电磁辐射的基本原理范文

前言：我们精心挑选了数篇优质电磁辐射的基本原理文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

关键词：矿井煤岩破裂；探测技术

1 引言

煤矿采矿活动造成地下岩体应力的重新分布和岩体的破裂损伤，伴随着采动的影响，将会诱发矿山煤岩体的震动破坏（即矿震或冲击）。煤矿煤岩动力灾害的发生往往与人工开挖过程具有特定的联系，例如：采动损伤造成煤岩体内部积聚的大量能量瞬间释放，将会导致冲击矿压；采动损伤极大地改变围岩的渗透性，将会导致顶板、断层带或底板突水事故；采动损伤造成煤岩体的卸压以及松散，将会导致煤与瓦斯涌出（突出），甚至发生瓦斯爆炸灾害，这些灾害事故随着开采深度增加日益严重。煤矿采场围岩空间破裂形态与应力场的关系，是预测和控制冲击地压、矿井突水、煤与瓦斯突出以及顶板整体冒落等矿井灾害的基础。因此，探究煤岩破裂的机理和煤岩破裂的探测技术十分重要。

2 煤岩破裂及其动力灾害发生原理

裂纹的扩展开始是零星和随机的，随着应力变形的增加，裂纹不断扩展和连通，而且逐渐集中在某一局部范围；当应力达到煤岩体峰值强度以后的阶段，煤岩体的破坏方式为剪切滑移，而且破坏集中在局部区域；针对冲击矿压与突出的发生需要满足能量条件、刚度条件和冲击倾向性条件。煤矿中，煤层、底板、顶板构成一个平衡系统。其中顶底板的强度均比煤层的大，而且煤体是开采的对象，故在压力作用下，煤体极易遭到破坏，如果是稳定破坏，则表现为煤柱的变形、巷道的压缩等，如果是非稳定破坏，则表现为冲击矿压或突出（即煤层冲击）。

3 煤岩破裂探测技术的分析

煤岩灾害动力现象的发生过程，或者结构材料的失稳破坏，实际上是一种能量释放的物理或化学过程，通过检测声波、声发射，电磁辐射、地电或温度变化规律，就可以对其变形破裂过程和特点进行分析与预测。

3.1 煤岩破裂的声波探测。采用声波技术来评价开采引发的采矿动力危险（冲击地压、煤和瓦斯突出），其基本原理是冲击矿压等采矿动力危险是岩体中的应力造成的，与岩体的物理力学特性有关，而岩体中的应力分布状态与岩体的物理力学参数和声波的分布有关。声波测量的基本参数是不同类型的地震波的传播速度，以及在阻尼系数的影响下，振幅和能量的变化。

上述声波的参数，特别是地震波的传播速度与岩体中的应力应变状态有很大的关系。岩体中重要的矿山压力参数为裂隙率。岩体的破坏过程伴随着裂隙区域的变化，对应声波参数的变化及范围的变化，那么就可以通过测量波速来辨别。

3.2 煤岩破裂的声发射探测。岩石在荷载作用下发生破坏，主要与裂纹的产生、扩展及断裂过程有关。裂纹扩展，造成应力弛豫，贮存的部分能量以弹性波的形式突然释放出来，产生声发射（Aeoustlc Emis-sion）。岩石的每一个声发射信号都反映岩石内部缺陷性质的丰富信息，对这些信息加以处理分析和研究，可以推断岩石内部的形态变化。

岩石声发射研究的目的是确定岩体中的应力状态以及预测采掘面及周围岩体突然、猛烈的破坏。如冲击矿压、煤和瓦斯突出、垮落等。

声发射法是以脉冲形式记录弱的、低能量的地音现象。其主要特征是频率从几十到至少2000Hz或更高，能量低于100J，下限不定，振动范围从几米到大约200m，甚至更多。

采矿声发射方法主要用来确定在掘进的巷道或正在回采的工作面的冲击矿压危险，采用的方法主要有站式连续监测和便携式流动地音监测。用来监测和评价局部震动的危险状态及随时间的变化情况。主要记录声放射频度（脉冲数量）、一定时间脉冲能量的总和、采矿地质条件及采矿活动等，

3.3 煤岩破裂的电磁辐射探测。煤岩体裂纹扩展时，处于裂纹尖端表面区域中在应力诱导极化作用下积聚大量正负电荷，裂纹尖端表面区域的扩展运动、电荷的迁移过程以及破坏停止后正负电荷的快速中和过程均会伴随电磁辐射效应。煤岩剪切摩擦过程微观上是破坏过程，同样也会伴随电磁辐射效应。因此，承载煤岩在微观上非均匀应力作用下的变形及破裂过程必然伴随着电磁辐射效应。煤体中应力越高，变形破裂过程越强烈，电磁辐射信号越强，其主频带也越高。

地层中的煤岩体未受采掘影响时，基本处于准平衡状态。当掘进或回采空间形成后，周围煤岩体失去应力平衡，处于不稳定状态，发生变形或破裂，以向新的应力平衡状态过渡，即发生变形或破裂，从而产生电磁辐射。即使当采掘空间或巷道周围煤岩体处于基本稳定状态时，由于煤岩体仍然承受着上覆岩层的应力作用，此时工作面煤体处于流变状态，同样会产生电磁辐射。

煤体受载破裂时，其声发射信号的频谱不是一成不变的，而是随载荷及变形破裂过程而发生变化，基本上是随着载荷的增大及变形破裂过程的增强，声发射信号增强，主频带增高。因此，可将声发射技术应用于预测预报煤岩动力灾害、研究煤岩体等材料的破裂过程。

3.4 煤岩破裂的地电探测。采矿电法是利用岩石电特性的变化来解决顶板、地质及采场技术的问题。

其探测方法有电阻法和雷达法两种。在电阻法中，主要是测量岩体的电阻及其随时间变化的规律，测量电阻可以获得采矿影响下岩体结构及变化信息。雷达法是属于电磁波传播的方法之一，其物理基础是利用电磁波传播和阻尼与岩体结构和性能之间的关系，这种波的传播就像地震波的传播一样。电磁波正传播途中遇到电介质不同的边界会反射回来，形成反射波。根据反射波传回的时间和速度可对边界定位，从而可以探测煤岩体的破裂及裂隙等。

3.5 煤岩破坏的红外温度探测。红外遥感对物质的温度十分敏感，在军事和国民经济的诸多部门得到了广泛的应用，取得了巨大的效果。红外遥感目前探测的物理量主要是物质的红外辐射温度。

煤柱承载直到屈服破坏是一个动力过程；煤爆、煤岩与瓦斯的突出也是一个动力过程；煤层顶板运动破坏也是一个动力过程，它们在地应力和采动应力的共同作用于产生移动变形，并会引起煤岩内部结构的物理化学变化，其中必然包括能量的转移和电子的跃迁。那么，作为电磁辐射之―的热红外辐射温度的特征变化必然反应上述物理化学过程，并提供一些前兆信息。

4 结束语

总之，目前应用较为广泛的煤岩破裂探测方法有声波法、声发射法和电磁辐射法，这些测试方法不受人工和工作面煤岩体分布均匀及稳定的影响，预测准确率高，成本低，不需打钻，对生产影响小，预测费用大幅度降低。其中电磁辐射法真正实现了非接触预测，而且这些方法能够连续监测采掘工作面的煤岩体活动，但是由于使用的探头需要和煤岩体耦合，这给探测带来了误差。地电法中的雷达（地质雷达）法也有一定的应用，但是地下岩层包含黏土、水和盐类物质的这些特性，显著减小了雷达的穿透能力，因而有待于进一步的改进。 近年来，红外温度探测法虽然有了很大的发展，但是辐射衰减以及其他辐射源的干扰仍然是面临的新问题，还需要进一步的探索。

参考文献：

[1]孙玉成，煤岩破裂产生的冲击破坏及其探测技术，《煤炭科技》杂志，2009、11

第2篇

关键词：电磁辐射．防治措施，建议

Abstract: this article mainly expounds the general electromagnetic radiation monitoring and specific environmental electromagnetic radiation environment monitoring in the electromagnetic radiation pollution the problems existing in the management and prevention and control measures are analyzed, and puts forward related Suggestions.

Keywords: electromagnetic radiation. Prevention and control measures, the proposal

中图分类号：O441 文献标识码：A 文章编号

前言

随着我国科技技术的不断发展，通信工具、计算机和家用电器等都进入我们的生活，我们在享受现代化带来的方便舒适的同时，也受到恶化的电磁环境给健康带来的威胁，经研究证实，电磁辐射污染已成为废气、废水、固体废物、噪声污染后的又一新型污染源，已引起世界各国的广泛关注。

1 电磁辐射概述

1.1 电磁辐射背景及研究现状

一直以来，我国电磁技术随着科技技术的发展因而广泛应用于节能、通讯、制造、医药、科研、农业、军事等多个领域，而且应用范围不断扩大。作为一种新技术、新资源，电磁技术极大地推动了人类社会诸多领域的革新与发展。但随之而来的问题是电磁辐射污染，其影响和危害日渐受到人们的关注和重视。

1.2 电磁辐射污染的主要危害

随着电磁技术的广泛应用，环境中的电磁辐射越来越强，高强度的电磁辐射已经达到直接威胁健康的程度，由此引发的矛盾和纠纷也时有发生。电磁辐射污染产生的危害主要表现在三个方面：一是人体健康。电磁辐射可对神经系统、内分泌系统、免疫系统、造血系统产生影响；二是电磁干扰。电磁辐射会对电子设备、仪器仪表产生干扰，导致设备性能降低，严重时还会引发事故；三是燃爆隐患。电磁辐射能造成易燃易爆物品的燃烧、爆炸。

1.3 电磁辐射环境状况

目前人们所处的电磁环境状况主要表现在4 个方面：一是通信基站所使用的大功率电磁波发射系统对周围电磁环境的影响；二是广播电视发射系统对周围区域的电磁环境影响；三是高压电力系统的布设造成的电磁污染；四是日常电子设备的接触、利用带来的电磁环境污染。

2 一般电磁辐射环境的监测

一般电磁辐射环境是指在较大范围内由各种电磁辐射源，通过各种传播途径造成的电磁辐射背景值。一般电磁辐射环境的监测可以参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.21996），将某一区域按一定的标准划分为网格，监测点取网格的中心位置，再考虑建筑物、树木等屏蔽影响，对部分网格监测点作适当调整。具体的监测工作按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.21996）进行。由于环境中辐射体频率主要在超短波频段，采用电场强度为评价指标，依据《电磁辐射防护规定》（GB8702－88），选取评价标准。一般环境的电磁辐射污染状况反映了一个区域在某个时间段电磁辐射环境的背景水平，可以从电磁辐射环境质量、电磁辐射分布规律、污染区域电磁辐射环境特点三个方面着手进行分析研究，以此评价一个区域一般电磁辐射环境状况。

3 特定电磁辐射环境的监测

特定电磁辐射环境是指在特定范围内由相对固定的电磁辐射源造成的电磁辐射背景值。电磁辐射源是引起电磁辐射污染的源头，分析、研究特定电磁辐射环境，对电磁辐射源进行调查统计是环境监测工作的前提。采取污染源普查的方式，对国家规定的规模以上的电磁辐射源进行基础性的全面调查，初步掌握电磁辐射源的种类、数量、规模等基本信息，为环境监测工作提供有效依据。

3.1 移动通信基站电磁辐射环境监测

3.1.1 移动通信基站工作原理

移动通信是利用射频发射设备和控制器通过收发台与网内移动用户进行无线通信的。无线通信是由基站接收及发射一定频率范围内的电磁波实现的。基站主要通过发射天线改变周围电磁辐射环境。

3.1.2 移动通信基站电磁辐射环境的监测

移动通信基站电磁辐射监测工作主要包括监测仪器、监测点位、监测时间、监测技术要点等内容，按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.21996），以《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法和标准》（HJ/T10.31996）的规范要求为质量标准。主要对基站机房、地面塔、楼上塔、增高架等处进行监测，依据国家《电磁辐射防护规定》（GB8702－88）的标准，所监测的电磁强度值应满足＜5.4 V/m 的要求。

3.2 广播电视系统电磁辐射环境监测

3.2.1 广播电视系统工作原理

广播电视发送设备主要组成部分是发射机和发射天线，基本原理是用将传送的信号经调制器去控制由高频振荡器产生的高频电流，然后将已调制的高频电流放大到一定电频并送到天线上，以电磁波的形式辐射出去。

3.2.2 广播电视系统电磁辐射环境监测

广播电视发射设备的电磁辐射监测条件及监测方法参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法和标准》（HJ/T10.31996）和《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.21996），对周围地面点、塔上工作环境、周围敏感点三个方面布点进行电磁辐射环境监测。依据国家标准《电磁辐射防护规定》（GB8702－88），所监测的电磁强度值应满足＜5.4 V/m 的要求。

