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防止电磁辐射纺织品的一些评价方法

考试网(www.examw.com)  2009年3月30日  
  任何带电体周围都存在着电场,周期变化的电场会产生周期变化的磁场,即存在电磁波,产生电磁辐射。过量的电磁辐射不仅对军事、国防或其他工业领域造成各种干扰,而且会侵害到生物和人类的身体健康。电磁辐射对人体在生理上的危害表现为:会导致全身的致热反应、使眼睛的晶状体浑浊引发白内障、损伤性腺、导致内分泌和中枢神经系统紊乱、引起植物神经紧张失调、干扰心脑电流、影响人体器官机能等等。为了防范电磁辐射的危害,开发和使用具有抗电磁辐射功能的纺织产品则是最简便有效的手段之一。
  1.抗电磁辐射纺织品的实现途径
  抗电磁辐射纺织产品的开发模拟了常规电磁屏蔽材料的工作原理,即以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一区域感应和辐射传播,而这种隔离是通过电磁屏蔽材料对入射电磁辐射的反射或吸收来实现的。主要有三种途径:(1)采用金属或导电纤维与其他纤维混纺或交织的办法,达到抗电磁辐射的目的。目前大部分抗电磁辐射纺织产品是以这种方式制备的,其作用机理是以反射为主,具有一定的抗电磁辐射效果。(2)采用含导电材料(某些金属及其盐类和碳黑等)的涂层剂对织物进行涂层加工制得。此类抗电磁辐射纺织材料具有一定的功效,且加工简便,但织物的服用性能较差。(3)通过对织物进行镀层加工,如利用金属溅射、真空金属镀膜、电镀或化学镀的技术,使织物表面形成一层导电膜,从而具有很好的抗电磁辐射功能,但耐久性差。
  2.抗电磁辐射纺织品的性能测试方法
  如何证明抗电磁辐射纺织品的效果呢?迄今为止,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、透过率、吸收率和屏蔽效能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(Shielding Effectiveness,简称SE)。其定义为:空间某点上未加屏蔽时的电场强度E0(或磁场强度H0 或功率W0)与加屏蔽之后该点的电场强度E1(或磁场强度 H1或功率W1)的比值的对数。SE 越高,表明材料的屏蔽效能越好。
  对抗电磁辐射织物屏蔽效能的测试方法,有不同的分类方法,其中比较多的是分成远场法、近场法和屏蔽室法。
  2.1.远场法
  远场法主要用于测试抗电磁辐射织物对电磁波远场(平面波)的屏蔽效能,它包括美国ASTM ES7 同轴传输线法和美国国家标准局(NBS)推荐的法兰同轴法。同轴传输线法是根据电磁波在同轴传输线内传播的主模是横电磁波的原理,模拟自由空间远场的传输过程,对抗电磁辐射织物进行平面波的测定。该方法的优点是快速简便,测试过程中能量损失小,测试的动态范围较宽,适用的频率范围为30 MHz ~1.5 GHz,材料的厚度可以从很薄至10 mm 的均匀织物。但由于受试材料与同轴传输装置的接触阻抗的影响,测试的重复性较差。法兰同轴法在原理上与同轴传输线法类似,但改进了样品与同轴线的连接,使其接触阻抗减小,极大地改善了测试的重现性。但该法对试样厚度的要求是≤5 mm。
  2.2.近场法
  近场法主要用于测试抗电磁辐射织物对电磁波近场(磁场为主)的屏蔽效能,其代表性的方法包括ASTM ES7 双盒法和改良的MIL STD 285 法。所谓双盒法即采用两个屏蔽盒,各内置一个小天线来发射和接收电磁辐射功率。其基本原理是:不加试样时接收天线收到的功率为P0,加上试样后接受到的功率为P1,则屏蔽效能为:SE(dB)=10 lg(P0/Pl)。此法设备简单,测试方便,但精度不够高,重现性不理想。而改良的MIL STD 285 法则在双盒法的基础上,对装置作了改进,使测试结果能较好地反映材料对近场的屏蔽效能。但该法对测试时的操作精度要求较高,测试结果受操作精度的影响较大。其适用的频率范围为1~30 MHz。
  2.3.屏蔽室法
  屏蔽室测试法是一种既非远场亦非近场或介于两者之间的测试方法。该方法的测试原理是测试有无抗电磁辐射织物的阻挡时,接收信号装置侧得的场强和功率值之差,即为屏蔽效能值。用此法测得的结果比较准确,测试频率的范围为>30MHz,对织物的厚度没有太大的要求。从人们实际生活的所处电磁场环境来看,很难划分为远场或近场,而屏蔽室 法测试时,发射天线与屏蔽体的距离可模拟实际人与发射源的距离。相对而言,对于人们在日常生活中使用的抗电磁辐射纺织产品的屏蔽效能评价,屏蔽室法更为合适。
  3.结束语
  随着科技发展和人们生活水平的不断提高,各种电子设备和家用电器相继进入工作和生活空间,其在使用过程中都会发射或漏泄一定强度的电磁波。当前电磁辐射已成为继水污染、大气污染、噪声污染之后的第四大污染。因此,各种防电磁辐射产品相继得到研究开发,以减少电磁辐射对人类健康的危害,其中,防电磁辐射的服装也是比较热门的产品。
  市场上喜欢用防辐射面料包裹手机等方法来证明服装的屏蔽效能,这缺乏科学根据,容易误导消费者。防护面料的防护性能指标一般为20 ~40 dB,比较好的可以达到50 dB。目前的防护服装面料主要由两种纤维织成,一种不锈钢纤维,另一种是碳素纤维。从电磁辐射防护的角度来说,不锈钢纤维面料的防护性能要比碳素纤维面料好。我们在选用电磁辐射防护面料时,还应了解是否为正规的专业厂家制造,且是否有电磁辐射专业检测部门的检测证书。

来源:考试网-质量工程师考试

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