电磁辐射的特点范文

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关键词: 时域有限差分；涂敷材料；雷达散射截面

中图分类号:O 441；TN 911 文献标志码:A 文章编号:1672-8513(2011)05-0412-05

Analysis of the Electromagnetic Scattering Properties of the Coating Target with the Finite-Difference Time-Domain Method

ZHENG Hongxing，LI Yajing

(Institute of Antenna and Microwave Techniques, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China)

Abstract: In order to analyze electromagnetic scattering properties of a coating target in wide-band efficiently, one of computational electromagnetic methods, the finite-difference time-domain method has been used in this research. Some of the targets coated with lossy isotropic or anisotropic absorbing materials have been reviewed. The radar cross section (RCS) of these targets, which are affected by the thickness and impedance matching of the coated materials, has been investigated. Simulating results show that the absorbing properties for the electromagnetic wave are very good when parameters satisfy the matching condition, and therefore, the RCS of targets can be reduced significantly.

Key words: finite-difference time-domain; coating materials; radar cross section

雷达散射截面(RCS)是研究目标电磁散射特性的重要参数，在现代军事领域有重要应用.减小飞行器等目标的RCS，可以避开雷达的探测，实现所谓的“隐身”.很长一段时间，人们都在致力于寻找减小RCS的有效方法.目前主要有3种技术可供选择，分别是隐身外形技术、涂敷吸波材料技术以及阻抗加载技术.通常情况下，采用涂敷吸波材料的方法实现隐身［1］.然而，由机等目标的结构非常复杂，它们与电磁波相互作用的分析和计算采用近似方法.伴随着计算机技术的发展，计算电磁学得到快速发展，为研究复杂目标散射提供了一种有效的工具.时域有限差分(FDTD)法［2］是计算电磁学的重要方法之一，在宽频带分析方面显示出独特的优越性.它应用于天线、微波电路设计、电磁兼容和生物电磁学等领域［3-7］的电磁建模与仿真，同时也能够用于目标电磁散射的计算［8-10］.本文采用FDTD方法研究了单轴各向异性有耗媒质涂敷目标的散射特性，还分别以圆、矩形和椭圆截面的导体柱为例，计算了它们的RCS，与解析结果进行了对比.

1 FDTD公式及其准确建模

在同时具有电损耗和磁损耗的单轴各向异性媒质中，麦克斯韦方程组表示为

Δ×E=－μ0μr•Ht－σm•H，(1a)

Δ×H=ε0εr•Et+σe•E. (1b)

其中μ0和ε0分别为真空中的磁导率和介电常数，单轴各向异性媒质参数εr, μr, σe和σm分别表示相对介电常数、相对磁导率、电导率和导磁系数，它们均为对角矩阵, 统一表示为［a］3×3=［axx,ayy,azz］dia.采用Yee算法［2］，场分量

fx,y,z,t=fiΔx,jΔy,kΔz,nΔt.(2)

电场E和磁场H的x分量FDTD表达式为

Exn+1i+1/2,j,k=c1Exni+1/2,j,k+c2yHzn+1/2i+1/2,j+1/2,k－Hzn+1/2i+1/2,j－1/2,kΔy－c2zHyn+1/2i+1/2,j,k+1/2－Hyn+1/2i+1/2,j,k－1/2Δz ，(3a)

Hxn+1/2i,j+1/2,k+1/2=d1Hxn－1/2i,j+1/2,k+1/2+d2yEzni,j+1,k+1/2－Ezni,j,k+1/2Δy－d2zEyni,j+1/2,k+1－Eyni,j+1/2,kΔz .(3b)

其中上标n与时间离散点序列相对应，下标i，j，k与空间离散点序列相对应.(3a)和(3b)中的系数与散射目标模型在空间坐标中的位置有关，分别为

c1=2ε0εr,xxi+1/2,j,k-Δtσe,xx2ε0εr,xxi+1/2,j,k+Δtσe,xxi+1/2,j,k ,(4a)

c2,p=2Δt2ε0εr,ppi+1/2,j,k+Δtσe,ppi+1/2,j,k, p=y,z(4b)

d1=2μ0μr,xxi,j+1/2,k+1/2-Δtσm,xxi,j+1/2,k+1/22μ0μr,xxi,j+1/2,k+1/2+Δtσm,xxi,j+1/2,k+1/2,(4c)

d2,q=-2Δt2μ0μr,qq+Δtσm,qqi,j+1/2,k+1/2, q=y,z(4d)

从(4a)~(4d)可以得到全部计算空间复杂结构目标的模型表达，其余分量有类似形式.这里可以看出，只需要建立复杂结构的几何模型，麦克斯韦方程组迭代公式(3a)和(3b)不需要修改，因此，FDTD方法特别适合复杂结构的电磁场计算.

值得注意的是，传统的Yee算法采用矩形网格剖分计算空间，弯曲目标表面建模时阶梯近似带来的计算误差不可避免.为了克服这种误差，本文采用媒质参数线性加权平均的方法［11］对弯曲表面进行精确建模.如图1所示，如果某个网格跨越2种媒质，考虑立方体网格的其中1个面位于yoz平面，在电磁场的采样点处，等效媒质参数为

εeffyi,j,k=［Δy2i,j,k•ε2+Δyi,j,k－Δy2i,j,k•ε1］Δyi,j,k, (5a)

εeffzi,j,k=［Δz2i,j,k•ε2+Δzi,j,k－Δz2i,j,k•ε1］Δzi,j,k. (5b)

媒质其他参数μr、σe和σm的各个分量具有类似形式.在进行FDTD计算时，按照这个原理对计算目标的数值模型表面进行预处理，即可得到相对精确的建模，从而克服阶梯近似带来的计算误差.

2 吸波材料对目标RCS的影响

涂敷吸波材料是减小目标RCS的一种具有实用价值的技术.吸波材料发挥作用，需要具备2个条件［12］.一个条件是雷达波进入材料内部，其能量损耗尽可能大；另一个是吸波材料与空气界面的波阻抗相匹配，波在通过2种媒质的界面，不发生反射.

设各向同性媒质同时具有电损耗和磁损耗，考虑一般情况下的电磁参数为ε=ε′－jε″，μ=μ′－jμ″，则电磁波在媒质中传播系数

k=2πfcμε=k′－jk″.(6)

横电磁波进入到吸波材料内部，其能量损失为

Q(x)=E2m•k″/z•cos(φ)•e－2k″x.(7)

其中z=z0μ/ε为媒质中的波阻抗.由(7)式可知，当ε″和μ″很大时, k″才能很大，波的能量很快衰减.此时，材料能够有效吸收电磁波.

FDTD采用统一的计算公式求解麦克斯韦方程组，不需要专门讨论单轴各向异性媒质中非寻常波入射时的反射系数问题，对于寻常波入射，其规律与各向同性媒质相同.考虑波在2种媒质分界面的反射情况，当电磁波入射到阻抗分别为z1和z22种媒质的界面时，反射系数为

R=1－z2/z11+z2/z1,(8)

其中z2=μ2/ε2，z1=μ1/ε1 ，若不发生反射，则：

μ2/ε2=μ1/ε1 .(9)

对于涂敷材料的使用条件，媒质1是空气，即ε1=μ1=1.因此，为了满足上述条件，则ε2=μ2.而ε2=ε2′－jε2″，μ2=μ2′－jμ2″，则需要ε2′=μ2′，ε2″=μ2″, 于是得出

μ2″/μ2′=ε2″/ε2′.(10)

当材料的ε″和μ″很大，且满足μ″/μ′=ε″/ε′时，即阻抗匹配.吸波材料同时满足上述条件，涂覆在目标表面时，对雷达波的吸收效果比较好.

3 数值结果

由于采用了等效媒质参数建模，必须对上述算法的FDTD程序进行验证.这里考虑二维目标的RCS(散射宽度)，定义为

σRCSf=10 lg2πrEsfEif2(dBm). (11)

其中Es 和Ei分别为散射和入射的电场分量.当正弦波入射时，以媒质圆柱的二维电磁散射为例，设圆柱半径r=2λ，εr=3.5计算参数取λ=0.5m，网格尺寸δ=λ/40，计算区域取150×150的网格空间，用Mur吸收边界截断计算区域，运行1200时间步.图2分别给出了横磁(TM)波和横电(TE)波φ=0°入射时，媒质圆柱的双站RCS，结果与解析解完全吻合，验证了上述方法以及程序的正确性.

