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电磁辐射测量方法

时间:2023-10-13 09:46:21

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电磁辐射测量方法

第1篇

关键词:变电站 电磁辐射 现状监测

随着我国经济的高速发展,近年来输变电工程建设迅猛。本文通过对广东省内110kV变电站电磁辐射现状监测数据的汇总,归纳总结出变电站电磁辐射影响的相关规律,从而为110kV、220kV变电站辐射环境保护工作提供一定的参考意义。

1 广东省内不同类型110kV变电站电磁辐射现状监测数据

1.1 监测方法

本文变电站电磁辐射现状监测数据主要为工频电场强度和工频磁场强度,监测方法主要按照《交流输变电工程电磁环境监测方法(试行)》(HJ681-2013)、《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》(DL/T988-2005)、《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/T10.2-1996)等执行。

1.2 监测仪器

本文变电站电磁辐射现状监测使用的测量仪器主要信息参数如表1-1所示。

1.3 监测结果

1.3.1 全户外变电站

110kV凤江变电站采取全户外布设方式,110kV出线采取架空出线的形式。110kV凤江变电站电磁环境监测结果见表1-2。

1.3.2全户内变电站

110kV马牙变电站采取全户内布设方式,110kV出线采取电缆出线的形式。110kV马牙变电站电磁环境监测结果见表1-3所示。

1.3.3 全地下变电站

110kV太古变电站采取全地下布设方式,110kV出线采取电缆出线的形式。110kV太古变电站电磁环境监测结果见表1-4。

2 110kV变电站电磁环境辐射影响分析

从表1-2~表1-4可知,全户外布设的变电站(凤江站)站界电场强度为2~53V/m,磁场强度为0.033~0.114μT;全户内布设的变电站(马牙站)站界电场强度为

三种布设方式的变电站中,站界外电场强度监测结果由高到低分别为全户外、全户内、全地下布设,站界外磁场强度监测结果则没有明显偏差。根据国内清华大学、国网武汉高压院、陕西电力科学研究院等科研机构的有关学者[1-4]以及国外King、Paul Nielsen等学者对建筑物对输变电工程的电磁场屏蔽效能的分析和研究表明,建筑物对工频电场有较好的屏蔽效果,而对于工频磁场的屏蔽效果较为一般,本文监测数据也从一定程度上证明了以上观点。

3.结语

综上所述,110kV变电站只要按照目前技术规范的要求落实相关措施,对周围环境电磁辐射影响可以满足国家标准的要求,而对于采用了全户内和地下形式布设的变电站,监测结果更是远低于国家标准的要求。这对于消除人们对高压输变电工程电磁环境的恐惧,缓和日益加剧的输变电工程环境纠纷具有重要意义,也为110kV变电站辐射环境保护工作提供一定的参考意义。

【参考文献】

[1] 梅 贞,陈水平,马锋等,高压输电线附近室内电磁环境与屏蔽效果[J].高电压技术,2008.34(1):60-63.

[2] 吴 健 等,建筑物对高压输电线路工频电磁场屏蔽效果分析[J].华东电力,2010.38(8).

第2篇

关键词 电磁辐射;环境影响;110kV输电线路

中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)160-0201-02

现在我国的电网建设规模正处于不断的扩大与蓬勃发展的阶段,与此同时建设的交流输变电线路工程所产生的工频电场与工频磁场波及的范围也越来越广,随着人们对于环境保护意识的加强,大家对于电磁辐射环境影响的关注也越来越多,以至于目前有关交流输变电线路电磁环境影响的投诉问题也越来越多[1]。而对于交流输变电线路周围环境的工频电场和工频磁场进行准确的监测,是处理输变电线路电磁辐射相关投诉问题的关键所在,同时也是落实输变电工程相关的环境保护审批手续的必备条件[2]。本文以某110kV典型高压输电线路为例,对交流输变电工程周围工频电磁场的监测与评价进行了讨论。

1 110kV输电线路概况

本文讨论的110kV输电线路全长18.39km,为单回路架设线路,整个架空线路沿线共有1处环境敏感目标。线路衰减断面设在110kV输电线路46#~47#线路东侧,线高13.6m。线路衰减断面监测布点示意图见图1。

2 电磁辐射的特点

本文涉及的电磁辐射主要指工频电场和工频磁场,能量以电磁波的形式在空间传播的现象,也可以理解为能量以电磁波形式有源的发射到空间的现象[3]。而有规则地运动的电荷载流的导体(本文主要指输变电线路)周围会产生着磁场[4]。

3 电磁环境监测

3.1 电磁辐射测量的一般性要求

在正常运行工况下,监测输变电线路工频电场和工频磁场时,工频电场与工频磁场的监测点位的选择应该遵循以下要求:首先要选取地势平坦的位置;其次,没有其他的电力线路的影响;再次,没有广播线路与通信线路的干扰;最后,在远离树木等遮挡的空旷地点。

监测工频电场和工频磁场时,监测设备的仪表应当按要求架设在距离地面大概1m~2m高度的位置并且保持水平,通常情况下选取1.5m。

3.2 监测点位的布设、监测内容与频次

对于输变电线路的工频电场和磁场监测选点应遵循以下要求:监测点位应在导线档距中央弧垂最低位置,并且选取的点位应在的导线横截面方向上。本次输变电线路为单回送电线路,监测点位应以弧垂最低点的中相导线相对于地面的投影点作为监测点位起点,同时要注意监测点位应当均匀的分布在所要监测的方向上。对于输变电线路下的工频电场和工频磁场的监测,一般监测至距离边导线对地投影外50m处或衰减至本底不再变化即可。

3.3 监测标准

按照《工频电场测量》GB/T12720-1991、《交流输变电工程电磁环境监测方法(试行)》HJ 681-2013、《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》HJ/T 10.2-1996及《高压架空送电线、变电站工频电场和磁场测量方法》DL/T 988-2005中有关要求进行监测。《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)中指,公众曝露控制限值为工频电场度4000V/m,工频磁感应强度100μT。

