对环境电磁波容许辐射强度标准的规定存在不一致。管理标准的不一致直接导致在实际执行过程中，有关行政执法部门和监测部门采用的标准不一。而且，这2个标准的法律效力相同，发生冲突时需呈请国务院裁决其适用性。第二，关于高压送变电设施的工频电磁场强度限值尚无国家标准，相关部门推荐暂分别以4kV/m和0.1mT作为居民区工频电场标准和磁感应强度标准，这直接导致输变电设施电磁场评价标准的针对性不强，即对于不同电压等级的输变电工程均适用相同的标准限值。因此为做好电磁辐射环境影响评价工作和管理工作，应统一各标准中的管理限值，并加快设立尚未制定国家标准的电磁辐射设施的辐射水平限值。

2.2 城市空域电磁辐射能量密度不断增大

电磁辐射技术的广泛应用已造成城市空域电磁能明显上升。根据资料调查显示，某地区环境电磁辐射污染1991-2006年进行调查，该地区平均辐射强度增长17.5倍，年均增长率达12.1%。此外，根据有关资料调查显示，某市部分居住社区的电磁辐射监测结果虽符合《环境电磁波卫生标准》的1级标准(小于5V/m)，但100KHz～3GHz频率段的电场强度已接近容许场强值的上限，部分社区的复合功率密度出现个别值超标现象。

2.3 电磁辐射纠纷日益增多

近年来，公众的辐射防护意识逐渐提高，对居住环境的电磁辐射暴露水平也更加重视，电磁辐射污染纠纷随之逐年增多。引发电磁辐射污染纠纷的主要原因有:在社区建设移动通信基站、10kV变电站等电磁辐射设施;在社区附近建设高压输变电设施、电气化轨道交通设施；房地产开发商隐瞒商品房周围电磁辐射污染现状，以及电磁辐射污染致人身伤害等。

2.4 电磁辐射设施环境敏感性日渐增强

城市和广播电视通信技术的发展使电磁辐射设施与公众的距离得以缩短，电磁辐射设施的环境敏感性随之日渐增强，主要表现为：城市扩张使一些广播电视和无线电通信发射台逐渐被新建城区包围，造成局部居民生活区场强较高；城市用电需求的增加及电网改造工程的实施使大量高压输变电设施进入城市市区，而且电压等级不断升高，其产生的工频电磁场可能对公众健康产生不利影响，此外其产生的噪声可能干扰广播和无线电通信；通信技术的发展使居民区被通信基站包围，虽然单个基站的功率较小，但是大量的通信基站会使城市空域电磁场不断增强，另外，高层建筑顶部建有的微波定向天线、卫星天线等，易造成对高层建筑的电磁污染；城市交通的迅猛发展使交通干线的电磁噪声不断加重，在车流量高峰时段的交通路口，电磁噪声值可达44～50dBμV/m。

3 对策与建议

在利用电磁技术推进城市建设、创建便捷生活的同时，应以电磁辐射防护管理办法与防护标准为依据，加强电磁辐射环境管理，优化电磁辐射设施布设，采取有效防护措施，以降低或避免电磁辐射对公众健康和环境安全的不利影响。

3.1 不断完善电磁辐射污染防治法规、标准

现行的《电磁辐射环境保护管理办法》已不能适应当前电磁辐射监管的需要，而且其与广电、通信等领域制定的相关法规无法全面兼容，因而适时制定与电磁辐射污染防治相关的专项法规势在必行。该法规须在综合考虑电磁辐射污染源及其辐射特性的基础上，以风险预防为原则，以保护环境与公众健康为出发点，建立健全城市电磁辐射环境容量控制制度、电磁辐射设施规划制度、辐射设施环境影响评价制度、辐射环境监管与监测制度、辐射环境风险预防制度、辐射危害事件处理与报告制度、公众参与制度等。

此外，为规范电磁辐射设施的辐射水平、提高电磁辐射环境监管能力，并为解决电磁纠纷提供标准数据支持，应加快出台统一的电磁辐射防护国家标准。该标准应根据电磁辐射的危害性，并借鉴国外标准限值，在总结电磁辐射设施的辐射水平及我国城市电磁辐射环境质量现状及发展趋势的基础上，统一《电磁辐射防护规定》与《环境电磁波卫生标准》中关于电磁场强度及功率密度的导出限值。同时，还应出台相关电磁辐射安全管理导则，明确主要辐射设施的建造使用规范、管理要求、环境影响评价范围等内容。

3.2 加强电磁辐射环境管理

为保护环境安全和公众健康，促进各类电磁辐射设施的规范、有序发展，需切实加强对电磁辐射环境的管理。首先要严格执行国家相关法律法规及技术标准规范，落实电磁辐射设施环境影响评价制度、审批制度、“三同时”制度、监测制度、公众参与制度等。其次要明确城市空域电磁波发展规划，并将其纳入城市建设总体规划，合理布局电磁发射设备，防止造成城市空域局部电磁污染。实施区域电磁辐射环境容量控制措施，对可能造成周边辐射环境污染的中短波发射台实施异地搬迁，对微波天线等辐射源周围的建筑物高度予以限制，控制室内微蜂窝基站天线的悬挂高度及影响半径，如高度不宜低于2.3m，影响半径约为1m，室外宏站与周边敏感建筑的水平距离应保持30m等，高压线两侧50m内不宜建设学校、住宅及医院等环境敏感建筑。

3.3 采用电磁辐射控制技术

可以通过采取电磁辐射控制技术来防治电磁辐射污染。第一，通过产品设计、工程设计等方式有效减少电磁辐射，如在输电线路设计中采取提高输电导线对地高度、进行双回路导线逆相布置、高低压导线分层架设等方式，变电站的进出线在穿越居民区和人口密集地段时采用地下电缆布设方式。第二，通过优化设计减少基站数量并降低天线增益，如根据通信基站的发射功率、天线高度和方向图、基站覆盖区的边界场强等条件对通信基站覆盖区进行优化设计，在达到最佳地域覆盖和最佳通话质量的同时，尽量降低天线增益，减少电磁辐射污染。第三，通过屏蔽辐射源降低电磁泄漏，可采取被动屏蔽、主动屏蔽方式对辐射源进行屏蔽，还可采用高频接地方式将屏蔽体内产生的射频电流导入大地，有效避免屏蔽体成为二次辐射源。第四，增加环境保护目标与电磁辐射源间的距离及绿化。研究表明，树木具有吸收电磁能的作用，在电磁波的传播路径上进行植被绿化，可增加电磁波在传播过程中的衰减。第五，采用滤波技术抑制电磁干扰，通过滤波线路将有用信号提取出来，同时阻截干扰信号通过。第六，开发利用防电磁辐射材料。利用防电磁辐射材料对电磁波的吸收或反射等特性，在建筑、交通、包装、服装等领域使用防辐射材料可有效衰减电磁辐射强度，如使用碳素系列和金属系列等增强水泥基复合材料、防电磁波玻璃、吸收电磁波的涂料等用于建造房屋便可有效阻挡室外电磁波进入室内。

