新型紡織品防電磁輻射性能測試儀的研發(fā)

張麗娟

（唐山學(xué)院 時尚設(shè)計系，河北 唐山 064000）

電磁波輻射對人體健康的危害主要在遺傳系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，容易造成生殖系統(tǒng)病變、免疫力下降、神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂，導(dǎo)致人體病變，甚至影響后代發(fā)育。為保護(hù)人體不受或盡量減少電磁輻射的危害，研發(fā)防電磁輻射功能面料顯得尤為重要。本研究設(shè)計研發(fā)的新型紡織品防電磁輻射性能測試儀能夠?qū)崿F(xiàn)織物仿真模型的搭建和測試，可對多層平面材料進(jìn)行測試，提高織物仿真模型試樣密度，實驗操作簡便智能化，減少了電磁輻射對測試人員的傷害。對研發(fā)具有一定屏蔽效能的防電磁輻射性能織物有指導(dǎo)意義，實現(xiàn)了“設(shè)計-預(yù)測-再設(shè)計-生產(chǎn)”的快速反應(yīng)機(jī)制，避免了防電磁輻射紡織品生產(chǎn)的盲目性[1-4]。

1 防電磁輻射性能測試儀現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外有多種防電磁輻射性能測試方法，其中對于紡織品防電磁輻射性能的測試方法包括近場法、遠(yuǎn)場法和屏蔽室測試法三大類。近場法有改進(jìn)的MILSTD-285法和ASTM-ES-雙盒法；遠(yuǎn)場法主要有法蘭同軸法和ASTM-ES-7同軸傳輸線法；屏蔽室法非近場亦非遠(yuǎn)場，而是介于兩者之間的方法[5-7]。

考慮到日常及工業(yè)生產(chǎn)中人們實際所處的電磁場環(huán)境特征，屏蔽室法、同軸傳輸線法、法蘭同軸法較適合實際測試需求。（1）屏蔽室法的測試結(jié)果易受抗電磁輻射織物與屏蔽室連接處的電磁泄漏影響，且設(shè)備較為昂貴。（2）同軸傳輸線法測試的結(jié)果易受材料與同軸傳輸裝置的接觸阻抗的影響，重復(fù)性較差，二者不太適合防電磁輻射紡織品的防輻射性能測試。（3）法蘭同軸法作為美國國家標(biāo)準(zhǔn)局推薦的一種測量防電磁輻射性能的方法，其測試原理快速簡便，測試的動態(tài)范圍稍寬，測試過程能量損失小，不需要建立昂貴的屏蔽室及其他輔助設(shè)備，更為重要的是測試重復(fù)性較好，非常適合防電磁輻射紡織品的防輻射性能測試[8]。

對于現(xiàn)有的法蘭同軸測試方法及其測試儀器，在紡織品防電磁輻射性能的測試過程中或多或少存在一些問題和缺陷，如不能準(zhǔn)確地測試柔性材質(zhì)的防電磁輻射性能；對測試材料的厚度有局限性；只能測試成品織物的防電磁輻射性能，不能對特定環(huán)境所需防電磁輻射性能織物進(jìn)行仿真模擬測試而指導(dǎo)織物設(shè)計；對測試織物的夾持不夠平整、有力；在對高屏蔽效能的防電磁輻射織物進(jìn)行仿真模擬時有很大局限；測試的有效頻率范圍小；只能測試單層織物；測試過程較為笨拙，對測試人員的保護(hù)不夠等。

2 新型紡織品防電磁輻射性能測試儀研發(fā)

2.1 多功能測試架設(shè)計

共設(shè)計了兩套測試架，每套測試架均由兩個壓片組成，一個壓片具有穿針，用于穿透把持軟性測試材料如織物，且可同時穿透多層織物來測量多層織物的防輻射性能，一個壓片具有針孔用于穿套把持織物的壓片。兩套測試架壓片的厚度不同，同套測試架的壓片厚度相同，根據(jù)測量材料的厚度需要選擇不同厚度壓片的測試架。

2.2 新型紗線架設(shè)計

通過增大紗線架對邊凹槽的密度和在一對邊增加一排凹槽，變成雙排凹槽，來實現(xiàn)仿真模擬屏蔽效能更高的織物，并指導(dǎo)符合較高電磁輻射環(huán)境下防輻射織物的設(shè)計與研發(fā)。

2.3 新型同軸支架設(shè)計

本研究同軸支架采用了電動智能化操作模式，自動推拉同軸，有效地握持同軸防止同軸移動和轉(zhuǎn)動，使測試人員在測試過程中遠(yuǎn)離測試儀器，免受外漏電磁波的損害。

2.4 新型網(wǎng)絡(luò)分析儀配置

先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)分析儀的應(yīng)用使得該實用新型具有傳輸測量、發(fā)射測量、時遇故障定位功能，具有超大彩色顯示屏和串口輸出，可進(jìn)行Windows操作、觸摸屏操作、連接電腦操作等，有效頻率范圍達(dá)到30～6 000 MHz，測量范圍廣泛。

