2009年10月22日星期四

生活点滴之电磁辐射

 
 

SSB 通过 Google 阅读器发送给您的内容:

 
 

于 09-1-5 通过 生活点滴 作者:江东

电磁波对人体的影响
电磁波对人体的影响

上篇日志提到了电磁波相关的一个笑话,结果引来了博友强烈的关注,看来健康永远都是一个热门的话题。所以,今天晚上,cosbeta想利用自己有限的知识,再写一篇日志谈一谈电磁辐射相关的问题,当然,本人非专家,下面的论述仅做参考。

到目前为止,电磁波对于人体的损伤方向的研究仅仅限于电磁波的热效应,就如同电磁炉加热食物一样,而化学效应,如电磁波辐射是否引起的生物变异等目前尚未有实际的证据存在,所以,我们暂时也可以这样认为,电磁波对人类的伤害的原因在于电磁波会加热人体中的水分子。

低频的电磁波由于生活中不多见并且热效应也不是很明显,所以往往被忽略。有关资料说长期暴露在低频电磁波下去会影响人体的免疫力,然而由于这些说法都是根据医学上的统计数据得出,没有有力的理论支持,存在争议,因此这里就不讨论了,毕竟cosbeta对医学知识一无所知。可能有人要问低频的电磁波在哪些情况下有呢?其实他们很常见,如电磁炉、变电站等等。当然,我们也没有必要对这些过于恐惧,少用,或者离它们就不会有多大的风险了。

下面说说高频电磁波,如移动手机信号、微波炉、WLAN等等,它们对人体有多大伤害呢?首先cosbeta其实还是相信电磁波对人体的化学伤害还是很小的,毕竟这么多年,从未听说一个因为高频辐射而产生变异的。而热效应对人体的伤害却是实实在在的。因为微波主要体现在热效应上,在强电磁环境下,受伤害最大的就是人体中水分最多的地方,如眼睛、睾丸和乳房。有老师傅告诉我,在某个研究所曾经有人的眼睛就被雷达的脉冲波瞬间照瞎过。对于高频电磁波,对人体的伤害主要是通过功率来衡量。

移动信号灯下黑 有人会问,建在自己楼顶的基站对自己有多大影响呢?距cosbeta所知,由于基站的天线都是定向天线,它需要覆盖更远的地方,所以会导致灯下黑现象(如右图所示),在那里,你的手机也许根本就无法打通电话,若能打通,也未必是本基站直接发送的信号,在实际工程中,我们往往还会在基站的下面用小天线再一次做覆盖。所以,你家楼顶上的天线的目的其实将信号发射到对面,因此,只要你不要有事没事站在天线的对面去照两下(其实多数情况你是站不到对面的,因为对面就是楼边了)就不会有多大的问题。那么现在看来,你需要关注的并不应该是你家楼顶上的信号塔,而应该更加关注对面楼顶上的信号塔了。

球面传播 在分析对面楼顶的信号之前,我们先看看我们对辐射强度是如何度量的。辐射强度=电磁波的功率×受辐射面积,所以我们假设人体的面积是1.8m高*0.5m = 0.9平方米。首先给两个数据,手机最小发射功率是5dBm(约为3.2mW mW为毫瓦)最大是2000mW,基站最大的发射功率是43dBm(约为20000mW)。若将手机经常是贴身带,所以根据电磁波球面传播的特性来判断(如左图),人体接受到的功率至少是1/3=1mW。若是基站,假设离人体的距离是50m,那么可以计算出50m所在的球面的表面积大小为4*3.14*50*50,所以平均分配下来,每平方米的电磁波功率大小是20000/(4*3.14*50*50)=0.636942675,居然小于手机经常对人体的辐射,即使距离是20米,每平方米的电磁波功率大小是20000/(4*3.14*20*20)=4mW也不过和手机最低发射功率相当。另外,cosbeta在最强的天线下面测得手机的信号是-30dBm(其实这个数值才是最强的数值),那么换算的功率就是0.0001mW,那就可以忽略不计了,而平时咱们手机信号最强不过-40dBm,功率就是0.00001mW了。所以这里我们可以得出一个结论:你若是能放心用手机,便可以不用担心基站的辐射,况且cosbeta还是用手机最小功率的时候做的比较。

另外,由于GSM的机制,手机信号是可以被基站控制的,因为通信需要双向,所以若是基站信号太弱,则手机发射的功率就会很强,反之手机发射功率就会很低,因此,离基站太远,对于拥有手机的你可未必是一件好事情!所以,网络上建议你在信号不太好的地方不要拨打电话还是有一定的道理的。另外,若是你太敏感,晚上睡觉的时候把手机原离头部也是一个明智的选择。

暂时就写到这里了。拍砖的请拍砖,献花的请献花。


 
 

可从此处完成的操作:

 
 

【转载】再谈无线通信辐射

 
 

SSB 通过 Google 阅读器发送给您的内容:

 
 