3.3 高压电力系统电磁环境监测

3.3.1 高压电力系统工作原理

高压电力系统主要通过高压输变电工程影响环境，主要包括高压架空送电线路和高压变电站，具有电场、磁场和电晕三种电磁场特性。高压电力系统的电磁污染主要表现在由电晕放电和绝缘子放电引起的无线电干扰和热效应、非热效应两种生物学效应。

3.3.2 高压电力系统电磁环境监测

高压电力系统的电磁辐射监测工作参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ / T10.21996）。同时，根据不同的电压等级，选取不同的送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范为标准。高压电力系统电磁环境监测指标分别为综合工频电场强度和磁场强度，所监测的值应满足技术规范的要求。

4 电磁辐射污染管理中存在的问题

(1) 由于人们对电磁辐射污染的危害性认识不足或环保意识不强, 对环保部门的管理不予配合。

(2) 无完备的监测仪器对电磁辐射污染源和环境中的电磁污染水平进行监督监测, 不能及时为环保管理部门提供科学的管理依据; 同时也不能对产生电磁辐射的产品进行监督性检测。

(3) 通讯台站布局无科学规划, 仅考虑覆盖使用范围而不考虑环保要求及对人体健康的影响, 并且只在无线电管理委员会备案申请, 而不到环保部门申报登记。

5 电磁辐射污染的防治对策及建议

为加强电磁辐射污染的监督、管理和控制, 提出下列防治建议:

(1) 加强环境管理。

严格执行国家颁布的中华人民共和国环境保护法、国家环境保护总局18 号令电磁辐射环境保护管理办法、GB8702- 88 电磁辐射环境防护规定等相关的法规, 除加强对现有电磁辐射污染源的管理外, 对新建、扩建的电磁设备严格按环境管理程序进行申报、登记、环境评价和验收。

(2) 开展电磁辐射污染环境监测。

尽快购置监测仪器, 在我省电磁辐射污染源调查的基础上, 开展电磁辐射污染源及城市区域电磁辐射环境的监测, 确定重点电磁辐射污染源, 掌握环境电磁辐射容量, 为环境管理提供依据。

(3) 科学布局、减少污染。

由于城市中各有关行业都建有专用的通讯、广播电视发射设备, 不少处于人口稠密区, 产生的电磁辐射对周围人群健康具潜在危害, 也易造成电迅障碍, 尤其是机场通讯干扰将给飞行安全带来极大影响。因此应在环境电磁辐射监测的基础上, 科学合理规划通讯、广播电视发射台站布局, 防止电磁辐射污染; 对重点污染源要有计划地搬迁, 不能搬迁的应采取有效防治措施, 如安装屏蔽装置等。

(4) 制定产品电磁辐射限值标准加强产品检测。

制定有关产品电磁辐射污染限值标准, 如频率高的手机、微波炉等产品, 并对产生电磁辐射的产品和用品进行检测, 防止超标产品的生产、进口及使用对环境和人体健康造成危害。

(5) 加强宣传教育提高防范能力。

第3篇

关键词：煤矿；灾害监测；冲击地压；预警技术

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.058

1 监测预警技术与方法

1.1 多参量监测预警技术

煤岩的受压破坏过程，对“震动场-应力场”进行多参数归一化的监测预警，在不同的发展阶段，与煤岩微地震裂缝应建立、声、电等参数监测、预测进行的，分析预警方法响应的预警方式是基于震动波CT、弹性波、冲击波、钻屑等综合参数实时监测预警和应力指标；声音，微震、电磁辐射和地音应力波的监测与预警。风险的影响程度分为无冲击危险，弱冲击危险，中等冲击危险，强冲击危险四级，四级是统一通过风险准则的影响进行划分，将根据风险程度的不同，采取相应的对策。

1.2 应力监测技术

以 “多因素耦合”和“当量钻屑量原理”的冲击地压危险性为基础的确定方法，其基本原理是支撑压力、钻头、钻岩层运动和应力之间的关系，通过实时在线监测，采集动态应力场的变化规律，然后发现欧洲高应力区及其变化趋势，从而实现实时监测和预报、岩破裂的危险区域的程度的危险预警。

1.3 电磁辐射监测技术

煤在荷载作用下，岩石会变形破坏，并且生成电磁辐射，这一现象引发于应力，由于应力作用，对非均质性煤岩体产生非均匀变速形变，从而导致这种情况，电磁辐射强度和脉冲与载荷和变形速度有关，载荷和变形的电磁波辐射强度和脉冲上升率将增加，煤岩试样在冲击破坏前，电磁辐射的强度一般会保持在一定的值，但是在冲击破坏时，电磁辐射的强度会突然增加。煤的变形和破坏的电磁辐射和煤体的应力状态是耦合关系。为此，建立了电磁辐射的分类预报技术和监测风险的监测技术。

1.4 电荷监测技术

煤岩微破裂会导致摩擦作用共同产生煤岩变形破坏过程的电荷感应信号和裂隙尖端电荷分离，其中电荷感应强度与煤岩的负载增加的负荷有一定关系，电荷感应信号会更强，在电荷感应信号强度达到最大值的时候，煤岩破裂，电荷感应信号强度后将逐渐减小。煤岩充量监测技术基于岩爆的“失稳机理”，且电荷感应信号强度越强，岩爆发生的可能性越大。

2 应用分析

在此，仅介绍“全频广域”震动监测技术的应用。菏泽煤电公司两矿井下工作面都安装KJ550冲击地压监测系、KBD5电磁辐射检测仪，2017年3月安装ARAMIS微震监测系统，并于2017年4月调试形成“全频广域”震动监测技术体系，实现宽频（0.5―1500Hz）、广域（回采工作面矿井矿区）监测目的。

KJ550冲击地压监测系根据煤岩体压力的变化引起油囊内压力的变化，通过压力变送器内敏感元件转换为电信号传递给采显一体仪，采显一体仪通过接收到的模拟信号进行处理，转换为最终压力值并显示出来，同时将信号处理后通过CAN总线传输到井下分站。分站将各采显仪传上来的数据以光、电的形式通过环网、光纤传输到地面分站进行存储、处理、展示。对回采工作面重点进行压力监测的区域为工作面前方300m、两条顺槽向回采煤体一侧8-25m范围内进行监测。

电磁辐射仪能够实现非接触、定向、区域及连续预测预测煤岩动力灾害，信号的采集、转换、处理、存储和报警由监测仪自动完成；能够实现矿山冲击矿压的预测预报，煤与瓦斯突出的预测预报，其它煤岩灾害动力现象的预测预报，矿井工作面前方应力状态的监测，松动圈测量，周期来压监测，断层活动监测，顶板稳定性监测。

振动器接收振动事件并将其处理为数字信号，然后通过数字通信系统发送到地面。根据不同的监测范围，系统可以选择不同的频率范围传感器。数字通信系统采用长距离通信电缆实现三方向振动速率变化（x，y，z）的传输。该系统提供了通过24位σ-δΔ转换器的振动信号的转换和记录。标准版系统软件为每个通道提供一个通道监测信号；可选3通道信号，为每个通道监控使用非标版软件，实现三向监测的微震活动。

自运行以来，采用“全频广域”震动监测技术能有效记录了矿区范围内的冲击地压、矿井范围内的矿震件爆破、工作面区域的岩层破裂与构造等应力大小变化，可根据一次次的冲击地压波形图分析井下的地压大小，实现有效的控制，如图1所示。图中D1、D2为台站序号，UD、EW、NS分别代表垂直、东西、南北，根据波形图可有效的进行分析，论证，处理现场情况。

3 结论

冲击地压的监测预警主要是从静态的应力场和振动场两面，单一的方法难以达到冲击准确的预警，涉及多参数监测与预警技术的振动场和应力场的各种方法相结合，可显著提高冲击地压预警效果。

参考文献：

[1]蓝航，陈东科，毛德兵.我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析[J].煤炭科学技术，2016，44（01）：39-46.

第4篇

关键词：防辐射服装；应用现状；电磁波；防辐射材料

中图分类号：J523.5 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）01-0014-02

随着经济和物质文化生活水平的提高，琳琅满目的家电产品和手机成为我们生活中必不可少的一部分，在这些大小家电的使用过程中，看不到、摸不着又令人防不胜防的“电磁辐射”成为人们生存环境中新的威胁，被称为“电磁污染”。这类污染对不同的人群产生着不同的危害，儿童和孕妇更是对“电磁污染”敏感人群。常期处于电磁污染中的儿童，会造成小儿智障、抵抗力差、视力下降、造血功能障碍甚至癌症的发病率提高；常期遭受电磁辐射的孕妇，容易产生胎儿畸形、先天性疾病或死胎。所以，防辐射越来越为世人重视。

一、防辐射服装的研究和应用现状

（一）国外研究现状

英国、日本、加拿大、瑞典、美国、德国、法国、韩国等发达国家从上世纪20年代、40年代就开始进行特种防护服装与织物的研究。60年代国际上制定出电磁辐射防护标准后，电磁辐射屏蔽材料随之出现。最早的防护材料是金属丝和服饰混编织物，其后出现了金属纤维混纺织物、电镀织物、化学镀织物等。以上材料均以反射为主，存在环境二次污染，且不适于穿着。到了80年代，美国北美航空公司研制成功为保护生物力量防止雷达探测被发现的防护衣和头盔，这种防护衣与头盔系由微波吸收材料制作。日本等国研究开发了用不锈钢软化纤维与植物纤维混纺织成的屏蔽织物，制成屏蔽服装用在微波防护上，比如雷达防护服等。80年代后期到90年代初期，英国、法国、德国、瑞典、美国、台湾等国家和地区，为防止家用电器的辐射危害，诸如微波炉、电磁炉、电脑、电热毯、吸尘器等对人体特别是孕妇与少年儿童的影响，掀起了主妇穿屏蔽围裙、屏蔽大褂以及青少年穿屏蔽马甲、屏蔽西服的热潮。从此防电磁辐射屏蔽服装走进家庭，成为民用服装。90年代，日本、韩国又开始了导电纤维的开发工作。到了90年代中期，日本率先研制成功金属化纤维在普通织物纤维基础上进行硫化铜处理，使其具有抗静电、杀菌作用。日本已用此种纤维织物制作高档衬衣上市，售价高达每件4000元人民币，推广困难。世界上许多国家已经瞄准了抗静电、防电磁辐射、杀菌等功能特种防护服装民用化市场，正在组织力量进行深入研究。

（二）国内研究现状

在我国，北京劳动保护科学研究所于上世纪60年代开始研究电磁辐射防护服，70年代正式生产铜丝与柞蚕丝混纺布制成的屏蔽服。70～80年代该所研制成功并生产了微波吸收防护物的研究，研制成功不锈钢软化纤维织物与服装、特殊工艺镀膜屏蔽织物与服装，并开始装备从事雷达、微波加热、微波理疗、卫星地面站、微波通讯等系统操作的人员，受到普遍欢迎。

二、国内市场常见防辐射材料

（一）多离子电磁屏材料

多离子织物是当今国际最先进的第六代屏蔽电磁辐射材料，是目前屏蔽低、中频段电磁辐射最先进的民用防护材料。多离子织物经精纺加工，具有柔软舒适、色泽均匀、除臭抗菌性强、耐洗、耐磨、耐气候、使用寿命长等优点，由其制作的防护服与仅具有可靠的安全防护性，同时具有优良的服用性。

多离子织物采用目前国际最先进的物理和化学工艺对纤维进行离子化处理。该产品以吸收为主，将有害的电磁辐射能量通过织物自身的特殊功能转变成热能散发掉，从而避免了环境二次污染，净化了空气。由于织物中含有大量金属阳离子，可起到杀菌除臭作用，对皮肤无刺激，有助人体表皮微循环；同时具有防静电、防X射线及紫外线等功能。

目前投入产业化的主要有以生产服装闻名的红豆集团与科研单位联手开发的高科技产品――多离子电磁屏蔽夹克衫该产品面料经上海测试中心检测，电磁辐射屏蔽衰减值达到99.4%，可有效防止因使用手机、电脑、复印机、电视机、微波炉等电子产品产生的电磁波对人体的危害。该产品可广泛用于劳动保障部规定的59个需要作电磁防护行业的工种，还可运用于军队的保密、伪装等领域。上海利昂高科技有限公司也有类似产品推向市场。

（二）金属丝与纤维混合物

金属纤维织物，利用服装内金属纤维构成的环路产生感生电流，由感生电流产生反向电磁场进行屏蔽，主要是反射电磁波为主。采用金属纤维与纯棉纤维混纺工艺，也就是把金属丝抽成纤维状，在面料内部形成网状结构。当前市面上的金属纤维织物，主要是由铜、镍、铝、不锈钢或其它合金，甚至金或银纤维，所用的金属纤维直径一般是4～8微米之间的中强型。