3.4 本项目监测选取的仪器

工频电场、磁感应强度监测仪器采用EFA-300型工频场强仪。

3.5 监测期间的工况情况

监测时间段内,本项目110kV线路工程处于正常运行的条件下。监测工况符合国家相关的竣工验收监测条件。本项目涉及的110kV输变线工程运行工况的负荷情况详见下表1。

4 监测结果分析

按照监测规范和技术要求进行监测,线路环境敏感目标及衰减断面处的工频场强监测结果见表2。

由表2可知,110kV线路环境敏感目标及衰减断面处的工频电场强度的范围为14.2V/m~264.7V/ m,工频磁感应强度的范围为17.9nT~170.4nT,低于《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》(HJ/T24-1998)中规定相关限值(即工频电场强度4kV/m和工频磁感应强度0.1mT的标准限值),也小于考核标准《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)中规定的公众曝露控制限值(电场强度4kV/m和磁感应强度100μT(即0.1mT))。由此可以得出本次涉及的110kV线路在工程建成后,电磁辐射对周边环境的影响很小,不会对居民生活及身体健康造成不良影响。

5 结论

110kV输电线路的电磁辐射水平远远低于国家规定的推荐标准限值,对本工程项目周边的电磁环境造成的影响可以忽略。从辐射环境保护的这一角度分析,该项目的运行是安全可行的。

参考文献

[1]唐宝贤.输变电工程环境逐年增多专家建议建立电磁环境公共信息机制[N].中国环境报,2008-12-01(3).

[2]宋伟力,等.浅析交流输变电工程周围工频电磁场测量[J].绿色科技,2013(6):303-304.

第3篇

随着各种无线电新技术、新业务广泛应用于经济社会各个领域,电磁环境日益复杂,无线电干扰事件时有发生,甚至出现了一些影响范围广、危害严重的突发无线电干扰事件,对无线电信息安全、经济社会秩序与人们的日常生活造成威胁。2008年北京奥运会将是一次科技含量极高的体育盛会,届时承担奥运比赛项目的城市的电磁环境将异常复杂。

保障无线电通信以及广播电视信号的畅通,保障无线电信息安全,无线电监测和干扰排查的快速反应和定位能力是确保举办一届出色的、完美的奥运会的重要内容。

由于R&SFSH在2.5公斤(含电池)的重量下实现了便携式频谱仪在此前无法达到的优良的射频性能,它在2004年被指定成为国际空间站(ISS)项目专用便携式频谱仪,在国际空间站上圆满完成了相关测试任务;在2000年悉尼奥运会开始,FSH在通信保障和干扰定位方面大显身手。

R&SFSH虽然被称为手持式频谱仪,但它在不同的配置下,除了能进行基本的频谱分析外,还可以完成发射机与天馈线测试、无线电干扰查处、电磁场强监测以及电磁兼容(EMC)诊断等测试。R&SFSH优良的射频性能完全可以满足大多数通用频谱分析的需要。R&SFSH机身轻便,显示清晰,即使在强烈日光下屏幕显示仍然十分醒目。其长达4小时的电池工作时间解决了现场测量的后顾之忧。

基于手持式频谱仪FSH,以及手持式天线,所构成的单人便携式测试设备可以快速可靠的完成通信保障和干扰定位的许多任务。

干扰定位及排查方案

FSH与定向天线组HE200配合使用,可以组成便携且性能优良的无线电干扰的定位排查解决方案。

R&SHE200由三个便携式高增益定向天线覆盖从20MHz到3000MHz的频段,其内置的低噪声宽带放大器可以进一步提高接收灵敏度。

R&SFSH与R&SHE200配合使用可以极大地提高无线电信号定位的效率,该方案已在全国无线电委员会的无线电信号定位工作中成功应用。

天线系统的维护和保障

发射机与天馈线测试是无线网络维护工作的最主要内容之一。R&SFSH针对这类测试提供了足够功能和选配件,丰富了测试内容并提高了测试效率。

功率/驻波比测量:

FSH可以通过连接不同的功率探头,而成为一个高精度功率计。基站测试中常使用通过式功率探头。把它连在射频通路中,不会影响发射机正常工作,可测量发射信号的平均功率、峰值包络功率、反射功率、驻波比和回波损耗。

3G测量:FSH可以根据规范测量3G基站(如WCDMA基站)的码域功率。3G测试该选件可以测量信道总功率以及其中几个最重要的信道功率和EVM(误差矢量幅度),同时还可以显示载波频率误差。FSH支持自动参考电平调整,可以很方便地设置最优参考电平。当基站具有两个天线时(发射分集),您可以选择FSH和其中的任意一个天线同步。

双端口传输测量:为了确定被测电缆(或滤波器/衰减器)的频响特性,可以把被测电缆的两端分别接到R&SFSH的射频输入和跟踪源输出进行双端口传输测量。

单端口电缆损耗测量:当被测电缆很长(如一端连接在发射塔的天线上),往往不方便将电缆的两端分别接到R&SFSH进行双端口传输测量时,这时可以用单端口电缆损耗测量方法获得被测电缆的损耗参数。

测试方法一般是:将被测电缆的一端连接在驻波比桥的测量端口,另一端短路或开路即可。如果被测电缆的另一端是连接在天线上,可以将扫描频率设置到偏离天线工作频段的某频点上,此时,与天线相连的电缆端口可被看作是开路。

电缆故障点DTF测量:当基站馈线发生故障时,FSH的故障点定位功能可以准确定位电缆断点和故障点的位置。这种方法是基于频域反射原理,即用傅利叶变换将频域转换为时域,根据电缆类型(电波在不同介质中的传播速度),由跟踪源信号到达故障点并反射回来的时间计算出故障点的位置。

