艦艇消磁過程中磁場輻射及其防護分析

李奧

摘 要：本文主要闡述了工作線圈的交變磁場特征，其中包括工作磁場振幅、工作磁場頻率。同時說明磁場輻射對環境與健康所產生的不良影響，不僅能對通訊造成障礙，還能導致人體患上心腦血管、神經系統等疾病，對人體健康造成危害。

關鍵詞：艦艇消磁;磁場輻射;磁場頻率

引言：

隨著科學技術與國防裝備防水技術不斷發展，各類電力設備已成為軍隊裝備重要組成部分，隨之產生的磁場輻射污染問題也愈加嚴重，導致艦艇消磁工作以及所產出的磁場輻射成為關注重點。

1工作線圈的交變磁場特征

1.1工作磁場振幅

艦艇消磁能有效增強艦艇隱身能力，目前，綜合消磁法在艦艇消磁工作中應用較廣泛。利用綜合消磁法實施消磁工作前，需提前準備兩種外加磁場，一種為補償線圈均勻，以補償艦艇所處的空間磁場，實現理論上艦艇外磁場代數和為零。另一種則是工作線圈所產生的磁場，消磁工作線圈中所蘊含的電流，屬于振幅逐漸衰減的間接式脈沖電流。工作線圈根據獨特的布局模式環繞于艦艇外部，以產生頻率較低、振幅較大、逐漸衰減式交變磁場，將艦艇和艦艇上鐵磁設備的磁疇打亂。磁疇隨著磁場衰減，在零磁環境中呈現混亂狀態，對外則呈現中性磁性分布狀態。艦艇消磁工作所產生的交變磁場能逐漸減弱，電流與磁場減弱率能根據實際艦艇型號酌情調整[1]。

1.2工作磁場頻率

電磁波向鐵磁物質內部滲透時，因能量流失而逐漸減退，電磁波滲透的深度隨波長延長而增大，兩者間呈正比關系。鐵磁物質受交變磁場影響，頻率過高會導致交變磁場于導體內部產生渦流，致使磁場分布于橫截面形式被打亂，集中于鐵磁物質表層，磁場還未滲透至物體內部就已改變方向，物體磁化也據此僅限表層形成集膚效應，無法實現艦艇消磁真實目的。集膚效應在高頻率情況下極易察覺，頻率越低越不顯著。所以開展艦艇消磁工作時，為確保交變磁場能滲透至物體內部，其頻率要科學管控。此外，實施艦艇消磁工作時，要將工作線圈插電時間控制在5s左右，拔電時間控制在10s左右，以確保交變磁場頻率維持在0.1Hz以下[2]。

2磁場輻射對環境與健康產生的影響

高頻電磁場能對人體生命健康產生負面影響，當人體處在高頻電磁場環境內時，會主動吸收輻射能量對自身造成傷害，使人體出現生物學作用。該現象主要是電磁場能轉化熱能導致的，倘若產生熱能過高，能對人體器官工作造成較大傷害，致使人體器官無法正常運行，出現不同類型的癥狀。人體處在一定強度的高頻電磁場內，會出現中樞神經系統損傷，中樞神經受電磁場影響，工作效率效果會有所下滑。其主要癥狀有頭疼、乏力、記憶力衰退、失眠多夢等癥狀，同時還發現脫發、手臂伸直顫抖、皮膚劃痕異常等現象。磁場輻射不僅能對人體產生負面影響，還能干擾通訊造成通訊障礙，以降低精密儀器功能，致使醫療事故或飛機無法起飛等問題產生。或可導致設備無法正常工作，工作無法及時開展等。在一些實際案例中，現場監測到磁場大小在1μT級別時，無法正常觀看電視節目，電腦顯示器屏幕晃動;現場監測到磁場大小達到10μT量級時，部分人群會產生頭疼、失眠等輕微癥狀。依照電力行業標準及相關要求，將頻率為0Hz至300Hz劃分為低頻電磁場，所以依據艦艇消磁中交變磁場頻率變化，能將交變磁場定性為低頻電磁場。電磁場對人體所產生的作用，主要是功能性改變，且該現象具有可復性，其癥狀在停止接觸后數日后即可消失，輕癥狀人群待癥狀消除后即可正常，并不會留下后遺癥。但對于高強度、長時間受電磁場影響的人群，需花費大量時間才能使病癥恢復。部分人群因損傷時間過長未及時給予治療，其癥狀無法完全治愈，且極易留下后遺癥等病患。艦艇消除工作所用的交變磁場值，要高于國內外相關要求，所以能對人體或環境產生負面影響[3]。