天津工业大学（原天津纺织工学院）研制成功利用金属丝不经化学整理而具有多种功能的妇女用乳罩支撑材料，这种材料融抗静电、抗菌、防微波辐射为一体。其静电效果经国家棉纺织品质量监督检验中心检测，织物的电荷密度为1.6μC/cm2，最大值为2.32μC/cm2，其效果远远优于日本静电指南中最高值Q7μC/cm2的规定，达到国际先进水平。抗菌性：对大肠菌群、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、绿脓杆菌、伤寒杆菌等细菌具有很好的抗菌性，抑菌率在96%以上。

（三）HTCU特种纤维材料

HTCU特种纤维材料由上海华天电磁波防护材料有限公司研制生产。HTCU特种纤维通过特种处理后，在纤维表层、中层和局部深层形成一种金属成膜薄层的有机导电型纤维。HTCU具有以下主要功能：

1．优良的电磁辐射屏蔽功能：有效地吸收电磁波，消除电磁波辐射的伤害。

2．良好的抗静电功能：在正负电荷带电物体与HTCU织物接近时，会产生相反电荷将静电消除。

3．抑菌抗臭功能：对金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌、大肠杆菌及绿脓杆菌有抑制和防扩散作用；对氨水、三甲氨、硫化氨、甲硫醇等恶臭有消除作用。

4．特殊用途的防护和标识物：精密设备、军事设备等防护材料；搜索识别目标等。

（四）化学镀金属织物

采用化学镀法制备具有电磁屏蔽性能的聚酯类化纤织物[1]。化学镀作为一种优良的表面金属化处理技术，已应用在织物功能整理领域。[2]

（五）金属化合物与纤维混合物

众所周知，金属化织物屏蔽电磁波，其作用是将电磁波过滤、吸附或反射使之减弱此外，金属化织物还具有其他功能，如抗静电、紫外线屏蔽和抗菌防臭等，因此，织物金属化技术实为一种多功能工艺。

金属化织物中最典型的产品是由金属纤维或纱线织成的织物，这种产品确切地应称谓金属网，用于防昆虫、特殊滤层，传送网、防射频和电磁波，以及导电织物等如用铅纤维织成的织物，可作隔音及防X射线的围裙等防护织物其次，由不锈钢等金属纤维与其他纤维混纺织成的织物，这类产品有良好的导电性和屏蔽性，用于高净室空气过滤材料和计算机的遮盖材料等。

三、结语

通过以上分析可知，随着人们生活水平的日益提高，健康越来越成为们关注的话题。随着防辐射材料的不断发展，不断研究并推出服用性、防辐射性能具佳的防辐射服装已成为必然。

参考文献

[1]杜宁，等．化学镀法制备电磁屏蔽聚酯织物的研究[J]．北京化工大学学报：自然科学版，2007，3（3）．

第5篇

【关键词】电磁辐射；危害；防护

1.常见的电磁辐射源

一般来说，雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列车及电气火车以及大多数家用电器等都是可以产生各种形式、不同频率、不同强度的电磁辐射源。

在日常生活周边环境中对人们的身体健康可能造成影响的电磁辐射源主要有这样一些设备： 雷达、电视广播的发射系统； 射频感应加热设备； 射频及微波治疗设备； 移动基站； 高压及超高压输电线等。在家中， 对人们可能造成影响的电气设备主要是： 微波炉、电磁灶、电脑、电视、手机等。

2.电磁辐射对人体的危害

2.1 电磁辐射对人体的危害

人体所处环境的电磁辐射强度超过一定限度时，或产生累积效应时，会对人体健康产生不良影响，甚至造成伤害。国内外的流行病学调查和大量的试验研究已经证明，电磁辐射可造成广泛的生物损伤效应。

2.1.1对心理和行为健康的危害

电磁辐射可以对健康和患病人群的心理和行为产生影响。大量资料证明，电磁能使人出现头昏脑胀， 失眠多梦，记忆力减退等症状。电磁场对睡眠的影响是对患者心理，行为和识别能力影响的反映，进而推断暴露于人工电磁辐射中的人员，其睡眠异常也许是其后精神紊乱的开始。

2.1.2 对心血管系统的危害

超短波，微波除了引起比较严重的神经衰弱症外，最突出的是造成植物神经机能紊乱，主要在心血管系统有反应，其中以副交感紧张反应为多，如心动过缓，血压下降或心动过速等。但至今，关于电磁辐射对心血管系统的影响的研究仍未取得较为一致的结论，还有待进一步的探索。

2.1.3 对眼的危害

高强度电磁辐射可使人眼晶状体蛋白质凝固，轻者混浊，严重者可造成白内障，还能伤害角膜，虹膜和前房，导致视力减退乃至完全丧失。人眼在短时间内经微波辐射后，出现视疲劳，眼不适眼干等现象，视力明显下降，夜晚更为突出。

2.1.4 对生殖系统的危害

电磁辐射对生殖系统的危害及其引起的生殖障碍也日益被各国学者所关注。在微波辐射作用下，即的温升达到10℃～ 20℃，皮肤虽然没有浊痛感， 但男性生殖机能可能已经受到微波辐射的损害。受微波辐射后，可能引起暂时性或永久性不育。同样，电磁辐射还会造成女性月经不调等妇科疾病。

2.1.5 对癌症发生率的影响

大量试验研究表明：电磁辐射以多种方式影响生命细胞，极低频电磁场（ELF-EMF）与白血病（尤其是儿童白血病）、乳腺癌、皮肤恶性黑色素癌、神经系统肿癌、急性淋巴性白血病等有关。这些结果通过细胞学研究得到了理论验证。电磁场可能通过干扰钙离子穿越细胞膜的流动而促发癌症，因为钙离子的流动具有控制肌肉收缩，卵子受精，细胞分裂以及生长发育等主要功能。电磁辐射还可能扰乱细胞处理激素， 酶及其它化学物质的能力，会导致各类癌症的发生。

此外，电磁辐射对人体内分泌系统，免于系统，骨髓造血系统均有不同程度的影响。目前，许多国内外学者正在进行广泛和深入的研究。

2.2 电磁辐射对人体危害的机理

电磁辐射对人体的危害有热效应、非热效应和累积效应等。

2.2.1热效应

人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。关于热效应研究比较深入，美国等西方国家已以此作为制定电磁暴露限值的依据。

2.2.2非热效应

人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即遭到破坏，人体也会遭受损伤。

2.2.3累积效应

热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前（通常所说的人体承受力——内抗力），再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也可能会诱发想不到的病变，应引起警惕。

高频及微波电磁辐射对人体的主要危害是引起中枢神经系统的机能障碍和植物神经紊乱。多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁场作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精力和体力减退，容易产生白内障、白血病、脑肿瘤、心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等， 甚至导致人类免疫机能的低下， 从而引起癌症等病变。

2.3 电磁辐射对人体危害的影响因素

电磁波与生物体相互作用，可以为生物体物质所吸收，但并不是所有情况下，人们都会被电磁辐射所伤，发生“电磁中毒”。电磁辐射对人体伤害的程度与以下因素有关：

2.3.1 电磁场强度

人体周围电磁场强度越高， 人体吸收能量越多，伤害就越重。

2. 3. 2 电磁辐射频率

电磁辐射频率越高，其机体的热效应就越明显，对人体的伤害越重，在相互作用下，脉冲波对人体的伤害比连续波严重。

2.3.3 电磁波进入机体的深度

电磁波进入机体越多，对人的伤害就越大，电磁波进入机体的深度与很多因素有关，如电磁波的波段，电流形式，电磁波进入机体角度（入射角），组织含水量与组织类别，组织的介电常数与电导率等。

2.3.4 照射时间

电磁场对人体的伤害具有累计效应，因此，人体接受辐射的时间越长，间隔时间越短，伤害就越重。

2.3.5 周围环境

周围环境温度过高或温度过大时，不利于人体散发由电磁能转化的热能，使机体内温度升高，电磁场伤害加重。

2.3.6 个体差异

电磁场对人体的伤害程度，随个体的不同而不同。一般来讲，在相同的情况下，女性较男性严重，儿童较成人严重，瘦者较胖者严重，这可能与人体的含水量有关。

3.电磁辐射对人体危害的预防措施

预防或减少电磁辐射的伤害，其根本出发点是消除或减弱人体所在位置的磁场强度，其主要措施包括屏蔽和吸收。

3.1 屏蔽

屏蔽就是采用一定的技术手段，将电磁辐射的作用和影响限定在一定的空间内，防止其传播与扩散。按照辐射场源与工作性质不同，可采用主动场屏蔽和被动场屏蔽两种形式，通常两种均采用板状、片状或网状的金属组成的外科来进行屏蔽。其中，主动场屏蔽是将场源置于屏蔽体内，这种方式适合于辐射源比较集中，辐射功率大，工作人员作业位置不固定等场合；而被动屏蔽是指采用屏蔽室，个人防护等屏蔽方式。这种屏蔽是将场源置于屏蔽体外，实现屏蔽体中的人由于屏蔽作用而免受伤害。这种方式适用于辐射体比较分散、工作人员作业位置固定的场合。同时，为了保证高效率的频率作用，防止屏蔽体成为二次辐射源，屏蔽体应该有良好的接地。此外，还可利用反射，吸收等减少辐射源的泄漏等来加强防护。

3.2 吸收

吸收是指利用特定的吸收材料将电磁辐射能量吸收掉以降低其强度。这种材料主要是电的良导体和较强的铁电性，大致可分为谐振性吸收材料和匹配性吸收材料两大类。前者是利用某些材料的谐特性制成的， 能吸收的微波频率范围较窄。后者利用材料和自由空间的阻抗匹配达到吸收辐射能量的目的，吸收的微波频率范围较宽。吸收材料的防护措施，一般多用在微波设备的调试上，它要求在场源附近就能把辐射能量大幅度衰减下来，以防止对较大范围的空间产生污染。为此，可在场周围铺高吸收材料，如金属纤维，金属镀层纤维，涂覆金属盐的纤维等。同时，可在主要辐射方向上使用功率吸收器，等效天线等波能吸收装置。另外， 将屏蔽材料与吸收材料叠加制成防护板或防护罩，既可以防止电磁辐射的定向传播，又可以进行吸收以免反射产生二次污染，大大的降低了电磁辐射的能量，起到了良好的防护作用。

第6篇

关键词：电磁辐射；能量转换；能量收集；能量存储

引言

电场和磁场的交互变化产生电磁波，电磁波向空中发射或泄露的现象，叫电磁辐射。电磁辐射由自然电磁辐射源和人为电磁辐射源组成，其中自然界电磁辐射源包括雷电、太阳黑子活动和宇宙射线等；人类社会形成的电磁辐射源则包括电脑、电视、音响、微波炉、电冰箱、手机、传真机、通讯站、高压电线、电动机、航空、电气铁路、广播、电视发射台、移动通信基站、雷达系统、电力产业的机房、卫星地面工作站、调度指挥中心等。电磁辐射覆盖了所有频段，几乎无处不在，且电磁波在传播时有一个电场和磁场分量的振荡，分别在两个相互垂直的方向传播能量，具有能量的电磁辐射充斥整个宇宙空间。这种电磁辐射能量积累到一定的程度，将会对人体造成永久不可逆的伤害。

因此，设计一个能够将电磁辐射变废为宝的能量转换和收集装置显得尤为迫切和重要，一方面可警示人们主动地远离电磁辐射源，另一方面使具有巨大累积能量的电磁辐射能够为社会服务。

关于将自然界中存在的能量进行转换和存储的文献、专利和应用多见于风能转换、太阳能转换和机车类等能量回收。目前尚未见将电磁辐射能量进行转换和存储的相关文献，因此，展开该技术的研究和探索具有极为重要的意义和价值。

1 系统模型

1.1 电磁辐射的特点

在复杂电磁环境下，通常在某一接收感应点会聚集各个频段各种能量的空中无线信号，包括直达波、发射波和绕射波等。系统模型如图1所示。

图1 电磁辐射模型

虽然电磁信号在传播时存在着能量损耗，如自由空间损耗公式为：

（1）

其中f单位为MHz；d的单位为千米。考虑城区应用模型，则损耗公式为：

（2）

其中L50为传播路径损耗值的50%（即中值）；Amu（f，d）为自由空间中值损耗；G（hte）为发射站天线高度增益因子；G（hre）为接收天线高度增益因子；GAREA为环境类型的增益。