SMITH圆图的显示:R&SFSH是世界上首台能显示SMITH圆图的手持式频谱仪。SMITH圆图可以为天馈线测试提供了更为直观和有效的手段。

便携式电磁场强监测系统

在奥运期间,除了要保障通信和广播电视的正常,另外一个重要的方面是电磁辐射污染问题、公共安全问题。

当今信息传播的主要方式之一便是无线电电磁波,在赛场周围,存在大量的广播电视设备、微波设备、卫星通信设备,以及各种移动通信发射基站。这些无线电发射设备在传播有用信息的同时,也增加了环境中的电磁辐射水平,对人民群众存在一定的电磁辐射污染,对于其他电子设备也是一种辐射骚扰源。

1998年国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)了《0-300GHz电磁场安全限值导则》,这一导则目前已被世界上大多数国家采纳为电磁照射的安全标准。世界卫生组织(WHO)支持采用ICNIRP导则规定的安全限值,并积极着手电磁照射标准的协调工作,希望全球采用统一的限值和测量方法。

在欧洲,先后出台了EN50361、EN50383等针对无线通信终端和基站的辐射基础测试标准和EN50360、EN50384、EN50385等相应的产品标准。这些标准均采用ICNIRP导则作为限值要求,同时针对特定产品给出了具体的测试方法。

第4篇

迄今关于手机辐射危害的争议显然已尘埃落定,专家认为:“手机对健康无损”的片面报道是不负责任的……

手机辐射到底有害还是无害,多年以来专家一直对此争论不休。一般认为,手机的电磁波很弱,对人体影响微乎其微。但是,据德国《图片报》报道,欧盟科学家最近的研究结果证实,手机辐射能够破坏细胞和带有人类遗传信息的DNA。

来自7个欧盟国家的12个研究小组就电磁场对人类细胞的影响这一课题进行了为期3年的研究。专家们测定,如果手机对每公斤人体组织的辐射值大于1.3瓦,那就会对人的遗传信息造成破坏,而现在辐射的极限值则是每公斤2瓦。此外,电磁场还会使人体产生一种有害的蛋白质。而来自于维也纳的吕迪格尔教授则建议:“请不要为自己的健康冒险,可能的话尽量少用手机打电话;如果非要用的话,请在屋外或者窗户旁边使用手机,或者最好使用耳麦。这样辐射就不会直接接触到大脑。”

中国消费者协会的一份调查结果表明,目前中国的手机辐射问题严重,手机辐射属微波辐射,因其使用方式特殊,辐射源就在耳边。中国消费者协会和中国计量测试学会委托中国计量科学研究院对我国市场上销售的31种品牌手机进行了测试,其中有19种GSM手机,12种CDMA手机。结果表明:手机接通的最初几秒钟内辐射最大随后逐渐减小;待机状态下电磁辐射很小一般在1微瓦平方厘米以下;CDMA类手机电磁辐射较低,是GSM手机的几十分之一到十分之一;天线内置式手机的电磁负电辐射较低,是同类天线外置式手机的十分之一......

SAR值:手机辐射的标准

手机辐射这个概念随着手机的普及已经广为人知,但是,手机辐射大小的标准是什么,手机辐射的大小又是怎么来测量的,却有很多人不太清楚。

有不少知名业界专家以为手机辐射主要是测量手机发射的峰值功率;也有专业人士认为主要取决于基站对手机的功率控制。其实,手机辐射的大小,在国际科学界有一套比较完备的计量标准,就是所谓的SAR值。

SAR是Specific Absorption Rate的缩写,中文意思是“比吸收率”,也就是单位时间内单位质量的物质吸收的电磁辐射能量。通俗地讲,就是测量手机辐射对人体的影响大小。目前国际通用的标准有两个,一个是欧洲标准2w/kg,一个是美国标准1.6w/kg,其具体含义是指,以6分钟为计时,每公斤人体组织吸收的电磁辐射能量不得超过2瓦。

目前大家使用的和市面上正规渠道所出售的手机,都是根据这个标准来设计,并经过了有关机构测试的,平均的SAR值大约在0.2w/kg到1.5w/kg之间。

由于手机辐射属于近场电磁辐射,因此在测量手段上与一般电磁辐射有所不同,测量的方式要尽可能地模拟用户使用手机时的现实情况。目前使用的测量方法是,使用一个人体模型,模型的表面与人体皮肤组织相似,模型内部充满了仿照人体组织液成分配制的液体,头部则充满了仿照人体脑组织配制的物质,在人体模型的各个部位放置探针,然后通过测量仪器分析手机待机、通话等各个状态时探针接收的信号。

专家解读:手机辐射对人体的危害

佳木斯大学物理学教授谢宜臣先生认为,手机辐射对人体的危害,可从众所周知的能量守恒定律来理解。手机主要通过天线向外辐射微波。这种辐射其本质是能量的传播,这些微波能量具有很强的穿透力,当它们进入人体器官后,根据能量守恒定律它不会消灭,它将把这些能量传递给人体器官,转换为其他形式的能量:产生致热效应和非致热效应。谢教授对人们的一些模糊认识作出了解释。

人们根据微波的致热效应,发明了微波炉。有人会理直气壮地说:“没看见谁的大脑被手机微波烤熟呀!”