当有耗媒质涂敷在截面为矩形的金属导体柱表面时，设导体柱的边长分别为a=2.2λ，b=λ，涂敷媒质的相对介电常数εr=2-j2.在下面的算例中，均定义c=λ/δ.计算时的入射波长λ=1m，网格尺寸δ=λ/40计算区域取100×100的网格空间.图3给出平面波φ=0°入射，涂层厚度分别为0.25c、0.15c和0.05c时矩形截面导体柱的双站RCS，而此时，目标柱的外表面尺寸保持不变.从图中同样可以看出，随着厚度的增加，RCS明显减小.

当吸波材料涂敷在金属目标表面，用FDTD方法分析它的电磁散射特性.设金属椭圆柱的长短半轴分别为a=λ，b=λ/5，涂敷媒质的相对介电常数εr=2-j2.平面波以0°入射, λ=1m，FDTD的网格参数δ=λ/40，计算区域取100×100的网格空间.图4给出了保持目标表面轮廓尺寸不变，涂层厚度分别为0.25c，0.15c和0.05c时, 椭圆柱的双站RCS.结果表明，随着涂层厚度的增加，RCS明显减小，与解析结果相一致.

根据前面讨论可知，当所加涂层的媒质参数满足匹配条件μ″/μ′=ε″/ε′时，可以得到很好的吸波性能.为了验证在匹配条件下，涂敷吸波材料的吸收效果，我们来计算媒质涂敷金属椭圆柱的RCS.涂层的厚度取0.15c，媒质参数取εr=ε′-j ε″=1.6+j0.4，μ=μ′-j μ″=3.2+j0.8，此时μ″/μ′=ε″/ε′=1/4.椭圆柱目标轮廓的半轴长分别为a=λ，b=λ/5.平面波以φ=0°入射, λ=1m，FDTD的网格参数δ=λ/40，计算区域取100×100的网格空间，运行1200时间步.图5给出电磁参数匹配的媒质涂敷椭圆柱的双站RCS，与电磁参数不匹配(εr=2-j 2，μr=1.0)时的结果相比较，从图中可以看出当涂敷材料的电磁参数满足匹配条件时对电磁波的吸波效果更好.

在验证了简单几何结构的散射目标后，我们考虑一个流线型结构的二维机翼模型,如图6所示［10］.机翼模型沿x和y方向最大尺寸分别为24.0cm和2.16cm，前端涂敷媒质，沿x方向长度3.6cm，厚度1mm.TM波φ=0°入射(迎头)，频率为8.5GHz.分别考虑涂层为各向同性和各向异性媒质两种情况，用FDTD计算它的双站RCS，结果如图7所示.各向同性媒质ε=19.86+j2.18ε0, μ=1.96+j2.50μ0；各向异性媒质εzz=2ε0，μxx=2+jμ0，μzz=2－j2μ0, εxx=εyy=ε0, μyy=μ0.FDTD网格尺寸δ=0.25mm，时间步为6000.作为对比，图中还给出了没有涂层时金属机翼的双站RCS.图7表明，TM波在机翼前方迎头入射时，由于表面波的作用，在机翼尾端附近的小范围内，各向同性媒质涂敷机翼的RCS比全金属机翼大5dB左右.但对于各向异性有耗涂层，在360o观察范围内，RCS都比全金属机翼小8dB左右，可见各向异性涂层对目标RCS有明显的缩减作用.

4 结语

本文讨论了FDTD方法计算有耗媒质涂敷目标的散射，通过研究圆柱、方柱和椭圆柱等二维目标表面有涂敷材料时的电磁散射，验证了程序的准确性.对一个局部涂敷吸波材料的流线型机翼模型的仿真结果显示，当涂敷材料的厚度适当且媒质参数满足某些条件时，可以非常有效地缩减目标的RCS.由于三维结构的计算需要占用较多的计算机资源，关于它的高效计算需要进一步研究.

参考文献:

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收稿日期:2011-05-30.

基金项目:国家自然科学基金(60871026)；天津职业技术师范大学青年教师基金(K909011) .

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关键词：环境污染；污染防治；电磁辐射；电磁环境监测

Abstract: The electromagnetic radiation pollution directly influences the environment and human health. This paper analyses the status characteristics of the electromagnetic radiation pollution and pollution in China of electromagnetic radiation, and classification and harm of electromagnetic radiation pollution are discussed. Points out the urgency of pollution prevention and control of electromagnetic radiation in China, as well as the importance of the electromagnetic environmental monitoring.

Key words: environmental pollution; pollution control; electromagnetic radiation; electromagnetic environment monitoring

中图分类号： X83

一、电磁辐射污染及其特点

1. 电磁辐射污染及其危害性

电磁辐射是指电磁波向空中发射或泄漏的现象，过量的电磁辐射会造成危害人类身体健康的电磁辐射污染。电磁辐射污染又称电子雾污染，电台、电视台、高压线、变电站、雷达站、电磁波发射塔等大型设备；电子仪器、医疗器械设备、及办公自动化设备，甚至包括家用电器如微波炉、电视机、手机等在工作时，都会产生各种不同电磁波，这些频率不同的各种电磁波充斥着我们的生活空间，这些无形的电磁波不但无色无味，还可以穿透包括人体在内的任何物质，对人体造成伤害。

随着电子技术在生活中的应用越来越广泛，我们生活空间中人为的电磁能量增长十分迅速，电磁辐射污染已成为二十一世纪主要污染源之一。正如世界卫生组织最新的公布数据显示：电磁辐射已成为21世纪人类健康最大危害之一。电磁辐射污染对人体危害主要表现有三个效应：累积效应、热效应和非热效应。长期科学实验研究表明，人类若长期处于强电磁辐射环境下，有可能造成儿童白血病，人体癌细胞加速繁殖，诱发癌症，生殖系统受到影响，使得儿童的智力受到损害；强电磁辐射还会影响人的视觉系统和心血管系统。

2. 电磁辐射污染的特点

电磁环境是存在于给定场所所有电磁现象的总和，包括了自然的和人为的，有源的（直射波） 和无源的（反射波），静态和动态，它是由不同频率的电场和磁场组成。电磁辐射污染作为一种新型污染，其主要特点有： 隐蔽性强 ;损害后果的长期性和潜伏性; 电磁辐射污染对人体的影响还存在科学上不确定的因素 ;

二、我国电磁辐射污染现状

1.电磁辐射已成为我国重要的污染源

二十世纪八十年代以来，随着人们对生活需求的不断增加，越来越多的电磁辐射设备被应用到我们的生活空间中，这些设备数量不断增加，分布也越来越广、设备的功率也不断变大。与此同时，随着城市人口和建筑的密度不断增大，电磁辐射已经成为一种新的城市污染源。同时在农村，居民家用电器不断增加，电力、通信及交通事业的发展也非常迅速，可见电磁辐射污染已由大城市迅速向中小城市及农村扩散。1999年5月7日，国家环保总局正式公告：电磁辐射危害人体健康。2000年3月28日，国家经贸委下发安全第189 号文件：电磁辐射需加以防护。2001年8月6日，中国消费者协会第9号消费警示：日常生活需防电磁辐射。

2.我国电磁辐射污染纠纷不断增加，矛盾不断激化

近年来，我国的电磁辐射污染纠纷日益增多，电磁辐射污染投诉率居高不下，因电磁辐射污染纠纷提起的诉讼也越来越多。电磁辐射污染的损害后果具有长期性和潜伏性，一般不会因电磁辐射污染立即对人体造成显而易见的损害后果。故以电磁辐射污染所致人身伤害为由要求损害赔偿的纠纷相对较少。但也有越来越多长期暴露在电磁辐射环境中，现已出现可能与长期电磁辐射污染有关的严重损害后果的人，向电磁辐射设施、设备的所有人或使用权人提出了侵权损害赔偿的要求。 因手机电磁辐射污染引发的纠纷 ，在使用中产生电磁辐射的产品很多，如各种家用电器、办公自动化设备等，但消费者最为关注和引发大量纠纷的产品是手机。但我国至今尚无一部手机电磁辐射的国家标准，监管部门也没有做出在手机上标注辐射量的强制性要求，使得手机电磁辐射纠纷长期难以解决。

