手機周圍磁場的測量及研究

李 爽 劉立英 張硯霖 侯勝益

（北京工業大學應用數理學院，北京 100124）

1 引言

從手機誕生不久起，手機周圍磁場及電磁輻射與人體健康這個話題就常被人們提起.國際上通行的手機輻射對人體的影響是以“比吸收率”（SAR）來定義的，但是該影響是否有傷害，傷害有多大？在國際范圍里，至今為止，仍沒有具有權威和普遍性的定論.但關注它的人卻越來越多，由此引發的社會爭論也日漸增多［1，2］.本文利用磁場傳感器及有效的數據采集設備對幾款較有代表性的手機在接收和發送信號時，周圍的磁場強度及變化規律進行了測量及對比分析，從另一個角度對手機周圍磁場存在形成一個直觀、清醒的認識，并提出了減少手機所引起的電磁危害的建議和自我防護措施.

2 實驗裝置及過程

實驗中所用到的器材及裝置如圖1所示.其中用于磁場強度測量的是PASCO CI-6520A型磁場傳感器，傳感器的一端為全封閉的7.5cm長的探頭.它有三檔可以選擇的靈敏度檔，滿量程分別為10／100／1000Gs，測量范圍廣泛而且靈敏；內置兩個可供選擇的霍爾效應傳感器，結合高精度轉動傳感器，可實現對2G或3G手機頻段磁場的實時測量.

圖1 實驗裝置

實驗時首先將傳感器探頭放置在消磁室內并按下置零按鈕，然后將待測手機放置在探頭旁邊.實驗流程如圖2所示，手機周圍的磁場信息被磁場傳感器感知后，通過相應的數據采集接口被計算機采集并通過軟件進行顯示和處理.實驗過程中保持所有待測手機與傳感器探頭的位置一致，并保持待測手機及傳感器盡量遠離所有來源的磁場和鐵磁材料，以獲得有意義的峰值信號.

圖2 實驗流程圖

3 實驗結果及討論

1）手機發送和接收短信過程

圖3（a）和（b）分別為諾基亞C5-03手機在發送和接收短信時，手機周圍的磁場強度及變化規律.從圖中我們可以看到，在手機發送短息和接收短信的瞬間，手機周圍的磁場強度從0.3×10Gs左右突變到了1.0×10Gs以上，變為待機時的3～5倍.而且在整個發送過程中，手機周圍磁場一直處在高位震蕩狀態，持續5s左右.

圖3

2）手機接聽和撥打電話過程

圖4（a）和（b）分別為諾基亞C5-03手機在接聽和撥打電話時，手機周圍的磁場強度及變化規律.從圖4（a）可以看到，在手機接收到來電信號的瞬間，手機周圍的磁場強度從0.2×10Gs左右達到了1.84×10Gs，變為待機時的9.2倍，而在1～2s的響鈴過后手機周圍的磁場雖然也有震蕩但相對之前的高位突變而言逐漸趨于平穩.這表明手機在接收到信號的瞬間將會有較強的電磁輻射，因此建議在手機剛剛接收到信號、鈴聲響起的瞬間先不要接聽，鈴聲響過幾秒鐘后再接聽.接通后，手機周圍的磁場又一次大幅度增強，之后整個通話過程中，手機周圍磁場非常不穩定，處于劇烈震蕩狀態.

圖4（b）可以看到，同款手機撥打電話過程中，手機周圍的磁場大小從0.25×10Gs左右達到了1.5×10Gs以上，變為待機時的6倍，并且不管對方是否接聽，整個撥打過程手機周圍的磁場都在高位震蕩狀態.因此，為了盡量減少自身所受的電磁影響，建議在撥打電話后等待對方接聽的過程中不必將手機聽筒貼近耳朵，因為此時手機周圍存在著與接通后同等強度的電磁強度.

圖4

為了尋求更普遍性的規律，我們也研究了諾基亞N81，諾基亞E52，聯想P85等不同型號和制式的手機（如表1所示），其中諾基亞N81與諾基亞C5-03等均為2G使用頻率，支持GSM850MHz‖900MHz‖1800MHz‖1900MHz‖2100MHz頻段，而諾基亞E52，聯想P85等為3G手機，支持GSM900／1800MHz，WCDMA2100MHz.結果表明以上幾款手機與諾基亞C5-03相近的一些變化規律：在接收到來電信號的瞬間均有較強的磁場強度，而在通話過程中均有持續較強的震蕩；手機在整個撥打過程中（包括在撥打后等待對方接聽的時間）都有較強的磁場強度和電磁震蕩.與其他幾款相比，聯想P85無論是在接收信號過程中還是通話過程中，磁場強度相對都比較小，考慮可能是由于手機制式不同引起.但諾基亞E52與聯想P85制式一樣，在接通過程中磁場狀態卻不相同，有待進一步研究.