谢教授解释说,这是由于功率的不同,然而由于手机天线在使用时紧贴头部,发射的微波非常集中,因此反复长时间地使用手机,必将引起局部病变。关于手机辐射引发眼癌、脑癌的报道屡见不鲜,值得一提的事,最新一期的欧洲防癌杂志发表了专家对1617名脑癌症患者的研究报告,长期使用手机的人患眼癌的机会比不用的人患脑癌的几率高出80%。

更有人可能会说:“我都用了这么多年手机了,什么事都没有。”对此伦敦大学研究人类大脑神经细胞的科学家盖布尔指出,手机致癌有一个很长的潜伏期,人们很难一下子看到它的危害,致使许多人对使用手机的危害置若罔闻。

大量的科学研究结果表明,微波能量转化为非致热效应的那部分能量对人体危害更为严重。英国的实验报告指出,老鼠以手机微波照射五分钟就会产生DNA病变,对人类的危害可想而知。

鉴于手机辐射对人体造成危害的共识,世界各国均对手机辐射制定了安全标准,英国政府明令禁止16岁以下未成年人使用手机;日本政府规定出售手机必须连同手机防辐射装置一同出售等等。

我国手机用户已逾二亿,相当数量的手机辐射严重。为保护数亿国民的健康,谢教授呼吁政府有关部门尽快颁布我国的手机防辐射安全标准并认真执行。

决定手机辐射的因素有哪些?

其一,和手机本身的设计紧密相关,不同的设计就会导致不同手机的辐射大小有一定区别,所谓手机的天线和外观,是对这两方面的综合考虑。但是,有一点可以肯定,手机的辐射肯定在国际标准允许的范围之内。

有人认为手机把天线放在机身里面,会加大辐射量,还有人以为塑胶壳的手机比金属壳的辐射要大,这也是不正确的。

手机辐射量的大小只与天线的材料及尺寸有关,只要尺寸没有改变,手机本身的形状比较小,不会使它的辐射量有任何增加。即使是塑胶外壳的手机,内部也有一层金属涂层,同样对电磁波产生遮罩,除了可以降低生产成本,其实与金属壳没有什么区别。

其二,手机辐射的大小还与在实际使用中手机与基站之间的距离、使用者周围的地理环境、基站的设置情况等因素有关。

一般来讲,手机离基站越近,手机辐射就会越小。相反,手机处在钢筋混凝土结构等对电磁波有很大影响的建筑中时,手机就会迫使自己加大发射功率来和基站取得联系。大家一定有过这样的体验:如果开着电源,在没有手机信号的地方,手机的电池电量会很快耗尽,这是因为手机持续以大功率发射信号联系基站时会消耗更多的电量。

怎样减轻手机辐射的危害

国家环保局电磁辐射环境影响审评专家委员会委员赵玉峰解析:手机的工作原理主要是把人说话的音频信号转换到高频信号,通过天线发射出去,构成空间电波与对方进行通话。基于这种原理,手机的主要工作部位不在受话器和工作回路,而在发射天线,它发射的电磁波由于距离人的头部太近,所以构成对人体的危害。

另外,当手机接通时,辐射量会达到正常通话时的三倍。为了减少手机辐射的危害,专家提出如下建议:

(1)手机呼出时与网络最初取得联系的几秒钟内电磁辐射最强,因此在最初几秒,最好不要马上将手机贴耳接听。

(2)在信号不好的地方使用手机,拉出天线可以改善通话质量,并使手机在比较低的功率水平上工作,功率越低,电磁辐射强度越低。

(3)身边如有其他电话可用,就不要使用手机。

(4)尽量减少通话时间。使用手机者应尽量长话短说,尽量减少每一次的通话时间。如一次通话时间确需较长,那么中间不妨停一停,分成两次或三次交谈。

(5)当你常持手机的一侧头部或面部感到有些发热、发烫时,应立即停止通话,并用热水擦洗这一部位,再用手掌来回按摩几次,以增加受伤害部位的血液流量,促使受伤害组织愈合。

(6)如果你频繁使用手机,忽然感到失眠健忘、头晕心悸而又找不到其他原因时,就应减少甚至停止使用手机一至两周。

(7)可以使用手机耳机。使用耳机可有效降低辐射危害,应提倡使用。

贴心提示:

金丝边眼镜帮手机害眼

英国剑桥的一个权威实验室最新研究显示,戴金属眼镜框的移动电话用户,容易因为手机的辐射而导致眼睛损伤。

这项研究报告说,移动电话的辐射,也穿透手机用户的眼镜,由于金属框架是一种导电体,使辐射更有效地投射在头、眼两个部位。因此,移动电话能够令大脑温度上升,影响脑部运作,进而损伤眼睛。

第5篇

12月中旬,上海市闵行区春申塘北侧,经过昼夜施工,一条220千伏的高压线路走廊已经悄然架起,沿着河岸自西向东一路蜿蜒。

在此期间,该线路的建设单位――上海市电力公司电网建设公司的有关人员与警察以及协管员等,共同驻扎在线路经过的公共绿地内,以确保工程的顺利推进。

就在短短两周前,据《财经》记者了解,沿岸上海万科假日风景、上海春城等多个社区的众多居民,为了抵制这个被认为可能带来“健康隐患”的项目,曾与电力施工人员发生对峙。在数百名警察出动并介入后,事态最终得以平息。

但横亘在高压线以及周边居民之间的阴影,并没有被彻底驱散。

喧哗与骚动

在争议中开工的项目,正式名称为“220KV新龙华输电线路工程”。该工程始发于220KV春申变电站,沿途经过上海市闵行区,最后通往位于徐汇区的220KV新龙华变电站。

这项工程规划始于1995年,旨在增强闵行地区、上海铁路南站的供电可靠性。施工范围原来多数位于公共绿地内,但在过去十多年中,沿途包括春申景城、上海春城、万科假日风景、奥赛花园在内的众多小区,先后拔地而起,这些小区共同构成的春申示范居住区(春申城),规划总建筑面积为170万平方米,可容纳5万人居住。

其中,仅以2003年开盘的万科假日风景为例,这个分五期开发的项目,总建筑面积就达55万平方米,可容纳1.6万人口。沿线还包括一些幼儿园和学校。因此,高压线所产生的电磁辐射是否会影响到周边居民的健康,一开始就受到广泛关注。