3.关于电磁辐射污染的纠纷，大多数解决不力

电磁辐射污染直接关系到大范围群众的工作和生活，公众的敏感度很高，但电磁辐射污染纠纷的解决却往往难以获得各方都较为满意的结果。其主要原因是： 电磁辐射污染防治的科学宣传不够 ;不尊重公众私权，造成对立局面 ;法律法规不健全，环保执法力度不够。

作为一种迅速出现的新污染源，我国对电磁辐射的研究仍处于起步阶段，电磁辐射污染方面相关的法律法规等，我国在这块还存在空白和矛盾的地方，而且环保执法“刚性”不足，有加大了解决此类污染纠纷的难度。

三、我国电磁环境监测的发展概况及前景

我国对电磁环境方面的研究起步较晚。进入20 世纪90 年代，我国高科技产业和国民经济发展迅速，电磁环境监测方面的要求也随之提高，因此，一批电磁环境实验测试中心相继建立。但是，目前我国对电磁环境方面的研究大多停留在某一实际干扰问题的防护水平上，比较成熟的电磁环境分析和预测软件目前还没有。由于我国电磁环境近场测量设备的研制工作也开展比较晚，目前国产的近场测量仪器及设备存在屏蔽性能差、灵敏度低、频带范围窄、测量费工费时、型号少、精度差等问题。

四、以完善监测机制促进监测质量

1.制定全面及时的质控计划。质控工作涉及到监测工作的每个工作环节，每年年初根据监测站的实际情况制定出详细的质控计划。这些计划包括: 仪器设备检定计划，仪器运检，仪器核查计划，人员培训计划，使用标准物质计划，参加能力验证和比对计划，质控考核计划等。质控工作单纯的对于工作量来说，的确是任务量的增加，但其作为监测工作的流程的不可缺少的组成部分，承担着维系监测数据生命线的保障作用，因此，质控工作计划是顺利完成监测任务的前提和基础。从事质量管理的人员要对监测任务，受控的岗位及受控的工作环节了如指掌，才能制定出适合本单位切实可行的质量控制计划和质控措施，进而使质控工作顺利进行。

2.提高质量意识，端正管理思维。我国环境监测经过实践已经积累了相对成熟的质量管理经验，各单位在质量体系文件指导下，全面提高监测人员的质量意识，让管理的理念和意识转化成为每个监测环节的自觉行动，使质量管理的规范和要求在各个工作领域得到贯彻落实。管理者应当坚持质量就是生命的原则，建立健全本单位的质量管理体系，把各项管理措施落到实处，反对形式主义，在从事质量检查和评审工作时不能走过场，同时运用好常规的管理措施，如现场空白、密码平行、加标回收、不定期监督检查等；质量管理员是质量管理工作的中间环节，应给予一定的权力，配备相应的资源，让他们在各自的岗位上发挥其应有的质量管理效能；正确处理好管理、人员、任务三者之间的关系，在人员和任务发主冲突时，质量管理措施仍然要执行到位，不能由此形成管理时紧时松的坏习惯。

3.进一步加强环境监测的政府行为属性。因为环境监测是社会公益性事业，政府应该始终掌握能力建设的主导权。没有政府的重视，无法解决能力建设资金的问题。各级政府应将环境监测能力建设纳入财政预算，从组织机构、应急专业队伍建设、装备配置、技术标准、科技进步、应急信息平台和应急综合指挥协调系统等方面不断加大投入，尽快形成适应新形势需要的环境监测体系。加强政府行为属性也意味着要加强强制干预和管理，从公权力上的根本上构建实时的环境监测机制。

五、结束语

迄今为止,电磁环境对人类影响的许多问题仍无定论,而随无线电技术的快速发展,电磁环境问题变得越来越复杂,越来越突出,电磁环境监测技术的重要性也日益凸现。因此,有关电磁环境监测方面的研究具有十分广阔的前景。值得庆幸的是,提高环境保护意识,加强电磁辐射污染的防护、治理及监测,已经成为了人们的共识。

参考文献

[1] 徐鹏,张建春.电磁辐射污染对人的危害与防护[J] . 中国个体防护装备,2001 (5) :17 - 20.

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关键词:电磁辐射；环境监管；策略探析

电磁辐射既是一种资源也是一种环境污染物，而且还具有较强的隐蔽性能，从而也就让环境监管难度变得更加困难。在我国，主要是运用双轨监督和分级审批的方式来应对豁免水平之上的电磁辐射体，也就是借助于国家和省级环境保护相关部门进行审批，监督权交由行业主管部门来实施。有关基站电磁辐射具有一定的特点，如果处理不当，不仅会造成非常严重的污染危害，而且也会给我国的经济发展造成严重损失。

一、有关基站电磁辐射特点

移动通信基站天线大都是呈现一种均匀的平面阵、直线阵或者圆阵，在有效组成成分当中，基本半波振子扮演了极为重要的角色。通常情况下，将2D2/λ的距离作为天线近场距离远场的分界判定准则，当中“D”表示天线尺寸的最大值。工程上900MHzGSM是最为典型的一种基站定向天线，以此为例，远、近场分界距离大致在10米，因此，基站天线一般情况下都是处在天线的近场内天面上。从环境保护视角上来看，移动通信基站远场电磁辐射水平最为常用的是理论预测方法，但基于近常评估期间，使用的最为普遍的测量方法为现场测量方法。针对理论预算完成相应的计算工作时，通常是用微波远场轴向功率密度计算公式加以计算。由于计算公式的复杂程度较高，本文不对其进行详述。如果根据一般角度分析，基于GSM以及WCDMA等系统进行基站远场电磁辐射水平估算过程中，通常采取的方法为天线轴向电磁辐射水平测量;而针对于TD－SCDMA系统基站时，由于其自身具备智能天线，与此同时还不存在固定模式的发射方位;因此，基于系统满负载监测过程中，以及多波束赋形监测过程中，通常会采取估算电磁辐射水平的方法［1］。若以较为典型的GSM、CDMA基站为例，它的电磁辐射水平、高差以及水平距离之间的关系为:离天线水平距离15m以外的区域电磁辐射水平小于《电磁辐射防护规定(GB8702－1988)》中0．03～3GHz频段公众照射功率密度导出限值40W/cm2，随着高差的增加，上述距离逐渐减小。此外，据相关的调查显示，广东广州市主城区域移动通信基站周边，基于公共区域，电磁辐射水平通常是百分之八十;但处于0．80W/cm2内，大致为94%，则在4．0W/cm2以内。介于此，我们能够看出，移动通信基站周围环境中电磁辐射水平并不是很高。

二、有关基站电磁辐射防护与环境监管的策略探析

首先，一般情况下，公共场所和居民楼相对比下，前者天面借助于加锁。设立警示牌，而且还有专人管理等方法，通过这些方法能够有效的预防群众进入到天面中，相对于居民楼天面而言，公共场所天面群众的活动可能性要小很多［2］。介于此，在架设基站的时候，应该更加倾向于选择公共场所。因为基站天线周围都会伴随着非常高的电磁辐射水平且都是在天面上集中，而居民楼天面所处地区很多居民都能够轻易到达，所以针对于高于电磁辐射水平管理目标值的相关基站，应在整改时尽可能的不借助于加锁的方式，而应该借助于基站发射功率来约束天线的架设位置、角度以及高度等，从而让公众能够到达的天面区域中所存在的电磁辐射水平在管理目标值内。其次，对存在较高电磁辐射水平的天面各个监测点位的站点，应该对其周围的电磁辐射源进行着重调查，并及时实施分频测量;针对于共建共享站，倘若存在基于监测点位当中的电磁辐射水平要远远高于项目管理所设定的目标值的情况下，那么则需针对天面上每一个基站的信息进行深入分析、评估，进一步明确分频测量方法及成果。第三，要明确的要求验收基于验收环节，需明确的内容包括:(1)时基站变更的数量;(2)是不是属于共建共享站;(3)天线属于何种类型，天线采取何种架设方式;(4)基站所处区域的类型以及基站变更的发射机参数类型以及应如何处理未验收的站等方面;严格规范典型站的抽测比例和典型站的选取原则。第四，针对基站发射功率来说，基于环评以及验收批复过程中，需明确的是绝对不可高于核准功率。倘若需对天线角度进行调整，并对相关功率进行调整，则需做好该基站环境的电磁辐射水平的检测工作，并交由相关的环境保护机构进行备案和记录。第五，从基站的建设性质的视角上来看，尤其是对界定扩建、改建以及技术改造等进行明确的过程中，将对基站的各个参数进行填写的过程中，应该保证参数的规范性和正确性，在改建或扩建基站的过程中，应该在基站信息表中记录好改建或扩建之前的基站信息。最后，要详细的解释室内基站和微蜂窝基站分布的原因，并明确给出能否可以将其设为评价对象，如果需要评价，则应该严格的规定它的监测和评价内容;倘若对室内分布基站完成了相对应的评估，同时对微蜂窝基站完成了相对应的评估，那么基于验收监测期间，应该明确规定是否需要对其进行验收，如需验收，验收方法选择哪一种［3］。

