一種用于測(cè)量室內(nèi)電磁輻射的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于檢測(cè)室內(nèi)電磁輻射的便攜式電磁波輻射測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。本發(fā)明包括裝置本體以及用于感應(yīng)并檢測(cè)電磁輻射信號(hào)的探頭，所述探頭連接用于將檢測(cè)到的電磁輻射信號(hào)劃分為不同頻率段的分頻濾波器電路，所述分頻濾波器電路輸出的信號(hào)經(jīng)與所述分頻濾波器電路連接的放大電路放大后，由與所述放大電路連接的單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。本發(fā)明根據(jù)室內(nèi)環(huán)境電磁波的傳播特點(diǎn)，將電磁波劃分為三個(gè)頻段，分別為100kHz～30MHz、30MHz～300MHz、300MHz～3GHz，通過(guò)選擇響應(yīng)頻率在100kHz～3GHz的探頭實(shí)現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備對(duì)不同頻率的分段測(cè)量，測(cè)量值僅為該頻率段內(nèi)的輻射源對(duì)電磁環(huán)境造成的輻射影響而不是所有輻射源總體造成的結(jié)果，保證了測(cè)量結(jié)果的科學(xué)性。
【專利說(shuō)明】一種用于測(cè)量室內(nèi)電磁福射的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電磁場(chǎng)理論與電子電路設(shè)計(jì)的交叉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)是涉及一種用于檢測(cè)室內(nèi)電磁輻射的便攜式電磁波輻射測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]世界衛(wèi)生組織已將電磁輻射污染列為繼水、空氣、噪聲污染之后的第四大環(huán)境污染。隨著城市工作和居住區(qū)迅速擴(kuò)張，使得一些大中型廣播電視發(fā)射塔與無(wú)線電通信站逐漸被新開發(fā)的居民區(qū)包圍；移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，城市市區(qū)內(nèi)高層建筑上架起成百上千個(gè)移動(dòng)通信發(fā)射基站；加之現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微波爐、電磁爐等常用電器走入了千家萬(wàn)戶，使得電磁環(huán)境污染問(wèn)題愈加復(fù)雜，嚴(yán)重威脅著人類生存和健康狀況，不同頻段的電磁輻射對(duì)人體的危害體現(xiàn)在心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等幾個(gè)方面。
[0003]隨著目前電磁輻射種類的日益增多，現(xiàn)有的便攜式檢測(cè)設(shè)備在給出定性測(cè)量數(shù)據(jù)的同時(shí)，大多沒(méi)有根據(jù)頻段、遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)特點(diǎn)等情況選擇科學(xué)的檢測(cè)方法。很多用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電磁輻射測(cè)量的裝置，其測(cè)量的結(jié)果在該探頭測(cè)量頻率范圍內(nèi)與頻率無(wú)關(guān)，致使測(cè)量結(jié)果與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)相脫節(jié)，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果沒(méi)有說(shuō)服力、缺乏科學(xué)性。由于不同頻段的電磁波對(duì)人體的作用機(jī)理不同，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中不同頻段的防護(hù)限值差別是很大的。而傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備測(cè)量出的場(chǎng)強(qiáng)綜合值由于不確定屬于哪類電磁波而不好直接判斷是否超標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種新型的電磁波輻射測(cè)量裝置，該裝置具有檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電磁波進(jìn)行分段測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006]一種用于測(cè)量室內(nèi)電磁輻射的裝置，包括裝置本體以及用于感應(yīng)并檢測(cè)電磁輻射信號(hào)的探頭，其特征在于:所述探頭連接用于將檢測(cè)到的電磁輻射信號(hào)劃分為不同頻率段的分頻濾波器電路，所述分頻濾波器電路輸出的信號(hào)經(jīng)與所述分頻濾波器電路連接的放大電路放大后，由與所述放大電路連接的單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。
[0007]鑒于室內(nèi)環(huán)境電磁波的傳播特點(diǎn)，室內(nèi)常見(jiàn)電磁輻射源的頻率主要分布在3GHz以下的特點(diǎn)，結(jié)合《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所述分頻濾波器電路的響應(yīng)頻率為IOOkHz?3GHz，并依據(jù)檢測(cè)信號(hào)的頻率采用分別為IOOkHz?30MHz、30MHz?300MHz、300MHz?3GHz頻段的分頻濾波響應(yīng)電路。