早在2006年夏天,在获悉该工程可能开工的消息后,万科假日风景的业主就开始了小规模的维权行动。在上海市规划局的协调下,电力公司同意将原来的“三塔”方案(即在原来的塔北侧再建两个塔,共同构成220千伏的三塔三回路),改为同塔四回路(即不再增加新的塔,只是把原来塔上负载的线路由一个增加为四个)。

在建设单位看来,此次工程仅仅是对现有的高压线路进行增容改造,并不涉及新建高压线路,且改建后的线路走廊中心线和原有线路中心线仍然保持一致。但据《财经》记者了解,周边居民对于这一修改后的方案并不满意。

是年8月,沿线小区再次征集签名,并书面致函电力公司,要求改为电缆入地铺设方案,未得到任何回应。此后再无关于该工程的任何公开消息披露。

而在公众视野之外,2006年11月30日,上海市环保局在《沪环保许管(2006)1508号》文件中,则已批准了这一工程的环境影响报告书。

到了2007年9月底,随着电力公司在包括万科假日风景在内的各个小区陆续贴出施工函,矛盾再度激化。一名家住万科假日风景的律师,曾于10月9日向闵行区法院电力公司,法院受理后,以群体性案件需慎重考虑为由,未予立案。但由于遭到业主反对,电力公司也无法按原进度施工。

进入11月中旬,经过长时间的对峙之后,局势变得日益紧张。11月16日,施工队的强行施工再次被业主阻止;11月18日中午,多个小区的近七八百名业主,集体前往上海市政府上访。

闵行区办曾试图介入调停,但未成功。11月25日晚上,两部挖掘机开到了上海春城和万科交界的伟业路上。11月26日凌晨,部分业主发现,现场施工人员已经将上海春城的铁丝网拉开,万科的围墙也被推倒;而此时站在路边的警察、联防队员等,已有二三百人规模。

当晚,周围几个小区的近千人已经聚集到施工现场。“现场一片混乱,坑边站满了人,根本无法控制。”一位不愿透露姓名的业主对《财经》记者回忆起当时场景。目击者称,警察在现场使用了辣椒水,并带走数名业主。

11月27日,被带走的居民获准回家;当晚,万科假日风景小区专为此事成立的维权小组被解散,业主委员会被认定为惟一合法维权组织。

辐射之惑

在地球上,电磁辐射可谓无所不在。电力的传输和应用过程,往往都会产生不同程度的电磁辐射;更何况,地球本身还拥有一个巨大的地磁场。

世界卫生组织的统计显示,欧洲普通家庭中的磁场强度大约在0.025μT(微特斯拉)到0.07μT之间;在美国,这个范围大概为0.055μT 到0.11μT之间。在家中可以感受到的电场强度,则一般在几十伏/米量级。

高频率的电磁辐射,比如X射线等,又被称为“电离辐射”,往往会直接穿透人体,并通过破坏DNA分子等遗传物质的形式,损害组织和器官。医学界对于其辐射危害已经有普遍的共识,各国也都制定了严格的防护标准。

而对于频率略微低一些,比如微波炉、移动电话以及电脑在内的辐射,考虑到其对人体也具有一定程度的“加热”效应,包括中国在内的很多国家,也都制定了相应的国家标准。以中国为例,早在1988年,当时的国家环境保护局针对频率在100kHz到3GHz之间的辐射,制定了《电磁辐射防护规定》。

然而,对于高压线这样的工频场辐射(ELF),由于其频率仅仅为50赫兹(美国为60赫兹),对人体的加热效应和损害并未被证实,因此长期以来并没有得到重视。在美国等一些国家,虽然也有特殊情况下的高压线距离标准,但很大程度上是为了预防汽车等金属物体经过时,直接遭遇或者诱发电击,与电磁辐射损害并无多大关系。

直到1979年,美国科罗拉多州的两名医生在研究后发现,高压线在周边产生的磁场,很可能与儿童白血病的发病存在正相关。人们开始关注到,高压线产生的电磁辐射,可能会对人体健康产生长期影响。

在此后20多年时间,一些研究人员也声称发现高压线产生的磁场,与各种儿童及成人的癌症、抑郁、自杀、心血管疾病、生殖功能障碍、发育障碍、免疫改变,甚至神经变性疾病等,都存在关联。但无论是世界卫生组织,还是美国、英国委托研究机构进行的动物试验和临床试验都显示,目前仍没有充分的证据支持这种关联性。

即使被研究得最为透彻的与儿童白血病的关系,国际癌症研究协会根据对流行病学研究的分析得出结论,住所中平均曝露超过0.3μT至0.4μT时,儿童白血病患病率有2倍的增长。但这一结果,也只是证明了两者之间存在非常有限的联系,不能作出明确的因果推断。

2002年,在国际癌症研究协会的分类中,高压线产生的磁场被列为“可能致癌物”(possibly carcinogenic to humans)。但这在致癌物分类中是一个很弱的标准;实际上,其致癌性仅仅和咖啡、汽车尾气等属于同一个量级。2007年6月,世界卫生组织公布的《极低频场环境健康准则》(EHC No. 238)综合了最新的研究成果,仍维持了这一分类标准。

但考虑到这种长期效应的不确定性,比如也许存在人们目前仍无法了解的致病机理,并基于世界卫生组织一直秉持的“谨慎原则”(precautionary principle),国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)在1998年制定的电磁辐射导则中,仍包含了高压线电磁辐射的内容。

1998年11月,在由国家环保总局提出、由北方交通大学负责具体编制的《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》中,磁场强度的上限完全沿用了ICNIRP的规定,即100μT;但电场强度则有所下降,从5千伏/米调整为4千伏/米。当然,这仅仅是一个部门性质的技术规范,并不是正式意义上的中国国家标准。