三、小结

随着当下相关基站的迅速发展，人们在对其所带来的便利进行享受的同时，也更加重视电磁辐射对环境和人体健康所带来的危害。因此，只有国家或省级环境保护相关机构对电磁辐射水平做到严格监测，在建设、规划和维护相关基站的过程中，严格规范电磁辐射防护措施的实施工作，落实贯彻环境保护意识，才能让公众和环境得到更好的保护。

作者:吴俊 单位:成都理工大学核技术与自动化工程学院

参考文献:

［1］张艳春，晁晓会，耿德军，贺金龙，彭燕，吴永红，李志慧，高艳，李雨，张成岗．复杂电磁环境作业人员对电磁相关知识的认识情况分析［J］．军事医学，2014，01:57－61．

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关键词：电磁技术；电磁污染；防护

中图分类号：F42文献标识码：A

一、人类生存环境的新威胁―电磁辐射

当今日益增多的电磁辐射成为危害人体健康的环境因素之一，辐射作为环境污染和职业危害的一种新形式，受到政府和社会各界的普遍关注。任何带电物体的周围都存在电场，而周期变化的电场将会产生周期变化的磁场，也就存在电磁波，产生电磁辐射，如果这种辐射的量超过限定条件，那么就会对环境形成电磁污染。和无处可躲的大气污染、水污染、噪声污染一样，电磁辐射同样无处不在，这使它成为公认的危害人类健康的“致病源”之一。目前，生活中常见的较强的电磁辐射的电器主要有：手机、计算机、微波炉、电冰箱、电视等电器，与人们工作、生活息息相关的计算机和手机对人们造成的危害更值得关注。许多上班族和沉迷于网络世界的网民每天面对计算机的时间往往超过8小时，手机又是现代社会人类不可缺少的电子通讯产品。计算机、手机本身就是一个不可小觑的电磁辐射源：微处理器、主板、显卡、声卡、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量，加之人们长期近距离的接触，这些电子产物所发生的电磁辐射对人体健康已构成了新的威胁。

二、电磁辐射对人体的危害

电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。

电子产品已进入现代社会的各行各业和千家万户，它给人们的工作、学习、生活带来了极大的方便。但使用电子产品所致的毛病也与日俱增，“计算机病”尤为严重，已严重影响了人们的身心健康。主要表现为神经衰弱综合症（头晕、头痛、疲劳、失眠或噩梦、记忆力减退、情绪低落等）、肩颈腕综合症（骨骼不适、手指麻等、有压痛），以及腰背酸痛、抗病能力降低等，发病率最高的是那些每天在计算机旁敲击键盘的专业人员。这些专业人员精神压力大，大脑处于高度集中和紧张状态，这是产生神经衰弱综合症的根源。面部褐斑、类似红斑或湿疹等的出现，亦与精神因素密切相关。专业人员连续注视计算机屏幕，长时间近距离盯着闪烁的荧光屏，易使眼睛充血、干燥、怕光，严重者还会使眼球视网膜的感光功能失调，晶体受损，暗适应能力降低，造成视力减退。孕妇、儿童和老人是电磁辐射的易感人群，而心脏、眼睛和生殖系统等是电磁辐射敏感器官。近年来的畸形儿出生率和儿童的白血病增多，电磁辐射难逃其咎。

根据国家环保总局专家分析，目前我国的电磁辐射环境是比较好的，相当于五六十年代时我国面临的水污染、大气污染的情况，有苗头出现，还未到严重的地步。但从现在就要从严管理，未雨绸缪。因为社会经济发展离不开对电磁辐射的应用。若电磁污染到了环境无法忍受的地步，再想进一步发展经济就举步维艰了。

三、生活中电磁辐射的防护

随着文明的发展，人类进入信息社会，电磁辐射时时刻刻都伴随着我们。电子产品带来的电磁辐射污染的污染源无处不在，我们又不能因为存在电磁辐射而放弃使用这些高科技产物，使生活质量倒退。因此，面对生活中与我们息息相关的各类电子产品，做一些基本的了解和防护措施，有效预防电磁辐射，减少对身体的危害至关重要。

家用电器辐射类型及辐射特点：

微波炉：门缝处辐射最大，启动时辐射最大，所以烹饪时不要过于靠近，辐射范围可达7米。

电热毯：电热毯通电后会产生电磁场，产生电磁辐射。孕妇如果使用电热毯，长时间处于这些电磁辐射当中，最易使胎儿的大脑、神经、骨骼和心脏等重要器官组织受到不良的影响。

加湿器：不宜离人体过近，使用时尽量保持适当距离。

液晶电视、显示器：液晶产品的卖点就是辐射较小，可放心使用。

笔记本电脑：辐射集中在键盘上方，使用时应与电源适配器保持一定距离。

手机：尽量使用坐机拨打电话，少用手机拨打电话。手机接通瞬间释放的电磁辐射最厉害，使用时头部和手机天线的距离尽量远一些，最好使用分离耳机和话筒接听电话。

计算机：（1）使用计算机的时候尽量减少接触时间并与屏幕保持适当距离，使用非液晶显示屏幕时，最好能加装防辐射隔离屏；（2）在计算机桌旁放一盆仙人掌，仙人掌可以吸收计算机释放出来的电磁辐射；（3）身体处于屏幕71厘米以外的地方，接受的电磁辐射就会大大减少；（4）不要在电脑后面或两侧安置工作台，因为电脑的后背或两侧发出的电磁辐射要远远大于前面的屏幕等。

家用电器的类型很多，辐射的强弱也不尽相同，我们要不断探讨并及时改进使用方法，尽可能地减少电磁辐射对人体的危害。

1、居家防辐射。据放射检测专家分析，目前居民家中使用的天然装饰石材中，有一部分具有放射性污染。有些家庭装修使用的壁纸、壁布、涂料、塑料、板材等，释放出大量有害气体，致使居室空气污染严重，变成了“辐射屋”、“污染房”。因此，无论是购房或租房，都应先彻头彻尾地做辐射检查，尽量避免生活在不健康的环境中，如已无法改变住所，则要测出辐射最强的是哪里，加以屏蔽或调整家具位置，使家人接触辐射材料的距离加大，接受辐射的时间减少。

2、不要把家用电器放的过于集中，或经常一起使用。以免使自己暴露在超剂量辐射的危害之中。人体不可能获得屏蔽，如果同时使用各类电器，就如同被电磁波包围，从而对人体造成危害。

3、提高自我保护意识。重视电磁辐射可能对人体产生的危害，多了解有关电磁辐射的常识，学会防范措施，加强安全防范。根据各类电子产品的应用手册及指示规范，保持安全操作距离。购买电子产品时应注意证实该产品是否已经过3C认证（国家对电子电磁兼容性的平安认证），尽量减少对高辐射产品的使用。

4、当电器不使用时，最好把电源关掉，而不是让它处于待机状态。这样，不仅可以省电，还可以减少微量电磁辐射的累积。

5、长时间看电视、电脑后及时洗手洗脸，保持室内空气流通。

6、各种家用电器、办公设备、移动电话都应尽量避免长时间操作。如电视、电脑确需长时间使用时，应注意至少每小时离开一次，采用眺望远方或闭上眼睛的方式，以减少眼睛的疲劳程度和所受辐射影响。

7、多食富含维生素A、C和蛋白质的食物。如胡萝卜、白菜、豆腐、牛奶、鸡蛋等食物，以利于调节人体电磁场紊乱。

8、多喝水。茶中的茶多酚有利于防辐射。

四、结语

在电磁辐射广泛存在的今天，可以说电磁波与我们生活密不可分，显然我们在充分利用电磁波给我们带来便利的同时注意减少电磁辐射对我们的伤害才是我们需要做的工作。电磁辐射泄漏是一项系统工程，任何单一的防护措施都不是万无一失的。要根据不同电器产品的特点采用与之相适应的最佳防护措施进行综合防护。

（作者单位：平高集团）

主要参考文献：

[1]沈颐宁.电磁场与电磁波.北京：科学出版社，2007.

