電磁波檢測

張 鑒

(黃岡職業技術學院，湖北 黃岡438002)

意大利的馬可尼在1895年成功以自制火花放電發報機在實驗室里傳送無線脈波，并于1901年將無線脈波傳越過大西洋，順利的在英國和加拿大間進行通訊，從此便正式開啟了無線通訊的時代。短短幾十年，無線電波隨即被大量的應用在廣播及軍事用途。

1 電磁波

電磁場是一種物理場，由相互依存的電磁和磁場的總和構成。電磁和磁場兩者互為因果形成電磁場,磁場隨時間變化時產生電場,電場又隨時間變化時產生磁場。電磁波是在高頻電磁振蕩的情況下，部分能量以輻射方式從空間傳播出去形成的電波與磁波的總稱，電磁波是電磁場的一種運動形態。在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量沒有輻射出去，幾乎全反回原電路。而在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，隨著電場與磁場的周期變化，電能、磁能以電磁波的形式向空間傳播出去，能量不可能全部反回原振蕩電路。電磁波為橫波。電磁波的行進方向及電場、磁場三者相互垂直。電磁波的傳播有從空中傳播的空中波，還有沿地面傳播的地面波。波長越長的地面波，越容易繞過障礙物繼續傳播，其衰減也越少。空中波有中波或短波等，其傳播是靠圍繞地球的電離層（電離層在離地面50～400公里之間）與地面的反復反射。振幅其強度與距離的平方成反比，沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，波本身帶動能量，速度等于光速（每秒3×1010厘米），任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。光波就是電磁波，無線電波和光波有同樣的特性。當它通過不同介質時，也會發生折射、繞射、反射、吸收及散射等。

電磁波的能量和頻率高低成正比。當高能量電磁波把能量傳給其他物質時，有可能撞出該物質內原子、分子的電子，使物質內充滿帶電離子，這種效應稱為游離化，而造成這種游離化現象的電磁波就稱為游離輻射，它對生物體有明顯的影響。電磁波游離輻射不具電荷，就像光一樣傳送，但是波長更短，能量更高，包含γ射線和Χ射線。這些具有游離能力的電磁波，其頻率均高于1016赫茲以上，低于此一頻率的電磁波就屬于非游離輻射。非游離輻射的能量不足以造成生物組織的分子游離化，一般將電磁波對生物的影響分為熱效應與生物效應，所謂熱效應是指電磁波照射到生物體，使其溫度升高，而引起體內生理或病理的變化。如果電磁波的強度過高，使得所產生的熱量超過生物體所能散發的熱量，就會對生物體造成危險。日常生活周邊防戰士幾乎無所不在的電視、廣播、通訊等電磁輻射，由于其能量遠低于人體可承受的程度，一般不致對人體造成傷害。而凡不是以熱效應方式造成生物體生理變化的都稱為非熱效應，或稱生物效應，無線電波發射設施發射的電磁波就屬于非游離輻射，不具熱效應，常見的移動電話基地臺的電磁波是屬中高頻，其頻率大約介于800-1900 MHz（1 MHz=106 Hz），變電所或輸電線等的電磁波是屬低頻，其頻率大約為60Hz，皆屬于非游離輻射。

2 用電磁場強度計檢測

選擇電磁場強度計時依測量環境與對象不同應考慮的條件：

2.1 頻率范圍

依所欲測量的電磁波信號頻率選擇電磁場強度計的工作頻率范圍。 如AM 廣播535kHz～1605kHz頻段、FM廣播 88MHz～108MHz頻段、移動通訊的900MHz、1800MHz頻段、或部分工業如半導體制程中所使用的13.56MHz頻段等。在偵測這些環境的電磁場強度時，需選用可涵蓋其頻率的感測頭及場強顯示計。若無特定已知的場強頻率，則以使用較寬頻帶的場強度計為宜。

2.2 場的種類

依所要測量場強種類選用電場或磁場的感測頭配合場強顯示計使用。尤其在對低頻信號進行測量時，須分別以電場及磁場感測頭分別對環境中的電場及磁場作測量，以能確認電磁場的整體強度。