3.4 普及电磁辐射知识

城市空域及居室内广泛存在的电磁辐射因其无色、无味、无嗅的特性容易被公众忽略其存在的同时，也极易引起公众的恐慌，进而导致发生电磁辐射纠纷事件。相关部门应积极开展电磁辐射知识宣传工作，增强公众的辐射防护意识，使其了解过量电磁辐射的可能危害，正确理解生活中人为电磁辐射的来源及其实践的正当性、安全性，掌握如何降低居室电磁辐射的方法或防护方法。此外，相关部门在监管工作中要切实落实公众参与制度，并充分发挥其监督作用，与广大公众及电磁辐射设施建造运营单位共创安全的城市电磁辐射环境。

参考文献

电磁发射技术篇4

关键词：无线电；通信设备；电磁屏蔽技术

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.253

0 引言

电磁屏蔽技术是现代无线电通信产业的一个重要结晶，通过该项技术能大大增强无线电通信设备的抗干扰性，进而可提升无线电发射设备的稳定性与安全性，最终会大大提升信号的传输与播出质量，对现代无线电通信产业的发展具有积极影响。若想提升整个无线电通信设备的运行效果，减少机房辐射对人体的伤害，应重视对电磁屏蔽技术的严格规范，严格约束技术参数与标准，借助该项技术实现对干扰信号的排除，以增强整个通信设备的运行效果。

1 电磁屏蔽的基本原理概述

对于无线电通信设备而言，选择电磁屏蔽技术，主要是能对干道信号予以排除，以避免发生无线电箱对人体安全的威胁[1]。所谓的电磁屏蔽就是利用金属材质的壳或板等屏蔽主体来把电磁波限定在一定环境与范围之内。使用电磁屏蔽技术时，所选用的屏蔽性材料有很强的导电性，能及时吸收或反射电磁波，以避免设备被电磁波干扰，能抑制电磁辐射，进而将安全风险予以排除。通常情况下，屏蔽主要表现为电屏蔽、磁屏蔽与电磁屏蔽三种[2]。在电磁屏蔽之中，都是导体设计在干扰源与敏感设备间，且对导体结构进行接地处理，以此来对干扰源所引出的电力线予以阻挡，让电力线在导体结构上处于静止的状态，进而达到保护敏感设备的目的。使用电磁屏蔽技术对干扰源予以抑制时，应使用高磁导率性材料，借助此材料的地词组特性来实现磁分路的效果，进而达到引导磁场的效果，能让磁场借助屏蔽主体来向前进行传播，进而会让屏蔽主体内部的磁场逐渐减弱，最终达到维护与保护设备的效果。在部分高频电磁场环境中，电磁场具有高度的辐射性，容易发生远场干扰问题，相关工作人员必须对远场环境中的磁场与电场给予高度关注，为应对此项问题，必须强化对电磁屏蔽技术的合理性应用。以电磁波为介质，将信号传输到不同阻抗的表面而产生反射，在良性电导体中使用电磁波时，信号传输时会发生严重的衰减问题[3]，进而可借助屏蔽主体来将电磁波中的能量予以吸收掉，能大大降低屏蔽主体内的电磁能量值，以实现屏蔽的目的。

2 无线电通信设备的电磁屏蔽技术

2.1 电磁场屏蔽

在无线电通信设备中，电磁屏蔽主要是借助屏蔽主体来将电磁场予以屏蔽，要求电磁场不可在指定范围内进行传播。运用电磁场进行屏蔽时，主要的方法如下：

其一，吸收法。电磁在通过屏蔽主体时，不是全部电磁能量都能被屏蔽，剩余的能量会顺着屏蔽主体表面渗透到屏蔽主体之中，受到屏蔽材料的影响，致使能量不断衰减，也就是说部分电磁能量被吸收，仅仅能达到预期的屏蔽效果。

其二，反射法。在特定条件下，电磁屏蔽主体的原材料以金属为主，金属元素与空间之间的交界面阻抗有非连续性的特质，电磁波在通过屏蔽主体的表面之时，电磁入射波会受到不可连续性的阻抗来反射，进而实现屏蔽目的。

其三，反射与吸收共同作用。电磁能量在通过屏蔽主体时，部分元素会被屏蔽主体所吸收，另一部分会被严重反射，进而会使得电磁力逐渐衰减，最终达到预期的屏蔽效果。

2.2 磁场屏蔽

一般来讲，磁场屏蔽对象主要表现为直流磁场与低频磁场。相较于电磁场屏蔽技术，磁场屏蔽技术效能偏低，运用磁场屏蔽技术时，需要使用屏蔽主体材料的高导性与磁性等分路作用来达到好低磁阻的效果，在此过程中，磁通在通过屏蔽主体时，会出现大幅度减退的情况。工作人员应注意设备与屏蔽主体间必须距离较近，运用此种方式才能适度削减磁通量[4]。此外，对屏蔽主体进行设计时，应重视孔道设计，孔道能让屏蔽主体磁阻特性变得更为强烈，这样会导致屏蔽无法达到理想效果。场地与环境对屏蔽强度的影响很大，若想达到理想的屏蔽效果，对屏蔽主体质量的要求很高，工作者应使用双层磁屏蔽主体，是提升屏蔽效果的重要途径。在外部强磁场屏蔽上，工作人员必须对屏蔽材料的质量进行严格要求，屏蔽外层应使用不易饱和材料；若在屏蔽主体内部进行屏蔽，则需使用饱和性强的高导磁性材料，若对内部强磁场予以屏蔽，建议使用次序倒换类的材料。

2.3 电场屏蔽

电场屏蔽是将电场感应视为电容的耦合。屏蔽电场时，屏蔽体与被屏蔽体间需要保持较近的距离，此外，还要控制好屏蔽体的接地情况。在屏蔽体形态来看，工作者只要根据需求选择合适的形态。一般来讲，相较于开放性的屏蔽主体，全封闭性屏蔽主体的屏蔽效果更佳，但是，在现实生活中若想达到全封闭实在是很难。与其他屏蔽技术相比，电场屏蔽技术在屏蔽主体厚度上的要求不是很严格，一般的导体都可满足标准，但是在强度上，该种屏蔽技术对强度的要求更高，需要相关人员给予高度重视。