[2]黄德寅.电磁辐射对生物体的生物学效应.职业卫生与应急救援，2004.

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关键词：电磁辐射 污染防治 对策

一、电磁辐射污染概述

电磁辐射污染( pollution of electromagnetic radiation)是指人类使用电磁辐射的器具而泄露的电磁能量流传播到社区的室内外空气中，其量超出本底值，且其性质、频率、强度和持续时间等综合影响而引起该区居民中一些人和众多人的不适感，并使健康和福利受到恶劣影响。我国目前的电磁辐射污染严重，尤其是在大城市更是集中，并且随着城市人口增加、建筑密度不断加大，城乡居民家用电器的迅速增加以及电力、通信、交通事业的发展，电磁辐射污染有由大城市迅速向中小城市及农村扩散的趋势，与电磁辐射污染引起的种种纠纷也日益增多并多数得不到迅速合理地解决。

二、我国电磁辐射污染防治中存在的问题

（一）科学研究不足，法律发展滞后

目前，电磁辐射污染对人体致害的机理还未完全明确，电磁辐射的安全标准、电磁辐射污染与人体健康受损之间的因果关系在科学研究上尚无定论，客观上造成了电磁辐射污染防治法律研究的困难。由于法律理论研究的不足，无论是立法机关还是相关的产业部门就电磁辐射污染对人体危害性认识也普遍不足，这一定程度上导致了法律的滞后。我国的《城市规划法》、《电信条例》、《电力法》等主要法律法规中均没有考虑电磁辐射污染的因素。电磁辐射建设项目从整体上缺乏规划，单个电磁辐射建设项目选址不当的现象大量地“合法”存在。

（二）风险防范意识不足，末端治理不力

由于电磁辐射隐蔽性、潜伏性等特征决定了这种特殊形式的污染危害一般情况下很难被人们所意识到，所以风险预防就显得更为重要，但是现实中，射频设备集中使用的单位、部门间因为重经济效益而忽视周围辐射环境的保护的情况大量存在，生产家用电器设备、产品的厂家也以其危害性没有得到科学上的证实为由忽视对于这种无形污染源的控制。虽然说风险预防不等于完全消灭风险，但是对于电磁辐射污染而言，对其进行事后治理往往花费巨大，需要采取大规模搬迁等方案作为解决办法，而这些原本是可以通过对城市建设的科学布局、合理规划就可以避免的。

（三）现行立法缺失，标准尺度不一

现有电磁辐射污染方面立法仅有原国家环境保护总局(现环境保护部)颁布的《电磁辐射环境保护管理办法》和1988年原国家环境保护局的《电磁辐射防护规定》和1989年国家卫生部的《环境电磁波卫生标准》规范性法律文件，在《宪法》和《环境保护法》中均没有明确规定电磁辐射污染防治，电磁辐射污染防治缺少单行法律。此外，电磁辐射的国家标准过于陈旧，且存在严重空白和内容冲突。有些标准虽然在行政上得到了统一，但在具体执行过程中，由于有关检测部门和执法部门在援用标准尺度不一，这对于消费者而言，仍然是一个难以解决的问题。

三、我国电磁辐射污染防治的对策

（一）加强理论研究，严守现有立法

法律发展的滞后源自法学理论研究的不足，而关于电磁辐射污染这一新型污染的法学理论研究往往必须依赖于物理、生物、医学等相关自然科学的发展程度。同时，在此基础上加强关于电磁辐射污染带来的各种纠纷的法学理论研究，真正让立法者立法有理可依，有据可循。更要注意的是，这些理论研究也不能是纸上谈兵，必须理论联系实践。

虽然目前我国的电磁辐射污染防治立法尚不健全，但是也并非是无法可依。《电磁辐射防护规定》、《电磁辐射环境保护管理办法》中都有对于电磁辐射污染防治的具体规定，《环境影响评价法》、《广播设施保护条例》、《行政许可法》、《消费者权益保护法》以及某些地方立法中也可以找到控制污染源、解决污染引发纠纷的法律依据。所以笔者认为，严守现有立法对于缓解现阶段电磁辐射污染情况，减少并及时解决由污染带来的各种纠纷具有一定效果。

（二）普及事前预防意识，确立风险预防原则

我国公民对于这种隐藏性、潜伏性强的新型污染预防意识薄弱，很多时候甚至是在电磁辐射的损害结果产生后才意识到这种污染的存在。因此，对于我国公民、单位普及关于电磁辐射污染的预防意识是急需重视的环节。

另外，电磁辐射不同于其他形式的污染源，其自身的特点决定了它的产生甚至是结果都不易被人们所察觉，而一旦污染发生，产生的损害结果将是影响巨大的。因此，仅仅通过宣传教育的软性手段是不足的，还必须在法律法规中确立风险预防原则。风险预防原则的确立能够有效地在事前采取预防措施以避免环境恶化的可能性，这也是当前世界各国对电磁辐射污染防治的普遍做法。但是，风险预防不等于完全消灭风险。电磁辐射相关产业是风险与收益并存的行业，既不能对风险视而不见，也不能为了预防风险而停止发展。风险预防原则要求根据人体健康和经济发展的需要，将人为电磁辐射水平控制在合理的范围之内，而不是消灭电磁辐射。

（三）建立统一标准，条件成熟时制定《电磁辐射污染防治法》

我们当前要做的首先是应当尽快统一电磁辐射强度国家标准，并明确其适用范围，特别是要制定多辐射源的国家标准。这不仅仅是为执法司法提供依据，对于我国的消费者权益保护与产品的出口外销也具有重要意义。

但是，统一标准的确立只是电磁辐射污染防治的一个方面，并不能从根本上解决问题。随着城乡一体化发展的推进与电子科技的日新月异，电磁辐射污染终会像水污染、土壤污染一样成为一个不得不由国家立法所解决的问题。我国目前已经积累了一定的电磁辐射管理经验，对电磁辐射污染的科学防治也在研究之中，当条件成熟时，制定《中华人民共和国电磁辐射污染防治法》是发展的必然趋势。一部完整的立法应该对基本原则、基本制度都有比较全面的规定，具体到《电磁辐射污染防治法》而言，笔者认为，应该重点包括以下内容：基本原则方面，上文提到的风险预防原则具体到立法中应该体现为预防优先、科学控制、统一规划这三者的结合，环境保护法中的环境民主、环境责任原则在电磁辐射污染防治法中也应该有所体现。基本制度方面除了传统的环境监测、环境影响评价、“三同时”等制度以外，还应该特别注意建立健全如电磁辐射规划制度、内部管理制度、公众参与制度、特殊群体保护制度等。

参考文献：

[1]刘文魁,庞东.电磁辐射的污染及防护与治理[M].科学出版社，2003年版

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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。

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生活中常见电磁辐射对眼的危害及损伤

电视机和电脑对于眼睛的损害：电视机和电脑已经成为每个家庭必备的电器之一。很多人在工作之余的大部分时间都与它们密切相伴。特别是网络发展的突飞猛进，让更多人，特别是青少年沉迷于此。青少年的视觉功能尚未完全发育完善，在受到辐射刺激后的损害比成年人往往更为严重。经常接触辐射会造成晶状体疲劳，极易造成近视等眼部疾病，甚至会对视网膜组织造成不可逆损伤。有研究表明，视网膜组织的损伤程度与辐射时间有密切关系。电磁辐射可以引起视网膜细胞的凋亡、线粒体的肿胀，光感受器细胞的变性，膜盘组织的结构破坏等。虽然视网膜眼球极后端，但由于其丰富的血管组织，以及神经节细胞层位于视网膜内侧，所以仍然极易受到电磁辐射损伤。

手机对眼的损害：手机已经成为生活中必不可少的物品之一。其功能日臻完善，上网炒股、看电影早已是司空见惯。手机属于高频辐射源，其带来的辐射与电视机和电脑相比还要严重。虽然至今为止，还没有证据确认手机与眼睛疾病发生有直接关系。但其作为辐射源，对机体特别是神经系统会造成损害这是毋庸置疑的。视觉的产生，是靠眼睛捕捉到视频信号后，传到神经系统做出编辑后产生的。神经系统的损害也必然会造成视觉系统异常。另外从直接刺激来看，手机屏幕远比电脑等要小得多，长期注视手机屏幕势必会给视觉器官造成更大的疲劳。这也是加速眼睛疾患的一个成因。