于 09-10-21 通过 生活点滴 作者:江东

随着无线通信的不断发展,我们周边的电磁环境也变得越来越复杂。有资料显示BBC发射塔现在的发射功率比1920年创立时期的发射功率至少提高了30dB,也就是功率提高了1000倍,即便如此,覆盖效果依然没有当初好,可见现在的电磁环境是多么的复杂。现在,我们正在享受着3G、Wi-Fi等高速无线上网,可你是否知道你也同时在享受着电磁波的普照。人类的电磁环境越来越复杂,那是不是意味着我们时刻都生活在危险当中呢,是不是应该时刻都要注意电磁辐射呢?下面我将用我自己有限的知识来谈谈我对电磁辐射的看法。

电磁波有害么?它怎么危害人体

我曾经很仔细的搜索过电磁辐射危害介绍的相关文章,至少到目前为止,还没有发现有研究证明普通的电磁辐射能导致生物的变异反应,也就是说,目前人类能创造出来的电磁波(频率低于可见光,因为高于可见光,可能就是紫外线,也可能是伽玛射线,这已经是放射领域的事情了,放射性的危害众所周知,所以不在本文讨论范围)还不至于导致变异的产生,既然如此,我们下面的分析就不用考虑这个因素了。

好了,现在对电磁辐射危害的研究基本都锁定在电磁波的热效应这个范围内了,通俗的理解热效应就是微波炉效应,说得更直白一点:就是电磁波会对人体加热。所以现在对电磁辐射是否超标的衡量就重点在一个参数:功率。

为什么电磁波频率不同对人体的影响不同

水分子对不同频率的电磁波吸收能力不一样,一般来说,频率越低,就越容易穿透水分子,那么被水分子吸收的能量就越少;频率越高,就越难穿透水分子,所以被水吸收的能量就越多。这也就是为什么很多人,包括某些"专业人士"都会单纯的认为频率越高对人的损伤越大,其实不然,因为他们依然忘记了功率这个因素。当然也不是单纯的说频率越高,加热就越厉害。比如微波炉就工作在一个特定的频率,原因是这个频率对水加热效果最佳。

无线通信发射塔人体的影响分析

我们知道了,在频率不变化的情况下,电磁波对人体的伤害是和功率直接相关的。我在以前的日志中也专门对功率做了一个分析,那么现在我们再来分析一次。首先请回答一个问题,你或者你周围是不是无可不刻都会有手机出现?cosbeta绝对相信你的回答是肯定的,那么我们先分析手机对人体的辐射多大。手机在最小功率的情况下对人体的辐射手机最小发射功率是5dBm(约为3.2mW mW为毫瓦)最大是2000mW,若将手机经常是贴身带,假设1/3的功率都给了人体,那么人体吸收的功率约3.2mw×1/3 = 1mw。我们看看1mw的功率有多大的能力,如果要1g水的温度提升一度,这样的功率需要照射4200秒,计算公式如下:
(4200焦/千克·摄氏度) × 1摄氏度 × (1/1000)千克 / (1/1000 瓦特) = 4200秒
也就是说,这个功率对人体的加热损伤和手上端一杯热水没有两样,这就是为什么全世界敢普及手机,也没有任何有利的证据证明手机会让人致病的原因了。

当然,正在接听电话的时候,手机的发射功率可能会提高到待机功率的500-1000倍,所以长时间手机接听电话之后,你会发现你的耳朵有点发热。

这里的结论就是,待机时间的手机功率很低,热效应可以忽略,打电话的时候手机功率会极大的提高,但是也不是多么的恐怖。

接下来分析基站(无线发射塔)的辐射

一般基站最大的发射功率是43dBm(约为20000mW)。下面我们计算一下远离基站50米的地方人体能吸收到的功率数值。

作为粗略估计,假设电磁波是球面传播,那么可以计算出50m所在的球面的表面积大小为4*3.14*50*50,所以平均分配下来,每平方米的电磁波功率大小是20000/(4*3.14*50*50)=0.636942675毫瓦/平方米,这个比上面计算出来的手机相对人的功率要低。如果距离是20m,计算出来每平方米的功率大约是4毫瓦,也不过和手机最低发射功率相当。

要知道,上面都是在基站处于最大工作功率的时候所做的测试,而实际上,基站都不可能满负荷工作的。本人曾经在基站天线下面测得手机接收到的信号是-30dBm(其实这个数值才是最强的数值),那么换算的功率就是0.0001mW,更可以忽略不计了,而平时咱们手机信号最强不过-40dBm,功率就是0.00001mW了。今天更是有朋友在推特上问-77dBm是多少功率,估计这个是他手机接收到信号的功率数值吧,-77dBm大约为0.0000004毫瓦。

所以这里我们可以得出一个结论:你若是能放心用手机,便可以不用担心基站的辐射,况且这里还是用手机最小功率的时候做的比较。

为什么有些报道说基站周围的人出现了奇怪的病。

首先我个人认为这些个报道不太可靠,即使是出了奇怪的病,也不应该会是基站所影响。在全国的各大城市中,基站的分布不可能是哪一块特别密集,哪一块特别稀疏。既然大家周围都有基站,或者微蜂窝基站子系统(天线发射的功率可能比基站稍微小点)凭啥就报道中的那个区域的人出问题呢,要出问题也应该是全市区的人都出问题。所以cosbeta在这里做一个假设,报道中小区要是真有这么诡异,除非小区旁边的发射塔根本就不仅仅是移动通信塔,而是有其他秘密的超大功率的信号在发射,一般来说,这种情况不可能。