2.4 严格规范屏蔽材料质量

若用作磁场屏蔽，屏蔽材料应以铁磁性材料为主，如铁、合金等，此类材料具有高导磁性，能吸收足量的磁场能量；若用作电场屏蔽，屏蔽主体的底板、机壳材料应使用良性导体，此种材料能对电磁能量实现反射；若磁场较强，屏蔽主体需要对电场、磁场等进行全面屏蔽，材料必须满足要求，严格规范接地手段、材料的厚度参数等。与此同时，工作者应禁止发生电气系统结构发生中断，以实现对底板、机壳的辐射泄漏问题予以掌控。

3 结束语

综上所述，在现实生活中，无线电设备是不可或缺的，其在整个社会现代化发展进程中扮演着重要的角色。使用电磁屏蔽技术时，选择何种方式，技g员必须充分结合无线电通信设备的运行状态与实际情况选择合适的屏蔽方法，若符合实际状况，才能达到预期效果，满足各项屏蔽需求，以提高屏蔽质量，对整个无线电通信设备的运行具有积极影响。

参考文献：

[1]朱刚.无线电通信设备的电磁屏蔽[J].电子技术与软件工程，2013（05）：46-47.

[2]鸣.关于无线电设备电磁屏蔽技术的探讨[J].科技创新与应用，2016（08）：54.

电磁发射技术篇5

关键词：电磁场；预混合；磨料射流

中图分类号：TQ051

文献标志码：A

文章编号：1672-1098（2016）04-0060-04

磨料射流是普通水射流的发展，其实质是在高压水射流中加入一定量的高硬度磨料颗粒而形成的固液两相射流，根据磨料加入的位置不同，可以将其分为后混合磨料射流及前混合磨料射流¨J。

后混合磨料射流中磨料在高压水形成高速射流之后混入，磨料几乎不可能进入射流中心且浓度分布不均，降低了水介质对磨料的能量传输效率，磨料颗粒速度较低，系统能量转化效率不高。前混合磨料射流中磨料在高压水形成高速射流前混入，磨料颗粒与水介质的混合机理得到了改善，具有较高的能量传输效率和较大的磨料颗粒速度。但是受磨料罐体积限制，前混合磨料射流连续工作时间有限，需停止工作换罐装沙，无法实现连续工作。

两种形式的磨料射流技术均存在一定的缺点，究其根源在于：现有泵或增压器设备因密封、磨损等问题无法对混有磨料的固液两相流工作，使其产生足够的工作压力，磨料需在水介质具有一定的压力或流速后混入形成磨料射流，而磨料混入方式致使其存在效率低、无法连续作业等问题。

针对这种情况，笔者提出实现低压连续供料预混合磨料射流的新方法，以克服现有前、后混合磨料射流存在弊端。因磨料与水介质预先混合，根据磨料加入的位置，相对于现有的前混式磨料射流、后混式磨料射流，本文将其命名预混合磨料射流。

1.预混合磨料射流

利用正交电、磁场实现地低压、连续供料预混合磨料射流的新方法，其实质是利用预先混有磨料的固液两相流作为导体，利用磁体在通道建立磁场，通过电极向固液两相流体供电，此时载流流体会在与它垂直的磁场中受到电磁力作用，流体受力时沿电磁力方向运动，经喷嘴，形成磨料射流。

预混合磨料系统主要包含三部分：磨料供给部分、高压发生部分、射流形成部分，图1为系统示意图。磨料供给部分及射流形成部分不作赘述，本文主要阐述第二部分内容。

预混合磨料射流系统高压发生部分为正交电磁场装置，其工作原理为法拉第电磁力定律：处于磁场（磁场与电流方向不平行）中的通电导体会受到安培力作用。图2a为使用左手定则表示的正交电磁场压力发生装置工作原理图。将左手中指、食指、大拇指处于图中相互垂直的位置，用食指指向表示磁场B方向，中指指向表示电流I方向，则大拇指指向即为电磁力F方向。

图2b为压力发生装置工作区域模型。为简便描述起见，通道截面以矩形表示。矩形通道左右两侧面内侧安装电极，向预先混有磨料的固液两相流施加直流电流，上下两面布置磁极产生垂直方向磁场，电流I方向、磁场B方向如图1b所示。流体在通道内受到电磁力作用形成压力并流动，当压力达到一定值时即通过管道和喷嘴形成磨料射流。

2.形成射流的关键参数

2.1电磁力预混合磨料射流系统中，介质工作压力源自其在高压发生部分通道内受到的电磁力作用。介质受到电磁力为

值得注意的是，导电流体受到的推动力与固态导体受到的安培力在大小上有着明显的差距。因流体中受电磁作用的为带电离子可在流体内部较小阻力的流动，致使其电磁转换效率η仅为13%左右。

当电流方向与磁通量夹角为90°且磁通量均强分布时，就矩形截面高压发生部分通道而言，上式积分得

2.2工作压力

理想情况下忽略通道内摩擦阻力损失，预混合磨料射流系统工作压力Pe等于单位面积上的电磁力，即

上式说明，预混合磨料射流系统工作压力取决于电流密度、磁通量密度及高压发生部分通道长度，提高其中任一参数均能增加系统的工作压力。

2.3其他参数

磨料浓度、流量、喷嘴直径等是形成预混合磨料射流的重要参数，因其均符合磨料射流的一般规律，在此不做赘述。此外，电磁场增压装置能量转换效率也是需要考虑重要参数之一。

3.预混合磨料射流优势

因运动副动态密封存在的密封、磨损等问题，现有泵或增压器无法使混有磨料的介质产生足够的工作压力。本文中所述方法利用电磁场产生压力，装置不存在动态密封，克服了现有泵或增压器设备的弊端，可以对混有高硬度磨料颗粒的介质工作，使其产生足够的工作压力。

相对于现有的前、后混式磨料射流，具有明显的优势。首先，磨料常压下连续供给，其与介质的混合更加充分且浓度可以调节，提高了水介质对磨料的能量传输效率，系统工作压力相对于后混式磨料射流大幅降低，仅为其10%左右，系统可靠性、安全性及工作寿命得到提高。其次，磨料常压下连续供给，系统取消了前混式磨料射流存在的停机换罐、装沙步骤，实现了连续作业，提高了工作效率。预混合磨料射流在具有前混合磨料射流较高的能量传输效率前提下，实现后混合磨料的连续工作。