3艦艇消磁過程中磁場輻射存在的問題及對策

3.1問題

雖然艦艇的船體已能為其提供屏蔽層，但其材料厚度、性質等因素，無法將船體完全包裹、封閉，無法完全屏蔽工作線圈通電時，所出現的交變磁場，導致磁場輻射依然留存一部分至艦船內部，對艦艇產生一定影響。高導磁率材料受機械沖擊影響，會喪失磁性致使屏蔽效能下滑。為此，船體鐵磁外殼在經過鉆孔、折彎、焊接、敲擊等補修措施后，該位置性能會嚴重下降，屏蔽能力也急速下降，功能性隨之縮減。所以應做好日常護理工作，有效減少艦艇的船體出現損傷頻率。目前，開展艦艇消磁工作時，還沒有針對性地檢測工作。并且對有無屏蔽的環境磁場情況，也沒有系統地測量，嚴重缺乏系統化的檢測工作。所以，還無法提出船員與船用設備防護的具體建議與措施。依照相關要求，低頻磁場測量需采用三軸測量儀實施測量工作，每隔3個月檢測1次，以確保安全性。若磁場出現變化時，要及時測量做好磁場監測工作。每個位置的測量點需經過5次以上，且不低于1秒的測量，將5次測量參數收集取平均值，將其作為該測量點穩定狀態最大值。若測量參數相差懸殊，需酌情延伸測量時間，最低不得低于6min，以確保參數的準確性。測點位置要設置到工作人員活動范圍內，將100μT作為評判標準。

3.2對策

電磁輻射已屬于常見污染，其中低頻磁場輻射最為頑固無法及時察覺。低頻磁場能跟隨距離變化而改變，所以將磁敏感器拿走，使器件遠離磁場，能有效減少低頻磁場干擾。若空間狹小無法將磁敏感器件遠離磁場時，需采取屏蔽措施，以減少磁場輻射侵擾。屏蔽能利用屏蔽體，有效阻斷電磁場傳播，為其提供相應保障。工作線圈通電時，要將手機、磁卡、軟盤等器物，存放至鐵皮箱防止干擾，避免手機、磁卡等器物消磁，從而影響設備功能。通過利用鐵皮箱作為屏蔽體，阻斷磁場傳播通道，并將干擾磁場分流，把艦艇外部磁場屏蔽，使其無法流向艦艇內部，借此減少磁場所產生的影響，為艦艇提供相應保障。艦艇上的電子設備、計算機顯示屏以及電視等設備，都會受磁場干擾出現圖像扭曲、滾動等問題，設備在磁場干擾下無法正常運行。而對于該磁場類問題，能采取兩種方法解決。一種為關閉非必要使用設備，當電視等設備未通電時，磁場對其無法產生任何影響。另一種則對于必須使用設備，需屏蔽顯示器，將顯示器放置到鋼材柜，以確保CRT顯示器流暢運轉。

4其他建議

電磁場輻射頻率的高低，會對人體造成不同程度的傷害，人體內分子在電場作用下能發生取向與極化，借此形成正電荷與負電荷中心不匹配的電偶極子。電磁場輻射頻率越高，人體內部產生的電偶極子的激勵越強，對人體產生的不良影響也逐步增強。脈沖波在其他條件相同時，能對人體產生比連續波影響程度更大的傷害。所以要采取有效措施緩解輻射干擾，及時設置屏蔽體。選擇屏蔽體時，要盡量選擇良導體材料制成的屏蔽體。基于高頻電流的集膚效應，渦流會在屏蔽盒層流過，所以屏蔽盒不宜過厚影響渦流，僅以機械性能與工藝結構為基準即可。工藝條件允時，要酌情增加屏蔽盒與電場源間的距離，防止屏蔽盒對高頻設備工作產生影響，降低設備工作效果，屏蔽體邊角要確保圓滑，預防尖端效應。對于屏蔽接地法，僅適用于屏蔽的一點與地體連接，若同時有幾點連接地體，會因連接點情況各異而出現不平衡電流。高頻接地體則要選用銅材料所制的物品，并將其豎埋，板狀接地體的面積需控制到2㎡左右以保證效果。

總結：

綜上所述，艦艇消磁作業能為艦艇提供保障，需根據實踐情況采取有效措施妥善處理。應做好測點檢測工作，發現數據異常時要施二次檢測，以確保數據的準確性，以便在出現問題時能及時做好相應準備。

參考文獻：

[1]佘建國，陳楊，葛建飛，等.艦船消磁實驗載具的設計與分析[J].艦船科學技術，2019，v.41（07）：123-127.

[2]楊輝.艦艇消磁過程中磁場輻射及其防護[J].艦船電子工程，2019，039（007）：212-214.

[3]朱武兵，趙文春，莊勁武，等.非磁性船舶渦流磁場數值建模方法[J].哈爾濱工程大學學報，2019，40（01）：112-117.