3 新型紡織品防電磁輻射性能測試儀技術(shù)創(chuàng)新

（1）創(chuàng)新設(shè)計兩套多功能測試架，可同時測試軟硬性材料，兩套測試架壓片的厚度不同，同套測試架的壓片厚度相同，測試時根據(jù)測量材料的厚度需要選擇不同厚度壓片的測試架。適合測試壓實的軟硬性材料厚度范圍為0～5 mm，符合法蘭同軸測試材料厚度范圍為0～5 mm，厚度上測試材料的范圍要求更寬泛。

（2）創(chuàng)新研發(fā)了新型紗線架，該紗線架兩對邊的凹槽密度不但有所增加，而且凹槽壁相對較厚不至于倒塌粘合，使得織物仿真模型的紗線排料密度較大且紗線較容易穿入凹槽形成織物仿真模型。實現(xiàn)指導(dǎo)具有較高屏蔽效能織物的設(shè)計與研發(fā)，且防電磁輻射性能能夠全部基本滿足日常和工業(yè)電磁輻射環(huán)境下的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

（3）多功能測試架由壓片1和壓片2構(gòu)成，其中壓片1配有均勻排列的穿針，實驗時用穿針穿透把持自然平展的軟性測試材料，使得軟性測試材料保持自然平展的狀態(tài)，再用具有與穿針相匹配針孔的壓片2將軟性測試材料壓實，確保測試數(shù)據(jù)真實有效。

（4）項目的兩套多功能測試架壓片1上的穿針能夠同時穿透把持多層軟性測試材料，此外，兩套測試架的測試厚度更好地實現(xiàn)了較厚軟性測試材料的多層測試。最終能夠通過多層設(shè)計來更好地指導(dǎo)不同高電磁輻射環(huán)境下防電磁輻射制品的設(shè)計。

（5）法蘭同軸支架為電動智能化設(shè)計，測試時通過支架的電缸推桿控制同軸心腔體的開合及開合距離。操作過程省時省力、簡便快捷，且通過使測試人員與測試裝置保持安全距離來減少外漏電磁波對測試人員的傷害。

（6）法蘭同軸支架對同軸心腔體有固定作用，并使得兩同軸心腔體試樣槽始終保持重合相對狀態(tài)。測試時確保同軸心腔體不會轉(zhuǎn)動和移動，一方面，使得分別位于同軸心腔體試樣槽內(nèi)纏繞紗線的紗線架不會轉(zhuǎn)動和脫落，實現(xiàn)了織物仿真模型的有效性；另一方面，使得測試架的穿針和針孔能夠很好地配合，實現(xiàn)了測試過程的順利通暢和軟性測試材料的再次平整處理。

（7）采用了最新現(xiàn)有技術(shù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測試的有效頻率范圍為30～6 000 MHz，可實現(xiàn)Windows操作系統(tǒng)觸摸屏操作、鼠標(biāo)、鍵盤操作，應(yīng)用于電纜、調(diào)頻廣播、電視、CATV、通信、雷達(dá)、射頻器件等設(shè)備中的系統(tǒng)測試及高校射頻微波教學(xué)實驗。

4 測試數(shù)據(jù)的有效性驗證

為了進(jìn)一步驗證項目設(shè)計的新型防電磁輻射性能測試儀測試數(shù)據(jù)的可靠性，與中國發(fā)明專利“抗電磁輻射織物仿真測試儀”校正儀器進(jìn)行了實驗數(shù)據(jù)的對比，以上發(fā)明專利與上海測試中心的測試儀器進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試。實驗選用了4種電磁輻射防護(hù)織物作為實驗試樣，如表1所示，分別用本項目的設(shè)計儀器和校正測試儀器進(jìn)行屏蔽效能性能測試，通過測試數(shù)據(jù)的對比來驗證項目新型防電磁輻射性能測試儀測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

根據(jù)實驗要求，對以上4種試樣應(yīng)用兩種儀器進(jìn)行了測試，檢測了日常生活中具有代表性的6個基本電磁輻射頻率點：10、30、100、300、1 000、3 000 MHz。用1代表項目設(shè)計儀器的測試數(shù)據(jù)，2代表校正儀器的測試數(shù)據(jù)，得4種織物不同頻率下不同儀器的屏蔽效能柱形圖，如圖1所示。

經(jīng)測試分析，將不同頻率下項目研發(fā)新型防電磁輻射紡織品儀器測試的屏蔽效能與校正測試儀器測試的屏蔽效能相比較，兩者一致性較強(qiáng)。表明了本課題設(shè)計的“新型防電磁輻射性能測試儀”的測試結(jié)果具有準(zhǔn)確性，賦予了項目裝置測試結(jié)果的權(quán)威性。

5 結(jié)語

本研究設(shè)計研發(fā)了具有絕對優(yōu)勢的新型紡織品防電磁輻射性能測試儀。該測試儀可達(dá)到對多層軟硬性平面材料進(jìn)行測試，提高了織物仿真模型試樣密度，實現(xiàn)了實驗操作簡便智能化，減少了電磁輻射對測試人員的傷害，實現(xiàn)了高速、高效、經(jīng)濟(jì)防電磁輻射紡織品的設(shè)計研發(fā)與屏蔽效能測試機(jī)制。