4.待解决的技术问题

预混合磨料射流为一种产生磨料射流的新方法，是磨料射流技术研究的新方向之一，它的实现以及实用化存在诸多亟待研究、解决的问题，主要概括为以下几个方点。

4.1射流介质研究

预混合磨料射流系统中，射流介质作为导体在磁场中受到电磁力作用产生压力，其压力形成的原理要求介质须具有良好的导电性，同时为防止较大电流情况下发生显著的电解效应而产生大量的气泡影响射流效果，介质需有一定的稳定性特性，其成分的种类及配比非常关键。

具体而言主要如下四个方面，其一，为增加介质导电能力而加入的电解质种类及浓度研究；其二，电磁场条件下磨料与水介质的相互作用规律、磨料种类和浓度的研究；其三，电磁场条件下磨料与电解质的相互作用规律及对射流参数和效果的影响规律研究；其四，对有助于形成稳定的磨料与介质悬浮液的悬浮剂的研究。

电磁发射技术篇6

【关键词】电磁辐射；环境管理；问题；管理策略

随着社会经济的快速发展，人们的生活水平逐渐提高，对各类通讯设施、供电设施的要求越来越高。为满足公众的需求，许多大型电磁类工程项目开始出现，对周围地区造成了较大的电磁辐射污染，严重影响了周围地区的环境以及人们的身体健康。因此，必须要做好电磁辐射的环境管理工作，采取适当的管理策略，解决电磁辐射污染问题，为人们的身体健康提供基本保障。

1 当前我国电磁辐射环境管理工作存在的问题

1.1 相关法律法规以及控制标准不完善

在电磁辐射环境管理方面，我国目前还没有一部完善的法律法规。虽然国家环保总局在1993年颁布了《电磁辐射环境保护管理办法》，对电磁辐射环境管理工作起到了一定作用，但是由于没有及时进行修订，其中的许多条例都只适用于当时的情况，无法满足现代电磁辐射环境管理的需求，缺陷日益明显。首先，其中许多实施办法效率比较低，难以达到应有的环境管理效果；其次，相关内容是以过去的电磁设备管理为主，对于新型电磁设备的辐射管理尚未明确出来，所以无法满足现代电磁辐射环境管理工作的需要；最后，某些条款与国家的环保法律、法规相抵触。比如在编制环境检测报告时，《电磁辐射环境保护管理办法》中的相关条例与《环境影响评价法》的相关法规有一定的冲突。我国目前的电磁辐射防护标准有《电磁辐射防护规定》（GB 8702-88）和《环境电磁波卫生标准》（GB 9175-88），行业标准有《电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T 10.3-1996）以及《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T 24-1998）。从这些标准里可以发现，我国的电磁辐射环境管理存在以下几点问题：首先，电磁辐射的“环保标准”与“卫生标准”不符。《电磁辐射防护规定》与《环境电磁波卫生标准》都属于国家标准，但是两者对于电磁辐射控制范围的规定却是不一样的，导致我国各大企业、电磁辐射环境管理机构对于电磁辐射强度的控制范围不明确；其次，相关标准的作用范围太小。目前，我国电磁辐射控制标准只适用于100kHz-300GHz频率范围，对于某些工作频率较小的高压电力设施的电磁辐射管理控制却没有明确的参考标准。导致电磁辐射环境管理部门缺乏相关的管理依据，许多工作都难以顺利开展；最后，我国制定的标准与国际标准不相匹配。我国的《电磁辐射防护规定》与《环境电磁波卫生标准》已经使用了多年，其中的多项标准条例与我国的实际情况出入较大，而国际相关标准却早已进行了多次修改，与实际管理工作紧密结合，因此，我国电磁辐射环境管理相关标准与国际标准存在较大差异，与实际情况脱节[1]。

1.2 对电磁辐射环境现状不够了解

我国电磁辐射环境管理发展的时间还比较短，且近年来电磁设备更新换代的速度很快，更换频率较高，所以电磁辐射环境管理部门对电磁辐射污染源的详细分布情况并不是十分了解。在上世纪末，我国的环保部门曾对全国范围内的电磁辐射情况进行了全面调查，对我国各地区的电磁辐射污染源都有了一定的了解，再加上近年来电磁设备安装建设时都需要进行申报，所以电磁辐射环境管理部门能够更加方便地掌握电磁辐射污染源的信息。但是，由于申报并未与项目审批结合，申报时只是要求建设单位提供相应的申报资料，没有建立相应的数据库，所以许多申报相关资料数据都没有得到有效的利用。近年来，科学技术发展十分迅速，电磁设施设备也越来越先进，安装建设的速度也比较快，所以通过调查所了解到的数据与实际情况有一定的差异。此外，我国的电磁辐射环境管理大多是针对某一项目，管理面太窄，没有结合全国实际情况对电磁辐射环境进行全面监测，从而导致我国电磁辐射环境管理部门对电磁辐射环境现状了解得不够充分。

1.3 规划不合理

规划阶段是电磁辐射环境管理的重要阶段，规划的合理程度对电磁辐射环境管理质量有较大的影响。目前，由于我国缺乏相关的科学依据，在对电磁设施设备进行规划时考虑不全面，经常发生电磁设渲间相互干扰、交叉影响的问题。按照原有规划，为了防止电磁辐射影响市民的正常生活，电磁设施设备一般是设置在郊区的。但由于近年来用地紧张，所以郊区也开始实施建设，许多居民区出现在电磁设施周围，从而使得电磁辐射对居民的不利影响扩大化[2]。

2 电磁辐射环境管理策略分析

2.1 完善相关法律法规及国家标准

完善相关法律法规，为电磁辐射环境管理设置专项法律，加快立法进程。对于电磁辐射环境管理，要优先考虑电磁辐射污染的预防工作，再加以合理的控制措施，为电磁辐射环境管理提供有效的法律支持。完善相关国家标准，使得国家标准适用于全国范围内所有类型的电磁辐射源；针对每一种电磁辐射源，分别设置相应的电磁辐射控制标准[3]。

2.2 强化电磁辐射环境监测工作

首先，需要对全国范围内的电磁辐射源分布情况进行普查，了解电磁辐射环境的基本情况，并建立相应的数据库；其次，在各电磁辐射较大的地区设置长期的监测系统，掌握当地的电磁辐射污染情况，如果发现问题，立即通知相关部门进行处理。