如果f取1000MHz，d取1千米，则LS为92.45dB，可见电磁信号空中传播虽然存在一定的衰减，但由于信号众多，空间仍然具有极大的电磁波能量。

由此可见，完全有必要展开电磁能量感应、转换、收集和存储技术的研究。

1.2 系统架构

针对电磁辐射的特点，设计了图2所示的电磁辐射能量转换和存储电路。

图2 电磁辐射能量转换和收集存储电路

整个电路包括天线、无源能量转换和存储电路、能量指示电路、开关电路以及充电电路。电路中的天线用以感应和接收空中的电磁辐射波。无源能量转换和存储电路由电磁感应转换模块和能量存储模块两部分组成，电磁感应转换模块可根据实际需求采用宽带化射频接收通道设计，首先电磁感应转换模块将天线感应的电信号进行能量累积，并通过T型无源高阻抗电路将电信号转换成电压型电信号后送到能量存储模块，能量存储模块采用超能存储器件设计，感应的电磁能量进行存储，其中超能存储器采用超级电容实现微弱能量的快速回收。能量指示电路则实时将感应到的信号强度进行计算，并进行结果显示和警示。

开关电路为低耗能电路，当能量存储模块存储的电能达到一定的幅值后，将触发开关电路，通过开关电路及充电电路将能量存储电路存储的能量转换为电池所需的额定电压和电流对可充电电池进行充电。

1.3 能量转换和存储原理

能量转换和存储电路的核心部件为超能存储器件，研究时采用超级电容作为超能存储器件。单体超级电容外观如图3所示。而实际使用时，往往采用超级电容系统来实现能量的转换和存储，超级电容系统由单体超级电容串并联组成，如图4所示。

超级电容的基本原理是通过极化电解质来实现能量转换和存储。超级电容在储能的过程中并不发生化学反应，并且这种储能过程可逆，即可以进行放电处理，也就是说，超级电容可以反复充放电。其储能过程可以被视为电解质中的两个无反应的活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。

超级电容的表面积采用多孔碳材料，多孔碳的材料结构使其面积可达2000m2/g，与电解液接触的面积大大增加。超级电容的电荷之间的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的，这个距离相当小，仅为几个纳米。足够大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容较传统电容器而言有惊人的静电容量，这也是超级电容的“超级”所在。其内部结构如图5所示。

图5 超级电容内部结构

当超级电容内部两个电极板间电势低于电解液的氧化还原电位时，电解液界面上的电荷则被吸附，超级电容处在正常充电工作状态。当超级电容两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，处于非正常状态。随着超级电容的放电，正负极板上的电荷被外电路泄放。由此可以看出超级电容的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应，因此性能是稳定的。

电容器存储的电势能为E=■CU2，再利用库仑定律Q=CU可得：

E=■ （3）

其中C是电容器容量；U是电压；Q是电容器的总电荷量，只要影响电压和总电荷量就会影响能量密度，电解液的变化是影响能量密度的重要原因之一。

在本项目中利用超级电容上述的特性来实现能量存储，其过程如同“移峰填谷”，如图6所示。

图6 能量转换和存储原理

其实质就是将波动的能量变成较平滑的能量输入，在达到一定的电压值后进行能量释放，如为附属充电电路进行充电。

2 试验和分析

2.1 电磁辐射能量可收集性测试

为了进一步验证论文研究的必要性和测试的直观简单，采用800～3000MHz的移动通信板型天线对移动通信信号进行了测试，因为该频段信号较为密集，依据国家信工部对移动通信频率的划分，可以得到表1所示的频率分配表。

首先借助800MHz～3000MHz宽带接收机对频率范围的信号进行了搜索，然后采用FFT算法将实际测试的信号进行了频谱显示，得到如图7所示的频谱图和图8所示的频谱占用图。

图7 实测频谱图 图8 城区频谱占用情况

由图可见，移动通信信号辐射无处不在、无时不有，密集存在且强度较大，实际最大值可达-39dBm，如距离移动通信基站50米左右，平均值约-65dBm。可见将这些能量累积并收集具有重大的社会和现实意义。

2.2 能量转换可行性测试

试验首先测试了电磁辐射能量转换和收集存储电路的能量和转换收集能力。试验时在电磁辐射能量转换和收集存储电路前方5米处利用手机屏蔽器发射扫频干扰信号。电磁辐射能量转换和收集存储电路则可以将干扰信号的能量进行累积并感应和转换，为了验证有无能量转换和存储，采用了微功耗的LED指示灯进行了试验，如图9所示。

图9 能量转换能力测试

测试过程中可见LED灯处于时亮时灭的状态，这表明的确有能量转换且被存储，并可以用来驱动LED指示灯。

2.3 能量转换能力测试

为了验证能量转换的可行性，验证能量存储模块的能量存储能力，试验时实时监测和描绘了转换的效率波形，即实时记录能量存储模块的电压波动情况，并进行图形描绘，如图10所示。

图10 能量转换速率

由图10可见，整体转换速率较为缓慢的。主要原因在于：测试过程没有采用全频段天线，仅仅对800～3000MHz范围内的信号进行了感应，而且天线效率极低，大量的电磁能量没有得到有效的转换；超级电容较为简单。但也可以看出，文章研究的能量转换、收集和存储技术是可行的。

如果经过进一步的软硬件优化和修改，尤其是高性能的感应天线和大容量的超级电容，则可将该技术应用于各种小电压可充电电池的充电，也可广泛应用于其他场合。

第7篇

关键词：天线；电波传播；实验教学；多媒体；教改实践

中图分类号：G632.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）05-0024-03

引言：

《天线与电波传播》课程是通信工程专业的一门必修课程，也是电磁场理论的后续专业基础课。在该课程的教学过程中，笔者发现学生的学习兴趣普遍不高，对基础理论的推导有畏难情绪，无法正确把握该课程在无线通信中的重要地位。笔者尝试开展天线测量实验，利用多媒体动画三维显示的方法来激发学生的学习兴趣，提高了学生对天线和电波传播知识的认知能力，取得了较好的教学效果。现就该课程的基本情况和所做的教改实践加以介绍。

1 天线与电波传播课程特点

该课程围绕天线与电波传播两大内容展开，在无线通信系统中分别起到发射/接收和传播的作用。该课程的先修课程为电磁场与波，需要学生预先具备电场、磁场、电磁辐射的基础理论知识。与电磁场与波课程相比，该课程注重理论与实践相结合。在天线基础理论和电波传播基本分析方法的基础上，该课程讲授各种主要类型的线天线、面天线和各种电波传播方式。在此基础上，讲授“地面移动通信中接收场强的预测”这一实际应用问题。

本课程的内容包括多种类型的天线形式及其辐射特性分析方法，内容比较广泛，理论性较强。该课程要求学生能够熟练运用电磁辐射传播理论和矢量代数运算方法解决天线辐射和电波传播中的具体问题。

2 实验教学实践

为改善教学效果，笔者尝试运用天线测量实验和多媒体动画演示等方法激发学生的学习兴趣，将天线辐射特性分析的基本概念融合到具体的测量实验中，同时利用多媒体的三维动态显示手段，加深学生对天线辐射特性和电波传播基础知识的理解。

2.1天线测量实验教学

笔者所在学院建立了“电磁场与波和天线原理”实验室，实验室配备了场强仪、矢量网络分析仪、八木天线、振子天线、对数周期天线、RFID天线等仪器设备。笔者运用这些设备开展了天线辐射特性的测量、天线输入阻抗和驻波比的测量等实验项目。

在天线辐射特性测量实验中，学生将八木天线固定在三脚架上，输出端连接场强仪，通过转动八木天线来测量周围空间的电磁波信号，读取场强仪上的场强值，通过换算再绘制八木天线的方向图。在该实验的进行过程中，首先让学生建立起复杂电磁环境的概念。随着现代通信技术的飞速发展，各种类型的通信设备研制并投入使用，使得各种制式、各个频段的电磁波信号在空间辐射传播，构成了空间的复杂电磁环境，自由空间中存在着多种多样的电磁信号。其次，加深学生对频段这一概念的理解。待测信号为移动电视信号，需要将场强仪上的频率值调谐到移动电视信号的频率上才能正确接收并读取数据。有的实验小组就自主地将实验设备移至空旷的区域，获得了较好的实验结果。此外，在进行该实验的过程中，笔者强调了极化、E面方向图、阻抗匹配的基本概念，使学生将理论知识与实验操作相结合，加深了对电磁波辐射传播基本概念的理解。

在天线输入阻抗和驻波比测量实验中，笔者首先简要讲解了矢量网络分析仪的基本原理，介绍了微波网络的基础知识，引导学生将天线视为一个单端口器件。该单端口器件与外部电路构成发射（接收）模块，与传输媒质（空气）共同构成无线通信的信号链路。然后结合实际操作讲解了矢量网络分析仪的校准方法，并指导学生动手对多种类型的天线进行测量。在测量的过程中，学生发现如果将测试频率设置为默认的300kHz-3GHz频率范围，则测量结果（输入阻抗、驻波比）在整个频率范围变化很大。此时，笔者引导学生与课堂教学中的理论知识相对应。课堂教学中，通过理论推导获得了对称振子的输入阻抗表达式。该表达式是关于振子长度、半径、波数和工作波长的函数。在不同的工作频率上，输入阻抗的值是不同的。此处学生通过实测结果加深了这一概念，引导学生深入理解天线工作频率的意义。在测量过程中，有的学生直接用手握住天线的辐射端，造成测试数据不稳。笔者及时加以指导，结合课堂教学中的天线近/远场概念和天线辐射的基本原理引导学生思考这一现象的原因。

在实验教学环节，学生表现出了浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲。在做实验的过程中，笔者不断加以引导，使其将理论知识与实践结果相联系，深化学生对基础理论的理解，取得了很好的教学效果。

2.2多媒体辅助教学

《天线与电波传播》课程以电磁信号的有效辐射接收和传播为主线，重点研究了典型天线的辐射特性和传播媒介对电波传播特性的影响。在课程教学过程中，学生们通常对电磁波极化、天线的E/H面方向图、天线阵方向图与阵元间距和相位差之间的关系等概念和内涵难以理解和掌握。而教材中关于这些概念的讲解图示又局限在纸面的二维静态显示，加大了学生的理解难度。笔者充分利用多媒体教学手段，直观展示了电磁波的辐射传播过程，帮助学生们加深对这些物理概念本质的理解和把握。

首先，运用Matlab编程软件编辑了三维空间中左旋椭圆极化波在传播过程中电场强度方向与传播方向的相对位置关系，直观显示了电场强度矢量端点的椭圆运动轨迹，同时提示学生们注意电场强度方向和传播方向的相互垂直特性。在此基础上，引导学生自主思考右旋椭圆极化波和线极化波的电场强度矢量端点的运动轨迹。通过多媒体动画演示的方式，形象直观地描述了椭圆（圆，线）极化波的基本形态。通过课后作业和课堂提问，发现学生能够正确理解并掌握电磁波极化这一物理概念。

其次，运用Matlab的三维可视化技术显示了振子天线的立体三维方向图。在课堂教学过程中，运用鼠标拖动实现该方向图的旋转，使得学生能够从三维空间的各方向观察到该方向图的形状。在此基础上，演示了两个相互正交的平面切割该立体方向图，获得E面和H面方向图。电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面为E面，磁场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面为H面。这种教学方式下，学生较易理解E面/H面方向图的基本概念。

然后，编程实现了不同阵元间距和相位差情况下线阵方向图的变化情况。随着相位差由负到正变化，整个线阵的最大辐射方向也随之从一端扫描到另一端。通过演示这个动画，使得学生理解了相位控制波束形成的基本概念，这也正是相控阵的基本原理。通过交互式输入线阵的间距、相位差等参数，实时直观地显示了线阵方向图的形状，学生可以直观观察出主瓣方向、旁瓣个数、主瓣宽度随线阵参数的变化情况，将教材中数页的实例分析用交互式动画的方式直观地演示了出来。

通过运用交互式多媒体的教学方式，实时直观地显示了电磁信号辐射和传播的空间特征，加深了学生对电磁波空间参数的理解。学生普遍反映对这种教学方式更易接受，教学效果较好。

3 结束语

在《天线与电波传播》的教学过程中，通过天线测量的实验教学并充分利用多媒体教学手段和方法，笔者较好地激发起了学生的学习兴趣，引导学生去独立思考天线和电波传播的相关知识，强化了课堂教学的基础理论知识，取得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]宋铮，张建华，黄冶.天线与电波传播[M].西安电子科技大学出版社，2003.

第8篇

【关键词】变频器；干扰；抑制

随着科技的发展，变频器以节电、节能、可靠、高效的特性应用于工业控制的各个领域中，同时因其良好的调速、节能性能在钻井设备中也得到了广泛使用。但随之所带来的系统电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计技术已变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，造成设备和生产事故。

1 变频调速系统的干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰，是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式并高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是电磁干扰源。

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。

（1）电磁辐射

变频器若非处在一个全封闭的金属外壳内，它即可通过空间向外辐射电磁波，其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出电压和电流的功率谱是离散的，且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换所引起的辐射干扰相当突出。当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射，辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射，同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路，与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径，当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施如下：a）隔离：指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。b）滤波：为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。c）屏蔽：屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法，通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能为20m以内，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。d）接地：实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。e）正确安装：变频器对安装环境要求较高，一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃，最高温度不超过50℃；变频器的安装海拔高度应小于1000m，超过此规定应降容使用；变频器不能安装在经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，应采用加橡胶垫等防振措施；不能安装在电磁干扰源附近；不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境；不能安装在潮湿环境中，如潮湿管道下面，应尽量采用密封柜式结构，并且要确保变频器通风畅通，确保控制柜有足够的冷却风量，其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。安装工艺要求：确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线连接到公共地线上；安装布线时将电源线和控制电缆分开，如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线；使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。

2 变频器控制系统设计与应用中注意的问题

（1）在设备排列布置时，应注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开。

（2）变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，由于变频器内部有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。

（3）控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，否则，频繁的操作可能损坏内部元件。

（4）除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。

（5）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。

3 结束语

通过以上对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器要求的不断提高，变频器的EMC问题一定会得到有效解决。

【参考文献】

第9篇

关键词：电力线载波通信;电磁兼容;共模干扰;EMI滤波

中图分类号：TN914 文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2008)11-170-02

Research on EMI Filter Circuit of Power Line Carrier Communication

ZHAO Zhipeng,LUO Yinghong

(School of Electronic and Information Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou,730070,China)

Abstract：Power Line Communication(PLC) is a brand-new subject,which develops rapidly in rescent years.However,as the power line transmission without shielding,There are serious EMI and EMC problems.Based on the in-depth analysis of the main reason that the PLC system produces electromagnetic interference,this paper researches the design of the EMI filter circuit,and through experiments show that the filter circuit for inhibiting PLC EMI feasibility.

Keywords：power line carrier communication;electromagnetic compatibility;common-mode interference;EMI filter

基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(3zs062-b25-013)

电力线通信技术目前发展非常迅速，现在已经进入初步应用阶段。PLC系统充分利用电力系统的广泛线路资源，通过OFDM等技术可以在同一电力线不同带宽的信道上传输数据。 但是由于电力线传输的无屏蔽性，电网的稳定性比传统的通信网差得多，使得电力线通信线路的电磁环境极为复杂，这就给电力线通信系统提出了更高的电磁兼容要求，电磁兼容技术也成了实现电力线通信所需的关键技术之一。本文在深入分析了电力线通信系统产生电磁干扰的主要原因的基础上，对EMI滤波电路进行了设计研究，并通过实验验证了该滤波网络对于抑制电力线载波通信EMI的可行性。

1 电力线载波通信电磁兼容问题分析

1.1 电磁兼容分析模型

一个电子系统如果能与其他电子系统相兼容的工作，也就是不产生干扰又能忍受外界的干扰则称为该电子系统与区环境电磁兼容。对于一般的电磁兼容问题的基本分析模型如图1 所示。

对于PLC系统来说，干扰源要整体考虑。不仅包括PLC设备，而且要考虑当信号加到电力线上时，由于电力线是一种非屏蔽的线路，有可能作为发射天线对无线通信和广播产生不利影响。此外还要考虑多种PLC 设备间的相互影响。PLC的耦合途径是非常复杂的，是不同的途径相互作用的结果。总体上分为两种，一种是空间的辐射，对应的扰设备是无线通信和广播信号；另一种是沿电力线的传导骚扰，主要造成对电能质量的影响。因此PLC 系统的电磁兼容问题涉及多个PLC 系统的共存，以及与无线网络的共存等。

图1 电磁兼容基本分析模型

1.2 PLC系统电磁干扰产生机理

由于电力线的特性和结构是按照输送电能的损失最小并保证安全可靠地传输低频(50 Hz)电流来设计的，不具备电信网的对称性、均匀性，因而基本上不具备通信网所必须具备的通信线路电气特性。而PLC系统所产生的电磁干扰问题正是由于电力线的这种对地不对称性产生的[1]。

电力线产生干扰的机理有两种(如图2)，一种是电力线中的信号电流Id(差模电流)回路产生的差模干扰，另一种是电力线上的共模电流IcР生的共模干扰。差模电流大小相等方向相反，因此一般近似认为由其产生的电磁场相互抵消。而共模电流的方向是一致的，其产生的电磁场相互叠加[2]，所以电力线的干扰主要来自共模干扰。

1.3 改善PLC系统电磁兼容性的主要措施

(1) 充分利用或改善PLC系统电力线的对称性

PLC系统的辐射强度取决于PLC网络或其电缆的对称性。高度对称线路的特征是异模电流与共模电流的比值很大，故辐射非常小。可以选择对称性好的导线，例如4芯电缆，但此法不适用于室内网络，而且成本较高。

(2) 减小PLC系统中高频信号的功率谱密度

减小PLC信号的功率谱密度(PSD)能降低辐射电平，但不影响总的发送功率。因此，PLC系统适宜采用宽带调制技术，但其扩频效率受电力线低通特性的限制。

(3) 合理选择调制技术

OFDM是一种高效的调制技术，其基本原理是将发送的数据流分散到许多个子载波上，使各子载波的信号速率大为降低，从而提高抗多径和抗衰落能力[3]。

(4) 合理设计EMI滤波网络

将滤波器安装在紧邻变压器和紧邻家庭用户的连接点上，或者直接在电力线调制解调器内部引入滤波器[4]。这样既可以保持PLC信号的异模传播，又可以阻止PLC信号进入辐射效率高的导线或其他附接设备。本文将主要对EMI滤波网络进行研究设计。

图2 电力线EMI模型

2 滤波电路设计

基于以上对于电力线通信电磁兼容性的分析，可以在电力线通信系统的收端接一个EMI滤波器，用以抑制系统所产生的共模干扰。由于两根电力线不可能完全重合，也就是说差模电流所产生的电磁场不能完全抵消，所以在设计滤波电路时，也应考虑到差模干扰的抑制。

EMI滤波电路基本网络结构如图3所示。

图3 EMI滤波电路基本结构

图3中，差模抑制电容为C1和C2，共模抑制电容为C3和C4，共模电感为L，Р⒔共模电感缠绕在铁氧体磁芯圆环上，构成共模扼流圈。共模扼流圈对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用[5]。由于干扰信号有差模和共模两种,因此滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。其基本原理为:

(1) 利用电容通高频隔低频的特性，将电源正极，电源负极高频干扰电流导入地线(共模)，或将电源正极高频干扰电流导入电源负极(差模)。

(2) 利用电感线圈的阻抗特性，将高频干扰电流反射回干扰源。

3 实验结果

在图3滤波电路中取差模电容C1,C2为7 000 pF，共模电容C3,C4为0.015 μF，共模扼流圈磁芯采用锰-锌铁氧体，每路绕30匝，电感量为3.7 mH。

3.1 EMI滤波网络滤波性能仿真

图4为干扰噪声随频率关系的模拟仿真，由此可见干扰信号的频率越高，则干扰信号通过该滤波网络后衰减越大。共模干扰的频率一般在2MHz以上，所以说该滤波电路能对共模干扰起到良好的抑制作用。

图4 干扰噪声随频率关系

3.2 EMI滤波网络输出结果分析

当采用输入为24 V，输出为12 V，功率为25 W的开关电源模拟输入信号时，用带宽为20 MHz的示波器测得滤波前后信号纹波分别为50 mV和5 mV。由此可见该滤波网络对干扰信号衰减了20 dB，良好地抑制了电路中所产生的干扰噪声。

4 结 语

电力线通信技术作为一种强有力的手段,有着雄厚的发展基础和广阔的市场,应有其使用和生存的发展环境和空间。但是,低压电力线并不是专门用来传输通信数据的,它的拓扑结构和物理特性都与传统的通信传输介质(如双绞线、同轴电缆、光纤等) 不同。它在传输通信信号时信道特性相当复杂,负载多、噪声干扰强、信道衰减大,通信环境相当恶劣。目前还有很多亟待解决的问题，例如PLC的电磁辐射问题，调制技术和编码技术的改进，通信信号衰减的抑制等。本文研究的EMI滤波电路旨在抑制接收端由于共模电流和差模电流产生的共模和差模干扰，今后还有待于结合电磁原理，在PLC设备和网络的电路及电磁辐射特性等方面做深入研究。

参 考 文 献

［1］张力波，柴守亮.宽带电力线通信对无线通信的影响及其频带的管理［J］.中国无线电,2006:12-15.

［2］Clayton R Paul.Introduction to Electromagnetic Compatibi-lity［M].John Wiley&Sons,Inc.1992.

［3］张淑娥,孔英会,高强.电力系统通信技术［M］.北京：中国电力出版社,2005.

［4］丁道齐.要正视和研究电力线通信技术发展中的关键问题［J］.电力系统通信,2003,24（4）:1-12.

第10篇

1渊源与发展

《周易》是中国经典文化的“原体”有“群经之首”之称,她通过卦的形象变化来寻求自然、人化的规律。生动的反映了中国古代朴素而丰富的辨证法思想,极大地深化了中华民族的理论思维。中医学的理论体系是通过进取诸身、远察诸物、取类比象的方法而建构的，这正是《周易》所创,所以说医源于易。明代张介宾的“医易同源”论曰:“易者易也,具阴阳动静之妙；医者意也,合阴阳消长之机。虽阴阳已备于中医学#而变化莫大于《周易》。故曰天人一理者，―此阴阳也；医易同源者，同此变化也。岂非医易相通,理无二致，可以医而不知易乎？”医易同源，不仅是指在世界观、方法论上的一致，更重要的是指理论形态的合一。

中医发源于先秦，其理论体系形成于战国至秦汉,经历了三次发展，第一次出现于战国到秦汉时期，此期《黄帝内经》的产生标志着以整体观念为基本特征的中国医学理论体系初步形成。该书基于秦汉以前的天文、历法、气象、数学、生物、地理等学科的重要成果，在气一元论、阴阳五行学说指导下，总结春秋战国以前的医疗成就和治疗经验,确定了中医学的理论原则，成为中医学发展的基础和理论源泉。《黄帝内经》与确立辨证论治原则的《伤寒杂病论》、系统总结药物学的《神衣本草经》以及《难经》和《黄帝内经》被历代一家奉为四大经典，确立了中医学独特的理论体系。第二次为唐、宋、金、元时期，此期各种专科和综合性论著层出叠见，金元四大家学术思想各具特色，各有创见，均从不同角度丰富和发展了中医学。第三次为明清时期，吴又可提出治疗传染病的学术见解，创立了温病学说，与伤寒学说相辅相成，成为中医治疗外感热病的两大学说。此期，李时珍《本草纲目》问世，而清代王清任的《医林改错》标志着古典形态中医学理论体系的成熟。

中医学以“气一元论”为指导思想，以藏象经络学说为核心，以阴阳五行学说为说理工具，说明人体的生理活动和疾病的病理变化;运用望、闻、问、切四诊手段，诊察病情；运用八纲、脏腑、经络、精气血津、卫气营血“六经”和“三焦”等多种辨证方法,根据病情表现，辨明疾病的症候,确定相应的治则治法,采用中药、针灸、推拿等多种治疗手段治疗疾病。在治疗疾病时，强调因人制宜、因地制宜和因时制宜。

西医源于古希腊文明，最早创造医学体系的是爱奥尼亚地区柯斯岛上的希波克拉底〔公元前460年左右），以他的名义流传下来的著作集成《希波克拉底文集》是有关西医的第一本著作。希波克拉底创建了体液理论，认为人身上有4种体液，即血液、黄胆汁、黑胆汁和黏液，这四种液体的流动维系着人的生命,它们相互调和、平衡，人就健康;如果平衡破坏,人就生病。希腊化时期，盖伦（公元130-200年)总结了希腊医学自希波克拉底以来的成就并基于大量的解剖实践和临床实践，创立了自成体系的医学理论。盖伦的医学理论在欧洲持续了一千多年直到文艺复兴。

文艺复兴迎来了西方科学技术的大发展，16-17世纪,维萨留斯通过人体解剖校正了盖伦的人体生理结构，出版了伟大的著作《人体结构》》标志着解剖学的诞生。哈维等则发现血液循环理论,将物理学、化学的概念引入生物医学中。显微镜的发明不但确立了“细胞”概念而且认识了微生物。18-19世纪，细胞学、实验生理学、遗传学、微生物学、免疫学等学科的建立标志着现代医学的诞生。巴斯德灭菌法的发明使手术死亡率降到15%，而疫苗的发明使传染病有效控制,标志着现代医学走向成熟。20世纪抗生素和化学药物的出现使现代医学完全进入了实际应用时代。50年代,DNA双螺旋结构的发现,奠定了70年代基因工程技术的诞生,使在分子水平上进行生命的探索、操作和创造成为可能。西医学发展达到了巅峰。

西医学把人简化为生物学客体,注重人的组织器官、细胞、分子属性,是通过解剖尸体，用实验做出生物学等指标来解释人体的生命现象和规律。把人的疾病与健康问题还原为生物的、物理的、化学的问题。认为疾病是由某些生物、化学、物理等致病因子,对人体某一部分的损害,或人体缺乏某些必需物质所致。因而一旦特定病因被查出来了,诊断便确立。治疗上，西医是依靠药物等治疗手段，针对致病因素进行对抗治疗，强调消除人的病。