其他辐射源对眼的损害：除了上述的辐射危害以外，还有一些辐射不被我们重视。比如家里面用的微波炉等，看似与眼睛的损伤没有什么直接联系，但其实不然。

关于微波对人眼的损害，国内外多有报导，有关专家曾报导1例微波辐射所致急性眼部损伤者，右眼在100cm距离915MHz微波照射30秒后，双眼有结合膜炎，右眼出现视盘炎，有心慌、疲劳、嗜睡、厌食、失眠等症状。

一般认为，如果不超过国内暂行标准50(W/cm2)，不会产生晶体及眼底异常。但是，有关专家对从事微波技术人员450人作了调查，发现2例晶体前囊下皮质呈蜘蛛状混浊，后囊下皮质呈蜂窝状混浊，4例眼底黄斑附近或其，有1～2个新鲜出血，形成点状或三角形。并指出其诊断根据是：①白内障的形态特点是后囊下皮质蜂窝状混浊；②有长期接触微波辐射史；③临床上无其他眼病；④年龄较轻；⑤伴有与微波接触有关的其他症状，如神经衰弱等。

护理原则与护理措施

护理与防护原则：①减少与辐射源的接触时间。②在使用的时候，注意保持良好环境和习惯。③经常接触辐射的人群，应注意饮食保健。

相应措施：如何使电脑辐射对人体的危害降到最低，笔者认为应做到以下几点：①避免长时间连续操作电脑和手机，注意中间休息。要保持一个最适当的姿势，眼睛与屏幕的距离应40～50cm，使双眼平视或轻度向下注视荧光屏；②室内要保持良好的工作环境，如舒适的温度、清洁的空气、合适的阴离子浓度和臭氧浓度等；③室内光线要适宜，不可过亮或过暗，避免光线直接照射在电脑、手机屏上而产生干扰光线；④经常用电脑的，电脑的荧光屏上要使用滤色镜，以减轻视疲劳。最好使用玻璃或高质量的塑料滤光器；⑤安装防护装置，削弱电磁辐射的强度；⑥注意补充营养。电脑操作者在荧光屏前工作时间过长，视网膜上的视紫红质会被消耗掉，而视紫红质主要由维生素A合成。因此，电脑操作者应多吃些胡萝卜、白菜、豆芽、豆腐、红枣、橘子以及牛奶、鸡蛋、动物肝脏、瘦肉等食物，以补充人体内维生素A和蛋白质。而多饮些茶，茶叶中的茶多酚等活性物质会有利于吸收与抵抗放射性物质。

讨 论

鉴于电磁辐射的广泛存在以及危害，防治电磁辐射污染对于眼睛的损伤，将电磁辐射的强度减小到允许的程度或将有害影响限制在一定的空间范围内是必需的。如何减少电磁辐射对眼睛的损伤已经成为一向值得研究的课题，虽然已经出现了一些有效防辐射的镜片，但是其效果还是不明显，随着科技的进步，更多新的防护技术的应用无疑会给我们带来新的光明。

参考文献

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摘要：

X波段测波雷达在海洋观测领域具有重要的应用价值，但其电磁辐射带来的影响也愈发值得关注。通过对X波段雷达工作特点进行分析，提出了使用频谱分析仪和对数周期天线组成测量系统的电磁辐射测试方案。参照国家标准对国家海洋局南澳、遮浪海洋环境监测站的X波段测波雷达电磁辐射功率密度进行了测量和分析，结果表明：X波段测波雷达对环境危害小，对公众安全性好。同时解释了短时曝露限值的含义，提出了要加强员工安全教育的建议。

关键词：

X波段测波雷达；电磁辐射测量；功率密度；频谱分析仪

X波段测波雷达是一种基于船用X波段导航雷达，利用海面回波图像分析波浪参数的遥感观测设备[1]。X波段测波雷达支持多个厂家不同型号的X波段雷达，以国家海洋局引进MIROS公司的WAVEX系统为例，其中X波段雷达使用的谷野雷达型号为FR-2127BB，天线型号为XN24AF，其主要参数如表1所示。该雷达发射功率较高，其瞬时功率可达到25kW，在波浪观测时一般为连续工作，因此其电磁辐射对人存在一定危险性，有必要对其辐射强度开展现场测量和分析。

1电磁辐射测量原理

在电磁辐射测量中，通常用功率密度来衡量电磁辐射的强弱。功率密度是描述单位时间内通过单位面积的电磁波能量的物理量，它是无线电计量中的一个重要参数[2]。要完成对X波段测波雷达电磁辐射的测量，需要根据其工作特点对测量仪器进行对比选型并使用合理的计算方法，从而获得其功率密度。

1.1仪器选型测量电磁辐射通常采用场强仪，但由于场强仪没有频率信息，在周边有其他设备时不容易判断辐射来源和占用频段。频谱仪可以用来测量所需频段的频谱信息，在进行测量时配以相应频段的天线便可组成测试系统。频谱仪优点在于能够直接对某一频段的信号进行测量，从而避免其它频段干扰信号带来的影响。测量设备选用Agilent公司生产的N9918A[3]型频谱仪；选用德国Annoni公司生产的HyperLog60100型对数周期天线，该天线在出厂时已经过专业校准，其天线频率与天线系数[4]的对应关系如表2所示。天线与频谱仪的连接馈线选用1m长专用射频电缆，经测试可知其在X波段雷达工作频段的线缆损耗约为0dB。

1.2计算方法

1.2.1X波段雷达输出的峰值功率与平均功率由雷达原理可知，雷达发射机的输出功率可分为峰值功率Pt和平均功率Pav，二者关系。

1.2.2频谱仪测量值与功率密度的关系频谱仪对信号的测量数值以功率（单位：dBm）或电压（单位：dBuV）的形式给出，若想获得对功率密度的测量结果，需要进行一定的公式换算和推导[6-7]，其过程如下（各物理量的单位以下标形式给出）：

2环境辐射分析

2.1环境控制限值2014年9月国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局了GB8702-2014“电磁环境控制限值”，代替GB8702-88“电磁辐射防护规定”和GB9175-88“环境电磁波卫生标准”。虽然旧标准中“适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射”[9-10]改为“公众曝露”[11]，但是一般认为该限值规定的是居民区、学校、企事业单位等区域的电磁辐射限值。X波段导航雷达工作频率9410MHz，新标准中该频段的控制限值计算方法如表3所示，经计算得出其限值为1.25W/m2，由新标准中的定义可知，该限值是任意6min内的方均根值。此外，对于脉冲电磁波，其功率密度的瞬时峰值不应超过表3中所列限制的1000倍。对于X波段雷达，其峰值功率密度限制为1250W/m2。

2.2现场测量

2.2.1南澳海洋站测量结果南澳海洋站X波段雷达架设在海洋站的楼顶，气象观测场紧邻雷达，雷达天线高度与人体高度相仿，雷达安装位置和其中一个测量点位置如图1（a）。由于测试设备与雷达距离较近，为防止突发强信号对设备造成损坏，关闭了前置放大器功能，此时频谱仪的噪底为-70dBm，将频谱仪的检波方式设置为RMS（方均根值）。经测试，确定将中心频率设置为9410MHz，经过20min的测量后频谱仪的频谱及读数已基本没有变化，由图1(b)可知其平均功率为-37.4dBm，结合表2和公式可知，其平均功率密度和峰值功率密度分别为6.166×10-4W/m2和2.88W/m2。

2.2.2遮浪海洋站测量结果该站测波雷达安装位置距地面不小于10m，现场的一个测量点在距离雷达位置约36m，测量天线高度与正常人身高一致，约1.7~1.8m。由于测试设备与雷达距离比较远，为保证测量信号不会淹没在噪声中，打开了前置放大器功能，此时频谱仪的噪底为-95dBm，频谱仪的检波方式仍设置为RMS方式。经测试，确定将中心频率设置为9380MHz，经过20min的测量后频谱仪的频谱及读数已基本没有变化，由图2(b)可知其平均功率为-46.37dBm，结合表3和公式可知其平均功率密度和峰值功率密度分别为7.7625×10-5W/m2和0.363W/m2。