2.3 加入环境影响评价机制，提高规划的科学性

环境影响评价机制可以对当地环境的承载能力进行评价，综合考虑国民经济发展与社会发展的需求，对区域内的生产力布局、资源配置等进行分析，从而给出更多实用性的建议。因此，将环境影响评价机制加入到电磁辐射环境管理工作中，综合考虑电磁设施设备的总体布局以及与当地电磁环境容量之间的关系，尽量避开电磁环境敏感区，从决策源头上控制电磁污染，保护环境[4]。

3 结束语

随着我国科学技术的不断发展，电磁辐射问题成为了我国重要的环境问题之一。电磁辐射不仅会影响周围的生态环境，还会影响附近居民的身体健康，因此，电磁辐射环境管理部门必须要了解每个电磁辐射源的分布情况，设置长期监测系统对各电磁辐射源进行实施监测，并采取适当措施控制电磁辐射的强度，从而降低电磁辐射污染，保证附近居民的身体健康。

【参考文献】

[1]陆智新，梁美霞.基于生态市建设的泉州市电磁辐射污染监管现状与对策研究[J].高师理科学刊，2015，35（11）：56-59.

[2]张金帆，郭键锋，黄恒，时劲松.输变电工程电磁辐射环境管理存在的问题及解决对策研究[J].中国辐射卫生，2015，24（5）：517-519.

电磁发射技术篇7

关键词 电磁脉冲武器；特点；防护技术

分类号：TP303

0引言

当前，电子技术广泛应用于各个领域，其中军事领域的电子系统越来越趋于集成化、信息化、智能化。微电子元件在雷达、导航等设备的运用，提高了军用通信装备的电磁敏感度，一旦某一信息节点遭到损伤破坏，就会导致战场指挥的失灵。针对目前武器装备的弱点，各国开始大力发展电磁脉冲武器，通过电磁辐射来破坏敌方的仪器以及与电磁有关的武装设备。我们知道，通信系统是战争中的攻击重点，电磁脉冲武器能够有效控制战场电磁环境，有助于赢得战争的胜利，所以我们认为电磁脉冲武器的出现给当今世界的作战方式带来革命性的改变。

1 电磁脉冲武器定义及其发展

1.1 定义

电磁脉冲武器是一种新型的具有大规模杀伤性的电子武器，其杀伤性在常规武器与核武器之间，对电子设备有超强的、独特的破坏作用，能够瞬间产生高强度电磁辐射，干扰、破坏一定范围内的信息设备的电子元件，致使其处于无序或停工状态。

1.2 国外发展现状

从上个世纪80年代，军事大国美国就已经开始研制电磁脉冲武器，并在海湾战争和伊拉克战争中投入使用，取得满意的作战效果。随着科技的不断进步，今天，美国已经建立了较为完善的军用电磁防护实验数据库，并确立了相关的标准。而同样作为军事强国的俄罗斯在电磁脉冲武器的研究方面毫不逊色，部分技术比如电磁脉冲阻隔芯片， 使俄罗斯的电子装备防护技术跃居世界领先地位。据相关报道，近期俄又研制出对航母战斗群具有强大破坏性的电磁脉冲炸弹。

2 电磁脉冲武器的工作原理

电磁脉冲武器的工作原理如图所示，在战斗部到达预定的起爆位置时， 由引信启动第一个同步开关，初级电源放电， 脉冲电流通过爆炸磁压缩发生器的线圈；然后启动第二个同步开关， 起爆炸药， 将部分炸药能量转换成电能， 形成强大的脉冲电流； 再通过功率调制系统和高功率微波源， 将脉冲电流的能量转换成高功率微波， 经微波天线发射出去后由前门或后门耦合至敌方电子信息系统实施干扰、破坏。

3 电磁脉冲武器的特点

电磁脉冲武器区别于传统武器，主要有以下特点：

（1）电磁脉冲武器发射的脉冲频率覆盖面广，能覆盖从中频到高频等所有通信设备使用的频段。电磁脉冲武器的电磁辐射场强较高，其电磁脉冲大约在10 ～ 100 KV / m，足以对很多电子器件进行毁灭性的攻击。

（2）电磁脉冲武器发射的电磁脉冲信号时间介于纳秒与微秒之间，上升速度极快，持续时间较短，对电子元件有极大的破坏性

（3）我们从电磁脉冲武器的工作原理可以看到其耦合途径非常广泛，其对于环境以及精度的要求较低，极易对武器设备产生干扰。

（4）电磁脉冲武器其对攻击精度要求较低，具备较强的杀伤力，同时还能产生较大范围的杀伤性，其辐射面积高达数十平方公里。

4 技术难点

我们从近年来军事强国的电子脉冲武器的发展来看，很多技术趋于成熟，但仍存在一些技术难点亟待解决，主要包括以下内容：

（1）电磁脉冲武器各部件间的阻抗匹配的好坏决定着能量转移的效率，同时在一定程度上影响其体积，良好的匹配能够促进能量转移效率的提升。

（2） 电磁脉冲武器体积相对较大，无法配置在导弹、炮弹以及装甲车等装备，不能满足当前军事发展需要。

（3） 电磁脉冲武器具有较强的杀伤性，如何保证最大效率的破坏敌方设备而我方设备不受到影响是我们需要解决的技术难点。这就需要可靠性、可控性较高的辐射天线来适应不同的战场需要。

（4） 电磁脉冲武器本身具有强辐射功率，一旦投入使用，极易被侦测且攻击，如何在使用电磁脉冲武器时保证其生存能力，增强其防护技术，也是我们需要思考的关键。

5 电磁脉冲武器的防护技术

对电磁脉冲武器防护技术的研究分析，能够有效提高其应用作战能力，同时适应战场需要。我们从以下几个方面进行简单介绍：

（1）通过使用一些对电磁波具有吸收作用的特殊材料来设置屏蔽，阻碍其传输，提高其屏蔽能力，有效减少外部电磁辐射，同时，能够保证内部电磁不发生外泄，对后门耦合的保护有所提高。设置屏蔽的方式一般有静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽，其设计相对简单，且投入较小，防护效果较为明显。

（2）在有效控制前门耦合的方法中，滤波的效果较为显著。我们采用浪涌保护器与滤波电路相配合，选择性滤除接收信号之外的其他频率，有效阻止一些高功率微波辐射产生的脉冲传输至设备内部。