量子中医学是中医理论现代化的科研成果，它是基于在科学、哲学层面的充分比较中医之气与量子的本质特性特征，提出“量子表征中医之气”的观点，在此基础上，利用量子理论、自组织理论、（耗散结构理论论)、特别是机体电磁辐射的相干性理论，揭示中医理论的阴阳、五行、藏象、经络、天人相应、药性等学说的科学内涵。拟用量子理论等现论转化中医理论，建立现代的中医诊察和实验研究体系。其基本思想是以整体观和辨证唯物论为哲学思想，以量子理论等现代学科为理论基础，基于机体电磁辐射场表征中医人体之“气”的观点，运用微观状态的电磁辐射光（量子）辐射、能量（热）等量子形式,研究阐述中医理论关于人的健康与疾病转化规律及其预防、诊断、治疗、康复和保健的科学。概括的讲，量子中医学就是在机体电磁辐射层面研究人体健康与疾病转化规律及其预防、诊断、治疗康复和保健的一门学科。当然，量子中医学目前还仅仅是个概念，形成一个完整学科还有很长的路要走，需要大量的理论和实验层面的支撑。但随着中医理论科学内涵的揭示，量子中医学的雏形已经形成。

2科学哲学观

中医学的哲学观同中国古代哲学观，为辨证、有机唯物主义，主要以取象思维为主。其方法论为思辨。中医药学是采用模型建构、整体认知、直觉观测、动态把握的方法来看问题。其特点为：①整体观，认为人体是一个有机的整体,构成人体的各个组成部分之间在结构上不可分割，在功能上相互协调、互为补充,在病理上相互影响。而且人体与自然界也是密不可分的，自然界的变化随时影响着人体生理病理转化,人类在能动的适应自然和改造自然的过程中维持着正常的生命活动。②功能性，中医学在认识解剖形体的基础上,特别重视人体的功能活动，常常从这一角度分析和认识人体的生命规律。③恒动性，中医学认为人体是一个不断发生着气的升降出入运动而维系着形气相互转化过程的机体,人的生理和病理过程是机体气的动态平衡和失衡的过程。

西医学的哲学观为机械唯物主义，以还原分析论为其方法论，其思维方式为逻辑思维，西医学是采用物质分析、数学定量、实验实证的方法来看问题^其特点为①将人体视为各个零部件的组合。主要从病灶局部出发，用微观的、分析物质结构的方法及实验手段，来研究和认识人体的病灶一一人的病。②注重结构忽视功能，以解剖学为基础，着重研究人体的形体器官和化学构成，认为人是一台机器,只有物理的关系，而没有情感的融通。缺乏对人的整体生命的考察。③注重人体生理、病理的静态、局部忽视其变化、动态及整体。

量子中医学的哲学观与中医学相同，为有机、辨证唯物主义,其思维方式则以逻辑思维为主，方法论以还原、综合并重。量子中医学是中医学理论框架下，利用量子理论等现论转化构建而形成的。其特点与中医学有诸多相同点,①整体观,量子的通讯联系性可以将具有电磁辐射的万物联系起来，具有整体观外，量子组成的电磁场在宇宙的空间中伸延且没有边界，表现为整体性；量子的纠缠性、非定域性、超距作用等特性，更深刻的刻画出量子的整体观的属性,②功能性,机体的量子是机体内非分子型的通讯信使，机体电磁辐射是生命现象基础特征，其形成的电磁辐射场具有高度相干性，与生命体系相互关联，是调节生命功能和生命状态的有效途径。③恒动性，电磁辐射都是恒动的、永无静止的。④量子可以通过基于光电效应的仪器，定量的测知机体辐射的量子的数目、频率及量子统计，从而分析生物体系（如：人）的状态。与中医气的可察性相比，量子的可测性更客观更缜密，这是量子中医学建立诊察和实验研究体系的基础。

3支撑学科

中医学的支撑学科是中国古代哲学，以中国古代哲学的阴阳学说、五行学说作为其思辨工具。这是目前唯一的不但以哲学作为其指导思想而且以哲学作为其说理工具的自然科学范畴的学科。造成了中医理论抽象化、概念模糊化、诊察方法主观化,缺乏现代科学的清晰性、严密性和可证性等基本特征,使中医的特色和优势没有得到充分的发挥和显现,而且难以理解和掌握。

西医学的支撑学科为16-19世纪发展起来的经典物理学、化学等近代科学体系，西医学以经典的物理学、化学的基本原理和技术为基础，建立了解剖学、生理学、病理学、药理学、病原生物学等为基础的医学理论体系和诊察及实验研究体系,形成了西医的生物医学模式。具备现代科学的清晰性、严密性和可证性等基本特征。

量子中医学的支撑学科是量子理论、自组织理论、机体电磁辐射的相干性理论以及电磁理论等现代科学体系。量子中医学是用量子理论等现代科学转化中医学的阴阳五行、气等哲学思辨工具形成的学科,是在机体电磁辐射层面上研究人体健康与疾病转化规律及其预防、诊断、治疗、康复和保健的，基于量子的强度、频率及量子统计等建立起诊察和实验研究体系的。

综上可见，中医学、西医学、量子中医学的支撑基础学科不同，决定了其研究层面不同，中医学是以人体之“气”这一抽象的物质概念为研究对象,西医学是以机体的器官、细胞、分子为其研究对象的，量子中医学是以机体的量子、（电磁辐射）为研究对象的。

4临床诊治

中医理论是基于“气一元论”思想建立起来的，认为气是世界的本原，整个宇宙都是由气构成的，人的生理、病理转变也是气的使然,气的阴阳平衡是衡量机体健康与否的标准尺度,气的状态是由医者通过望诊、闻诊、问诊、切诊等四诊之诊察方法收集的资料、症状和体征，通过分析、综合，利用八纲、脏腑、病因、病机等中医基础理论,辨清疾病的原因、性质、部位，以及邪正之间的关系，概括、判断为某种性质的证即气的状态。然后根据辨证的结果，确定相应的治疗方法如方剂、针灸、推拿等,这一过程中医称为辨证论治。

四诊诊断方法依据有三条:①司外揣内。意为通过观察、分析病人的外部表现,测知其体内的病理变化。②见微知著,通过观察局部的、微小的变化，测知整体的、全身的病变。人体是一个不可分割的有机整体,其任何一部分都与整体或其它部分密切联系，因而局部可反映整体的生理、病理信息。③以常达变，即以正常的状况为标准，通过对比发现太过或不及的异常变化。意为以健康人体的表现或状态去衡量病人，即可发现病人的异常之处及病变所在，从而为做出正确的诊断提供线索和依据。

中医主要应用源于天然的中药和以疏通经络为主的各种非药物治疗，用中医药理论对药物进行复方组合，对人体进行有重点的整体治疗。在大量长期的临床实践中，先者们根据不同的症候总结出大量的相应的药方，这是我国劳动人民在社会实践活动中的智慧结晶，有是证用是方是中医的重要医则。中医主要是通过调整机体的状态恢复患者的健康的，以治未病为主的,所以其治疗的范围有限。

西医在诊断疾病过程中，根据临床经验和理论知识,并借助于各种实验仪器设备及检查技术对疾病进行定性和定量分析。包括病因诊断、病理解剖诊断、病理生理诊断等方面。

西医主要应用化学药品和手术治疗，消除病原体的侵袭和弥补机体的代偿功能。随着技术的发展,西医治疗还有放射治疗，介入治疗,透析治疗，物理治疗等等。在治疗疾病的不同阶段,西医可能会采用一种治疗方法,或一种方法为主同时采用多种治疗方法。

西医学的治疗原理是针对病变的特异性病因、病理，运用药物的化学作用性质和方式,形成特异性地消除病因、纠正病理的治疗。治疗思想是针对病因、病理、病位以直接控制的逆施性对抗疗法。治疗手段的选择和设计是以能够特异地消除病因、纠正病理为标准，治疗活动就是运用这种手段去消除病因、纠正病理的过程。随着观测技术的进步，越来越向更低的微观层次深入，越来越趋向于在分子水平的层次上理解疾病和医学现象。

量子中医学是在传统中医的框架下，用量子理论转化传统中医哲学内容构建的，认为量子可以表征中医之气。其诊断方法是用生物光子分析系统或其他检测生物超微弱发光、电磁、热能等仪器检测机体的量子行为，定量确定机体的状态,通过建立机体量子的行为与方剂、针灸等的定量数理关系，实施治疗的。量子中医学的治疗方法和治疗理念与传统中医学一样，最大的区别在于量子中医学实现治疗的定量化，中医学则是定性的。

5讨论

中医理论源于东方文明，西医理论源于西方古希腊文明，量子中医学却是用源于西方文明的量子理论转化来自东方文明的中医理论而来的。他们有相同的目的性即抵御人的疾病保障人的健康。

中医学是建立在人体之“气是构成并维持人生命活动的最重要、最基础的物质”这一哲学抽象概念之上的，量子中医学是建立在人体之“气是机体电磁辐射场”这一具体物质概念之上的，中医学“气”的概念是哲学层面的概念是彻底的、绝对的，量子中医学“量子”的概念是物理层面的概念,是实在的、可定量检测的。量子中医学认为量子与气具有同构性,而西方传统的思想文化以原子和还原论为代表,认为“原子”是世界万物的本原；量子中医学是以中医学为实践基础，以量子理论等现代科学为理论基础建立的学科，同中医学一样强调人体生命的功能变化规律，西医是以经典的物理学、化学、生物学等近代科学为支撑建立的学科,强调人体生命的结构变化规律，强调征服自然。中医学以中国古代哲学为支撑学科，以阴阳学说、五行学说等哲学思辨工具为其说理工具。中医学和量子中医学重视机体的整体性、恒动性、功能性,形神统一，西医则重视脏器和细胞组织分析、强调局部、静态、结构，排斥精神因素；中医学重唯象研究，强调阴阳平衡，而量子中医学和西医学则重实证研究,注重实证分析、综合。量子中医学从机体电磁辐射层面研究人体;西医学从分子水平研究人体，中医学则从整体水平来研究人体的变化；中医学的诊断擅长司外揣内的功能观察法，辨证逻辑和定性分析，量子中医学和西医学的诊断尽可能运用一切科学技术发明，以定量检测为主；治疗上中医学和量子中医学是以天然的中药、针灸、拔罐等通过调整机体的状态，调动机体的抗病潜能达到恢复健康的目的，并用多种药物配伍，多种方法并用来提高疗效,侧重于治未病，西医治病则主要是以化学药物、手术等为主要工具，通过对抗局部病灶达到消除疾病的目的，侧重于治已病。

量子中医学刚刚形成，是基于中医现代化研究的结果,其理论性实践性都是初步的、尚未完善的#需要大量的长期的理论和实验研究。中医学和西医学已分别诞生了两千多年和四百多年，理论成熟,临床实践丰富。

第11篇

专家观点精粹：共揭引力波的神秘面纱

引力波是什么？

贾鹏：在宇宙中，有时就会出现如致密星体碰撞合并这样极其剧烈的天体物理过程。过程中的大质量天体剧烈运动扰动着周围的时空，扭曲时空的波动也在这个过程中以光速向外传播出去。因此，引力波的本质就是时空曲率的波动，也可以唯美地称之为时空的“涟漪”。 专家与媒体面对面现场

引力波无处不在。除了黑洞碰撞会产生引力波外，地球、太阳的空间运行也会产生引力波，只不过地球和太阳产生的引力波非常微弱，只能达到黑洞碰撞的千亿分之一，以我们现有的技术还无法探测到这样级别的引力波。黑洞合并很常见，科学家估计，在宇宙中每15分钟就有一次黑洞合并的事件发生。黑洞合并会制造强大的引力波，这也是我们现在可以探测到引力波的原因之一。引力波的成功探测，使得相关天文学的序幕由此拉开。这一发现不仅验证了爱因斯坦的预言，也揭示了我们从来不知道的宇宙新行为。

引力波探测影响深远

薛海斌：探测到引力波对于物理学家的感受，就好比一个天生耳聋的人，一直“听”别人说声音的存在，突然有一天真的听到声音带来的震撼。此外，引力波离我们的生活并不遥远，就像我们生活中的GPS定位系统。引力波的观测意义不仅在于对广义相对论的直接验证，更在于它能够提供一个观测宇宙的新途径。

跟其他波一样，引力波携带着能量和信息。传统的观测天文学完全依靠对电磁辐射的探测，而引力波天文学的出现则标志着观测手段已经开始超越电磁相互作用的范畴，引力波观测将揭示关于恒星、星系以及宇宙更多前所未知的信息。因为引力波直接联系着波源整体的宏观运动，而非如电磁波那样来自单个原子或电子的运动的叠加。因此，引力辐射所揭示的信息与电磁辐射观测到的完全不同。电磁波只能让我们看到大爆炸38万年之后的景象，而引力波能够让我们回望宇宙大爆炸的最初瞬间。

