關于手機電磁輻射的研究

張宏琴，齊麗晶，陳殿偉

(吉林化工學院理學院，吉林吉林132022)

從手機誕生以來，手機輻射與人體健康的引發(fā)的爭論也日益增多.應該如何對待手機輻射也是一些人爭論的焦點.手機輻射對人體的影響有的人認為很大，還有人認為影響不大可忽略.針對當前的情況，本文給出了測量手機輻射的方法，以及減少手機輻射的措施.

電磁輻射本質是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場，在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場與磁場構成的平面，有效的傳遞能量和動量.手機是通過無線電波發(fā)出一種由電磁輻射形式的射頻(RF)能量組成的信號［1-4］.當人們使用手機時，手機會向發(fā)射基站傳送無線電波，這時無線電波或多或少地會被人體吸收，手機輻射之所以對人體產生危害，主要是由于人體吸收電磁輻射能量所產生的有害熱效應［5］的緣故.

1 手機輻射的測定與計算

檢驗手機輻射危害的國際標準是比吸收率(SAR).比吸收率就是測量電磁輻射對人體的影響大小，SAR指的是輻射被頭部軟組織吸收的比率，顯然SAR值越低，輻射被腦部吸收的量就越少.

比吸收率(SAR)的定義:在外部電磁場的作用下，人體內將產生感應電磁場.由于人體各種器官均為有耗介質，體內電磁場將會產生電流，吸收和耗散電磁能量.SAR的定義為單位質量的人體組織所吸收或消耗的電磁功率［6］，(單位是 W/kg).

SAR可以通過溫度的變化率來計算，如式(2);也可以通過電場測試來計算如(3)

式中:SAR:比吸收率，W/kg;Cl:液體的比熱容，單位 J/kg人體組織溫度的變化率，單位K/s;SAR標準中的限值一般指的是最大空間的平均SAR值，它是對于特定的體積或質量，通常是任意1 g或10 g立方體組織，最大局部SAR平均值［7］.

我們采用求解電磁場邊值問題的一種數值計算方法.利用有限差分法對問題的變量空間離散化，建立合適的網格剖分體系.該網格體系的特點是，電場和磁場各分量在空間的取值點被交叉地放置，使得在每個坐標平面上每個電場分量和磁場分量環(huán)繞，這樣的電磁場空間配置符合電磁場的基本規(guī)律.

計算電磁輻射對人體的作用，是把人體作為一個散射體，通過迭代足夠的時間，使人體模型內每一網格中的場都達到穩(wěn)定，計算所獲得的是人體模型內每一網格3個電場分量和3個磁場分量的穩(wěn)定值.如表1所示:

表1 人體頭部的最大電場強度Ez(V/m)

實驗時采用 IEEEC95.1-1992安全標準“對公眾照射，在任意連續(xù)30 min.

表2 人頭部SAR計算值(mW/kg)

人體全身的SAR應小于80 mW/kg，任意1 g肌體中最大SAR應小于1.6 W/kg”.根據表2，只有在d=1 cm時的局部SAR峰值超過了1.6 W/kg，而1 g組織的SAR峰值接近但沒有超過1.6 W/kg，而整個模型的平均 SAR也低于80 mW/kg.

測試結果

采用預先確定的測試方法，分別獲取撥通瞬間、通話、待機狀態(tài)下的電磁輻射，見表3～9.

1.1 手機撥通瞬間狀態(tài)下的輻射值

見表3.

表3 手機撥通瞬間狀態(tài)下的輻射值單位為V/m

1.2 手機通話狀態(tài)下的輻射值

見表4.

表4 手機通話狀態(tài)下最大輻射值單位為V/m

表5 手機通話狀態(tài)下最小輻射值單位為V/m

1.3 手機待機狀態(tài)下的輻射值

見表6～9.

表6 手機待機狀態(tài)下的最大輻射值單位為V/m

表7 手機待機狀態(tài)下的最小輻射值單位為V/m

表9 人頭部SAR計算值 (mW/kg)

從測試數據來看，在手機使用的過程中，信號剛剛發(fā)出將有很強的電磁場能量，也就是會產生一個最大輻射值，隨著振鈴第一聲響過，此輻射逐漸減小.在待機狀態(tài)下，盡管手機不時發(fā)射信號與基站保持聯系，但是電磁輻射很小.

2 結 論

總之，從SAR峰值和平均值的比較來看，手機輻射在人體內部的電磁場分布差異很大，SAR局部峰值是整個模型平均值的數十倍.當手機幾乎緊貼人頭時，局部SAR峰值已經超出了相關安全標準的限制值.由于手機通話時間一般都小于30 min，說明只有當手機緊貼人頭使用時，手機輻射才有可能對人體構成危害.因此使用手機時保持手機與頭部之間存在一定距離是減小手機輻射的最簡便和有效的方法;另外可以使用耳機減少電磁輻射.

［1］ 金夢筆，何賽靈.手機輻射測量系統(tǒng)原理及常見產品介紹［J］.移動通信，2005，29(11):103-105.

［2］ 龍崢，陳云，楊軍.基于矩量法的手機天線輻射的研究［J］.數字技術與應用，2010(3):120-121.

［3］ 甘曉.手機輻射致癌 尚無直接證據［J］.知識就是力量，2012(2):18-19.

［4］ 李一枚.電磁場與電磁波基礎教程［M］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［5］ 郭毅菲.如何減少手機輻射［J］.報刊薈萃，2011(8):82-82.

［6］ 邱豐.淺析手機輻射影響［J］.科學與財富，2011(4):3-3.

［7］ 何增軍，李建軍，周奇.手機輻射的分布及預防［J］.科技資訊，2011，32:251-256.