2.3 場強度大小

各感測頭及場強顯示計均有其可測量場強度大小的上限，因此使用時須依所欲測量場強的約略范圍選用可涵蓋此強度的感測頭及場強顯示計。電磁場強度計的操作并不困難，但若要得到較為準確的測量結果，仍應注意下列步驟：（1）測量前的規劃作業：預估所欲測量電磁場的特性，包括可能輻射源的位置、頻率、功率大小、輻射方向、輻射源與測量點的距離、以及測量現場環境對電磁場分布的影響；依預估的電磁場特性選定測量的位置點，并決定測量的方式是由人員直接于測量點進行測量或以信號傳輸線于較遠距離進行操作。（2）選擇適合待測電磁場頻率及強度范圍的場強度計及感測頭：使用錯誤的感測頭，將造成無法感測到信號或是造成儀表過載的情形。（3）調整校正因子：若測量對象為一個已知頻率之單頻電磁場信號，則可以輸入感測頭于該頻率的校正因子，以能直接讀取正確的場強值。（4）依測量需求選擇適當的測量模式：即時顯示模式、峰值顯示模式、或時間平均值模式。（5）電磁場強度計應定期予以校正，以確保工作性能正常與準確。每次使用前，務必先檢查其功能。如此方可避免操作人員誤入高場強區域而不自知，導致傷害。

3 電磁波檢測方法

3.1 架空高壓線路、變電所、落地型變壓器環境中電場與磁場檢測方法

3.1.1 測量方法

每一空間測量點的測量時間長度、取樣點數、取樣數據的處理與報告方式，視測量目的、儀表是否具自動定時取樣與資料儲存和處理功能而定。

（1）線路跨越空曠地區：

測量工作包含橫向分布與縱向分布兩項，測量工作原則上由橫向分布測量開始，之后才進行縱向分布測量。所有取樣點離地高度以1公尺為原則。橫向分布可于跨距之間任一特定的縱向距離處沿線路的左右兩側測量，一側回路最外側導線的橫向距離以不超過30公尺為原則。橫向與縱向分布測量所需的取樣間隔與測量點數，以測量結果能描述場強分布的細節變化為原則（通常為1-2公尺間隔）。進行測量的時間應加以記錄，亦應對現下地物照像存檔。測量電場時應避免靠近物體,一般建筑物的建材對電場具有遮蔽作用，因此電場的測量僅需于室外區域進行即可。為避免室內配線與家用電器的干擾，進行室內測量時應關閉家中總電源。測量時由高樓（或與室外跨越線路等高之樓層）往低樓進行，測量高度離地面1公尺。室內空間取樣范圍需事先與建物使用者協商擬定，原則上以個別建物使用者正常活動的范圍為限。室外跨越電線距測量建物＞=5公尺時，室內取最大長方形空間對角線交叉點及長方形頂點共5點為測量點。室外跨越電線距測量建物＜5公尺時，室內測量點則需更多以了解室內磁場強度之變化。

（2）變電所周邊電磁場測量

變電所周邊電磁場環境測量應于變電所外圍，人可正常活動的空間進行。 所有的測量點以離地面及墻面皆為1公尺為原則。沿線取樣間隔以能顯示出場強變化細節為原則。測量點靠近線路進出變電所的區域時，取樣間隔應較小（1公尺或更小），測量點離進出變電所的路線較遠時，取樣間隔可較大（不超過2公尺）。

也可視測量區域的實際地形地物狀況加以調整。

所有的測量皆以60Hz磁通量密度的合成值為測量對象。測量結果整體測量不確定度在±10%之內時，測量結果不需修正即可被接受；整體未確定度超過±10%時，測量結果即需修正至所允許的不確定度范圍內，或視之為無效結果。空間分布的測量結果可以繪圖方式呈現。描述性統計量，例如最小值、最大值、平均值、或中位數，亦可增加測量結果的價值。

［1］俠名.非游離輻射[J].2009，2.

［2］饒瑞榮.電磁輻射及電磁場的測量[J].2010.