[0008]具體的在IOOkHz?30MHz頻段采用LC無(wú)源3階低通濾波電路；在30MHz?300MHz頻段采用LC無(wú)源2階帶通濾波電路；在300MHz?3GHz頻段采用4階高通微帶濾波電路。
[0009]工作原理:將探頭內(nèi)的電磁輻射傳感器檢測(cè)到的信號(hào)分別送至上述三個(gè)分頻電路中，即可實(shí)現(xiàn)將電磁波劃分為IOOkHz?30MHz、30MHz?300MHz、300MHz?3GHz三個(gè)頻段，選用合適的放大電路分別將三個(gè)分頻信號(hào)進(jìn)行放大后，信號(hào)被送至單片機(jī)中進(jìn)行信號(hào)處理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的分段測(cè)量。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0011]本發(fā)明根據(jù)室內(nèi)環(huán)境電磁波的傳播特點(diǎn)，室內(nèi)常見(jiàn)電磁輻射源的頻率主要分布在3GHz以下，結(jié)合《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將電磁波劃分為三個(gè)頻段，分別為IOOkHz ?30MHz、30MHz ?300MHz、300MHz ?3GHz，通過(guò)選擇響應(yīng)頻率在 IOOkHz ?3GHz 的探頭(或者頻帶更寬的探頭)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備對(duì)不同頻率的分段測(cè)量，測(cè)量值僅為該頻率段內(nèi)的輻射源對(duì)電磁環(huán)境造成的輻射影響而不是所有輻射源總體造成的結(jié)果。通過(guò)將測(cè)量值與《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的頻段限值進(jìn)行比較，得出電磁波輻射的程度情況，真正意義上做到令測(cè)量值“有法可依”，保證了測(cè)量結(jié)果的科學(xué)性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1、本發(fā)明在IOOkHz?30MHz頻率段采用LC無(wú)源3階巴特沃斯低通濾波技術(shù)的電路圖；
[0013]圖2、本發(fā)明在IOOkHz?30MHz頻率段采用LC無(wú)源3階巴特沃斯低通濾波技術(shù)的濾波效果圖；
[0014]圖3、本發(fā)明在30MHz?300MHz頻率段采用LC無(wú)源2階巴特沃斯帶通濾波技術(shù)的電路圖；
[0015]圖4、本發(fā)明在30MHz?300MHz頻率段采用LC無(wú)源2階巴特沃斯帶通濾波技術(shù)的濾波效果圖；
[0016]圖5、本發(fā)明在300MHz?3GHz頻率段采用4階巴特沃斯高通微帶濾波技術(shù)的電路圖；
[0017]圖6、本發(fā)明在300MHz?3GHz頻率段采用4階巴特沃斯高通微帶濾波技術(shù)的濾波效果圖；
[0018]圖7、是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例的原理示意圖；
[0019]圖8、是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中運(yùn)算放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖9、是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例LED顯示部分電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖以及具體的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0022]如下表1，根據(jù)《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，輻射強(qiáng)度的限值是按照不同頻段進(jìn)行劃分。
[0023]表I環(huán)境電磁波容許輻射強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量室內(nèi)電磁輻射的裝置，包括裝置本體以及用于感應(yīng)并檢測(cè)電磁輻射信號(hào)的探頭，其特征在于:所述探頭連接用于將檢測(cè)到的電磁輻射信號(hào)劃分為不同頻率段的分頻濾波器電路，所述分頻濾波器電路輸出的信號(hào)經(jīng)與所述分頻濾波器電路連接的放大電路放大后，由與所述放大電路連接的Pic單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的分頻濾波器電路的響應(yīng)頻率為IOOkHz?3GHz，并依據(jù)檢測(cè)信號(hào)的頻率采用分別為IOOkHz?30MHz、30MHz?300MHz、300MHz?3GHz三個(gè)頻段的分頻濾波響應(yīng)電路；所述的分頻濾波響應(yīng)電路在IOOkHz?30MHz頻段采用LC無(wú)源3階低通濾波電路，響應(yīng)類型為巴特沃斯類型；在30MHz?300MHz頻段采用LC無(wú)源2階帶通濾波電路，響應(yīng)類型為巴特沃斯類型；在300MHz?3GHz頻段采用4階高通微帶濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述LC無(wú)源3階低通濾波器電路的響應(yīng)類型可選用切比雪夫、貝塞爾或是橢圓形類型中任意一種替代。