阴影难去

然而,种种迹象显示,即使是世界卫生组织的结论,也无法彻底消除人们对于高压线电磁辐射的担心。

从技术而言,工频磁场电磁辐射的健康风险,仍是一个充满着争议性、不确定性的复杂命题。尽管过去20多年的研究并未清晰地证明其危险性,但也不可能彻底排除其危险性。

更何况,人类在历史上已经有过非常多的惨痛教训,即那些一度被认为是安全的物质,最终被证明是对健康有害的。从含铅汽油、DDT农药到汞这样的重金属,莫不如此。

或许正因为如此,世界卫生组织一方面表示,目前并没有工频磁场电磁辐射致病的确凿证据;另一方面,仍鼓励各国继续就其危险性开展研究和评估,并在可以接受的成本限度内,探索尽可能地降低辐射的办法。

该组织的统计显示,在其国际电磁辐射项目组的52个成员国中,有36个采纳了ICNIRP标准,另外16个则采取了更加严格的管制标准。

比如在爱尔兰,就规定高压线必须远离学校和幼儿园,因为未成年人往往对于各种环境因素更加敏感;在荷兰,新建电力设施则要求对儿童的辐射强度不得高于0.4μT,这个标准要比ICNIRP规定的100μT低得多。

在美国,虽然还没有统一的国家标准,但不少州都已开始采取措施来控制电磁辐射。像佛罗里达州和明尼苏达州都规定,新建电力设施的辐射强度不得超过原来的水平;而在加利福尼亚州,目前4%的高压线建设的预算,都被用于降低电磁辐射。

在中国,情况则尤其复杂。

浙江大学医学院副院长、浙江省生物电磁学重点研究实验室主任许正平对《财经》记者表示,鉴于工频磁场目前并没有表现出明显的危害,中国政府在这方面投入的经费相当有限。因此,中国目前还没有像美国或英国那样,进行大规模、长时期的调查,以确定高压线电磁辐射的危险性。

但同时,由于中国,尤其是中国东部地区人口稠密,不管是原有的高压线还是新规划上马的,往往和居民区距离都非常近。而在美国等很多国家,要么是由于土地产权问题,要么是由于人口密度问题,高压线通常都远离居民区。

更何况,从目前的研究成果来看,不同地区、不同种族的疾病患病率,都存在明显的差异。

1991年,李耐特(Linet MS)等发表在《英国癌症期刊》上的一份流行病学调查就显示,在美国加州和夏威夷生活的华人,和菲律宾人、日本人一样,都属于最容易患白血病的群体。

因此,能否简单地沿用国际上已有的流行病学调查结果,来评估中国的高压线电磁辐射致病风险,仍然是一个未知数。

这位专家在接受《财经》记者采访时呼吁,应该由国家发展和改革委员会牵头,通过设立相应的基金等形式,对中国开展为期10年甚至20年的大规模流行病学调查,从而对高压线电磁辐射在中国的健康风险有一个更加全面和客观的认识。

破碎的出路

不过,一些电力系统的专家则认为,目前中国正在执行的技术规范,已经比世界卫生组织推荐的标准都要严格。因此,中国没有必要制定更加严格的电磁辐射标准。

华东电力试验研究院高级顾问杨新村在接受《财经》记者采访时认为,中国作为世界卫生组织成员国,理应执行世界卫生组织推荐的标准。毕竟,世界卫生组织过去十年间的研究成果显示,ICNIRP标准并没有过时。

实际上,据《财经》记者了解,在制定高压线电磁辐射的国家标准方面,电力系统和卫生及环保系统的角力由来已久。

早在2001年,国家标准化管理委员会就曾牵头推动国家标准的制定。当年12月,一份名为《电磁辐射暴露限值和测量方法》的征求意见稿正式对外公布。

该草案规定的频率范围为0至300GHz,即对电力、移动通讯等行业均适用。由于这一限值标准比现行的行业标准严格许多,电力部门与移动通讯企业均强烈反对。加上外部的压力,最终这一标准不了了之。

临近2007年末,一场角力似乎又要再次上演。

知情人士告诉《财经》记者,目前国家环保总局正在制订一个新的行业标准,将很快开始征求意见。这一已经修改到第七稿的草案,很可能将对不同电压的输电线和民居的距离限值作出明确规定。此外,草案还可能对在市区采用电缆进行输电做出相应的规定。

这两点却都受到电力系统的反对。一位不愿透露姓名的电力业内人士对《财经》记者表示,电场和磁场的强度受各地自然环境的影响,往往会有不同程度减弱,硬性规定距离并不科学。而像北京市二环路以内,之所以百分之百采用地下电缆,很大程度上是由于地价过于昂贵,以及为了维持良好的城市景观,并不完全是出于健康原因。

《财经》记者获悉,国家标准化委员会也正推进新的工频电磁场的国家标准,并将起草任务交给了电力部门。

“这个标准由行业部门起草,基本上沿袭了ICNIRP的标准;只是和1998年公布的技术规范一样,把5千伏/米改为了4千伏/米而已。”该草案审核成员之一的一位生物电磁学专家对《财经》记者表示,“目前这个标准已经在征求专家意见,但我们肯定会表示反对。”

不过,在上海、北京、广州等地,都曾先后因为高压线建设引发冲突,除了技术标准,更多的或许还是决策体制的原因。即面对这种复杂的、充满争议的、不确定健康风险,只有更好地贯彻公开、公开以及透明的决策过程,或许才能有效地缓解由此引发的社会焦虑甚至对抗情绪。

上海“春申风波”,就集中折射出现有决策体制上的内在缺陷。

业内人士指出,公众之所以对于高压线的电磁辐射缺乏了解,很大程度上是因为电力部门一直在试图回避这一点,缺乏主动介入的积极性。潜在的担心是,科普宣传会带来负面影响,因而阻碍工程的顺利推进。而无论是卫生部门和环保部门,也未能在公众教育方面提供切实有效的渠道。

这样导致的最直接后果是,一旦公众可以通过互联网或者其他渠道获得相关信息时,不仅会在潜意识中放大这种负面信号,更会对相关部门产生不信任感。而双方丧失了起码的互信,阻力也就很容易滋生。

此外,为“220KV新龙华输电线路工程”担任环境影响评价的,是中国电力工程顾问集团华东电力设计院。接近上海市环保局的知情人士在接受《财经》记者采访时表示,该环评单位是通过环保部门认定的,并在电磁辐射评价方面具备甲级资质。但由于该设计院和该项目建设方上海电力公司同属于国家电网公司,再加上迄今为止,该项目的环评报告仍未对外公布,在缺乏有效的外部监督的情况下,环评质量的公正性自然很难获得众多业主的认同。

不仅建设单位没有做到充分的信息公开,不少业主在接受《财经》记者采访时也都表示,当时购买住宅时,在开发商那里也并不知晓这一工程项目,更遑论其可能的风险。

与此形成鲜明对比的是,无论在美国还是在欧盟,居民从当地政府或者从企业那里,都能很容易地获得相关的规划信息。在爱尔兰、荷兰以及意大利等国家,甚至允许当地居民参与高压线等设施选址工作。

2007年12月1日,闵行区召开会议向业主重申,不停工,亦不再进行环评。12月3日,在对峙暂告一段落之后,受影响小区的业委会,曾向上海市发展和改革委员会与上海市环保局提交了行政复议的要求,请求撤销沪发改城(2004)451号文件对于该项目的批复,并请求复议项目可行性报告,召开沿线居民听证会,以更改施工方案采取电缆入地的方式。两部门近日回复收悉,并将在两个月内给出复议结果。

第6篇

关键词:高压直流;电磁环境;监测;标准;仪器

前言

保护环境是我国的基本国策。从我国制定的《国家环境保护“十二五”规划》可以看出,目前我国核与辐射安全风险增加,人民群众环境诉求不断提高,突发环境事件的数量居高不下,环境问题已成为威胁人体健康、公共安全和社会稳定的重要因素之一[1]。电磁环境管理是核与辐射环境管理中的一项重要任务,也是当前群众环境诉求最为集中的领域之一,电磁环境监测则是电磁环境管理的重要组成部分和技术支持。随着高压直流输电工程项目的增加,有必要对直流电磁环境监测技术进行研究,切实提高监测水平和监管能力。文章对高压直流输变电项目电磁环境监测因子、方法和仪器等方面进行了分析和探讨,以为环境监测机构建立直流电磁环境监测技术框架提供借鉴。

1 我国电磁环境监测现状

当前,我国电磁环境的环保监测任务、尤其是验收监测主要由各地辐射环境监督(监测)站承担。国家环境保护部(原国家环境保护总局)为指导和规范全国各级辐射环境监测与监察机构能力建设,曾于2002年和2007年,并完善了全国辐射环境监测与监察机构建设标准,体现出辐射环境监测在我国环境保护管理中的重要性。经过近三十年的发展,各地辐射监测机构和技术人员都已掌握了较为丰富的电磁环境监测方法,尤其是针对高压交流输变电项目的电磁环境监测,已形成一套非常成熟的监测技术体系和方案。

直流输电技术发展起于1882年,1987年我国首个全部采用国内技术的舟山直流输电工程投入运行[2]。自2005年开始,随着我国国内对高压直流输变电技术研究的不断深入,直流输电项目立项和建设也开始进入了高峰期。2009年,世界上第一个800kv直流输变电工程在我国实现。高压直流输变电工程在我国建设起步较晚,目前对其合成场强、直流磁场等的环境影响研究尚不充分[3],相关的环境监测和管理标准尚未完全建立,因此各地电磁环境监测机构、包括辐射环境监督(监测)站普遍缺乏相应的监测经验,监测技术体系尚未形成。

2 高压直流输变电项目电磁环境影响因子

高压直流输变电项目一般由换流站、输电线路(文章研究主要针对架空线路)和接地极三部分组成,三者均会带来一定的电磁环境影响。

2.1 换流站

在直流输电系统中,完成交、直流电相互变换功能的站体统称为换流站。其中,将直流电变换为交流电的换流站称为逆变站,将交流电变换为直流电的换流站称为整流站。

换流站电磁环境因子包括:直流合成电场、离子流密度、直流磁场、工频电场、工频磁场和无线电干扰。

直流母线是换流站直流电磁环境影响的主要污染源,污染因子包括合成电场、离子流密度和直流磁场;另外,换流站内其他带电导体发生电晕后也会对合成电场和离子流密度产生一定的贡献。各类交流设备是换流站交流电磁环境影响的污染源,污染因子包括工频电磁和工频磁场。换流阀和交直流电气设备则是直流换流站内造成无线电干扰的主要污染源。

2.2 输电线路

高压直流输变电项目的输电线路用于将直流电自送端换流站输送至受端换流站,除不含直流输电线路的背靠背直流输电系统外,一般情况可根据输电线路的形式将直流输电系统分为单极和双极两种类型。

单极系统运行的可靠性和灵活性不如双极系统好,因此直流输电项目普遍采用双极系统的接线方式,我国三峡至常州、广东、上海的直流输电线路均采用该种接线方式[4]。

与换流站中直流母线类似的,直流输电线路对其周围环境的主要污染因此包括合成电场、离子流密度和直流磁场;在输电过程中,由于电晕的存在,直流线路同样会对周围环境产生无线电干扰。

2.3 接地极

接地极(包括引线)是直流输电系统中一个特殊的线路部分。当直流输电系统以双极模式运行时,接地极起钳制换流器中性点电位的作用,无电流通过;当直流输电系统以单极大地回线或是双极不对称运行时,接地极不但过着钳制换流器中性点电位的作用,而且还为直流电流提供通路[5]。