2.3长期照射安全性分析从以上两个海洋站实际测量的结果看，在测量点处X波段测波雷达信号的平均功率密度和峰值功率密度均远低于国家标准。这可能与大部分人的认识有所不同，造成这一现象有以下两个原因：（1）X波段测波雷达可以设置扫描范围。南澳站测波雷达设置了朝向海面的一侧发射信号，在雷达朝向观测场一侧时雷达发射机是不工作的；在海面一侧由于无遮挡，因此也没有近距离强反射信号，所以造成测试点雷达信号很弱，几乎测不到，测得的通道功率值大部分来自于带内噪声功率。（2）X波段测波雷达具有很好的方向性。X波段雷达天线的垂直波束宽度只有20°。遮浪海洋站的X波段雷达安装在支架上，距离地面不低于10m，测试时所用的对数周期天线虽然架设高度与人体高度一致，但仍不在雷达主波束辐射范围以内，虽然频谱仪可监测到雷达信号，但其辐射功率很低。人员在雷达所在地点周边活动不会受到雷达辐射危害。

3短时强辐射分析

3.1短时照射辐射限值从强电磁辐射设备旁经过或者短时间滞留，会受到短时间强辐射，超过一定限值时会直接造成伤害。对于短时间辐射情况，国际上最具权威性的标准应该是非电离辐射防护委员会（ICNIRP）颁布的“时变电场和磁场暴露限值的有关导则”[12]。该导则通过科学实验给出了职业照射最高限值为50W/m2，公众照射最高限值为10W/m2。特别需要注意，导则中指出在功率密度达到50W/m2时，对人的眼睛和生殖系统造成直接伤害，到100W/m2时会损伤人体皮肤。

3.2导航雷达限值距离一般导航雷达厂家会在说明书中提示X波段雷达三个关键功率密度限值所对应的距离，如表4所示，但多数都没有给出功率密度的意义。“时变电场和磁场暴露限值的有关导则”对这三个距离作出了解释。3.3短时照射的安全防护南澳和遮浪两个海洋站的测波雷达由于辐射方向和安装高度设置等原因，对于普通民众不会发生近距离受到雷达照射的情况。但是海洋站员工因工作关系，如设备检修调试等，受到雷达近距离辐射的可能性较大，应注意短时雷达照射的防护：首先在雷达工作时应避免近距离直视雷达，以防止眼睛受到伤害，同时应避免进入1m以内区域。此外，海洋站员工应加强电磁辐射有关安全知识的培训，提高安全意识。

4总结

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关键词：移动通信 通信基站 电磁辐射 环境保护

中图分类号：TN929文献标识码：A文章编号：1009-5349（2017）09-0196-01

随着我国社会、经济、科学的发展，现代通信技术也越来越发达，其发展过程中也面临一系列的问题，其中较为突出的就是移动通信基站电磁辐射环境保护的问题。本文浅析移动通信基站的电磁辐射环境保护。

一、移动通信基站电磁辐射

（一）电磁辐射

辐射在《新华字典》中的解释是从中心向各个方向沿着直线伸展出去，还有一种解释是热的传播方式的一N，从热源沿直线向四周发散出去。光线、无线电波等电磁波的传播叫辐射。其实从对辐射的解释不难看出，辐射是一个中性词，辐射存在于我们生活的方方面面。但是日常生活中人们听到辐射都会觉得很可怕，因为人们不能够正确理解辐射的含义，其实辐射并不可怕，当然这个前提是辐射是被控制在一定的可以接受的范围之内的，那样就不会给人体带来伤害。

（二）移动通信中基站天线的电磁辐射

在移动通信中，基站的天线根据方向可以分为全向天线和定向天线。顾名思义全向天线就是指那些可以全方位地均匀地辐射并且在平面图上还有一定的宽度，一般情况下宽度越小那么它的增益就越大。全向天线在移动通信中一般是应用在大范围的地方。与之相反的定向天线一般是应用在小范围的地方，虽然它的覆盖面积比较小，但密度是相当大的。定向天线表现在平面图中时是有一定的角度范围的，不同于全向天线是360度的，不过与全向天线相同的是它们都有一定的宽度。

二、移动通信基站的现状

当前越来越发达的通信技术使得人与人之间的沟通变得方便快捷，与此同时也推动了社会经济的飞速发展，为人类的生活带来了极大的便利。我们在充分享受便利的同时也开始关注电磁辐射对人类的影响，特别是在一些居民比较集中的地方建设基站时，人们就会出现抵触情绪，甚至是阻扰施工，更有甚者会与施工人员发生冲突，等等，给施工造成了很大的压力。根据国家的法律规定，企业在建设无线电通信基站时都要对周围的环境作出评估报告，而这个报告往往会涉及多个基站，这也就涉及成本以及周期的问题等。而且根据环境评估报告对基站进行定位选择地址难度是很大的。就目前情况来看，在环境评估报告中对基站的选址往往都是不确定的，而且如果等到批文到手之后再进行建设，情况已经发生了变化，也是无法正常建设的。这些问题都让基站的建设变得困难重要。

三、对移动通信基站电磁辐射改善措施的探讨

首先对于基站的建设要进行合理的选址，以新的基站带老的基站。在基站建设中选址是非常重要的，要符合最优化的原则，切实根据用户的需求以及网络覆盖的情况来决定选址，还要统筹兼顾整个区域的信号情况，最大限度上避免场强叠加的问题。此外，基站的选址还要考虑与城市的发展规划相结合，其中最为重要的是避免对居民和周围环境造成电磁辐射污染。在这一方面运营商还要注意加强宣传以此来化解矛盾。首先运营商要尊重公众的知情权，要将基站建设的详细情况公开告知群众，对相关知识加强宣传，让群众了解，努力化解社会矛盾，消除群众的疑虑，确保电磁辐射环境水平在国家限定的标准范围内。

四、实现移动通信的可持续发展

综上所述，我们根据移动通信基站电磁辐射的特点可以知道，其实电磁波并不可怕，此外，基站天线的电磁波辐射造成的污染其实是可以预防的，只需要根据科学规划、合理布局结构去安排基站的位置，然后做到在基站的方向上尽量避开环境敏感的建筑物等，就可以实现在发展移动通信的同时又保护环境，即实现移动通信的可持续发展。

参考文献：

[1]王群，李永卿，陈静，周美玲.110kV高压输电线路电磁场分析及评价[J].北京工业大学学报，2005（3）.

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目前,我国功能性纺织品的开发领域主要集中在内衣、家用纺织品和防护用纺织品等三个方面,涉及的功能包括抗菌防臭、远红外、抗紫外线、抗静电、防电磁辐射、拒油防水、负离子、放火阻燃、抗玷污、易去污、防水透湿、免烫 、高吸湿等。然而,目前行业面临着一大突出问题――检测难。

市场虽大 无奈检测困难

一项调查显示:在功能性纺织产品的消费人群中,买过防皱(免烫)整理产品占54%,买过拒水整理产品占31%,买过防污整理产品占25%,买过抗菌整理产品占4%。表示会再次购买的,防皱(免烫)整理占96%,拒水整理94%,防污整理占93%。这表明,功能性纺织品有良好的市场发展前景。

虽然需求巨大,然而,大多数功能性纺织品的性能消费者不能凭自己的视觉和触觉等进行判断,即看不见、摸不出和嗅不到,其功能的优劣程度,要靠一定测试方法和仪器才能进行评定。功能性纺织产品既没有色彩和图案那样直观的吸引力,又缺乏柔软飘逸等令人赏心悦目的质,只能在使用过程中慢慢品味其功效了。因此,其与其他纺织新产品一样,由于市场的不成熟,也呈现出了一哄而上、鱼龙混杂的局面,导致消费者的信任度下降。

近年来,虽然有一些科研机构、高校、标准化组织和企业开展了这方面的研究工作,并不断有一些成果面世,部分功能性评价方法也实现了标准化。但从总体上看,大部分功能性纺织品仍然缺少权威的、能被广泛接受的、经过充分科学论证的、简便易行的、重现性和准确性较高的功能性评价方法和标准。市场上王婆卖瓜式的吆喝成了消费者的主要信息来源,一些不法商家为了追求短期利益对这些高科技面料进行仿冒,真正的功能性纺织品面临珠混于鱼目的窘境,这对功能性纺织品市场的健康发展显然是不利的。