（3）电磁防护的一个重要环节是接地处理，通过与大地的连接，有效规避了产生静电、放电的风险，有助于提高系统工作的安全稳定性能。

6 结论

综上所述，我们知道电磁脉冲武器是作为一种极具破怀性的大规模杀伤性武器，其对于未来战争的作战方式起到革命性的变革，在电磁武器技术的日益成熟的今天，其功率更高、频谱更宽、越来越趋于小型化，对作战通信装备的威胁不断加剧，电磁脉冲武器在未来战争中的作用越来越重要，因此，需要加强对其发射技术与防护技术的完善与创新，提高其可控性与可靠性以及自身的生存能力来应对未来战争的作战范围、作战方式以及作战效果。

参考文献

[1] 贾春， 刘环宇. 电磁脉冲弹的杀伤能力. 火力与指挥控制， 2006（ 8）

电磁发射技术篇8

【关键词】无线供电；磁耦合共振；实验

随着科学技术的发展，人们日常生活中有了许许多多的电子电器设备，它们都附带有电源线、充电器，而且各种充电器规格不一不能通用，这些电源线和充电器充斥了我们的生活，成了我们生活中无法抛弃的羁绊，我们有没有可能彻底甩掉这些小尾巴？答案是肯定的，我们可以应用无线供电技术。海尔已经推出了“无尾电视”概念机，不需要电源线、信号线和网线。

无线电力传输是一种区别于有线传输的特殊供电方式。无线供电技术其实在很多年前就有概念，特拉斯在发明了交流电并构建交流供电体系后开始构想无线输电方案，同时进行了实践。

目前，无线供电技术有以下三种方法：

第一，电磁耦合。最早应用的无线供电技术是1885年研制成功至今仍在广泛应用的变压器，它是典型的电磁耦合无线供电例子，其基本原理是法拉第的电磁感应理论，两组导线绕在铁制框架上，两者没有直接连接，完全靠电磁感应传递能量。在现代社会生活中，这种电磁感应式的无线供电系统已得到了较为广泛地应用，其中一个例子是电动牙刷。电动牙刷经常接触水，无法采用直接充电方式，研究者采用电磁耦合无线充电技术，在充电座和牙刷中各有一个线圈，当牙刷放在充电座上时就有磁耦合作用，类似一个变压器，感应电压整流后就可对镍镉电池充电；另一个应用更加广泛的例子是我们使用的各种智能卡片，如公交卡，第二代身份证和很多可以记录信息的卡片，他们都采用了无线供电技术，这些卡片的内部结构相似，由一小块芯片和一个线圈组成。在卡片中的电路中没有供电模块，当卡片在读卡机边晃动时，读卡机周围形成一个快速变化的磁场，卡片中的线圈产生感应电流，感应电流给内部的芯片供电，芯片对外发射信号，将自身的信息发送给读卡器，接下来读卡器就可以判断出目前卡中有多少余额，并完成扣款操作。这就是非接触IC卡的原理，实质已应用了无线供电技术。虽然电磁感应无线供电技术比较成熟，但这种供电技术会受到很多限制，其中最大的问题就是低频磁场会随着距离的增加而快速衰减，如果实际应用要增加供电距离，只能根据需要加大磁场强度，但磁场强度加大不仅增加电能的消耗，还会造成近距离的磁信号记录设备失效，例如银行卡上的磁条在强磁场下会去磁损坏。另外，电磁感应无线供电技术是直接以电磁波形式进行1cm以下的较近距离的发射和接收，电磁波向四面辐射，能量大量浪费，效率较低，通常它只适合相互“贴着”的小功率电子产品。

第二，光电耦合。光电耦合无线供电技术就是把电能转化为光能，比如激光，通过光将能量传递到目的地再转化为电能。光电耦合无线供电技术比较直观，而且光电转换技术也较成熟且应用广泛。但我们知道光的传递路径中不能有障碍物。所以光电耦合无线供电技术有很大的应用障碍。

第三，电磁共振。电磁共振其原理类似声波共振的原理，两种介质具有相同的共振频率，就可以用来传递能量，称之为非辐射性电磁共振。美国麻省理工学院的科学家正在开发一种使用非辐射性的无线能量传输方式来驱动电器，无论是手机，笔记本电脑还是数码相机，如果这项研究获得成功，它们的充电器都可以退休了。特定频率的电磁波能引起物体的振动，如果两个物体固有频率相同，就可以传递这种振动，也就是传递能，研究人员让一个天线发射电磁波，让接收器来接收，转化为能量，这是电磁共振无线供电技术的基本原理。按照这一原理所有使用电池的电器都可以换用电磁共振无线供电技术供电。将来电磁共振无线供电技术将会有很大的应用空间，比如在地下铺设线路后，我们随时可以为手机，甚至开行中的汽车充电。

根据以上分析，我们认为磁耦合共振无线供电技术是最有可能广泛应用的技术。无线供电技术（无线充电）可以让电能隔着空气、塑料外壳实现传输，大大方便了应用。

无线电能传输方案如图1。

图1 无线电能传输方案原理框图

采用磁耦合共振所消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一，当发射端通电时，它并不向外界发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射磁场，这个磁场用了和接收端联络，激发接收端共振，从而已很小的消耗代价来传输能量。这项技术中，磁场的强度和地球的强度相似，人们不用担心对自己身体和其它设备产生不良影响。

采用芯可泰XKT801芯片，我们进行了以下无线供电实验。

无线供电模块有振荡电路、整形电路、检测电路、频率干扰抑制电路、电流自动控制、无线功率发射电路等组成。

图2 无线供电模块电路组成

电磁发射技术篇9

关键词：油气管道；内检测器；定位技术；里程轮；压力波；低频电磁波

0引言

如今，油气管道老化成了世界性的问题，如何确保这些管道安全是当前研究的热点。管道检测技术是确保管道安全的重要环节，依据检测仪器的位置可以将检测管道技术划分成两种：外检测、内检测。其中，炔考觳庥捎谄涓缮婀艿赖恼常运行，又不受外部地理环境的限制，具有十足的优势，所以被大众所接受。但是在运用内检测技术时，掌握内检测的传感器的位置信息十分必要，尤其是需要对检测设备进行维修时，定位技术就尤其关键。

1内检测常见的定位技术

1.1里程轮定位

作为传统计程方式的里程轮，在当今的管道检测中经常被采用，常用的是利用光电式的转速传感器实现定位。利用里程轮检测管道时，其发出周期性的脉冲，地面的定位检测设备就可以根据脉冲的数量确定内检测设备的位置。该方法成本低，但是由于该方法本身存在一定的误差以及打滑失效等情况存在会影响其准确性。在现代的工程中，一般情况下会对里程轮进行适当的改进或者同时利用多个里程轮来减少误差，从而提高定位的准确性。