其实,电磁辐射对人的危害远远小于由于担心电磁辐射的心理因素对人体的危害。

不知道各位有没有这样的感觉,当你觉得最近要生病了,你可能就会在最近生病;心情不好的时候,容易生病;而电磁辐射,往往被媒体夸大,所以住在基站附近的人成天就担心这个事情,然后就感觉自己天天被辐射,自然一有不舒服的状态,就怪罪到移动通信塔上。

再比如cosbeta上次去一个工程现场做实验,楼顶的阿伯总是过来阻扰我们,说担心对他有辐射。于是我就解释给他听,说我们的天线是对着对面辐射的,受影响的应该是对面楼顶,即便是你在对面,这个辐射也可以忽略的,这个辐射的强度就和你家微波炉,电视机相当,若是你担心过度,心理负担过重,反而对你身体影响太大。我还说我自己天天接触,所以我绝不欺骗你,后来阿伯满意的走了。

其实很多朋友根本不知道,你现在所在的写字楼上,到处都布满了移动通信的小型天线,他们发出的功率和远方基站传过来的功率根本没啥区别,有可能还会偏大,那为啥写字楼的人没有出这样那样的问题呢?

当然,我没有完全否认电磁辐射的影响,实际是也是不可能否认的,但是万事万物有所长必有所短,你要享受现代通信就得接受目前还认为是安全的电磁辐射。

新技术对无线辐射的影响

从两个方面来讲,一方面,随着人类丢无线通信的要求越来越高,无线的覆盖率也会同时的不断提高,那么人类生存空间的电磁辐射就会越来越复杂。另一方面,随着通信技术的发展,器件的进步,调制纠错技术的进一步发展,接收机的灵敏度会越来越优异,这将使得通信设备需要发射的功率越来越下,从而减小电磁辐射的影响。

又比如现在的3G技术,特别是国产的TD,在射频领域更是采用了智能天线技术(其实这个技术和相控阵雷达是同一个技术),使得无用的辐射更小。

我们这里简单说说用智能天线技术说说为什么会使无用的辐射更少。当手机待机的时候,这个功率可以忽略,上面的计算大家可以看得出来,所以这个时候无论是基站还是手机,发射功率都比较低。一旦手机接通电话,智能天线将会直接对准你的手机发送波束,因为是电子相控阵,所以无论你走到哪里,基站的波束就能对准到哪里。无论你速度多块,甚至是超音速战斗机都能跟踪(要不然相控阵雷达能有这么厉害?)。由于信号有一定的方向性,所以无用的信号就少了很多,理论上更健康了。

在日常生活中,我们怎么对待电磁辐射

其实非技术男/女可以直接跳过上面的所有内容,直接看这一段。

如果你时刻担心着正常生活环境的电磁辐射,建议你远离市区,到人烟稀少的地方去,同时别带上你的手机。

如果你和我一样,无法离开手机这些现代通信工具

我的建议如下:

  1. 只要你不是在做雷达相关的工作,只要你没有长期接触到大功率的无线电发射设备,你现在可以不用担心电磁辐射了,如果你担心,那么这个担心带来的忧虑对你身体造成的影响将远大于电磁辐射本身;
  2. 不知道什么东西是大功率无线电发射设备?恭喜你,你和这样的设备基本上无缘,所以你可以不用去担心第一个问题了;
  3. 煲电话粥尽量不要用移动电话,如果一定要用,选个信号好的地方;原因很简单,手机和基站是双向通信的,基站信号低,那么手机就会增大发射功率,从上面的计算得之,如果你一定要担心辐射的话,请担心你身上的手机,而不是远处的基站;
  4. 遇到像"锅盖"的东西,不要到他的面前晃来晃去,这个功率可能不小,对了,如果你知道那个是用来接收电视的"锅盖",这个没有危险;
  5. TD 3G的智能天线由于是相控阵,必须要有一定体积,所以即使见到基站上面有个很大的平板天线,也无须恐慌,还是那句话,别让心理的恐惧伤害了你;
  6. 若是离你家500m之外有一个移动通信发射塔,别恐慌,那只会让你信号更好,只会让你手机发出更小的功率来照顾你;
  7. 如果你家楼顶上有一个通信塔,别担心,由于灯下黑,根本就辐射不到你;
  8. 多关心一点其他环境污染,他们对你的伤害绝对大于正常生活中的电磁辐射;

写在后面

本文的计算都是初略的计算,精确度基本可以保证在同一个数量级,所以还是有一定的参考性;

民用通信的辐射没有那么恐怖,所以也不比太担心;

咱们国家有很多所谓的"专家"太无良,所以他们的解释只会另更多人不相信,我不是专家,也不会因为曾经从事过通信行业而帮通信业说话,因为实际上民用设备就没有那么恐怖,若一看见发射塔就恐惧,那就得不偿失了。

还是欢迎指正。


 
 

可从此处完成的操作: