電磁感應(yīng)輻射精選(九篇)

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第1篇：電磁感應(yīng)輻射范文

關(guān)鍵詞： 道路照明； 無(wú)極燈； 節(jié)能環(huán)保

中圖分類號(hào)： U653.95 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1009-8631（2011）04-0089-01

現(xiàn)代化城市室外照明不僅僅是傳統(tǒng)概念上對(duì)道路、廣場(chǎng)功能性照明，還包括室外的紀(jì)念物、招牌廣告、自然景點(diǎn)、建筑物、園林小品等的亮化、美化的景觀照明。功能性照明是為了滿足夜間視覺辨識(shí)的生理、心里需要及環(huán)境安全性提供的環(huán)境照明；景觀照明則是運(yùn)用燈光創(chuàng)造以觀賞為主的藝術(shù)景觀，是自然科學(xué)和美學(xué)相結(jié)合而形成的藝術(shù)化照明。

在目前全球能源警長(zhǎng)的大環(huán)境下，我國(guó)照明用電量已占總用電量的10%-20%。按照我國(guó)提出的“中國(guó)綠色照明工程”，照明節(jié)電已成為節(jié)能的重要方面。尤其是城市室外照明已經(jīng)成為現(xiàn)代文明的重要標(biāo)志，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的重要組成部分，在照明功能的體現(xiàn)之外它注重的是燈光亮度、色彩對(duì)比、表達(dá)的是景觀環(huán)境，產(chǎn)生的是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的價(jià)值而不是照明的本身?？茖W(xué)節(jié)能的城市室外照明將是一個(gè)地區(qū)文化、科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的綜合體現(xiàn)。

一、電磁感應(yīng)燈的工作原理及特點(diǎn)

電磁感應(yīng)燈又叫無(wú)極燈，其中可分為高頻無(wú)極燈和低頻無(wú)極燈，且低頻無(wú)極燈各項(xiàng)指標(biāo)更優(yōu)。顧名思義，無(wú)極燈就是沒(méi)有燈芯的燈，大家都知道普通的白熾燈是依靠燈芯（電極）的燃燒來(lái)提供照明的，包括道路照明上用的比較多的高壓鈉燈、汞燈等都是有燈芯的，無(wú)極燈沒(méi)有燈芯，靠什么來(lái)照明呢？靠的就是電磁感應(yīng)原理。在環(huán)狀的燈管外套著一對(duì)鐵芯，鐵芯上包著繞組，當(dāng)繞組通交流電后，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，鐵芯周圍就產(chǎn)生了交變的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，再利用耦合震蕩原理將產(chǎn)生的高頻電壓注入到真空的玻殼或玻管里，使低壓汞和惰性氣體的混合蒸汽產(chǎn)生放電，輻射出紫外線，再通過(guò)三基色熒光粉轉(zhuǎn)化為可見光。正是基于法拉第電磁感應(yīng)定律的工作原理，電磁感應(yīng)燈才有了諸多的優(yōu)點(diǎn)：

（1）長(zhǎng)壽命。由于電磁感應(yīng)燈沒(méi)有電極，從而有效的避免了電極燃燒的損耗，壽命一般可達(dá)到6萬(wàn)小時(shí)以上，比普通的白熾燈長(zhǎng)100倍，即使對(duì)比壽命超長(zhǎng)的美國(guó)GE的高壓鈉燈，也要高出一倍以上（GE的高壓鈉燈一般標(biāo)稱壽命為2.8萬(wàn)小時(shí)）。

（2）節(jié)能。電磁感應(yīng)燈的功率因數(shù)很高，一般都在0.98左右，而高壓鈉燈即使在加裝電容補(bǔ)償后，功率因數(shù)也只能達(dá)到0.85左右，因此，電磁感應(yīng)燈的節(jié)能效果是毋庸置疑的。另外，電磁感應(yīng)燈的發(fā)光效率達(dá)到了80-85Im|W，屬于高光效，雖然比金鹵燈和高壓鈉燈稍低，但是用于室外照明也已足夠。

（3）高顯色性。電磁感應(yīng)燈采用三基色熒光粉，顯色指數(shù)Ra>80，在夜晚色彩還原性好，可以有效的幫助司機(jī)和行人分辨各類物體，增加道路交通的安全。色溫范圍較廣，從2700K～6400K，而且有紅、綠、蘭、白、黃等多種顏色可選。

（4）無(wú)眩光、無(wú)閃爍。電磁感應(yīng)燈的光源多采用高頻（210-230kHz）電子鎮(zhèn)流器來(lái)驅(qū)動(dòng)，無(wú)閃爍。

（5）燈功率及電源電壓的范圍寬。電磁感應(yīng)燈的功率現(xiàn)在可以做到20W～250W，無(wú)論在民用還是在工業(yè)用途中，它的適用范圍都可以滿足要求。另外，電磁感應(yīng)燈的適用電壓范圍極廣，從85V～277V，有著較好的通用性和穩(wěn)定性。

二、電磁感應(yīng)燈在綠色照明的重要作用

談到綠色照明，首先要理解它的含義，綠色照明的科學(xué)定義是：綠色照明是指通過(guò)科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用效率高、壽命長(zhǎng)、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品（電光源、燈用電器附件、燈具、配線器材，以及調(diào)光控制調(diào)和控光器件），改善提高人們工作、學(xué)習(xí)、生活的條件和質(zhì)量，從而創(chuàng)造一個(gè)高效、舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、有益的環(huán)境并充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明。

綠色照明在我國(guó)并不是一個(gè)新鮮的課題，早在1998年1月1日，我國(guó)就頒布了《節(jié)能法》，在“十一五”規(guī)劃中，綠色照明更是十大重點(diǎn)節(jié)能工程之一。我國(guó)的人均資源，特別是電力資源還是比較匱乏的，目前，我國(guó)照明耗電占全國(guó)總發(fā)電量的10-20%，相當(dāng)于二個(gè)三峽發(fā)電站的發(fā)電量，因此綠色照明工程的節(jié)能意義就顯得非常重大。

根據(jù)綠色照明的含義，除了科學(xué)的設(shè)計(jì)外，采用什么樣的照明電器產(chǎn)品在綠色照明中有著舉足輕重的作用，光源是能量轉(zhuǎn)換成光的器件，是實(shí)施綠色照明的核心。對(duì)照“效率高、壽命長(zhǎng)、安全和性能穩(wěn)定”的要求，我們可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論在光效、壽命和安全穩(wěn)定性方面，電磁感應(yīng)燈都具有良好的表現(xiàn)，是綠色照明光源的絕佳選擇。

三、電磁感應(yīng)燈的發(fā)展及推廣應(yīng)用

電磁感應(yīng)燈既然有如此眾多的好處，那么為什么不大力推廣加以使用呢？我分析原因有以下幾點(diǎn)：

（1）電磁感應(yīng)燈的推出時(shí)間不長(zhǎng)，還沒(méi)有被廣大的使用者所了解。電磁感應(yīng)燈目前還僅僅只是在專業(yè)的使用者中得聞其名，至于眾多的使用者，根本是聞所未聞。

（2）電磁感應(yīng)燈的價(jià)格不菲，目前還處在一個(gè)比較高的地位，和自鎮(zhèn)流式的節(jié)能燈及路燈所用的高壓鈉燈相比，雖然有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)短時(shí)間內(nèi)還難以被廣泛使用。

（3）電磁感應(yīng)燈的質(zhì)量還有待提高，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)亟待出臺(tái)。目前，國(guó)家對(duì)于電磁感應(yīng)燈還沒(méi)有出臺(tái)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，電磁感應(yīng)燈的生產(chǎn)廠家良莠不齊，標(biāo)準(zhǔn)不一，導(dǎo)致用戶對(duì)電磁感應(yīng)燈的信任度不夠，沒(méi)有推而廣之的積極性。

（4）電磁感應(yīng)燈的燈具和安裝方式和現(xiàn)有的路燈燈具不統(tǒng)一，不利于舊燈改造。

電磁感應(yīng)燈要發(fā)展，可以采用試點(diǎn)工程的方式加以推廣。在新建道路的路燈安裝中，可以整條道路使用電磁感應(yīng)燈，這樣，即能夠達(dá)到整條道路的和諧統(tǒng)一，也可以方便統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，查看節(jié)能效果，使廣大使用者和人民群眾能夠了解電磁感應(yīng)燈的節(jié)能功效，無(wú)形之中宣傳了電磁感應(yīng)燈的良好效果，配合完成了國(guó)家有關(guān)綠色照明示范崗工程的要求，達(dá)到一舉多得的效果。

推廣應(yīng)用的方法：

（1）加大宣傳力度，提高全社會(huì)綠色照明意識(shí)。要廣泛深入持久開展綠色照明的宣傳，提高全民的資源憂患意識(shí)和節(jié)約意識(shí)，增強(qiáng)全社會(huì)的照明節(jié)能意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。要充分利用新聞媒體和各種宣傳手段大力宣傳節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境是基本國(guó)策，大力宣傳實(shí)施城市綠色照明工程的意義和目標(biāo)任務(wù)，大力宣傳綠色照明示范工程的成效和經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)各種生動(dòng)活潑的宣傳教育，吸引全社會(huì)廣泛參與，使綠色照明工程逐步成為全社會(huì)的共同意識(shí)。

（2）堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，推廣普及綠色照明工程，要在滿足城市照明的功能需要的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持科技創(chuàng)新，加大設(shè)施投入和新技術(shù)、新光源的推廣應(yīng)用，做到安全可靠、科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、維護(hù)方便，提高城市綠色照明的效率。在新建和改造過(guò)程中嚴(yán)禁和杜絕使用高耗能、低壽命、光污染嚴(yán)重的燈具和光源。推廣使用高光效、高壽命、節(jié)能環(huán)保（如：無(wú)極燈）等的應(yīng)用，保證城市照明功效達(dá)到節(jié)能效果。

（3）建設(shè)一批綠色照明示范工程，提升城市照明品位，全面推行具有環(huán)保、節(jié)能和人文特性的綠色照明工程。

第2篇：電磁感應(yīng)輻射范文

【關(guān)鍵詞】電磁感應(yīng)；ANSYS仿真；地?zé)犭娎|

1.引言

地?zé)犭娎|采暖是近年來(lái)出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的一種較新型的采暖方式。由于利用蓄熱式地?zé)犭娎|地板輻射采暖具有舒適程度高、使用成本低、環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，更受到大眾的青睞。同時(shí)，大面積使用地?zé)犭娎|采暖供暖還可以有效調(diào)節(jié)冬季夜間閑置電力，減少能源的浪費(fèi)。我國(guó)南方地區(qū)也可以家庭或廠房為單位鋪設(shè)，所以地?zé)犭娎|采暖的普及已經(jīng)成為當(dāng)前采暖方式的重點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)。

但是對(duì)于電纜故障的斷點(diǎn)檢測(cè)一直沒(méi)有方便實(shí)用的技術(shù)和儀器出現(xiàn)。隨著我國(guó)地?zé)犭娎|采暖市場(chǎng)的逐年擴(kuò)大，地?zé)犭娎|的損傷修復(fù)問(wèn)題也越來(lái)越突出。由于地?zé)犭娎|鋪裝時(shí)預(yù)埋在地面混凝土之下，在施工和后期維護(hù)的過(guò)程中一旦電纜本身出現(xiàn)故障，維修起來(lái)相當(dāng)困難。目前在國(guó)內(nèi)針對(duì)地?zé)犭娎|故障的定點(diǎn)檢測(cè)儀尚屬空白。業(yè)內(nèi)普遍采用將地面混凝土整體破壞，再把整根電纜取出重新安裝新電纜替代的辦法進(jìn)行維護(hù)。這種辦法耗時(shí)長(zhǎng)、不利于操作，還要破壞室內(nèi)地面裝修，維修成本高，造成了大量人力、物力的浪費(fèi)，業(yè)主也不易接受。目前對(duì)于電纜故障的診斷方法主要有電容比對(duì)法、脈沖反射法等方法[1-3]。本文利用電磁感應(yīng)原理，利用ANSYS軟件進(jìn)行了電磁場(chǎng)的仿真計(jì)算，在軟件仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了檢測(cè)電路，可以在不破壞地面鋪設(shè)的情況下，檢測(cè)電纜故障點(diǎn)。

2.電磁感應(yīng)原理簡(jiǎn)介

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝nΔΦ/Δt，n：感應(yīng)線圈匝數(shù)，ΔΦ/Δt：磁通量的變化率。對(duì)載流I，長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，其周圍磁場(chǎng)為：

，其中，為場(chǎng)點(diǎn)到載流直導(dǎo)線的垂直距離，和分別為導(dǎo)線的電流流入端和流出端電流元與矢徑之間的夾角，被測(cè)電纜可以看作無(wú)限長(zhǎng)直線載流導(dǎo)線，則，，所以磁場(chǎng)。該系統(tǒng)的激勵(lì)信號(hào)由1000Uf電容的充放電產(chǎn)生，結(jié)合電容充放電公式推導(dǎo)出該系統(tǒng)中勵(lì)磁信號(hào)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為：

，其中，：激勵(lì)信號(hào)電壓；：感應(yīng)線圈的匝數(shù)；：感應(yīng)線圈的面積；：地面或墻面的磁導(dǎo)率；：任一點(diǎn)到電纜軸線的垂直距離；：勵(lì)磁電路中的充、放電電阻；：勵(lì)磁電路中的充、放電電容。由此可知，當(dāng)上述參數(shù)確定后，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即可求出。

3.地?zé)犭娎|電磁場(chǎng)仿真

常用的地?zé)犭娎|為雙芯電纜，以消除正常工作時(shí)的電磁輻射影響。一般的室內(nèi)地?zé)岵膳到y(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖中可以看出，從地面位置，即瓷磚之上，檢測(cè)地?zé)犭娎|的電磁場(chǎng)的電路設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)的強(qiáng)度。

利用有限元分析軟件ANSYS的電磁場(chǎng)分析模塊對(duì)圖1所示的典型電纜鋪設(shè)狀態(tài)進(jìn)行建模和仿真。根據(jù)地?zé)犭娎|采暖系統(tǒng)布置情況，考慮到混凝土和空氣對(duì)電磁場(chǎng)的影響方面的性能相像，在仿真模型中只考慮了通電電纜和空氣兩種材質(zhì)和模型。施加不同的電壓信號(hào)，得到的B-H值計(jì)算結(jié)果如圖2、3所示。

從仿真結(jié)果圖可以發(fā)現(xiàn)，在地面檢測(cè)時(shí)，由于混凝土和瓷磚等物體的隔離距離很大，所以電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度很微弱。而且B-H值跟信號(hào)發(fā)生器的電壓關(guān)系比較大。

4.斷點(diǎn)診斷電路設(shè)計(jì)

利用電磁感應(yīng)原理，給地下電纜上加上一定頻率的交流信號(hào)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在地面上移動(dòng)感應(yīng)線圈，利用線圈內(nèi)磁通的變化量產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)來(lái)尋找故障點(diǎn)，將感應(yīng)信號(hào)通過(guò)放大、濾波等處理后，用儀表顯示出來(lái)或利用耳機(jī)聽。在故障點(diǎn)，信號(hào)最強(qiáng)，當(dāng)探頭從故障點(diǎn)左右前后移動(dòng)時(shí)，信號(hào)即減弱或中斷，因此，信號(hào)最強(qiáng)處即為故障點(diǎn)。電路原理圖如圖4所示，根據(jù)發(fā)光二極管的變化可探測(cè)地?zé)犭娎|故障點(diǎn)在地下的位置。由于地面附近的電磁場(chǎng)強(qiáng)度較弱，線圈采集到的信號(hào)需經(jīng)放大后才能顯示。這也是電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。然后經(jīng)濾波和整流后，以LED燈顯示的方式確定故障點(diǎn)位置。

5.實(shí)驗(yàn)

選用銅鎳鉻合金雙導(dǎo)線地?zé)犭娎|，上面依次覆蓋聚苯乙烯泡沫保溫板、水泥和瓷磚，電感線圈的電感量為0.01H，兩端并聯(lián)4700uF，根據(jù)公式，選頻頻率約為340Hz。實(shí)驗(yàn)測(cè)得激勵(lì)信號(hào)的波形如圖5所示。在距地面最遠(yuǎn)約為15公分處可以感應(yīng)到信號(hào)，故障點(diǎn)范圍半徑在10cm以內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

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[2]張棟國(guó).電纜故障分析與測(cè)試[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.

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基金項(xiàng)目：浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）項(xiàng)目（2011R409021）。

作者簡(jiǎn)介：

第3篇：電磁感應(yīng)輻射范文

近日，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)杜克大學(xué)普拉特工程學(xué)院的兩位學(xué)生發(fā)明了一種可以將手機(jī)WiFi信號(hào)轉(zhuǎn)化成電流的新技術(shù)，有望在未來(lái)徹底取代手機(jī)充電器。此外，英國(guó)南安普頓大學(xué)的科學(xué)家目前正與諾基亞合作，希望共同研究利用閃電這一自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的電壓極不穩(wěn)定的電流來(lái)為移動(dòng)設(shè)備充電。那么，手機(jī)無(wú)線充電是不是指日可待了？

新型充電技術(shù)多為雞肋

我們所期待的無(wú)線充電，可能真的就像藍(lán)牙、WiFi一樣，走到哪就可以充到哪，從根本上杜絕充電器和移動(dòng)電源。但是，目前的無(wú)線充電技術(shù)卻很難使這一“夢(mèng)想”普及，衍生出了一系列各式各樣的新型充電技術(shù)。

目前，手機(jī)太陽(yáng)能充電器算是一種比較普遍的充電產(chǎn)品，價(jià)格多在一百到兩百元不等。充電器將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能后存儲(chǔ)在蓄電池里面，調(diào)節(jié)電壓從3.7伏到6伏，可以對(duì)MP3、MP4、iPad、數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)等產(chǎn)品充電。而專門的太陽(yáng)能手機(jī)充電器則是直接將太陽(yáng)能的能量轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)在太陽(yáng)能手機(jī)充電器的內(nèi)置電池里，在需要對(duì)手機(jī)充電時(shí)，太陽(yáng)能手機(jī)充電器里的蓄電池將電能輸出，對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電。

但是，太陽(yáng)能充電器也有很多缺點(diǎn)。國(guó)家發(fā)改委能源研究所研究員姜克雋告訴記者，利用太陽(yáng)能充電確實(shí)很容易實(shí)現(xiàn)又環(huán)保，但電量轉(zhuǎn)換效率非常低，充電速度慢是它最大的雞肋，僅適用于在陽(yáng)光充足的情況下臨時(shí)救急。而且，太陽(yáng)能充電也并沒(méi)有真正意義上脫離充電器，還是需要隨身攜帶一個(gè)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器。

此外，姜克雋介紹，手搖、納米充電等也適用于沒(méi)有電源線的時(shí)候充電，但是手搖的頻率以及通過(guò)納米摩擦產(chǎn)生的小輸出率的電量也很難充滿手機(jī)。

北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院的張洪欣教授也認(rèn)為，太陽(yáng)能以及手搖充電雖然很可行，但是手搖充電和太陽(yáng)能充電與目前的技術(shù)有關(guān)，現(xiàn)在還達(dá)不到市場(chǎng)化的要求，即電量不好保證，很難獲得市場(chǎng)。

看來(lái)，這些新型的充電技術(shù)看起來(lái)很潮，實(shí)際應(yīng)用起來(lái)并不是很順手，相較于用戶徹底擺脫充電線的需求還相差甚遠(yuǎn)，它們始終不能代替用戶對(duì)無(wú)線充電的需求。新型充電技術(shù)多為雞肋，用戶對(duì)手機(jī)無(wú)線充電時(shí)代的到來(lái)愈發(fā)期待。

充電革命還處于起步階段

三年前，麻省理工學(xué)院研發(fā)出一種可以在空氣中傳導(dǎo)電流的技術(shù)，這意味著，在一臺(tái)需要充電的設(shè)備如筆記本電腦和放電器之間，不需要任何物理接觸。這種技術(shù)依靠磁場(chǎng)傳導(dǎo)，科學(xué)家相信，該技術(shù)在不遠(yuǎn)的未來(lái)可以大規(guī)模運(yùn)用。

一年前，連混合動(dòng)力車都可以無(wú)線充電。有日本科學(xué)家展示了對(duì)混合動(dòng)力車進(jìn)行無(wú)線充電的新技術(shù)：一輛日產(chǎn)混合動(dòng)力車，停在距離充電柱幾米遠(yuǎn)的地方，借助電磁場(chǎng)導(dǎo)電，很快充上了電。雖然距離很近，但都給無(wú)線充電技術(shù)的應(yīng)用普及帶來(lái)了一絲希望。

目前，無(wú)線充電的技術(shù)大多借助了無(wú)形的磁場(chǎng)來(lái)傳輸電流，首先就是通過(guò)手機(jī)來(lái)普及的。

據(jù)了解，目前市面上還確實(shí)存在一種Qi標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線充電器，而且淘寶上銷售這類產(chǎn)品的商家已經(jīng)超過(guò)2萬(wàn)。

Qi便是基于電磁感應(yīng)原理進(jìn)行輸電的一項(xiàng)技術(shù)，這種充電器對(duì)手機(jī)有一定的要求。首先手機(jī)電池上必須有無(wú)線觸點(diǎn)，然后在電池?zé)o線觸點(diǎn)上吸附一個(gè)紙張薄厚的無(wú)線接收端，再將Qi無(wú)線充電器緊貼于無(wú)線接收端后面，就像把手機(jī)放在一個(gè)“電磁爐”上，便可以給手機(jī)充電了。如果是蘋果手機(jī)這種電池不能拆卸的手機(jī)，就要在手機(jī)外面套一個(gè)無(wú)線接收端手機(jī)殼，手機(jī)殼要與手機(jī)充電接口相連，才可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電。

據(jù)介紹，Qi現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)目的是為5W以下的電子產(chǎn)品提供無(wú)線電力供應(yīng)，供電效率已有70%左右，相較常用的直流電源適配器72%的平均效率相差不遠(yuǎn)。但是，此款產(chǎn)品雞肋的地方在于它并沒(méi)有擺脫充電器的束縛，還必須將手機(jī)緊貼充電器，相較于有線充電，更不利于邊充電邊使用手機(jī)。

其實(shí)，Qi無(wú)線充電器的出現(xiàn)已經(jīng)向無(wú)線充電革命邁進(jìn)了一大步，可能百年之后它會(huì)被譽(yù)為無(wú)線充電技術(shù)的前身，Qi充電技術(shù)所基于電磁感應(yīng)原理是目前最主流的無(wú)線充電技術(shù)的一種，雖限制不少，但基于電磁感應(yīng)的無(wú)線充電技術(shù)也是目前最成熟的技術(shù)。

隨著全球智能手機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，無(wú)線充電成為各大手機(jī)制造商志在必奪的蛋糕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在年初諾基亞Lumia920、三星GalaxyS系列、谷歌Nexus4、HTC8X等都已上市且具備無(wú)線充電功能的智能機(jī)，它們都可以通過(guò)感應(yīng)無(wú)線充電器充電。

但是如果想要不把手機(jī)放在“電磁爐”上，電磁感應(yīng)充電技術(shù)恐怕要徹底革新。目前已知的其他技術(shù)有磁共振充電技術(shù)，可以讓支持該技術(shù)的設(shè)備能夠放在離電源最多幾英尺開外的地方進(jìn)行充電。磁共振充電基于與磁感應(yīng)同樣的發(fā)射器技術(shù)，但是它能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)距離的輸電。但是目前這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有什么太大的進(jìn)展。

無(wú)線充電還需繼續(xù)探索

有網(wǎng)友認(rèn)為：“無(wú)線的方式除了方便一點(diǎn)似乎沒(méi)有任何好處，而且如果列一張單子的話估計(jì)還是缺點(diǎn)更多，比如電磁損耗之類的?！贝_實(shí)，無(wú)線充電的今天，存在著一些尚待解決的問(wèn)題。

北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的楊旭東教授曾經(jīng)帶領(lǐng)他的科研團(tuán)隊(duì)研究了無(wú)線充電技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，電磁感應(yīng)是目前最普遍的充電方式，得到的電量也較為充裕，足夠手機(jī)使用。而目前正在進(jìn)一步研發(fā)的是磁共振技術(shù)，當(dāng)然還沒(méi)有到成熟的階段。不論是哪一種方式，最大的制約都在于無(wú)線充電技術(shù)產(chǎn)生了對(duì)人體有害的電磁波，這個(gè)電磁波的輻射會(huì)影響人們的神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)，這也是需要繼續(xù)探索克服的問(wèn)題。

第4篇：電磁感應(yīng)輻射范文

【關(guān)鍵詞】磁流體電磁感應(yīng)洛倫茲力微觀動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)法拉第

磁流體發(fā)電技術(shù)，是高溫氣體電離成導(dǎo)電的離子流，高速通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，“磁流體”切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的技術(shù)，可以把熱能直接轉(zhuǎn)換成電流，而不再多經(jīng)過(guò)內(nèi)能到機(jī)械能這一過(guò)程，理論上發(fā)電的效率要比傳統(tǒng)發(fā)電更高，這種技術(shù)也稱為"等離子體發(fā)電技術(shù)"。

對(duì)磁流體發(fā)電原理的分析，可以很好的鍛煉高中生的邏輯推理能力與想象力。從微觀角度來(lái)看，如右圖：一群電量為q的離子，以速率v，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，正負(fù)電荷所受洛倫茲力方向相反，偏轉(zhuǎn)方向相反，上下兩板積累電荷激發(fā)電場(chǎng)。穩(wěn)定時(shí)有：

qE=qvB，粒子不在偏轉(zhuǎn)即有E=Bv，

兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)有：

U=Ed聯(lián)立兩式有U=Bdv。

教學(xué)過(guò)程中，不少學(xué)生發(fā)現(xiàn)這個(gè)式子與法拉第電磁感應(yīng)定律中，導(dǎo)體棒切割磁感線的電動(dòng)勢(shì)表達(dá)形式一致。兩者間是否有聯(lián)系呢？若導(dǎo)體棒切割磁感線，不難發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體中自由電子與棒一起定向移動(dòng)，而磁流體發(fā)電中，等離子體定向移動(dòng)，切割的是“磁流體”，導(dǎo)電的流體起到了金屬導(dǎo)線的作用。當(dāng)然法拉第電磁感應(yīng)定律完全可以使用了。這個(gè)時(shí)候教師可以提出疑問(wèn)，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的公式Bdv又是怎么得到的呢，大部分學(xué)生會(huì)想到是法拉第電磁感應(yīng)定律磁通量變化快慢得出的。再問(wèn)為什么磁通量變化快慢可以表示電動(dòng)勢(shì)呢？其實(shí)法拉第并沒(méi)有做出解釋，它是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)得到的。麥克斯韋對(duì)此做出了較好的解釋。

麥克斯韋在法拉第電磁感應(yīng)定律的基礎(chǔ)上，提出麥克斯韋電磁理論，認(rèn)為變化的磁場(chǎng)在空間中會(huì)產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)，這也是感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。從微觀角度看磁流體發(fā)電，我們能得到什么啟發(fā)嗎？經(jīng)過(guò)思考，發(fā)現(xiàn)棒電動(dòng)勢(shì)的原因又是什么呢？想象力是最偉大的，導(dǎo)體棒切割磁場(chǎng)，棒中自由電子類似磁流體中離子的定向移動(dòng)，如下圖所示。

取極短一段導(dǎo)體研究有：

導(dǎo)體水平切割磁場(chǎng)，自由電子受到如右圖所示洛倫茲力沿著導(dǎo)線向下，自由電子向下運(yùn)動(dòng)，電子在下端堆積，上端就有較多的正電荷分布，直到分布在導(dǎo)體棒上的電荷在棒內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)力qE=qvxB，有E=Bv，極短的棒兩端的電勢(shì)差U=BVd，若求整根棒的電壓，只要進(jìn)行累加即可。

看來(lái)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的根本原因是磁偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能的、克服靜電力做功是磁場(chǎng)力了？洛倫茲力永不做功？其實(shí)這沒(méi)有矛盾。如右圖洛倫茲力的合力垂直于合速度，所以洛倫茲力永不做功。洛倫茲力分力fx做負(fù)功與分力fy所做正功抵消Wfy+Wfx=0，我們平時(shí)說(shuō)的安培力FB，從微觀角度認(rèn)為是所有自由電子fx的總和，故WFB=Wfx=-Wfy。我們常說(shuō)的切割磁感線產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功，即洛倫茲力分力fy所做的功。（不少同學(xué)這里恍然大悟）

比較另一物理情景，固定的閉合導(dǎo)體環(huán)中磁場(chǎng)變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，電能是從哪里來(lái)呢？有電流，有安培力，但是無(wú)位移顯然安培力沒(méi)有做功。其實(shí)這里是由于變化磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)，渦旋電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體環(huán)中自由電子做功，提供能量。看來(lái)動(dòng)生與感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理微觀角度來(lái)說(shuō)是不同的啊，能量的轉(zhuǎn)化也不同。

在解題過(guò)程中運(yùn)用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)微觀角度考慮問(wèn)題，比磁通量的變化角度有很大優(yōu)越性。如右圖，導(dǎo)體棒向右切割，要判斷是否有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。閉合回路總面積沒(méi)有變化，磁通量不變，但是a部分磁通量增加，b部分磁通量減少。學(xué)生在閉合回路的選擇存在困難。如果從動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)微觀角度分析，只要導(dǎo)體棒切割磁感線，就會(huì)有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，而不用去費(fèi)心去研究哪一部分磁通量是否變化。

再看下圖所示，一個(gè)很長(zhǎng)的豎直放置的圓柱形磁鐵，在其外部產(chǎn)生一個(gè)中心輻射磁場(chǎng)（磁場(chǎng)水平向外），設(shè)一個(gè)與磁鐵同軸的圓形鋁環(huán)，鋁環(huán)所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下落過(guò)程中鋁環(huán)平面始終水平，鋁環(huán)半徑為R試求：（1）鋁環(huán)下落的速度為v時(shí)鋁環(huán)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多大？

從磁通量變化的角度來(lái)看，磁感線始終平行于線圈平面，磁通量為0，沒(méi)有變化，沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。從微觀角度，導(dǎo)體環(huán)切割磁感線，自由電子磁偏轉(zhuǎn)，可以把環(huán)形導(dǎo)線“拉直”，環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BV（2ΠR）。為什么兩種角度思考有不同結(jié)論呢？法拉第經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出了“只要穿過(guò)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流?！边@是正確結(jié)論，但反過(guò)來(lái)不能說(shuō)“只要有感應(yīng)電流就一定有磁通變化。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)雖然恰好也可以由磁通量變化角度導(dǎo)出，但這樣做往往會(huì)導(dǎo)致忽視了動(dòng)生 電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)的微觀角度本質(zhì)的區(qū)別。

同樣的圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，圓盤中磁通量也沒(méi)有變化，從磁通量得角度來(lái)解釋，學(xué)生很難理解，但是從動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)角度卻很好解釋。

這是某地市質(zhì)檢題目：如下圖所示，在豎直平面內(nèi)放置一長(zhǎng)為L(zhǎng)、內(nèi)壁光滑的薄壁玻璃管，在玻璃管的a端放置一個(gè)直徑比玻璃管直徑略小的小球，小球帶電荷量為-q、質(zhì)量為m。玻璃管右邊的空間存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng).勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為mg/q，場(chǎng)的左邊界與玻璃管平行，右邊界足夠遠(yuǎn).玻璃管帶著小球以水平速度V0垂直于左邊界進(jìn)入場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng)，由于水平外力F的作用，玻璃管進(jìn)入場(chǎng)中速度保持不變，一段時(shí)間后小球從玻璃管b端滑出并能在豎直平面內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，最后從左邊界飛離電磁場(chǎng).運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的電荷量保持不變，不計(jì)一切阻力，求：（1）小球從玻璃管b端滑出時(shí)的速度大??；（2）從玻璃管進(jìn)入磁場(chǎng)至小球從b端滑出的過(guò)程中，外力F所做的功；

本題第2個(gè)問(wèn)學(xué)生出錯(cuò)的很多，主要在于洛倫茲力到底有沒(méi)有做功。其實(shí)把帶電小球看“成自由電子”，考慮與導(dǎo)體棒切割磁場(chǎng)類比，如右圖對(duì)小球受力分析的豎直分量做功，而洛倫茲力水平分力做功為負(fù)，總洛倫茲力不做功。Wfy+Wfx=0，F(xiàn)=N=fx，故WF=-Wfx=Wfy.若平時(shí)教學(xué)中，學(xué)生能正確分析動(dòng)生的微觀原理，那么本題就不會(huì)出現(xiàn)洛倫茲力分力做功的疑惑了。

2012年福建省高考理科綜合第22題?？疾炝藢?duì)麥克斯韋定律及法拉第電磁感應(yīng)定律渦旋裝電場(chǎng)的理解。即感生電動(dòng)的理解?？磥?lái)在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的教學(xué)中我們也應(yīng)該引起足夠重視。

另外教學(xué)過(guò)程中也可以穿插物理學(xué)史，如1832年法拉第首次提出有關(guān)磁流體力學(xué)問(wèn)題。他根據(jù)海水切割地球磁場(chǎng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的想法，測(cè)量泰晤士河兩岸間的電位差，希望測(cè)出流速，但因河水電阻大、地球磁場(chǎng)弱和測(cè)量技術(shù)差，未達(dá)到目的。1937年哈特曼根據(jù)法拉第的想法，對(duì)水銀在磁場(chǎng)中的流動(dòng)進(jìn)行了定量實(shí)驗(yàn)，并成功地提出粘性不可壓縮磁流體力學(xué)流動(dòng)（即哈特曼流動(dòng)）的理論計(jì)算方法。讓同學(xué)感受物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，想象力的重要，同時(shí)也體會(huì)到物理的樂(lè)趣。

總得來(lái)說(shuō)磁流體發(fā)電技術(shù)是物理教學(xué)的一個(gè)很好切入點(diǎn)，可以加深對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解，這在高考中應(yīng)試中難題的突破是有幫助的，也可以豐富同學(xué)的物理學(xué)知識(shí)，放飛想象的翅膀。相比傳統(tǒng)發(fā)電，它可以減少由內(nèi)能到機(jī)械能這一環(huán)節(jié)，提高能量的使用效率，對(duì)實(shí)現(xiàn)美麗中國(guó)或有促進(jìn)，給我們同學(xué)留下一個(gè)很好的展望空間。

第5篇：電磁感應(yīng)輻射范文

 

經(jīng)過(guò)科學(xué)家的長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，電磁干擾是一種“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象，它會(huì)嚴(yán)重干擾防空警報(bào)的無(wú)線通信效果和質(zhì)量，因此，針對(duì)防空警報(bào)無(wú)線通信的電磁干擾進(jìn)行防范非常有必要。

 

一、防空警報(bào)控制系統(tǒng)的功能

 

1)控制功能?？刂葡到y(tǒng)是整個(gè)防空警報(bào)系統(tǒng)的指揮中心，控制著防空警報(bào)系統(tǒng)中的每個(gè)終端，負(fù)責(zé)發(fā)送命令，使警報(bào)終端發(fā)揮其應(yīng)有的功能。單點(diǎn)報(bào)警與多點(diǎn)報(bào)警的區(qū)別是，多點(diǎn)報(bào)警信息來(lái)自不同的終端地址，需要系統(tǒng)對(duì)其一一識(shí)別后，再按照相應(yīng)的順序?qū)ζ湎掳l(fā)指令;而單點(diǎn)報(bào)警，則只需找出信息終端的名稱即可，對(duì)其指令信息。2)監(jiān)視功能。在防空警報(bào)系統(tǒng)中，對(duì)于每個(gè)被點(diǎn)擊的警報(bào)終端，控制系統(tǒng)都會(huì)有所記錄，并在數(shù)字地圖界面上進(jìn)行標(biāo)識(shí)，若控制該終端，則系統(tǒng)會(huì)將控制命令發(fā)送給警報(bào)終端，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)警報(bào)終端的監(jiān)視。3)管理功能?？刂葡到y(tǒng)的控制中心具備管理模塊，只要將警報(bào)終端的個(gè)體信息預(yù)先輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，管理模塊便可實(shí)現(xiàn)對(duì)這些終端的分類管理。

 

二、防空警報(bào)電磁干擾的構(gòu)成要素

 

1)干擾源。目前，研究人員判斷電磁干擾的來(lái)源主要集中于微處理器、微控制器、傳送器等元件。以微處理器為例，其在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的噪聲頻率，進(jìn)而擴(kuò)散到半導(dǎo)體元件，最終產(chǎn)生了諧波干擾。2)傳播路徑。電磁波并非單獨(dú)形式的傳播，其必須要借助不同的媒介才能實(shí)現(xiàn)傳遞。電磁干擾最常見的方式是通過(guò)導(dǎo)線傳播，導(dǎo)線在高負(fù)荷工作狀態(tài)下產(chǎn)生噪聲，這為電磁波傳播提供了空間。無(wú)論是通信設(shè)備或電力設(shè)備均有導(dǎo)線連接，因而導(dǎo)線已經(jīng)成為最主要的電磁干擾傳播媒介。3)接收器。干擾破壞也需要有接收器才能產(chǎn)生作用，若設(shè)備未安裝可以感應(yīng)干擾的元件，就不可能出現(xiàn)電磁破壞。根據(jù)相關(guān)研究表明大多數(shù)造成電磁干擾的電磁波都是通過(guò)接收器來(lái)進(jìn)入收信機(jī)的，從而影響了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，只有極少量是因?yàn)樯漕l輻射的影響。

 

三、防空警報(bào)無(wú)線通信中的電磁干擾

 

(一)無(wú)線電臺(tái)中的電磁干擾

 

再無(wú)線電臺(tái)運(yùn)營(yíng)中常見的電磁干擾問(wèn)題如下所述：

 

1)同頻道干擾。因?yàn)椴糠中盘?hào)的頻段比較相似，收信機(jī)在接受信號(hào)時(shí)很容易出現(xiàn)信號(hào)混亂，這就被稱為通信道干擾。因?yàn)槭招艡C(jī)接受信號(hào)的方式是一樣的，所以中頻通帶是不能對(duì)信號(hào)進(jìn)行篩選和屏蔽的。此類問(wèn)題造成的最主要影響是降低信息接受的精度，阻礙信息的通信速度和通信質(zhì)量，進(jìn)而致使信息傳遞出現(xiàn)錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響了無(wú)線電臺(tái)的正常工作。2)鄰頻道干擾。鄰頻道干擾產(chǎn)生的原因是因?yàn)樾盘?hào)發(fā)射機(jī)信在進(jìn)行無(wú)線電波信號(hào)輸送時(shí)，出現(xiàn)了接收錯(cuò)誤，進(jìn)而就會(huì)給臨近頻道的信息接收工作造成影響，降低了無(wú)線電臺(tái)的傳輸質(zhì)量和工作效率。3)互調(diào)干擾。a.發(fā)信機(jī)互調(diào)，其產(chǎn)生原因是因?yàn)榕R近發(fā)射天線的間隔設(shè)置不合理，在天線發(fā)出信號(hào)時(shí)，就會(huì)引起信號(hào)之間的互調(diào)，進(jìn)而出現(xiàn)另一個(gè)頻率，隨同原有頻率一同發(fā)出，這必然會(huì)影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。b.接收機(jī)互調(diào)，當(dāng)接收機(jī)同時(shí)接受同時(shí)多個(gè)信號(hào)時(shí)，會(huì)因?yàn)檫M(jìn)入非線性作用的影響，造成內(nèi)部信號(hào)互調(diào)。

 

(二)非無(wú)線設(shè)施的干擾

 

電磁波干擾也被稱之為無(wú)線設(shè)施干擾，其發(fā)生的原因是因?yàn)殪o電感應(yīng)與電磁感應(yīng)出現(xiàn)傳輸沖突，或者是電磁波的輻射干擾，從而影響信號(hào)接受設(shè)備的靈敏度與準(zhǔn)確度。同時(shí)，載流導(dǎo)體彼此間也會(huì)互相作用，產(chǎn)生電磁感應(yīng)，而電磁感應(yīng)也是造成無(wú)線信號(hào)傳輸質(zhì)量下降的原因之一，所以其也會(huì)影響無(wú)線電臺(tái)的正常工作。

 

四、防范防空警報(bào)無(wú)線通信電磁干擾的對(duì)策

 

(一)防治無(wú)線電臺(tái)電磁干擾的對(duì)策

 

1)防治同頻干擾的對(duì)策。為了降低同頻干擾的影響，必須嚴(yán)格按照要求制定頻率，保證其與基站的輸出頻率一致。為同頻道制訂合理的間距，保證彼此之間互相協(xié)調(diào)，以避免出現(xiàn)信號(hào)干擾的問(wèn)題;根據(jù)實(shí)際的地形情況和設(shè)置要求，制定出科學(xué)實(shí)用的基臺(tái)建設(shè)方案 確保無(wú)線通信工作的質(zhì)量和效率。2) 防治互調(diào)干擾的對(duì)策。第一，在滿足頻道數(shù)量規(guī)定的情況下，優(yōu)先使用頻道使用量低的頻道組。同時(shí)為了降低互調(diào)干擾的影響，多組發(fā)信機(jī)共用一個(gè)天線時(shí)，要注意對(duì)天線共用器間間距的控制;但是天線是單獨(dú)配置的，要注意架設(shè)的方式要使用垂直架設(shè)。同時(shí)，在動(dòng)臺(tái)發(fā)信機(jī)中合理的運(yùn)用APC技術(shù)，也能夠降低互調(diào)的影響。 3)防治鄰頻干擾的對(duì)策。為了降低鄰頻干擾的影響，經(jīng)常使用的方案是將發(fā)射信號(hào)寬帶控制在一定范圍內(nèi)，并提升中濾波的選擇功能和優(yōu)化控制系統(tǒng)，但是注意需要把發(fā)信機(jī)調(diào)制解調(diào)器調(diào)整為IDC電路，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)寬帶的控制。將功率控制設(shè)置為自動(dòng)控制，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際變化自動(dòng)調(diào)整信號(hào)的輸出功率，有效避免了鄰頻的影響。

 

(二)防治非無(wú)線電臺(tái)電磁干擾對(duì)策

 

只有確定了造成干擾的根本原因，才能根據(jù)具體的情況采取相應(yīng)的策略來(lái)降低干擾的影響。比較容易造成干擾的部分有繼電器開合、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等位置，因?yàn)槠涑Ｓ须娏骱碗妷旱拇蠓秶▌?dòng)。通?？梢允褂谜{(diào)整電壓等方式降低電磁的干擾。如果因?yàn)樵脑蛟斐呻姶鸥蓴_，可將其替換為更加穩(wěn)定和降噪效果更好的元件。切斷電磁干擾耦合的方法有兩種：限制電磁傳導(dǎo)和隔斷輻射干擾。

 

限制傳導(dǎo)的常見辦法有四種：串接低通、高通、帶通和帶組四種，并依據(jù)實(shí)際情況配置相應(yīng)的濾波器。而輻射則是用屏蔽和分層兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)隔斷。

 

接收機(jī)的敏感度高低與電磁干擾影響和接收機(jī)的信號(hào)傳輸質(zhì)量都成正比例關(guān)系，靈敏度高電磁干擾強(qiáng)，傳輸質(zhì)量也越好，反之亦然。所以在選擇使用降低接收機(jī)的敏感度時(shí)，必須慎重考慮，在保證傳輸?shù)馁|(zhì)量的前提下，選擇相應(yīng)的處理措施。

 

五、結(jié)語(yǔ)

 

綜上所述，針對(duì)防空警報(bào)之中的無(wú)線通信電磁干擾問(wèn)題，有關(guān)人員須要采取更加有效的防范措施，確保防空警報(bào)的無(wú)線通信能夠更加通暢，減少電磁干擾對(duì)其產(chǎn)生的各種不良影響。

第6篇：電磁感應(yīng)輻射范文

關(guān)鍵詞：110kV變電所；工頻電磁場(chǎng)；強(qiáng)度監(jiān)測(cè)；實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；環(huán)境影響 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM631 文章編號(hào)：1009-2374（2015）29-0133-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.29.067

1 概述

變動(dòng)的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變動(dòng)的磁會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。1831年，英國(guó)人法拉第發(fā)現(xiàn)了這一奇妙的現(xiàn)象，后人稱之為法拉第電磁感應(yīng)定律，并利用這個(gè)原理開始發(fā)電，各種用電設(shè)施逐漸出現(xiàn)在人類生活的各個(gè)方面。經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，電力已經(jīng)成為人類社會(huì)不可缺少的能源之一。由于電能必須經(jīng)過(guò)變電所輸送、分配，隨著電能的廣泛應(yīng)用，變電所的數(shù)量逐漸增加，其電壓等級(jí)也不斷提高，使人們居住環(huán)境中的工頻電磁場(chǎng)隨之增大。人類在享受著電力帶來(lái)生活改善的同時(shí)，也開始感到憂慮，諸如“電磁污染危害人類健康”“隱形殺手-電磁輻射”等的報(bào)道開始出現(xiàn)在各種媒體中傳播，導(dǎo)致公眾漸漸對(duì)電力電磁現(xiàn)象產(chǎn)生恐懼，甚至達(dá)到談之色變的

情況。

眾所周知，變電所的工作頻率為50Hz（簡(jiǎn)稱“工頻”），其周圍的電場(chǎng)與磁場(chǎng)是單獨(dú)存在的，屬于低頻電磁場(chǎng)，通常情況下不會(huì)涉及電磁輻射問(wèn)題。國(guó)際權(quán)威組織在極低頻環(huán)境健康影響領(lǐng)域內(nèi)，也只涉及電場(chǎng)與磁場(chǎng)分析，而不使用“電磁輻射”這一籠統(tǒng)模糊的概念，更沒(méi)有任何國(guó)際權(quán)威組織會(huì)在該領(lǐng)域誤用“電磁輻射”這一術(shù)語(yǔ)。

2 監(jiān)測(cè)實(shí)施

2.1 監(jiān)測(cè)儀器

意大利產(chǎn)PMM8053電磁場(chǎng)強(qiáng)度儀、PMMEHP-50A極低頻電場(chǎng)分析器。該儀器通過(guò)華東國(guó)家計(jì)量測(cè)試中心校準(zhǔn)，其計(jì)量性能溯源至國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)，并在有效期內(nèi)。

2.2 評(píng)價(jià)依據(jù)

國(guó)內(nèi)暫未制定有關(guān)居民區(qū)工頻電場(chǎng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可引用國(guó)家環(huán)?？偩帧董h(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 輸變電工程》（HJ 24-2014）中規(guī)定的推薦值作為指引標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范中“推薦暫以4kV/m作為居民區(qū)工頻電場(chǎng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，推薦暫以應(yīng)用國(guó)際輻射保護(hù)協(xié)會(huì)關(guān)于對(duì)公眾全天輻射時(shí)的工頻限值0.1mT作為磁感應(yīng)強(qiáng)度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”。

3 監(jiān)測(cè)過(guò)程

3.1 樣本及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取

紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院在電力部門的配合下，選取了三類典型的110kV變電所：戶外布置式變電站、戶外設(shè)備戶內(nèi)布置式變電站、氣體絕緣（GIS）變電站。額定負(fù)荷均為2×50MVA，高壓進(jìn)出線回路均為2回。測(cè)試點(diǎn)分主變、控制室、進(jìn)出線、圍墻外四個(gè)

區(qū)域。

3.2 測(cè)量條件

3.2.1 測(cè)量距離的選擇：測(cè)量高度選1.5m，測(cè)量人員離測(cè)量傳感器探頭2.5m以上，測(cè)量探頭距主變壓器（分高壓側(cè)、低壓側(cè)和兩主變中間）或控制室控制屏外殼1m、2.5m、5m。圍墻內(nèi)進(jìn)出線正下方距圍墻1～2m開始測(cè)，向垂直于進(jìn)出線方面每間隔2m測(cè)一次，共測(cè)4～8點(diǎn)。圍墻外從距圍墻1m開始測(cè)，沿進(jìn)出線方向每間隔2m測(cè)一次，共測(cè)6點(diǎn)。測(cè)量讀數(shù)：每1min讀一個(gè)數(shù)，每次測(cè)量時(shí)間不小于15s，共測(cè)5次，取5次的平均值為測(cè)量結(jié)果。

3.2.2 測(cè)量點(diǎn)數(shù)量：本次監(jiān)測(cè)主變周圍共設(shè)15個(gè)點(diǎn)，圍墻內(nèi)進(jìn)出線周圍各設(shè)8個(gè)點(diǎn)，控制室設(shè)6個(gè)點(diǎn)，圍墻外各設(shè)6個(gè)點(diǎn)。

3.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

3.3.1 戶外布置式變電站。主變周圍電場(chǎng)強(qiáng)度最高2.32kV/m，最低0.73kV/m，平均值為1.03kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高23.126uT，最低1.805uT。圍墻內(nèi)進(jìn)出線周圍電場(chǎng)強(qiáng)度最高2.881kV/m，最低0.177kV/m，平均值為0.89kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高18.345uT，最低0.237uT?？刂剖覂?nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度最高0.33kV/m，最低0.16kV/m，平均值為0.19kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高0.312uT，最低0.121uT。圍墻外電場(chǎng)強(qiáng)度最高2.22kV/m，最低0.21kV/m，平均值為0.33kV/m，磁感應(yīng)強(qiáng)度最高2.417uT，最低0.123uT。

3.3.2 戶外設(shè)備戶內(nèi)布置式變電站。主變周圍電場(chǎng)強(qiáng)度最高1.69kV/m，最低0.70kV/m，平均值為0.95kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高13.124uT，最低1.705uT。圍墻內(nèi)進(jìn)出線周圍電場(chǎng)強(qiáng)度最高1.84kV/m，最低0.176kV/m，平均值為0.89kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高12.410uT，最低0.217uT?？刂剖覂?nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度最高0.33kV/m，最低0.15kV/m，平均值為0.18kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高0.315uT，最低0.122uT。圍墻外電場(chǎng)強(qiáng)度最高1.77kV/m，最低0.22kV/m，平均值為0.31kV/m，磁感應(yīng)強(qiáng)度最高2.417uT，最低0.123uT。

3.3.3 氣體絕緣（GIS）變電站。主變周圍電場(chǎng)強(qiáng)度最高0.88kV/m，最低0.36kV/m，平均值為0.41kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高7.718uT，最低1.705uT。圍墻內(nèi)進(jìn)出線周圍電場(chǎng)強(qiáng)度最高0.84kV/m，最低0.192kV/m，平均值為0.64kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高8.044uT，最低0.236uT?？刂剖覂?nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度最高0.32kV/m，最低0.14kV/m，平均值為0.17kV/m。磁感應(yīng)強(qiáng)度最高0.318uT，最低0.120uT。圍墻外電場(chǎng)強(qiáng)度最高0.77kV/m，最低0.20kV/m，平均值為0.29kV/m，磁感應(yīng)強(qiáng)度最高0.835uT，最低0.123uT。

3.4 結(jié)果分析

3.4.1 戶外布置式變電站圍墻周界處的工頻磁場(chǎng)水平最大不超過(guò)3μT。該類變電站周界處較高的磁場(chǎng)水平是由110kV架空進(jìn)線產(chǎn)生的，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值為23.126μT（110kV架空線與另一路110kV電纜的共同影響）；對(duì)采用110kV電纜進(jìn)線的戶外布置式變電站，在110kV進(jìn)線電纜溝上方實(shí)測(cè)得的最大工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度均小于19μT。戶外設(shè)備戶內(nèi)布置式變電站在主變壓器滿負(fù)荷（2×50MVA）情況下，墻界處的工頻磁場(chǎng)，除進(jìn)線電纜溝上方（由地下電纜產(chǎn)生的磁場(chǎng)）外，均不超過(guò)2μT（110kV進(jìn)線電纜溝上方產(chǎn)生的最大工頻磁場(chǎng)水平不超過(guò)15μT）。戶外設(shè)備戶內(nèi)布置式變電站。氣體絕緣（GIS）變電站由于大部分母線都有屏蔽，整個(gè)變電站總體的磁場(chǎng)水平較低。即使在滿負(fù)荷（2×50MVA）運(yùn)行時(shí)，除臨近110kV電纜進(jìn)線部位以外，建筑物外5m距離處的磁場(chǎng)水平不超過(guò)1μT（110kV電纜進(jìn)線溝上方最大不超過(guò)10μT）。

3.4.2 位于市外的變電站。監(jiān)測(cè)表明，該類變電站周圍環(huán)境空曠，電磁場(chǎng)變化趨勢(shì)明顯，變電站外的電磁環(huán)境受進(jìn)出線的影響非常大。就工頻磁場(chǎng)而言，圍墻外工頻磁場(chǎng)小于3μT。

3.4.3 位于市內(nèi)的變電站。圍墻外1m處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一般小于1.25μT。而且由于該類變電站多數(shù)位于市區(qū)，變電站外環(huán)境復(fù)雜，易受進(jìn)出線和路邊10kV或380V電力線路影響，很難看出變電站產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的變化趨勢(shì)。

3.4.4 電場(chǎng)強(qiáng)度與變電所種類無(wú)關(guān)，只與距離

有關(guān)。

3.4.5 作業(yè)點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度比較。戶外布置式變電站較高，戶外設(shè)備戶內(nèi)布置式變電站次之，氣體絕緣（GIS）變電站。各類變電所磁場(chǎng)強(qiáng)度依兩主變周圍、進(jìn)出線下、控制室、圍墻外遞減。

4 結(jié)論

（1）三類110kV變電站中，電場(chǎng)強(qiáng)度均小于3kV/m，產(chǎn)生的磁場(chǎng)均低于25μT，屬于合格范圍內(nèi)，比限值低1個(gè)數(shù)量級(jí)以上，而且在距變電所約4～5m處，電磁場(chǎng)已降至環(huán)境背景值；（2）主變、進(jìn)出線上方的電磁場(chǎng)較其他區(qū)域大，所以現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員在兩主變周圍、進(jìn)出線下方應(yīng)做出相應(yīng)的安全保護(hù)；（3）相同負(fù)荷時(shí)，電磁場(chǎng)從大到小的順序是：戶外布置式變電站、戶外設(shè)備戶內(nèi)布置式變電站、氣體絕緣（GIS）變電站。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試可以看出，變電站外工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)均符合標(biāo)準(zhǔn)限值。報(bào)告建議，在建設(shè)高壓變電站時(shí)，要注意設(shè)計(jì)和布置好架空進(jìn)出線的走向和位置，使之盡量避讓民房。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 輸變電工程（HJ 24-2014）[S].

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：電磁環(huán)境控制限值（GB 8702-2014）[S].

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：交流輸變電工程電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)方法（試行）（HJ 681-2013）[S].

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則 電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法（HJ/T 10.2-1996）[S].

第7篇：電磁感應(yīng)輻射范文

關(guān)鍵詞：無(wú)線輸電；電磁耦合；特斯拉線圈；共振線圈；太空輸電

引言：隨著人們對(duì)世界的探索和對(duì)知識(shí)的融匯，誕生了很多無(wú)線的高科技產(chǎn)品，如無(wú)線電話，藍(lán)牙耳機(jī)，紅外傳輸，無(wú)線鼠標(biāo)……大家是否盼望電能的傳輸也能像電話一樣開啟無(wú)線的時(shí)代，相信在未來(lái)的不久輸電的無(wú)線時(shí)代會(huì)逐步走進(jìn)人們的生活。無(wú)線輸電嚴(yán)格來(lái)講就是無(wú)線電源，一切用電設(shè)備將不在需要連接電源的導(dǎo)線。

無(wú)線輸電優(yōu)點(diǎn)

電能作為一種能量，傳統(tǒng)的電能傳輸主要是靠導(dǎo)線或?qū)w進(jìn)行輸送，但是從發(fā)電，輸電，變電，配電，用電在這些復(fù)雜的環(huán)節(jié)中，要使用大量的導(dǎo)線，桿塔，變電設(shè)備和換流設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)的日常維護(hù)也是離不開的。無(wú)線輸電能夠省去電力輸送過(guò)程中的諸多環(huán)節(jié)，使電能輸送變得更為經(jīng)濟(jì)。而且傳統(tǒng)的蓄電池也可以不再需要，因?yàn)闊o(wú)線輸電可以直接將電能輸送到用電設(shè)備，比如筆記本，手機(jī)，電動(dòng)車……這樣就可以為人們的日常生活帶來(lái)了很多的方便，擺脫了電線及充電器的束縛。所以將電能輸送無(wú)線化是有很大前景的。

無(wú)線輸電原理

特斯拉無(wú)線輸電：尼古拉·特斯拉這位架起電與磁之間橋梁的科學(xué)巨匠，也是最早提出無(wú)線輸電的大師。他的理論是將低頻高壓電流轉(zhuǎn)化為高頻電流，然后再由空氣作為傳輸媒介來(lái)輸電。經(jīng)?？吹降奶厮估€圈就是能夠生產(chǎn)出既高頻又低電流的高壓交流電。而且在一次記者招待會(huì)上，特斯拉做出了一個(gè)經(jīng)特斯拉線圈產(chǎn)生的高頻電流經(jīng)過(guò)自己的身體，使一顆無(wú)線燈泡發(fā)亮的展示。特斯拉線圈的線路和原理都很簡(jiǎn)單，本質(zhì)是一個(gè)可以獲得高頻電流的變壓器。后來(lái)特斯拉又發(fā)明了放大發(fā)射機(jī)，也就是現(xiàn)在的大功率高頻傳輸共振變壓器。特斯拉把地球作為內(nèi)導(dǎo)體，地球電離層作為外導(dǎo)體，通過(guò)放大發(fā)射機(jī)，這種放大發(fā)射機(jī)特有的電磁波振蕩模式，在地球與電離層之間建立起了低頻共振，利用地球表面的電磁波作為媒質(zhì)來(lái)傳輸能量。可惜特斯拉有生之年沒(méi)有財(cái)力實(shí)現(xiàn)這一發(fā)明，在這位巨匠隕落之后，這項(xiàng)技術(shù)被擱置，目前此技術(shù)又被重新研究。特斯拉線圈結(jié)構(gòu)如圖1所示

圖1

電磁耦合共振的無(wú)線輸電：這種技術(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用，并且制造出了一些科技產(chǎn)品，為數(shù)碼相機(jī)，手機(jī)，筆記本進(jìn)行無(wú)線感應(yīng)充電。既然是感應(yīng)充電，需要將用電設(shè)備置于感應(yīng)裝置上才能對(duì)其進(jìn)行充電，即充點(diǎn)墊。此技術(shù)尚在研究階段，感應(yīng)距離是很微小的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足輸電的要求。近日麻省理工學(xué)院的一個(gè)研究小組在2米的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線輸電，但是傳輸效率只有40%。這種無(wú)線輸電的原理是：采用兩個(gè)耦合共振線圈，一個(gè)線圈接電源成為送電端，另外一個(gè)為接收端。讓兩個(gè)線圈具有相同的頻率，線圈之間就可以進(jìn)行電能的輸送，這兩個(gè)共振線圈不會(huì)被其他頻率的物體所干擾，因此可以讓兩個(gè)耦合共振的線圈透過(guò)同一磁場(chǎng)傳輸電力，相當(dāng)于開啟了一個(gè)電能傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>

電磁耦合式無(wú)線輸電是一種基于電磁感應(yīng)原理的輸電方式，可以達(dá)到輸電設(shè)備與用電設(shè)備間非物理接觸就可以傳輸電能的效果，也是目前極有可能成為無(wú)線輸電的技術(shù)手段。該系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成，能量發(fā)送端，無(wú)接觸變壓器和能量接收端。簡(jiǎn)化圖如圖2所示

圖2

由于這種系統(tǒng)屬于疏松耦合系統(tǒng)，傳輸效率低，為了提高傳輸能力，初級(jí)變壓器通常采用高頻變壓器。無(wú)接觸變壓器是系統(tǒng)中的樞紐部分，對(duì)穩(wěn)定電流，高效傳輸起決定性作用。能量發(fā)射端由整流濾波電路，高頻逆變裝置和控制電路構(gòu)成，與變壓器的初級(jí)相連。能量接收端由輸出整流濾波器和控制電路組成，與變壓器次級(jí)相連。系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖如圖3所示，耦合程度如圖4所示。

圖3

圖4

無(wú)線輸電前景展望

無(wú)線輸電的科技實(shí)踐，證實(shí)無(wú)線輸電理論切實(shí)可行。如果將這種無(wú)線輸電的方式擴(kuò)展為太空輸電，那么能源是取之不盡用之不竭的。太陽(yáng)內(nèi)部熱核反應(yīng)所造出的太陽(yáng)能是非常巨大的，太陽(yáng)每小時(shí)所釋放的能量，可供人類使用5萬(wàn)年，然而輻射到地球的能量只有22億分之一。若將太陽(yáng)能盡可能利用，則可以解決全球因煤炭發(fā)電，引起的全球變暖問(wèn)題，同時(shí)環(huán)境污染得到了有效遏制，屆時(shí)人類將會(huì)用到廉價(jià)、清潔、 可持續(xù)的能源。

由于地面受云層等天氣狀況的影響，不利于陽(yáng)光的收集，但是太空中陽(yáng)光的輻射強(qiáng)度是地面的15倍，從地表發(fā)射一個(gè)帶有單晶硅太陽(yáng)能電池板的衛(wèi)星，其高度超過(guò)35800公里后沒(méi)有云層遮蓋，晝夜變化，四季之分，相對(duì)位置與地球保持不變。將電池板收集儲(chǔ)存的能量通過(guò)無(wú)線輸電的技術(shù)傳送到地表，然后通過(guò)無(wú)線輸電技術(shù)將其輸送至千家萬(wàn)戶。這將是人類能源利用的一次革命性突破，會(huì)給各科領(lǐng)域帶來(lái)新的輝煌。其簡(jiǎn)化圖如圖5所示。

結(jié)束語(yǔ)

本文將特斯拉線圈的電磁感應(yīng)與電磁耦合相融合，使電磁感應(yīng)無(wú)線輸電的低效率與電磁耦合輸電的短距離相彌補(bǔ)。以現(xiàn)有的研究水平對(duì)無(wú)線輸電進(jìn)行了說(shuō)明和推導(dǎo)公式的展示，以及筆者大膽建立的太空無(wú)線輸電模式，希望為研究無(wú)線輸電盡微薄之力。

參考文獻(xiàn)

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[6]候清江，無(wú)線供電方案及應(yīng)用 2009（2）

第8篇：電磁感應(yīng)輻射范文

【關(guān)鍵詞】管道企業(yè)SCADA系統(tǒng)；雷電影響；防雷措施

0 引言

SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition的英文首字母縮寫，意思是數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，是一種實(shí)時(shí)采集和分析數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)主要由兩大部分組成：一是下位機(jī)系統(tǒng)，即可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)為熱備可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)；二是上位機(jī)系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。該系統(tǒng)包括CPU模塊，電源模塊，各種通訊模塊，各種輸入輸出模塊和UPS電源安放在PLC機(jī)柜室；各輸入輸出模塊電纜與站場(chǎng)的液位開關(guān)、液位計(jì)、壓力變送器等現(xiàn)場(chǎng)儀表通訊，采集數(shù)據(jù)，輸出指令，保證輸油生產(chǎn)正常運(yùn)行；CPU通過(guò)以太網(wǎng)模塊、交換機(jī)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、路由器通過(guò)光纖到通訊系統(tǒng)，通過(guò)局域網(wǎng)與公司SCADA服務(wù)器通訊，站控工作站通過(guò)交換機(jī)與下位機(jī)系統(tǒng)通訊。SCADA系統(tǒng)電子信息設(shè)備的耐壓和抗電磁干擾性能比較低，雷電所伴隨的強(qiáng)大的感應(yīng)電磁場(chǎng)以及在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓，影響著SCADA系統(tǒng)電子設(shè)備的正常工作，每年雷雨季節(jié)，時(shí)常有輸入輸出模塊擊壞的現(xiàn)象，給輸油生產(chǎn)帶來(lái)很大的隱患，為了輸油生產(chǎn)正常運(yùn)行，有必要對(duì)SCADA系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)。

1 雷電的本質(zhì)及效應(yīng)

早在1772年美國(guó)科學(xué)家富蘭克林就首先揭示了雷電的本質(zhì)，實(shí)際上是一種電現(xiàn)象，雷電發(fā)生時(shí)可在千分之幾秒到十分之幾秒產(chǎn)生幾百千安的電流、幾百千伏的電壓、十億到上億瓦的電能、上萬(wàn)度的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)，給人類造成多種危害。人類通過(guò)總結(jié)認(rèn)識(shí)到了雷電的效應(yīng)：雷電對(duì)人體的生理效應(yīng)；雷電的電動(dòng)力效應(yīng)；雷電沖擊波效應(yīng)；雷電光輻射效應(yīng)；雷電的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)；雷電的靜電感應(yīng)效應(yīng)；雷電電磁感應(yīng)效應(yīng)；高電壓引入效應(yīng)。認(rèn)識(shí)到了雷電各種入侵路徑，提出各種預(yù)防雷電的方法。下面主要談?wù)勏挛粰C(jī)系統(tǒng)防雷措施。

2 現(xiàn)場(chǎng)儀表的防雷

現(xiàn)場(chǎng)儀表主要處于室外，容易遭受直擊雷的襲擊，雷電直接擊在儀表上，產(chǎn)生高電壓高電流，因此必須電氣防雷結(jié)合，盡量避免儀表成為接閃器；雷電的靜電感應(yīng)效應(yīng)和電磁感應(yīng)效應(yīng)而在儀表及線路上感應(yīng)高電壓大電流，擊毀儀表設(shè)備絕緣和設(shè)備，必須采取有效的措施加以防范，可以采取以下屏蔽措施：儀表的金屬外殼、金屬保護(hù)箱應(yīng)為全封閉的，屏蔽各種靜電和電磁干擾；需要進(jìn)行雷電防護(hù)的非金屬外殼的儀表應(yīng)裝在鋼板材質(zhì)的儀表保護(hù)箱內(nèi)；現(xiàn)場(chǎng)儀表的金屬外殼、儀表保護(hù)箱、接線箱及機(jī)柜的金屬外殼應(yīng)就近接地或與接地的金屬體相連接，以便雷電流盡快泄放到大地，以防雷電高電壓高電流對(duì)儀表內(nèi)電子設(shè)備損壞，現(xiàn)場(chǎng)儀表金屬外殼可以通過(guò)金屬安裝支架或金屬設(shè)備自然接地；金屬容器、塔器和操作平臺(tái)上現(xiàn)場(chǎng)儀表應(yīng)與操作平臺(tái)和設(shè)備等電位連接，防止雷電流產(chǎn)生的電位差，造成儀表?yè)p壞或?qū)θ梭w的傷害；連接電纜應(yīng)采用鎧裝的屏蔽電纜或屏蔽電纜全程穿鋼管或封閉的金屬電纜槽敷設(shè)，外屏蔽層至少兩端接地，內(nèi)屏蔽層一端接地；儀表信號(hào)線采用雙絞線芯對(duì)；對(duì)雷電產(chǎn)生的浪涌電流，現(xiàn)場(chǎng)儀表應(yīng)采用裝配式電涌防護(hù)器，也可以采用內(nèi)置集成式電涌防護(hù)器或通用的電涌防護(hù)器，安裝電涌防護(hù)器不能破壞儀表的防護(hù)等級(jí)的要求。

3 PLC機(jī)房的防雷

PLC機(jī)房的特點(diǎn)是具有大量的電子設(shè)備，PLC的輸入輸出模塊通過(guò)電纜與現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備相連，系統(tǒng)遭受雷擊的路徑主要有以下三種：直擊雷，感應(yīng)雷，高電位沿電源線、信號(hào)線和控制線傳入。

3.1 直擊雷的防護(hù)

當(dāng)直擊雷擊中機(jī)房時(shí)，機(jī)房會(huì)有很強(qiáng)的雷電流，平均有30KA，如果機(jī)房沒(méi)有直擊雷的防護(hù)設(shè)備，當(dāng)雷電擊中時(shí)，機(jī)房的電壓降分布不均勻，進(jìn)而造成局部高電位反擊，從而損壞設(shè)備，甚至傷害人員；再有，強(qiáng)大的直擊雷電流使機(jī)房的地電位升高到幾萬(wàn)伏，甚至幾十萬(wàn)伏，并通過(guò)電源線和信號(hào)線的接地系統(tǒng)同時(shí)破壞接在電網(wǎng)和信號(hào)線上其他設(shè)備，這種雷擊是對(duì)機(jī)房設(shè)備危害最嚴(yán)重一種，在雷雨季節(jié)，在管道的基層站隊(duì)時(shí)常有機(jī)房設(shè)備遭雷擊的事件發(fā)生，損壞PLC模塊、儀表和其他計(jì)算機(jī)設(shè)備，一些管道基層站隊(duì)的PLC機(jī)房沒(méi)嚴(yán)格按照石化企業(yè)計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范的要求設(shè)計(jì)，只是一般企業(yè)廠房，達(dá)不到PLC機(jī)房的防雷要求。機(jī)房所在大樓應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的避雷針和避雷網(wǎng)把整座建筑物保護(hù)起來(lái)，將雷電流引入足夠遠(yuǎn)的地方入地，避免雷電流入地時(shí)產(chǎn)生的高電位通過(guò)電源線、信號(hào)線和控制線反饋造成破壞 。

3.2 感應(yīng)雷的防護(hù)

感應(yīng)雷是因?yàn)橹睋衾追烹姸袘?yīng)到附近的金屬導(dǎo)體中的，感應(yīng)雷通過(guò)兩種不同的感應(yīng)方式入侵導(dǎo)體。

靜電感應(yīng)：當(dāng)雷云中的電荷積聚時(shí)，附近的導(dǎo)體也會(huì)感應(yīng)相反的電荷，當(dāng)雷擊放電時(shí)，雷云中的電荷迅速釋放，而導(dǎo)體中原來(lái)被云電場(chǎng)束縛得靜電也會(huì)沿導(dǎo)體流動(dòng)尋找釋放通道，會(huì)在電路中形成電脈沖。

電磁感應(yīng)：在雷電放電時(shí)，迅速變化的雷電流在周圍產(chǎn)生瞬變的電磁場(chǎng)，在其附近的導(dǎo)體中產(chǎn)生很高的感生電動(dòng)勢(shì)。研究表明，靜電感應(yīng)方式引起的浪涌數(shù)倍于電磁感應(yīng)引起的浪涌。

管道企業(yè)幾年前的通訊系統(tǒng)采用的微波通訊的方式，每個(gè)基層站隊(duì)都有微波塔，高的有100多米，矮的也有大幾十米，應(yīng)是很好的避雷裝置，但是，站隊(duì)的PLC設(shè)備仍然常常遭受雷擊，微波塔沒(méi)成為避雷器，反而成為了引雷器，測(cè)試接地電阻也符合標(biāo)準(zhǔn)，原來(lái)雷云對(duì)微波塔放電電流有極大峰值和陡度在它周圍的空間內(nèi)有強(qiáng)大的變化得電磁場(chǎng)，處在這樣電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生出較大的電動(dòng)勢(shì)，如果形成閉合回路還會(huì)有感生電流，由于微波塔的存在，基層站隊(duì)落雷機(jī)會(huì)反而增加了。這是防感應(yīng)雷的措施不到位而導(dǎo)致的。

為防止感應(yīng)雷對(duì)SCADA系統(tǒng)的破壞，SCADA系統(tǒng)電源線、信號(hào)線、控制線采用有金屬屏蔽層的電纜，全線直接埋地進(jìn)線或沒(méi)有金屬屏蔽得電纜穿金屬管進(jìn)線，如果不能做到全線直接埋地，直接埋地的絕對(duì)長(zhǎng)度不應(yīng)小于15M，在架空線與埋地線交界處應(yīng)焊接氧化鋅避雷器。為防止雷電波的沖擊，所有進(jìn)出大樓的金屬物包括各種金屬管道各種電纜的金屬外皮，建筑物本身的基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)以及大型的金屬構(gòu)件如配電屏、UPS機(jī)柜、PLC機(jī)柜等都應(yīng)連接成統(tǒng)一的電器整體，與同一的接地網(wǎng)相聯(lián)；所有進(jìn)出建筑物的金屬傳輸線得不能直接接地的部分，如電源相線、數(shù)據(jù)線都應(yīng)接上合適的避雷器，并將其接地與機(jī)柜外殼接地接到統(tǒng)一的接地網(wǎng)，構(gòu)成等電位連接，避免雷電反擊，由于雷擊產(chǎn)生的暫態(tài)電磁脈沖可以直接輻射到PLC模塊上，也可以在電源和信號(hào)線上感應(yīng)出暫態(tài)過(guò)電壓波，沿線路侵入PLC模塊，使PLC模塊失靈或損壞，利用屏蔽體來(lái)阻擋或衰減電磁脈沖的能量傳播是一種有效措施，模塊的金屬外殼，PLC金屬機(jī)柜，電纜的金屬保護(hù)套等都是很好屏蔽材料；由于樓的頂層容易遭受側(cè)擊雷的襲擊，機(jī)房應(yīng)盡可能安裝樓的底層靠中間的地方，盡量避開樓的頂層和墻。

3.3 電源線、信號(hào)線、控制線雷電防護(hù)

為了避免高電壓經(jīng)過(guò)避雷器對(duì)地放電后的殘壓過(guò)大或因更大的雷電流擊毀避雷器后繼續(xù)毀壞后繼設(shè)備，以及進(jìn)一步防止電纜遭受二次感應(yīng)，電源線應(yīng)采取多級(jí)保護(hù)，管道企業(yè)基層單位的供電一般經(jīng)過(guò)高壓變電到低壓間配電，再進(jìn)入PLC機(jī)房給UPS電源供電，已經(jīng)進(jìn)行2級(jí)保護(hù)，但在雷雨季節(jié)仍然發(fā)生過(guò)雷電擊毀UPS電源的現(xiàn)象，因此UPS電源進(jìn)線端仍有必要加裝電涌保護(hù)器的需要，從配電間到PLC機(jī)房的電源線應(yīng)采用有金屬屏蔽層的電纜全線埋地進(jìn)線或無(wú)金屬屏蔽層的電纜穿金屬管進(jìn)線，屏蔽層兩端接地或多點(diǎn)接地，以盡快泄放雷電流。

信號(hào)線和控制線與現(xiàn)場(chǎng)的儀表設(shè)備相連，易遭受雷擊，而在線路導(dǎo)體上產(chǎn)生高電壓，以雷電波的形式向線路兩端轉(zhuǎn)播，毀壞現(xiàn)場(chǎng)儀表和PLC模塊， 信號(hào)和控制線必須采用鎧裝的屏蔽電纜全線埋地進(jìn)線或無(wú)金屬屏蔽層的電纜穿金屬管進(jìn)線，根據(jù)電流的趨膚效應(yīng)，大部分電流是通過(guò)金屬外表流過(guò)，因此線路外表應(yīng)做金屬屏蔽處理，做好屏蔽接地，使雷電電磁感應(yīng)通過(guò)屏蔽層泄流到大地而起保護(hù)作用。鎧裝層必須兩點(diǎn)接地或多點(diǎn)接地，屏蔽層一端接地，芯線采用雙絞線的線對(duì)，以消除雷電共模干擾，不能直接接地的芯線加裝電涌防護(hù)器接地，采用等電位連接，消除雷電暫電流路徑與金屬物體之間的擊穿放電，需要對(duì)室內(nèi)的金屬構(gòu)件進(jìn)行等電位連接與建筑物的防雷接地系統(tǒng)相連接，形成一個(gè)電氣連續(xù)整體，避免發(fā)生雷擊時(shí)不同的金屬外殼或構(gòu)架之間出現(xiàn)暫態(tài)電位差，造成絕緣或設(shè)備的損壞。

工作站的雷電防護(hù)與PLC機(jī)房的防護(hù)類似。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年隨著SCADA系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大，控制的設(shè)備越多，企業(yè)加強(qiáng)了對(duì)雷電重視，采取了一些防雷措施，取得了一些成果，但所有防雷措施不可能取得100%的防護(hù)效果，防雷設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須具有整體觀念，綜合考慮。

【參考文獻(xiàn)】

第9篇：電磁感應(yīng)輻射范文

【關(guān)鍵詞】 電池； 供電； 轉(zhuǎn)換效率； 植入式醫(yī)療器件

【Abstract】 Based on the introduction about the power supply and the classification of implantable medical devices，the advantages and disadvantages of each power supply mode was analyzed and the work principle and the application scope of each mode was also discussed.Then the battery capacity，the power supply mode，the energy conversion efficiency and the energy source of implantable medical devices was summarized.Finally，the developing trend of these power supply modes of implantable medical devices is presented.

【Key words】 Capacitance； Power supply； Energy conversion efficiency； Implantable medical devices

First-author’s address：Medical Imaging Academy of Xuzhou Medical University，Xuzhou 221004，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.14.038

植入式醫(yī)療器件是一種植入后能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量人體的各種參數(shù)變化或是對(duì)某種器官起到輔助作用的儀器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，植入式醫(yī)療器件開始廣泛的被人們接受而在臨床醫(yī)學(xué)中得到廣泛運(yùn)用[1]。然而，所有的儀器都離不開能量，而在它的發(fā)展進(jìn)程中，最主要的制約因素也必然是能量的供給。植入式醫(yī)療器件的供電方式成為研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

1 植入式醫(yī)療器件簡(jiǎn)介

1.1 植入式醫(yī)療器件分類 在各類醫(yī)療電子產(chǎn)品中，有的直接在生物體外進(jìn)行使用，有的則需要通過(guò)手術(shù)植入到生物體內(nèi)才能工作，稱為植入式醫(yī)療器件（Implanted Medical Devices，IMDs）[2]。植入式醫(yī)療器件的種類繁多，包括了對(duì)人體整個(gè)身體部件的各種輔助和救助設(shè)備，常見的植入式醫(yī)療器件主要用于代替某些功能喪失的器官工作，測(cè)量生命體的生理生化參數(shù)，或者治療某些疾病[3]。

植入式醫(yī)療器件可分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種，大多數(shù)被動(dòng)式的植入式醫(yī)療器件是非電子產(chǎn)品，如心臟支架、人造關(guān)節(jié)、人造瓣膜等組織結(jié)構(gòu)裝置。主動(dòng)式的植入式醫(yī)療器件包括調(diào)整心律的心臟起搏器，消除心室纖維顫動(dòng)、心動(dòng)過(guò)速的心臟除顫器，輔助聽力的電子耳蝸，神經(jīng)刺激器、治療弱視或者視盲的植入式視網(wǎng)膜等各種激勵(lì)系統(tǒng)，需要能量供給才能代替或提高某個(gè)器官的功能，或者治療某種疾病[4]。目前，植入式心臟起搏器和除顫器維持著上百萬(wàn)心臟病患者的生命，神經(jīng)刺激器用于治療如癲痛癥、帕金森綜合癥等疾病，其他激勵(lì)系統(tǒng)可以治療如小便失禁以及慢性疼痛之類的疾病[5]。

1.2 植入式醫(yī)療器件基本組成 植入式醫(yī)療器件通常由兩大部分組成，即體內(nèi)植入部分和體外測(cè)控部分。體外部分的任務(wù)是人體信息的測(cè)量與控制，從而完成疾病的診斷和治療。整個(gè)裝置包括信息的獲取、處理、存檔、控制、指令、顯示與記錄功能。體外部分與一般的醫(yī)學(xué)儀器相同， 系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)主要集中在植入部分以及體內(nèi)外的信息和能量的交換。

2 植入式醫(yī)療器件的基本供電方式

2.1 鋰電池技術(shù) 鋰電池技術(shù)是目前醫(yī)療行業(yè)最常見的用于植入式醫(yī)療器件供電的一種電源，該技術(shù)已成熟，并且有單體輸出電壓高、體積小、安全性高等諸多優(yōu)點(diǎn)[6]，但由于人體的植入空間有限，植入電池的體積有著非常嚴(yán)格的控制，這意味著植入電池的容量不會(huì)很大。當(dāng)電池能量耗盡時(shí)，植入式醫(yī)療器件也就停止工作，必須進(jìn)行手術(shù)更換電池。對(duì)于心臟起搏器，鋰離子電池的理論設(shè)計(jì)壽命是6～10年，當(dāng)電池消耗了約85%時(shí)（一般約為5～7年），就不能保證它在人體內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于患者來(lái)說(shuō)十分危險(xiǎn)，必須及時(shí)更換，重新植入新的起搏器[7]。另一方面，植入電池雖然小，但其占總體積的比例仍然超過(guò)50%，是妨礙植入器件微型化的關(guān)鍵因素。