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述LC無(wú)源3階低通濾波器電路的輸入阻抗為探頭天線的輸出負(fù)載值，其優(yōu)選值為50 Ω ;所述LC無(wú)源3階低通濾波器電路的輸出負(fù)載為放大器的輸入阻抗；所述LC無(wú)源3階低通濾波器電路的兩個(gè)電容值分別選用51pF、150pF，電感值選用390nH。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述LC無(wú)源2階帶通濾波器電路的兩個(gè)電容值分別選用120pF、16pF，電感值分別選用24nH和180nH。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述4階巴特沃斯高通微帶濾波器電路的微帶濾波器基板相對(duì)介電常數(shù)Er選用2.55，基板厚度為1.27mm，金屬層厚度為30 μ m。
7.一種使用如權(quán) 利要求1所述的裝置檢測(cè)電磁輻射量的方法，其特征在于:包括:1、利用所述探頭內(nèi)的電磁輻射傳感器感應(yīng)并檢測(cè)待檢測(cè)環(huán)境的電磁輻射信號(hào)；?、將檢測(cè)到的電磁輻射信號(hào)送至分頻濾波器電路進(jìn)行分頻濾波處理；ii1、將所述分頻濾波器電路輸出的信號(hào)放大后，送至PIC單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，完成對(duì)檢測(cè)電磁波的分段測(cè)量過(guò)程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述的分頻濾波處理包括將待測(cè)電磁波劃分為IOOkHz?30MHz、30MHz?300MHz、300MHz?3GHz三個(gè)頻段后進(jìn)行分頻濾波處理；并對(duì)所述三個(gè)頻段采用不同的濾波技術(shù)，對(duì)IOOkHz?30MHz頻段采用LC無(wú)源3階低通濾波，對(duì)30MHz?300MHz頻段采用LC無(wú)源2階帶通濾波，對(duì)于300MHz?3GHz頻段采用4階高通微帶濾波。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:所述信號(hào)處理包括分頻處理之后各個(gè)分頻信號(hào)利用LED燈顯示的過(guò)程:1、將檢測(cè)到的分頻處理后的各個(gè)分頻信號(hào)分別送至PIC單片機(jī)各個(gè)分頻段對(duì)應(yīng)的輸入端口 ；i1、PIC單片機(jī)計(jì)算當(dāng)前分頻信號(hào)的測(cè)量值，并將所述測(cè)量值與PIC單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的各個(gè)分頻段對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值范圍進(jìn)行比較；ii1、若所述測(cè)量值落入各個(gè)分頻段對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)，則PIC單片機(jī)各個(gè)分頻段對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值范圍對(duì)應(yīng)的輸出端口輸出高電平，控制與輸出端口連接的LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:所述的各個(gè)分頻段對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值范圍均包括三種不同范圍的限值范圍，分別為一級(jí)限值范圍，二級(jí)限值范圍，三級(jí)限值范圍，一級(jí)限值范圍對(duì)應(yīng)的輸出高電平的輸出端口連接綠色LED發(fā)光二極管，二級(jí)限值范圍對(duì)應(yīng)的輸出高電平的輸出端口連接黃色LED發(fā)光二極管，三級(jí)限值范圍對(duì)應(yīng)的輸出高電平的輸出端口連接紅色LED發(fā)光二極管，若是測(cè)量的當(dāng)前分頻信號(hào)經(jīng)PIC單片機(jī)計(jì)算后的測(cè)量值與PIC單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的分頻段對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值范圍進(jìn)行比較后，落入一級(jí)限值范圍值內(nèi)，則對(duì)應(yīng)的輸出端口輸出高電平，控制與輸出端口連接的綠色LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮；落入二級(jí)限值范圍值內(nèi)，則對(duì)應(yīng)的輸出端口輸出高電平，控制與輸出端口連接的黃色LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮；落入三級(jí)限值范圍值內(nèi)，則對(duì)應(yīng)的輸出端口輸出高電平，控制與輸出端口連接的紅色LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮。`
【文檔編號(hào)】G01R29/08GK103439586SQ201310410314
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】段玉平, 李鑫, 張忠倫, 李長(zhǎng)茂 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)