表1 不同型號手機接聽、撥打過程電磁輻射

3）手機在不同模式下接聽

圖5為諾基亞C5-03手機采用不同模式接聽電話的過程中，手機周圍的磁場強度及變化規律.圖5（a）為響鈴模式，從圖中可以看到，在手機接收到來電信號的瞬間，手機周圍的磁場強度會有一個突然增強；響鈴過程中的磁場強度相對鈴聲響起瞬間而言大幅度減小并趨于平穩；在通話過程中持續有較強的震蕩型電磁輻射.圖5（b）為靜音模式，結果表明，在手機接收到來電信號的瞬間，手機周圍的磁場強度會有一個突然增強；響鈴過程中的磁場強度持續處于高位；在通話過程中持續有較強的震蕩型電磁輻射.圖5（c）為振動模式，在手機接收到來電信號的瞬間，手機周圍的磁場會有一個突然增強；響鈴過程中磁場強度處于高位不穩定狀態；在通話過程中持續有較強的震蕩型電磁輻射.對比以上三種不同情況，發現此款手機在響鈴模式下的磁場變化相對是最穩定的.

圖5 同款手機不同接聽模式下

在此基礎上，我們也研究了諾基亞N81在上述不同模式下接聽電話的情況，結果如表2所示，響鈴模式下的磁場變化相對是最穩定的，其變化規律與諾基亞C5-03相似.因此建議大家在使用手機時，還是盡量使用響鈴模式.

表2 諾基亞N81在不同接聽模式下手機周圍磁場

4）其他情況

圖6（a），（b），（c）分別為手機開機過程、關機狀態下有電話打入、使用耳機接聽電話等幾種特殊情況下的磁場狀態.圖6（a）為手機開機過程中，手機周圍的磁場及變化.發現在手機搜索服務器信號時，手機周圍的磁場大小從0.2×10Gs達到了0.9×10Gs.圖6（b）為手機在關機狀態及關機狀態下有電話打入時，手機周圍的磁場及變化規律.發現手機關機后，手機周圍依然存在0.2×10Gs左右的磁場，與手機開機待機時的磁場狀態基本一致；在來信號的過程中，手機周圍磁場沒有明顯感應.圖6（c）為正常響鈴模式下，利用耳機接聽過程中，耳機周圍的磁場狀態.在整個通話過程中耳機周圍的磁場大小基本穩定，沒有大幅度變化.由此推斷使用耳機接聽電話比直接接聽所受到的電磁輻射將小得多.

圖6 幾種特殊情況下的手機磁場狀態

4 結論

由于條件有限，我們只是測定了有限幾款手機各個不同狀態下的磁場及變化規律，但實驗結果與目前已有的一些說法和數據吻合較好［3，4］，具有較強的代表性和參考價值，并且使我們對手機的電磁輻射存在形成一個直觀、清醒的認識.1979年美國能源部頒布國際安全標準，人體全身受磁8小時，不得超過100Gs.本文測量獲得的幾款手機周圍的磁場強度大致分布在10～60Gs范圍內，在不超過時間限度的條件下上基本還是安全的.然而，手機周圍磁場的存在是客觀的，為了盡量降低手機周圍磁場及電磁輻射對人體健康的影響，應采取一些有效措施：

1）接通瞬間將手機遠離頭部.手機信號剛接通時，信號傳輸系統還不穩定，處在最大功率，也是輻射最強的時候.其后，手機輻射會迅速降低，并保持在一個穩定狀態，所以在接通瞬間將手機遠離頭部是正確的.

2）選購手機時考慮其輻射參數.經過對比，不同制式的手機其周圍磁場不盡相同，因此選購手機時除了考慮功能和款式之外，應該將手機輻射參數考慮在內.

3）盡量少打電話.用手機打出電話和接入電話，所釋放的磁場總能量是不同的.向外打出電話整個過程中磁場強度均處于高位.整體而言，打出電話的輻射強度將超過接進電話的輻射強度.

4）長話短說.長期使用手機是否會對人體產生傷害目前雖無定論，但實驗結果表明手機周圍存在較大強度的磁場是肯定的.因此，盡量縮短通話時間，打電話做到長話短說，一定是沒有錯的.

致謝：

特別感謝北京工業大學物理實驗中心張兵老師在實驗過程中對我們的支持和幫助！

［1］黃曉敏，蔡思或，陸曉純等.手機及常用電器輻射的測量和防護［J］.上海工程技術大學學報，2010，24（3），228～231

［2］羅宇飛.手機電磁輻射對人體影響的分析計算［J］.科技創新導報，2011，（12）：91

［3］李金.手機電磁輻射的影響及防護［J］.能源與節能，2011，（1）（總第64期）：84～85

［4］李安民.認識磁場／減少輻射影響.科技日報，2009，12