2.2 磁感應(yīng)技術(shù) 除了鋰電池已被應(yīng)用于臨床外，另一種被應(yīng)用的供能技術(shù)是電磁感應(yīng)技術(shù)。該技術(shù)是利用植入人體內(nèi)的線圈和體外線圈電磁耦合來(lái)對(duì)電能進(jìn)行傳輸[8]，對(duì)體內(nèi)的電池進(jìn)行無(wú)線充電，如圖1所示。磁感應(yīng)技術(shù)能夠進(jìn)行電能的無(wú)線傳輸，將體外豐富的能量輸入體內(nèi)對(duì)器件供電，極大的延伸了植入式醫(yī)療器件使用壽命，解決了當(dāng)鋰電池用完后必須進(jìn)行手術(shù)更換的弊端，大大減輕了患者的痛苦。但是，磁感應(yīng)技術(shù)的能量傳遞效率較低，一般來(lái)說(shuō)，距離越近，傳輸效率越高，當(dāng)距離大于4 cm時(shí)，基本實(shí)現(xiàn)不了充電[9]。并且該技術(shù)需要專門的充電設(shè)備，充電效率不理想。提高該技術(shù)的充電效率是必須進(jìn)一步研究的關(guān)鍵。

3 植入式醫(yī)療器件供電方式的新進(jìn)展

3.1 植入式無(wú)線供電系統(tǒng) 植入式無(wú)線供電系統(tǒng)結(jié)合了無(wú)線傳輸和均衡電路特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種滿足超級(jí)電容充電要求的閉環(huán)無(wú)線充電方案[10-12]，設(shè)計(jì)原理見圖2。其充電方式還是主要利用電磁感應(yīng)原理，外部電源經(jīng)初級(jí)線圈與人體內(nèi)的次級(jí)線圈進(jìn)行能量傳遞，通過(guò)均衡電路后存儲(chǔ)在超級(jí)電容。并且通過(guò)對(duì)電容參數(shù)的檢測(cè)，用天線傳輸回體外單片機(jī)，來(lái)調(diào)節(jié)充電過(guò)程中的電壓與電流等參數(shù)。

對(duì)于植入式醫(yī)療器件的供能方式，需要長(zhǎng)壽命、安全、穩(wěn)定、無(wú)需維護(hù)。超級(jí)電容（SC）是一種新型的電能存儲(chǔ)元件， 能夠滿足上述所有要求。它有著超長(zhǎng)的使用壽命，在需要長(zhǎng)壽命、免維護(hù)的設(shè)備中，如地球衛(wèi)星、IMED等，具有很大的發(fā)展?jié)摿13]。

3.2 體導(dǎo)能量傳遞模型 植入式醫(yī)療器件的體導(dǎo)電能量傳遞是一種新興的無(wú)線充電方式。它利用人體內(nèi)游離的離子在外加電場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)的原理，產(chǎn)生電流[14]。植入式醫(yī)療器件的體導(dǎo)電能量傳遞原理如圖3所示。該模型的外部電源把電壓施加在兩片電極上，通過(guò)人體內(nèi)游離離子把能量傳遞到植入人體內(nèi)的電極上，電極再把電能儲(chǔ)存在植入式醫(yī)療器件的電池內(nèi)[15]。在充電過(guò)程中，把體導(dǎo)電能的工作頻率控制在kHz級(jí)，從而減少生物背景信號(hào)干擾，提高了充電的效率[16]。

3.3 基于人體動(dòng)能驅(qū)動(dòng)的電磁感應(yīng)供電模型 基于人體動(dòng)能驅(qū)動(dòng)的電磁感應(yīng)供電模型是通過(guò)采集人體即時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能的一種方式[17]。該供電方式最重要的優(yōu)點(diǎn)在于以人體下肢作為能量提供場(chǎng)所，用腳的運(yùn)動(dòng)提供機(jī)械能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能予以收集、利用，相對(duì)于普通的電池供電而言，避免了當(dāng)電池電量耗盡時(shí)，再通過(guò)手術(shù)跟換電池時(shí)對(duì)患者造成的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。圖4所示的是人體典型動(dòng)能驅(qū)動(dòng)模型。該供能模型選擇以下肢為供能載體，是因?yàn)槿梭w的生命活動(dòng)離不開腳的運(yùn)動(dòng)，如散步、慢跑等，因此可以直接從這些日常人體活動(dòng)中獲得能量來(lái)帶動(dòng)一種裝置，從而產(chǎn)生電能并對(duì)電能進(jìn)行儲(chǔ)存、利用[18]。但是該模型的產(chǎn)電能力較弱，且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中如何存儲(chǔ)電能，如何將所存儲(chǔ)電能調(diào)整到植入式醫(yī)療器件工作電路所需的電路參數(shù)仍然有待于進(jìn)一步研究。

3.4 生物燃料電池技術(shù) 生物燃料電池是一類特殊的燃料電池，是利用酶或者微生物組織作為催化劑，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，具有原料豐富、工作條件相對(duì)寬裕、生物相容性好、無(wú)毒性等諸多普通燃料電池不具備的優(yōu)點(diǎn)[19]。正是利用這些特性，生物燃料電池才被研究用于為植入式醫(yī)療器件的供電。

生物燃料電池能夠利用體內(nèi)的葡萄糖、氧等有機(jī)物或無(wú)機(jī)物作為燃料源源不斷的產(chǎn)生電能，工作于常溫、常壓，并且酸堿度適中的環(huán)境中，這使得它維護(hù)成本低廉并且安全度很高，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害[20]。目前該技術(shù)最需要解決的是電能轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題，一旦解決，生物燃料電池將有望大規(guī)模應(yīng)用于植入式醫(yī)療器件。

3.5 光電供電技術(shù) 功能性光電材料近年來(lái)發(fā)展迅速，即利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能。如經(jīng)皮直接照射近紅外光，通過(guò)光電池產(chǎn)生電能，該方法還可以結(jié)合可充電電池用，從而無(wú)需一直實(shí)施紅外照射[21]。另有研究是利用光纖從腹部植入皮下，通過(guò)光纖傳輸光能至光電池并轉(zhuǎn)化為電能，使用850 nm激光源照射，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)40%，可產(chǎn)生3 V的電壓，功率達(dá)到10 mW[22]。隨著新技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能電池在植入式醫(yī)療器件供電領(lǐng)域也有研究報(bào)道，有研究通過(guò)太陽(yáng)能薄膜電池為植入式醫(yī)療器件，該薄膜電池的厚度大約為2～3 ?m，可以方便植入到體內(nèi)，其轉(zhuǎn)化效率也在進(jìn)一步的研究中[23]。

3.6 核能技術(shù) 核電池是一種將核能轉(zhuǎn)化為電能，并且能夠?yàn)橹踩胧结t(yī)療器件長(zhǎng)期提供很高能量的裝置。該技術(shù)具有體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，不受外界影響等優(yōu)點(diǎn)。核電池在醫(yī)療領(lǐng)域中最重要的應(yīng)用就是心臟起搏器的供能裝置。如用半衰期為87年的放射源钚（238 Pu），以其裂變產(chǎn)生的能量再通過(guò)熱耦合技術(shù)轉(zhuǎn)化為電流，150 mg即能夠?yàn)樾呐K起搏器提供10年以上的能量[24-26]。

核電池壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)使患者減少了更換電池而反復(fù)進(jìn)行開胸手術(shù)的巨大痛苦。但核電池有放射性，必須把它儲(chǔ)存在精密的封閉單元中，所以體積較大且重。而且不論使用與否，隨著放射源的衰變，其供電性能也會(huì)隨著時(shí)間逐漸衰減。該技術(shù)可適用的范圍受到核燃料特殊性的局限。

4 總結(jié)與展望

醫(yī)療植入式電子器件不同于體外應(yīng)用的醫(yī)學(xué)儀器，植入人體后，它能直接接觸人體器官和組織，人體能夠活動(dòng)自如，能夠在自然狀態(tài)下高精度測(cè)定人體的生理、生化參數(shù)，研究生物體的生理、心理狀態(tài)。植入式醫(yī)療器械的研制和發(fā)展很大程度取決于支持它們?cè)隗w內(nèi)連續(xù)工作的電能供給方法。由于植入式裝置功能、尺寸等有所不同，必然造成供電方式的差異。

目前以下兩種方法被認(rèn)為是可行的，一種是通過(guò)電池供能，另外一種方法是通過(guò)體外電源無(wú)線傳輸能量對(duì)植入器械進(jìn)行能量的補(bǔ)充，但其效果并不確定。低功耗或是極少出現(xiàn)高功耗使用情況的植入式醫(yī)療電子器件通?？梢岳脙?nèi)部電池供電，例如植入式心臟起搏器的電池的一半功率用于心臟刺激， 而另一半功率用來(lái)完成監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄等工作。某些植入式醫(yī)療電子設(shè)備也可以用便攜的外部電源供電，通過(guò)射頻電磁感應(yīng)進(jìn)行能量傳輸被認(rèn)為是能使人工心臟持續(xù)工作的一種有前景的供能方法[27-29]。

從儲(chǔ)能元件上來(lái)說(shuō)，目前最廣泛使用的還是鋰電池儲(chǔ)能，鋰電池安全，技術(shù)成熟并且制造成本低?，F(xiàn)在臨床應(yīng)用的心臟起搏器就是通過(guò)鋰電池組提供能量，電池壽命約5～7年，以患者平均佩戴20年來(lái)算，至少需要更換三次電池或者進(jìn)行三次充電，這必定增加患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，但最主要的還是增加了患者手術(shù)的痛苦。為了解決這一問(wèn)題，大容量?jī)?chǔ)能元件應(yīng)運(yùn)而生，核電池的出現(xiàn)即為植入式醫(yī)療器件解決了能源問(wèn)題。以核能供能的植入式醫(yī)療器件，完全解決了電池的壽命問(wèn)題，但因其核燃料的放射性使得適用性受到局限。近幾年，又出現(xiàn)了一種超級(jí)電容的新型儲(chǔ)能元件，解決了電池的壽命問(wèn)題，并且無(wú)需維護(hù)，安全穩(wěn)定，但它的成本相對(duì)較高，而且技術(shù)尚未成熟，尚不能應(yīng)用于臨床。

隨著植入式醫(yī)療器件的復(fù)雜化，系統(tǒng)的功耗越來(lái)越大，對(duì)于短期植入式醫(yī)療器件，電池完全可以勝任，但對(duì)于長(zhǎng)期植入式醫(yī)療器件往往不能滿足要求，體外無(wú)線供電方式解決了以上問(wèn)題?；贓類放大器的電磁感應(yīng)供電效率可達(dá)70%左右，還可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，但電磁耦合方式會(huì)與其他電子器件發(fā)生干擾；光電供電同樣可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期供電，但轉(zhuǎn)換效率不高。此外，以上供電方式也可結(jié)合使用，如將經(jīng)皮能量傳輸與可充電電池結(jié)合起來(lái)，為人工心臟提供能量，這就為功耗較高、長(zhǎng)期植入的醫(yī)療器件提供了一種解決方法[30-31]。

植入式醫(yī)療器件目前主要還是依靠特定的設(shè)備來(lái)提供電能，但最理想的還是能夠利用人體自身或者人周邊的環(huán)境來(lái)進(jìn)行供能，如機(jī)械能（身體運(yùn)動(dòng)、肌肉拉伸、血管收縮）、振動(dòng)能（聲波）、化學(xué)能（葡萄糖）、液壓能（體液流動(dòng)及血液流動(dòng)）等。光電池、生物燃料電池以及人體動(dòng)能驅(qū)動(dòng)的電磁感應(yīng)供電模型等方式就應(yīng)運(yùn)而生了，但是同樣面臨能量轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題仍需進(jìn)一步研究。

隨著植入式醫(yī)療裝置的廣泛使用，推動(dòng)了植入式醫(yī)療器件供電方式的進(jìn)一步發(fā)展，植入式醫(yī)療器件發(fā)展迅速，微型化、納米化正成為一種趨勢(shì)。由于植入式裝置的功能、尺寸等各有不同，植入式醫(yī)療器件供電裝置的電池容量、無(wú)線充電效率以及能量來(lái)源將是研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

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