1.2射线定位

若内部检测器上安装一个射线发生器，同时在管道外安装感光胶片，那么射线发生器工作时发射射线，将会引起感光胶片曝光，从而可以确定内部检测器的位置。该类型的定位器的电路简单而且具有良好的控制效果，而且不受其他工业的干扰。成都理工大学的科研团队对该类型的探测器进行了深入的研究，他们在射线定位的基础上结合视频识别技术，从而可清晰的、方便的查看曝光情况，所以定位的准确性更高，但该技术具有复杂的系统，无法利用遥控内检测器，同时放射性指令源存在风险，运用、存储以及运输涉及很多的困难。解决这个问题通常的办法是利用x射线取代放射性的射线。基于X射线检测技术，优势是检测结果十分直观，而且无论被检对象尺寸、材质如何，都能实施检测。因此，X射线检测技术多被采用。

1.3磁场定位

磁场是一种信息载体，其能穿透金属管壁。利用这个优势，磁场定位应运而生。该技术的核心是内部检测设备在采集其它信息的同时也采集管道外部定位磁铁的磁场信息。该技术在内检测设备上安装一个或者多个霍尔传感器，利用其采集外部定磁铁产生的漏磁场的信息，从而可以通过信息的变化判断出内部检测器与定磁铁的位置的变化，实现定位。该方法，具有低成本、易成功的优点，但是由于管道的管壁通常比较厚，其对磁场信号构成较强的屏蔽作用，所以通常管道内的漏磁场强十分微弱，这个对信号采集构成了较大的困难，因此，该方法不仅要求磁铁要有强磁性，还要求位于管道内的霍尔传感器具有十分高的灵敏度。天津大学的科研团队对这项技术进行了创新，其开发的设备时间精度达到了毫秒级别，但是其系统构成复杂，维护保养成本较高。

1.4GPS导航定位

目前，GPS导航系统定位技术在众多的管道内检测定位手段中算是比较成熟的，采用最多的，其精度通常能达到厘米的级别。其技术原理第一步运用GPS卫星对内检测设备的位置进行确定，第二步对管道沿线的每个位置进行测定。若内检测设备在管道内运行，惯性检测设备就会检测三个方面的速度变化，但是因为管道内的复杂环境使得在其内运行的内检测器测取的数据存在误差，同时这种误差随着时间的延长而不断的累积。当内检测设备通过GPS的标志点时，就可以修正内检测器的位置信息，从而提高了准确度。不过该技术的经济成本比较高，不利于广泛的运用。

1.5压力波法

该方法通过检测管道两端的压力，判断管理泄露的位置。其工作原理就是在内检测设备的两端都安装压力波检测设备。内检测设备工作时，压力波发生器就产生两个一致的波形，沿着管道的方向进行传播，然后在管道的首末两端的两个传感器收集压力值，依据压力值之间的时间差、管长、波速，可以十分精确地计算出内检测设备在管道中的位置信息。实现压力波的定位虽然操作简便，但是存在较大的误差，无法进行十分准确的定位。所以，压力波法适用于粗定或者应用于实时跟踪内检测设备。

1.6电磁波法

电磁波定位法通常利用低频（23 Hz）的电磁波对金属和大地具有较大的穿透能力的特性进行工作。沈阳工业大学的专家团队曾经开发了低频电磁波磁偶极子的模型，该模型的原理是利用低频电磁波会产生磁场，并对其磁场特点进行记录，同时根据磁偶极子的磁场分布，可以实现电磁波定位。具体来说，该方法先运用基于GPS的定位系统查询安装在地面上的接受装置。内检测设备所携带的低频电磁波产生装置工作时会发射交变的电磁波。当地面上的接收装置接收到电磁信号后，对该信息的准确分析结果就会判明何时内检测设备通过了该地面接收装置的正下方。然后，地面接收装置会发射另一信号，从而促使管理内的内检测设备重新进行定位。周而复始，保证了定位成功开启。此方法不仅定位准确度高，而且使用的范围也十分广泛。但是在实际运用中，由于电磁波受到外界的影响比较多，所以应用的范围也受到了限制，同时，该技术的系统成本高，功耗大，不能够大面积布置。

1.7其他方法

其他的方法主要有测力定位和声学定位两种。

测力定位的基本原理就是运动力学和牛顿力学，利用该原理对管道内检测设备进行定位的方法，该方法不易受到管道内部环境的影响，同时定位的准确度高。但是该方法也具有局限性，不能用于长距离定位。

依据声学的定位方式是通过标记内检测设备与管道相撞击、摩擦等发出的声音来实现定位。该方法应用广泛，但是一旦出现卡堵问题就无法发出声音信号。与此同时，声音信号抵抗干扰的能力弱。

2应用情况

依据实际应用场景的不同，采用不同的定位技术来实现管道内检测设备的位置是当前的主流做法。比如，对于短距离的管道进行检测时多应用测力定位法，长距离管道的检测定位通常是综合利用磁场定位法和里程轮定位法，而声学定位法等定位手段由于传感设备尚在发展或者受环境要求高等因素尚在研究阶段，实际应用中的价值不高。

3结束语

电磁发射技术篇10

关键词： 无线电力传输技术 电磁感应 射频 原理与应用前景

1.引言

自17世纪人类发现如何发电后就用金属电线来四处传输电力。时至今日，供电网、高压线已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越来越多的电器给我们带来极大便捷的同时，不知不觉各种“理不清”的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。不过，这些年的科技发展表明，在无线数据传输技术日益普及之时，科学家对无线电力传输（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，从某种意义上来讲，无线电力传输也不再是幻想――在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。

2.无线电力传输的发展历史

19世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的名尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla，1856―1943）在电气与无线电技术方面作出了突出贡献。他1881年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机；1888年发明多相交流传输及配电系统；1889―1890年制成赫兹振荡器；1891年发明高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备。他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机，但由于效率低和对安全方面的担忧，无线电力传输的技术无突破性进展［1］。1901―1905年在纽约附近的长岛建造Wardenclyffe塔，是一座复杂的电磁振荡器，设想它将能够把电力输送到世界上任何一个角落，特斯拉利用此塔实现地球与电离层共振。

2001年5月，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮40m外一个200W的灯泡。其后，2003年在岛上建造的10kW试验型微波输电装置，已开始以2.45GHz频率向接近1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。