大多数引力波源很难或根本无法通过电磁辐射直接观测到（例如黑洞），它们与物质的相互作用非常弱，在传播途径中基本不会像电磁波那样容易发生衰减或散射，这意味着它们可以揭示一些宇宙角落深处的信息。例如宇宙诞生时形成的引力辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播，这为直接观测大爆炸提供了仅有的可能。

引力波是一种声音吗？

温廷敦：引力波和我们熟知的声波、电磁波存在相同之处，它们的波源都是某个物理量的扰动，并带动周边相关物理环境的变化得以传播，不同之处在于被扰动的物理量不同。

我们看见的太阳散发出来的刺眼的光，与我们看不见的收音机、手机、卫星发射和接受的电磁波，其实是同一个东西。“可见的光”是频率在某个范围的电磁波。近代研究电磁现象有一个重大发现，电磁波的传播速度是恒定的，也就是光速是一个固定的数值。无论是在火箭尾焰上出现的光，还是在一架列车上向外打手电筒发出的光，“光”这种东西是不会因为处在运动状态下而提高速度的。就是这么一个别人都“习以为常”的问题，却在爱因斯坦头脑中萦绕了多年。最后，他提出了一个大胆的假设――光速不变，这是因为以光的视角看，它沿途经过的空间发生了折叠伸缩。当某个人要加速的时候，道路突然变长了，然后它到达某个地点的时间还是固定的。我愿意把它称为一种声音，但引力波并不是声音，声音以音速在空气中传播，而引力波则是以光速传播，并且可以在真空中传播。2者都是一种震动，但引力波是一种全新的震动方式。LIGO天文台将探测器连接到扩音器，从而“听到”引力波的声音。

引力波不仅能让我们看到肉眼无法看到的宇宙空间在发生什么，还能让人类了解宇宙的过去，合理推断出将来会发生什么。这看似很神奇，但想想《西游记》中如千里眼、顺风耳、嫦娥奔月等神奇的东西，现在不都实现了吗？

从电影《星际穿越》谈引力波

冯国龙：电影《星际穿越》中，主人公Cooper通过引力波穿越时间和空间给女儿Murph传递信息。正如有篇著名的影评所说：“能够穿越星际的，不止是引力波，还有爱。”在现实中，引力波真实存在吗？科学家们从来就没有放弃过寻找引力波的踪迹。

引力波是爱因斯坦广义相对论中唯一没有被直接证实的预言（存在间接证据）。通俗地讲，引力波是宇宙中一种特殊的“时空涟漪”，因此也可以将其想象成在时空中的微小起伏。人们都知道万有引力无处不在，但是为何引力波却难以探测呢？因为万有引力太微弱，只有当质量达到如太阳、地球、月亮这样的数量级，人们才能感觉到其存在，而引力波相比之下则更加微弱。

媒体问计 专家解惑

科技日报：5年前，民科郭英森在节目中提到了“引力波”，遭到主持人和嘉宾的嘲笑，现在民科郭英森觉得主持人应该给他道歉，很多科学家认为他是个空想家，是一个伪科学家。请问，温教授，您对民科这些人是怎么看的？

温廷敦：我觉得民科要哪个理论，建立新的理论体系，首先得把这个理论吃透了，包括基本概念、缘由、背景、基本原理，等等。现在我所碰到的民科对现有的人类文明的自然科学知识和常识还没有掌握全，就想旧的，建立一套新的理论体系，这种现象不值得引导，要引导其归位。不要超越自己的能力，超越人类现有的社会，去开辟另一个宇宙。

中国科学报：我国关于引力波的研究工作做得怎么样？

贾鹏：目前，我国主要有三个大型引力波探测项目，一个是由中科院胡文瑞院士和吴岳良院士作为首席科学家的“太极计划”，另外一个是由中山大学罗俊院士领衔的“天琴计划”，相比较太极，它将位于地球之上的10万千米轨道处，三个卫星的间距也是大约在10万千米之上。第三个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”，阿里实验计划在我国的阿里地区放置一个小型但具有大视场的射电望远镜，从地面上聆听原初引力波的音符。

第12篇

【关键词】高中物理；电磁学；教学研究

随着新课程改革的不断实施，新型的高中教学方法更加重视了所学理论知识与实际应用的结合。对于高中物理教学而言，更加重视了物理知识与现代科技、现代生产和现代生活的结合，因为只有这样才能通过理论联系实际，强化学生对所学知识的应用能力，进而提高学生对物理知识的理解和掌握。随着现代科技的迅速发展，电磁技术得到了广泛的应用，从一些高端科技到我们实际的生活，都会遇到对电磁技术的利用，因此，更加体现出了电磁学部分在高中物理的教学中的重要性。笔者结合多年的高中物理教学经验，对高中物理电磁学部门的教学做了如下分析和研究。

一、高中电磁学部分的教学结构分析

高中物理电磁学部分的教学内容主要是对学习和研究电磁现象的一些规律及其对这些规律的实际应用，具体主要的内容包括电流现象、静电现象、磁现象、电磁场和电磁辐射等。在实际的电磁理论之中，磁现象和电现象是一种不可分割的紧密联系体，但为了保证学生能够真正理解和掌握相关知识内容，进而培养学生运用电磁学知识解决和分析问题的能力，往往在教学中将磁现象和电现象分开处理。只有让学生透彻地掌握磁学和电学的单一原理和应用，才能真正明白电磁学的基本原理和规律，进而将分散的、孤立的教学变成结构化、系统化的教学，让学生真正明白电磁学中电学和磁学的相互联系。为此，高中物理教学应从弄清物理情境、掌握内在基本原理和锻炼知识运用能力三个方面来分析电磁学教学。

例如，在讲解电磁学中“带电粒子在复合场中的运动轨迹”问题时，首先让学生弄清带电粒子分别在电磁和磁场中的运动轨迹，让学生在头脑中形成“抛物线”运动和“圆”运动的全过程，进而在脑海中抽象出物理模型，建立清晰正确的物理情境。其次，分别对带点粒子在电场和磁场中的运动原理进行讲解，让学生能够在带电粒子的受力大小及方向等方面深入理解带电粒子在电磁场中运动的物理知识，进而明确为什么会在电场中沿“抛物线”运动而在磁场中沿“圆”运动。再次，在学生真正掌握理解现象和原理的基础之上，分析和解决实际生活当中的相关物理问题，如磁悬浮列车的运动原因、轰击电子束加速等，进而提高学生对知识点的掌握和应用能力。

二、高中物理电磁学部分教学方法探讨

电磁学的知识内容抽象、复杂，是很多学生学习的难点。为提高学生对知识点的理解和掌握能力，可以根据电磁学的特点，巧妙的运用观察法、类比法和逆向思维法等方法进行有效教学。

1.观察法和逆向思维教学法

所谓观察法就是大脑通过眼睛的感知而进行有组织、有规律的学习活动，电磁学中有很多的知识点可以以观察的形式增强对它的理解。例如，带点粒子在电场中的运动轨迹是“抛物线”，而在磁场中的运用轨迹则是“圆”，学生可以通过观察这种运动轨迹的不同而理解带电粒子在电场和磁场中的受力情况，进而达到掌握知识的目的。所谓逆向思维教学法是指学生在学习未知的知识时，在原有的知识基础之上，反相考虑问题，以得到与新知识相关的内容或扩展到新的领域，进而起到“温故而知新”的作用。例如，在接触奥斯特实验，了解了“电生磁”的过程后，可引导学生重温历史上法拉第发现“磁生电”的过程，体会逆向思维在物理学中的重大意义。这样让学生像科学家一样去思考，不仅能重温电场的“旧”知识，还能激起学生对“新”知识强烈的探求欲望，进而提高教学效率，对学生的发展意义重大。

2.类比法

类比法是指通过将未知领域的某些方面与相似已知领域进行类比，推出未知领域与已知领域可能相似或相同的方面，进而在已知领域的基础之上理解未知领域的知识内容。在高中物理的电磁学知识中，很多的知识点是学生在平时的生活或学习中没有接触到的，这种抽象性严重制约了学生对知识点的理解。为此，可以通过类比的方法，在学习和生活中寻找与电磁学的知识点相似的事物，借助学生对已知事物的理解，类比学习电磁学的知识内容。

例如在学习“电场强度”知识点时，由于电场是一种看不见摸不着的抽象概念，很难让学生理解，而且电场强度只与其电场本身有关系，与在电场中的电荷性质没有关系，这种性质就像“重力场”一样。由于重力场是学生所熟悉的环境，也是学生已经掌握的抽象概念，因此教师可以引导学生将“电场”和“重力场”进行对比，将电场的强度和方向与重力场的强度和方向进行对比，这样会人容易让学生理解电场的特性，并掌握把电场中的一些不易理解的概念迁移到重力场中去理解，进而达到知识与能力双增的目的，对学生的发展意义重大。

三、小结

电磁学是高中物理教学中的重点和难点，制约了很多学生学习成绩的提高。为提高高中物理电磁学部门的教学效率，提高学生对电磁学知识点的掌握和应用能力，教师要认清该章节的教学结构，进而根据具体内容探索使用有效教学方法，帮助学生对电磁学知识内容的学习和掌握。

参考文献：

[1]马碧志.高中物理新教材特点及教法探索研究[J].内江科技.2009（06）.

第13篇

1.量子通信的基本原理及发展

量子是对原子、电子、光子等物质基本单元的统称。量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方式，是量子论和信息论相结合的新研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。

1.1量子通信的起源

量子通信起源于19世纪20年代的“量子纠缠”。在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化，就能立即影响到另外一个粒子，即两个处于纠缠态的粒子无论相距多远，都能“感知”和影响对方的状态，类似于人类的“心灵感应”。值得一提的是，尽管爱因斯坦最早注意到微观世界中这一现象的存在，却不愿意接受它，并把它斥之为“幽灵般的超距作用（spooky action at a distance）”，认为在量子力学的诠释背后一定有着更根本的规律，它们才能正确、全面地解释量子现象。

1.2量子通信的雏形

量子通信的概念是美国科学家贝内特（C.H.Bennett）于1993年提出，即是由量子态携带信息的通信方式，利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信的概念提出后，有6位来自不同国家的科学家基于量子纠缠理论，提出了利用卫星网络、光纤网络等传统信道与量子纠缠技术相结合的方法，实现量子隐形传送的方案，即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。

1.3量子通信的现状

目前对量子通信的理论方案和实验研究，主要集中于利用光纤信道和点对点的陆地无线光信道。在标准光纤信道中，2007年6月，一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组，在量子通信研究中创造了通信距离144公里的纪录。在点对点通信上，2008年，在《新物理学》（New Journal of Physics）杂志上，一支意大利和奥地利科学家小组宣布，他们首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子，实现了太空绝密传输量子信息的重大突破。在多点通信上，2009年9月，中国科学技术大学潘建伟教授领衔的科研团队，建成了3节点链状16公里的自由空间量子信道，并在此基础上建成了世界上首个全通型量子通信网络，首次实现了实时语音量子保密通信，在23km的自由空间信道中，实现了基于单光子的量子密钥分配；在600m的自由空间中实现了基于纠缠光子对的量子密钥分配实验。如果按照这种速度发展下去，量子通信预计在2020年之前就可以进入实用。

2.量子通信的主要特点

量子通信与成熟的传统通信技术相比，具有以下主要特点：一是保密性强。量子密码通信其实不在于密码通信本身，量子密码技术不是用于传输密文，而是用于建立传输密码本。根据海森伯不确定性原理和量子不可克隆的特点，信息的量子比特或量子位一经检测，就会产生不可还原的改变，用量子位传递加密信息，若在到达预定接收者途中被窃取，预定接收者肯定能够发现。再加上量子通信采用的是“一次一密”的加密方式，且绝对不会重复使用，确保了通信的保密安全。

二是隐蔽性高。量子通信利用单量子纠缠现象，使光子、电子甚至是原子之间能相互影响（制约），从而传递信息。当其中的一个量子发送信息时，它本身并不移动，也不用借助其他媒介，另一个相关量子自然会接收到这个信息，空间距离和中间介质将不再成为通信的障碍。由于量子通信过程不存在任何电磁辐射，无论现有的无线电探测系统性能如何先进，对量子通信这种完全无“电磁”的通信目标，也是无能为力的。

三是应用性广。由于量子通信过程与传播媒质无关，传递的过程不会被任何障碍阻隔，甚至量子隐形传态过程中可穿越大气层，所以说量子通信的应用非常广泛，它既可以在太空中进行通信，又可以在海底等恶劣条件下通信，还可以在光纤等介质中进行信息“传递”。应用到卫星通信、深海通信、太空通信和光纤通信等领域的前景广阔。