另一个不容忽视的问题就是功能性纺织品的生态安全性。众所周知,功能性纺织品的某些特殊功能,主要是通过在纤维材料中添加或在产品的后整理中使用某些具有特殊功能的化学物质来实现的。但目前在功能性纺织品上使用的这些化学物质有相当一部分并未经过严格的生态安全性能的评估,特别是未经过长期跟踪分析的安全风险评估。

典型功能的检测

抗紫外线

随着现代工业的发展,大气层中的臭氧层不断地遭到破坏,导致地表紫外线辐射量大增。紫外线是指太阳所发射的波长200～400nm的电磁波,它对人类皮肤能造成巨大的伤害。其中的UVA、UVB波段会助长黑色素生成,导致皮质老化,甚至造成白日稀⑵し舭┑炔”洹H缃,抗紫外线已成为人们习以为常的一种自我保护行为。日常生活中防晒产品层出不穷,防晒霜、晴雨伞、太阳镜等等,无不打上“UPFXX”的标识。然而,在户外特别是进行登山之类的活动,由于高山的海拔相对较高,紫外线的辐射相比平地上要强很多,这时候着装是人们抵抗紫外线辐射最直接的屏蔽物,因此,面料的防紫外线性能显得至关重要。

织物防紫外线的能力,主要取决于织物本身屏蔽紫外线的能力。屏蔽主要通过吸收光线和散射、反射来完成。影响织物防紫外线辐射性能的因素分别是织物结构、织物颜色以及漂白、染色等工艺处理。在一般情况下,吸收率和反射率增高,透过率就降低,防护性能就优越。

另外,短纤维优于长丝纤维,加工丝产品好于原丝产品,细纤维织物比粗纤维织物好,扁平异形织物优于圆形截面织物,机织物好于针织物。过测试我们发现,机织或针织结构越紧密UPF值越大。而在质地结构相同的情况下取一块浅色和一块深色面料,同时进行紫外线照射的测试,可以发现染色织物比未染色织物有更高的UPF值,并且织物颜色越深,其紫外线透过率越小,也就是说防紫外线能力越高。而织物的UVR吸收性能取决于织造过程中所采用的加工方法,如漂白、染色、施加消光剂等,这些加工过程都会对织物的UVR吸收性能产生作用。

为了使织物获得较好的防紫外性能,织物的后整理很重要。采用各种方法将无机和有机的紫外线整理剂分别或共同对纤维、纱线或织物进行处理,并使之牢固结合,这是较为传统的方法。除此之外,也可以采用纳米纺丝技术的方式。在切片聚合过程中,添加紫外线隔离因子(纳米氧化钛Ti02),使纤维及其制成的产品能有效地吸收紫外线,防止紫外线透过衣服,保护人体因紫外线过多照射而引起各种皮肤疾病。同时可以反射可视光线和红外线,降低太阳热辐射所造成的温升,保持衣服内部的凉爽感觉,让穿着更舒适与安全。这种方法具有抗紫外作用持久、永不消褪的特点。

防水透湿

人体由于运动以及新陈代谢,会通过皮肤表面蒸发水汽散热,如果这些水汽不能通过织物及时排出,就会在织物和皮肤之间产生高湿热区域,使人体感觉闷热不适。

织物的透水汽性是指气态水透过织物的能力。透水汽性与织物的原料,纱线的结构,织物组织结构及其紧密度等因素有密切的关系。当织物的一面所受水蒸气压力大于另一面时,水蒸气会透过织物。织物的透水汽按单位时间内透过水蒸气的量来表示的,它对人体的舒适和卫生影响甚大。目前,国际标准中对织物透水汽性的检测方法有很多,常用的有ASTME 96,BS 7209等,具体操作方法是:先将面料置于装有定量蒸馏水的透湿杯上,密封后称重,再放在标准规定的测试环境中(固定的温度,湿度以及气流速度),经过24小时后取出再称重,通过试样前后质量的损失来推算透过水蒸气的量。

防水透气织物是指水在一定压力下无法浸入织物,而人体散发的汗气能以水蒸气的形式通过织物传导到外界,从而避免汗气积聚冷凝在体表与织物之间,以保持穿着的舒适性。它是一种高技术、独具特色且极具实用性的功能性织物。防水对于面料行业来说并不是什么难题,关键是如何实现透气与其兼得并且实现超强防风。像雨衣、击剑服、登山服等要求不透水又不发闷,须采用微孔型织物或用传递水汽性能好的纤维制的织物。

防电磁辐射

电磁辐射已经成为继水、大气、噪声之后的第四大环境污染源。大量研究表明,电磁辐射对地球生物和人类的危害和影响已经远远超过了人们以往对它的认识。早期的防电磁辐射或抗电磁干扰研究和产品开发主要集中在军事、国防或工业领域。随着个人电脑、计算机网络通讯、移动电话、视听设备、微波炉等电子技术和产品的日益普及,电磁辐射对人们健康和生命安全的影响日益显现,开发和使用具有抗电磁辐射功能的纺织产品则是最简便和有效的手段之一。

电磁辐射是由不同波长和频率的多种类型的电磁波形成的,其频段范围可从3Hz到3×1012Hz不等。由于抗电磁辐射材料对不同频段的电磁辐射的反射和吸附能力各有不同,因此目前被采用的抗电磁辐射性能的测试方法也各不相同,必须根据抗电磁辐射材料的性质和实际用途加以选择。

防电磁辐射服装的防护方式有两种:一是用屏蔽面料直接制作的服装,另一是将屏蔽面料作为内衬或内胆制作在服装中。到目前为止,国内外尚无统一的针对抗电磁辐射纺织产品的功能评价测试方法和标准,市场上大量的抗电磁辐射纺织产品基本上都在沿用一些常规电磁屏蔽材料的性能测试方法。通常,抗电磁辐射产品可以用反射率R、透过率T、吸收率A和屏蔽效能SE来评价其抗电磁辐射的效果,其中采用最普遍的是屏蔽效能SE。研究表明,在低频时,材料的屏蔽效能主要取决于反射。由于电磁波的反射与材料表面的阻抗有关,因此,材料的导电性能越好,反射就越强,屏蔽效能就越高。而在高频时,屏蔽效能主要取决于电磁波在材料内部传播时的吸收损耗。这种吸收损耗与材料的厚度、电导率和磁导率有关。

完善测定制度 引导行业发展

将高科技运用于纺织品生产中已成为当今纺织品开发的主流, 新型纤维的应用和纺织技术的革新,使纺织品不仅美观、保暖,而且柔软富有弹性,并且发展了吸湿、透气、防雨、防风、防污、防霉、防蛀、抗紫外线、防辐射、抗静电、 保健、无霉和环保等多种功能。功能性纺织品已跳出传统形态,完全深入家用、装饰、医疗、环保、农业、建筑、地质、交通、工具、包装、休闲、防护等众多应用领域,且受到化工、汽车、机械、纺织装饰、服装等行业的高度重视。“未来的衣服能够按环境影响而向我们发出预警,例如内置全球卫星定位系统的衣服,能以光速交换数据的外套,或瞬间改变外貌的外套,Hans-Jurgen Hubner更预言纺织品能启动药物治疗。”著名功能性纺织品供应商Schoeller公司的CEO Hans-Jurgen Hubner说。

一项调查结果表明,全球消费者都喜爱不需要过多打理的服装,但不同国家的人对服装的某些具体功能偏好不同。抗皱和易于打理始终是全球消费者较为了解和期望获得的两项特性。此外,对于天然纤维,例如棉,消费者也表示出始终如一的喜爱。至于全球消费者认知度较低的,例如吸湿快干,防紫外线,除臭,抗菌也有一定市场。消费者不仅了解这些功能性并进一步转为购买行为。

我国功能性纺织品已经形成具有一定规模、品种相对齐全、功能日趋完善、发展相对稳定的产业格局,其研发和应用正向着多领域、多行业、多学科、产业化和产学研协同的方向发展,已涉及环保、医疗、卫生、矿业、热带农业、产业用纺织品、纳米、化工等领域。如电磁辐射、防护服装及其标准的研究、户外运动功能纺织品的开发、印染废水处理、天然染料及植物功能染料、镀银纤维、防蚊纺织品、功能性微胶囊、桑皮纤维、医用循环减压袜的研制等。相信随着产品开发的不断深入,功能性纺织品将是未来市场上的一支生力军。然而,令人尴尬的是,目前国内基本还没有专业专注于开发多功能纺织品的企业,功能性在很大程度上还处于被炒作概念的境地。