2005年，香港城市大学电子工程学系教授许树源成功研制出“无线电池充电平台”，但其使用时仍然要将产品与充电器接触。

2006年10月，日本展出了无线电力传输系统。此系统输出端电力为7V、400mA，收发线圈间距为4mm时，输电效率最大为50%，用于手机快速充电。

2007年6月，美国麻省理工学院的物理学助理教授马林・索尔贾希克研究团队实现了在短距离内的无线电力传输。他们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺（约1.83米）之外连接在另一个线圈上的60瓦的灯泡被点亮了。这种马林称之为“WiTricity”技术的原理是“磁耦合共振”。

2008年9月，北美电力研讨会的论文显示，他们已经在美国内华达州的雷电实验室成功地将800W电力用无线的方式传输到5m远的距离。

2009年10月，日本奈良市针对充电式混合动力巴士进行了无线充电实验。供电线圈埋入充电台的混凝土中，汽车驶上充电台，将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。

3.无线电力传输的基本原理

3.1电磁感应――短程传输

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的。利用电磁感应进行短程电力传输的基本原理如图1所示，发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量。若线圈L1中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场，线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。

3.2电磁耦合共振――中程传输

中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波的频率低于100khz时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签，等等，实现效率较高的无线电力传输。

具体来说，整个装置包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转化为磁场。当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的高效传输。图2是一个典型的利用电磁共振来实现无线电力传输的系统方案。电磁波的频率越高其向空间辐射的能量就越大，传输效率就越高。

3.3微波/激光――远程传输

理论上讲，无线电波的波长越短，其定向性越好，弥散就越小。所以，可以利用微波或激光形式来实现电能的远程传输，这对于新能源的开发利用、解决未来能源短缺问题也有着重要意义。1968年，美国工程师彼得格拉提出了空间太阳能发电（Space Solar Power，SSP）的概念。其构想是在地球外层空间建立太能能发电基地，通过微波将电能送回地球。

4.无线电力技术的应用前景

无线电力传输作为一种先进的技术一般应用于特殊的场合，具有广泛的应用前景。

4.1给一些难以架设线路或危险的地区供应电能

高山、森林、沙漠、海岛等地的台站经常遇到架设电力线路困难的问题，而工作在这些地方的边防哨所、无线电导航台、卫星监控站、天文观测点等需要生活和工作用电，无线输电可补充电力不足。此外，无线输电技术还可以给游牧等分散区村落无变压器供电和给用于开采放射性矿物、伐木的机器人供电。

4.2解决地面太阳能电站、水电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题

我国的新疆、、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒芜土地，南方部分地区水力、风力资源丰富，这些地区有利于建造地面太阳能发电站或水电站、风力电站。可是，这些地区人烟稀少、地形复杂，在崇山峻岭之中难以架设线路，这时无线输电技术就有了用武之地。采用无线输电技术，还可以把核电站建在沙漠、荒岛等地。这样一方面便于埋葬核废料，另一方面当电站运行发生故障时也可以避免对周围动植物的大量伤害和耕地的污染。

4.3传送卫星太阳能电站的电能

所谓卫星太阳能电站，就是用运载火箭或航天飞机将太阳能电池板或太阳能聚光镜等材料发送到赤道上空35800km的地球静止同步轨道上。在太空的太阳光线没有地球大气层的影响，辐射能量十分稳定，是“取之不尽”的洁净能源。并且一年中有99%的时间是白天，其利用效率比地面上要高出6―15倍［3］。在那里利用太阳能电池板把阳光直接转变为电能，或者用太阳能聚光镜把阳光汇聚起来作为热源，像地面热电厂一样发电。这样产生的电能供给微波源或激光器，然后采用无线输电技术将大功率电磁射束发送至地面，接收到的微波能量经整流器后变成直流电，由变、配电设施供给用户。

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4.4无接点充电插座

随着无线电力技术的发展，一些小型用电设备已经实现了无线供电。如：电动牙刷、“免电池”无线鼠标、无线供电“膜片”/“垫”等。无线供电“膜片”/“垫”是一种家用电器无线供电方式，用一片图书大小的柔软塑料膜片就可对家电进行无线供电，可为圣诞树上的LED、装饰灯、鱼缸水中的灯泡、小型电机、手机、MP3、随身听、温度传感器、助听器、汽车零部件、甚至是植入式医疗器件等供电。

4.5给以微波发动机推进的交通运输工具供电

现在大部分交通运输工具燃烧石油产品，其发动机叫做柴油发动机、汽油发动机等。与此类比，以微波作为能源推进的发动机叫做微波发动机。微波是工作频率在0.3―300GHz的电磁波，不能直接用它来驱动电动机，因为要设计出在如此高的频率下工作的发动机非常困难。如果思路加以改变，把微波能量转变为直流电流的整流器，那么微波就可以直接作为交通工具的能源了。煤、石油、天然气的存储量有限，而日消耗量巨大，总有耗尽之日，到那时卫星太阳能电站可望成为能源供给的主干，通过无线输电技术就可以直接把微波能量输给交通运输工具。

4.6在月球和地球之间架起能量之桥

世界人口的不断增长和地球资源的日益耗尽，太阳系中其他星球的开发利用是人类一直以来的夙愿。月球是地球的天然卫星，其上资源丰富，地域辽阔，是首先要开发的星体。未来人类对月球的利用主要是移民和资源获取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太阳能电池的原料。如果先在月球上建立起工厂，然后把太阳能电站直接建在月球上，比起建在地球静止同步轨道上要容易些，借助于微波束或激光束把电能发送到地球。

5.结语

随着无线电力传输技术的不断发展与成熟，不但使人们未来的生活有望摆脱手机、相机、笔记本电脑等移动设备电源线的束缚，享受在机场、车站、酒店多种场所提供的无线电力，而且可用于一些特殊场合，如人体植入仪器如心脏起搏器等的输电问题、新能源（电动）汽车、低轨道军用卫星、太阳能卫星发电站等。在世界经济迅速发展的今天，节能和新的、可再生能源的开发是摆在能源工作者面前的首要问题。太阳能是取之不尽、用之不竭的干净能源。除核能、地热能和潮汐能之外，地球上的所有能源都来自太阳，建造卫星太阳能电站是解决人类能源危机的重要途径。要将相对地球静止的同步轨道上的电能输送的地面，无线输电技术将发挥至关重要的作用。从长远来看，该技术具有潜在的广泛应用前景。但是，每一种无线传输方式，都有一系列问题需要解决，如电能传输效率问题，电力公司如何收费和计费，能量传输所产生的电磁波是否对人体健康带来危害，等等。不管怎样，一旦这项技术能够普及，就会给人们的生活带来巨大的便利。

参考文献:

［1］白明侠，黄昭.无线电力传输的历史发展及应用［J］.湘南学院学报，2010，31，（5）：51-53.