四是时效性高。由于量子通信时延为零，可以实现超光速通信，将极大地提高通信速度；量子通信具有空间远距离、大容量、易组网等特点，可以用来构筑高速、大容量的通信网络，用于高清晰度图像、大容量、超高速数据的传输，便于建立量子因特网。

3.量子通信的应用前景

3.1建立全新卫星通信网

由于单光子在现在的硅光纤和陆上自由空间中的传输距离受到了限制，使量子通信的距离目前只有百余公里，无法实现全球范围意义上的量子通信。现在已经得到广泛应用的卫星通信和空间技术，给全球范围的量子通信提供了一种新的解决方案。即可以通过量子存储技术与量子纠缠交换和纯化技术的结合，做成量子中继器，突破光纤和陆上自由空间链路通信距离短的限制，延伸量子通信距离，实现真正意义上的全球量子通信。

3.2构建超光速信息网络

随着量子通信技术的研究突破和日趋成熟，可以利用量子隐形传态以及超大信道容量、超高通信速率和信息高效率等特点，建立有特殊需求的超光速量子通信网络。利用量子通信网络可实现大容量、高速率信息传输处理及按需共享，满足信息综合分析及辅助决策的需求。

3.3用于深海通信

目前岸基与深海之间的通信是采用长波通信方式，不仅系统庞大、设备造价高、抗毁性差，而且仅能实现海水下百米左右的通信。量子通信不同于传统的“波”通信，在同等条件下，量子通信获得可靠通信所需的信噪比，要比其他现有通信手段低30～40dB，加之量子通信的光量子隐形传态与传播媒质无关，这为深海通信开辟了一条崭新的途径。

3.4用于隐蔽保密通信网

通信隐身的关键之一是要降低电磁辐射，而目前的无线电通信都要依靠电磁波传输信号，特别是远程无线电通信需要辐射很强的电磁波，即使是激光通信，也要辐射很强的光波，而量子通信既无电磁波辐射，也无强光波辐射，且采用“一次一密”的加密方式，密码具有“不可破特性”和“窃听可知性”，从而确保了信息传输的安全，提高了信息保护和信息对抗能力。

第14篇

关键词： 遥感；原理；分类；制图；应用

遥感，从广义来讲，就是指遥远的感知,非接触远距离的探测技术。从狭义来讲，指借助于专门的探测仪器（传感器），把遥远的物体所辐射（或反射）的电磁波信号接收记录下来，再经过加工处理，变成人眼可以直接识别的图像，从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律。遥感技术指从高空到地面各种对地球观测的综合性技术系统总称。它由遥感平台、探测传感器以及信息接受、处理与分析应用系统等组成，周期性地提供监测对象数据和动态情报。遥感技术（Remote Sensing）是一门建立在空间科学、电子技术、光学、计算机技术、信息论等新的技术科学以及地球科学理论基础上的综合性技术，为现代前沿科学技术之一，具有宏观、动态、综合、快速、多层次、多时相的优势。在新技术迅猛发展的今天，遥感技术伴随着航空、航天技术的发展而不断提高与完善，服务领域因之而不断扩展，受到普遍重视，显示出极其广泛的应用价值、良好的经济效益和巨大的生命力。

一、遥感的基本原理

振动的传播称为波。电磁振动的传播是电磁波。电磁波的波段按波长由短至长可依次分为: γ-射线、X-射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。电磁波的波长越短其穿透性越强。遥感探测所使用的电磁波波段是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。 太阳作为电磁辐射源，它所发出的光也是一种电磁波。太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有: 紫外、可见光和近红外波段。 地面上的任何物体（即目标物），如大气、土地、水体、植被和人工构筑物等，在温度高于绝对零度（即0°k=-273.16℃）的条件下，它们都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性。当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时，地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同，因此它们对入射光的反射率也不同。各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。遥感探测正是将遥感仪器所接受到的目标物的电磁波信息与物体的反射光谱相比较，从而可以对地面的物体进行识别和分类。这就是遥感所采用的基本原理。

二、遥感的分类

为了便于专业人员研究和应用遥感技术，人们从不同的角度对遥感作如下分类:

1、按搭载传感器的遥感平台分类 根据遥感探测所采用的遥感平台不同可以将遥感分类为地面遥感和航天遥感。

2、按遥感探测的工作方式分类 根据遥感探测的工作方式不同可以将遥感分类为主动式遥感和被动式遥感。

3、按遥感探测的工作波段分类根据遥感探测的工作波段不同可以将遥感分类为紫外遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感。

4、按遥感探测的应用领域分类根据遥感探测的应用领域，从宏观研究角度可以将遥感分类为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等; 从微观应用角度可以将遥感分类为: 军事遥感、地质遥感、资源遥感、环境遥感、测绘遥感、气象遥感、水文遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、灾害遥感及城市遥感等。

三、遥感资料的制图应用

1、航天遥感制图

所谓航天遥感是指以航天器为传感器承载平台的遥感技术。航天遥感实践中，针对具体应用需求，选择不同的传感器如：成像雷达、多光谱扫描仪等，通过卫星地面站获取合适的覆盖范围的最新的图像数据，利用遥感图像专业处理软件对数据进行辐射校正、增强、融合、镶嵌等处理，同时，借助应用区域现有较大比例尺的地形数据，对影像数据进行投影变换和几何精纠正，并从地形图上获得境界、城市、居民点、山脉、河流、湖泊以及铁路、公路等典型地貌地物信息和相应地名信息，进行相应的标注和整饰，制作数字正射影像图。

航天遥感制图不仅在国土资源调查、土地利用监测、城市规划监测、重点风景名胜区监测中有了典型应用，而且，国家863计划信息获取与处理技术主题重大课题还开展了利用分辨率为0.61m的QUICKBIRD卫星影像进行城市大比例尺地形图的更新研究。此外，高分辨率卫星遥感影像还可提供立体像对，可用于直接生成DEM数据，甚至可以进行大比例尺地形图的获取与更新测绘。

2、航空遥感制图

所谓航空遥感是指以航空器如飞机、飞艇、热气球等为传感器承载平台的遥感技术。根据不同的应用目的，选用不同的传感器：如：航空摄影机、多光谱扫描仪、热红外扫描仪、CCD像机等，获取所需资料包括：航摄像片和扫描数据。其制图应用一般包括两大方面：

（1）摄影测量制图

在测绘领域中，摄影测量学已经是一门从理论到实践都非常成熟的学科。在我国应用摄影测量的原理和方法测绘地形图有相当长的历史。目前，1:5000及其以下小比例尺地形图的测绘，基本上都采用摄影测量方法施测。计算机技术的发展给摄影测量制图带来了新的发展和变化，不仅在内业测图仪器上实现由测绘线划图到直接测绘数字地形图的转化，而且诞生了抛开了传统的摄影测量仪器设备，以软件实现地形数据采集与处理的数字摄影测量技术，这无疑是摄影测量技术发展史上的一次革命。

（2）正射影像图制作

正射影像图是一种既具有地物注记、图面可量测性等常规地形图的特性又具有丰富直观的影像信息的一种图件，是将航摄像片的中心投影经过机械式的或数字式的纠正转变为正射投影形式而生成的影像图件。正射影像图制作的优势在于，生产周期短、成本低。正射影像图分为“常规正射影像图”和“数字正射影像图”两大类，前者是通过影像拷贝和正射投影仪纠正工艺，以纸基或胶片基承载的平面型影像图件。后者则是应用数字摄影测量技术和工艺制作的以数字形式存在的影像图件，可以方便地输出成纸基或胶片基图件。目前，由于计算机技术和影像处理技术的发展，以数字形式存在的影像图件在生产技术上日趋成熟并不断完善，已经占据主导地位，并与方兴未艾的城市 GIS 技术相得益彰，应用广泛。特别是数字影像图在色彩处理方面的优越性，使其更具应用价值。

第15篇

反方观点

学者观点

微波食品对人体有害

在坚决反对使用微波炉的人看来，微波炉的罪状主要有三。其主要来源于美国马萨诸塞大学资深学者雷蒙德・弗兰西斯发表的文童：

一、微波炉会造成电磁辐射和微波泄漏。

二、使用微波炉加热，食物的营养价值严重流失。电磁波辐射改变和破坏了食物的分子结构。食物的分子每秒钟内被颠倒300亿到1000亿次，这严重违反了自然规律，营养也大大丧失。

三、微波食品会产生新的有毒甚至致癌的化合物；当你吃微波食品时，身体会集中产生一定的变化。食物中的脯氨酸(氨基酸的一种)受到微波辐射后变成烃基脯氨酸，是一种致癌物质。食用微波炉食物，人体中的一些健康指标如巨噬细胞和血色素水平也被改变，因而更容易受到细菌和病毒的攻击。这些食物容易导致癌症、荷尔蒙失调、淋巴和消化系统紊乱、血液和免疫力异常、情绪低落、永久性脑损伤，还有心脏病。

检测结果

微波炉是孕妇的头号健康杀手

日前，有关专家在一张姓孕妇家中进行了一次室内家电辐射大检测，结果显示微波炉辐射超过国家标准近一倍，成为危害孕妇健康的“头号杀手”。

据有关妇产专家的临床调查，排除遗传、用药不当等因素，家电辐射很大程度上成为损害人体生殖系统的元凶，主要表现在使孕妇发生自然流产、胎儿畸形、男子质量降低等。它还可导致儿童智力残缺，我国每年出生的2000万儿童中，其中25万为智力残缺，有专家认为电磁辐射就是影响因素之一。

正方观点

微波专家

微波炉不能用是不正确的观点

专家认为，首先应明确区别两点，即微波辐射的影响同微波炉加工食品对人的影响。微波辐射对人体的危害有大量证据证明，是确定无疑的；但采取适当保护措施，微波可广泛应用于通信、遥感等领域，造福于人类。

而经微波炉加工的食物是否对人体有害，目前还缺乏有说服力的证据，难以妄下断言。在严格的科学试验之前就妄言“微波食品对人体有害”显然为时过早。作为一种提示，公众使用微波炉多注意点是可以的，但笼统地得出“微波炉不能用”的结论是不正确的。

职业卫生专家

人工烹调也产生有害物质

专家指出，微波加热食物的基本原理就是食物中含有的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和微量矿物质等在接受微波的照射后，上述成分中的离子会发生迁移和偶极子形成后的旋转。

这些离子的迁移、旋转及相互摩擦等快速运动伴有能量损耗，并以热能的形式释放。食物被微波加热程度决定于含水量的多少，含水分多的食物容易被加热，所耗能量也相对较多。

食物添加过多的芳香、辛辣、重油或某些色素时，经过高温加热，有可能使食物变质或产生某些对人体有害的东西。但实际上，在我们通常人工烹调食品过程中，同样存在这种可能性。

营养学家

微波炉加热食物不致癌

中国预防医学会有关人士表示，微波是一种高频波，以每秒24亿次的速度变换引起水分子的高速度运动、互相摩擦产生热量，以此加热和烹饪食品是不会破坏食品营养的。

美国食品和药品管理局认为，和传统烹调方式相比，用微波炉不会使食物中的营养损失得更多。实际上，用微波炉热饭菜热得快，并且不用加水，食物中的维生素和矿物质保留得更多。而且微波炉里的微波经过设计，使食物能尽快吸收，因而食物也不会被污染或成为辐射物。

另外，用微波炉加热并不会令食物产生致癌物质。因为微波属热能射线，将热能传送到食物身上，食物本质并不会因而受到任何影响。经常吃微波食品的人或动物，体内并不会发生严重的生理变化。但是无论使用什么都不能过度，当然也不能过度依赖微波炉。

特别提示

使用微波炉讲究多

微波炉的主要用途有：食物烹调、食物解冻、食物二次加热、食物干燥、脱水、食物保鲜、灭菌消毒等，还有可以烘羊毛衫防蛀，自制干花，制作陶瓷，使食物复脆，食具消毒，炒瓜子坚果等妙用。但是，对于微波炉的使用有一些禁忌是不能忽视的，如：

忌用金属器皿：因为放入炉内的铁、铝、不锈钢、搪瓷等器皿，微波炉在加热时会与之产生电火花并反射微波，既损伤炉体又加热不熟食物。

忌用普通塑料容器：使用专门的微波炉器皿盛装食物放入微波炉中加热，一是热的食物会使塑料容器变形，二是普通塑料会放出有毒物质，污染食物，危害人体健康。

忌将肉类加热至半熟后再用微波炉加热：因为在半熟的食品中细菌仍会生长。第二次再用微波炉加热时，由于时间短，不可能将细菌全杀死。冰冻肉类食品须先在微波炉中解冻，然后再加热为熟食。

忌油炸食品：因高温油会发生飞溅导致火灾。如万一不慎引起炉肉起火时，切忌开门，而应先关闭电源，待火熄灭眉再开门降温。