接地极中有直流电流通过时,一方面其引线相当于一回直流输电线路,会对周围产生合成电场、离子流密度、直流磁场以及无线电干扰等电磁环境影响;另一方面,接地极将直流电流注入大地的特殊作用,会在极址周围形成一个稳定直流场,使得大地电位提高,对环境的直流磁场影响最为明显,同时出现跨步电压和接触电动势可能会影响人畜安全。

3 直流相关电磁环境监测标准

目前,国内直接适用直流输变电工程电磁环境监测相关的标准方法主要有:

(1)《直流换流站与线路合成场强、离子流密度测量方法》(DL/T 1089-2008)

该方法适用于800kv及以下、正常运行条件下的换流站和直流输电线路的合成场强、离子流密度的测量。

(2)《高压架空输电线、变电站无线电干扰测量方法》(GB/T 7349-2002)

该方法适用于电压等级为500kv及以下正常运行的高压架空送电线、变电站、频率范围为0.15~30MHz的无线电干扰测量。

针对换流站中的交流部分,则可将以下两项标准作为监测参考方法:

(1)《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》(DL/T 988-2005)

该方法适用于所有电压等级的交流高压架空送电线路和变电站。

(2)《交流输变电工程电磁环境监测方法(试行)》 (HJ 681-2013)

该方法适用于110kv及以上电压等级的交流输变电工程,其他电压等级的交流输变电工程电磁环境监测可参照执行。

上述监测方法中除HJ 681-2013外,其他三项监测方法是由国家电力公司/国家电网公司或中国电力企业联合会提出、武汉高压研究所起草制定的。而从当前国家环境保护主管部门标准制定规划来看,短期内最有可能出台的电磁环境保护相关标准是《电磁环境公众曝露控制限值》,该标准是针对现有标准《电磁辐射防护规定》(GB 8702-88)的修订,但却不包括针对直流电磁环境管理的限值。其修订说明在“修订原则”部分明确提出采取了“回避原则”,即“回避了直流输变电等法规及研究尚无定论或争论较多之处”[6]。因此,可以预计近阶段不会有进一步的直流输变电工程电磁环境监测标准方法出台。

4 直流相关电磁环境监测因子确定

接地极极址在事故状态、单极大地回线或双极不对称运行等特殊情况下,会造成跨步电压、接触电压和转移电压,并由此可能对电信系统、交流电力系统和埋地金属管道造成的影响[2]。该部分影响应由项目建设单位根据《高压直流输电大地返回运行系统设计技术规范》(DL/T 5224-2005)的规定严格设计,保留充分的余地,确保安全。投运后定期检查,加强在线监测,及时掌握接地极工作状态。在这种情况下,认为接地极部分可以不列入直流输变电项目的电磁环境监测对象范围内。

结合前文对高压直流输变电项目电磁环境影响因子综合分析可以总结认为,该类项目正常运行期间,项目整体对周围环境造成的电磁影响主要包括合成电场、离子流密度、直流磁场、工频电场、工频磁场和无线电干扰六个方面。

经分析并结合工作实践认为,将合成电场、工频电场、工频磁场这三项作为高压直流输变电项目的电磁环境监测因子最为适当,离子流密度、直流磁场和无线电干扰这三项则仅作为技术指标研究和控制,不列入电磁环境的监测范围。原因如下:

(1)人在直流输电线路下会同时受到离子流和电场的作用。当人在直流输电线路下截获离子流后,被截获的离子流会通过人体入地。有研究表明,要得到同样的感受,流过人体的直流电流要比交流电流大5倍以上;而人在直流输电线路下截获的电流又比能感觉的临界值小两个数量级。因此,人在直流输电线路下截获离子流一般不会有感觉。有学者试验后认为离子流带来的空间电荷不会在人或动物身体表面产生聚集,不会影响人或动物健康[7]。但整体而言,目前对离子流可能造成的生物效应尚无定论[8]。另外离子流场与直流导线本身产生的静电场(标称电场)叠加形成合成电场,表明离子流场的环境影响在合成电场中已有所体现,且两者基本呈现相同的变化规律,因此离子流密度可不单独作为一项电磁环境影响因子开展监测。

(2)直流磁场属于静磁场。从全球地磁场的分布情况来看,大部分地区的地磁场水平范围为20~70μT,我国为40~60μT。研究表明,即使对于电压等级为±800kv的高压直流输电线路而言,在极导线距地高度取18m的情况下,其线下地面最大磁感应强度也小于45T;另外,磁感应强度随距离增加迅速衰减,换流站边界外水平更低。对于接近或小于地磁场水平的静磁场,人类早已习惯,不会影响人的健康;否则,人类在地球上生存都成问题[2、9]。因此,认为直流磁场可不作为高压直流输变电项目必要的电磁环境监测因子。

(3)是否应将无线电干扰监测列入输变电项目电磁环境监测因子的争论由来已久。持支持意见方主要考虑高压直流输变电项目造成的无线电干扰会对附近的通信、广播节目等造成影响,认为实施监测是必需的。但从开展高压交流输变电项目无线电干扰监测实践经验来看,建议不将其作为高压直流输变电项目的电磁环境监测因子:

首先,无线电干扰测量地点选择困境。无线电干扰的影响作用主要是对各类电子设备而非对人。GB/T 7349-2002中规定了无线电干扰的测量地点应选在“地势较平坦,远离建筑物和树木,没有其他电力线和通信、广播线的地方”。符合条件的监测地点在城市或近郊几乎不存在,而城市或近郊正是公众对项目环境监测最为关注的区域;反之,符合上述监测条件的区域一般远离公众生活区,在该类区域内开展无线电干扰监测意义不大。

其次,从无线电干扰的影响对象和影响程度来看,近年来,中、短波频段的无线电广播收听已不再是居民广泛关注的问题,收听率大幅降低,输变电项目无线电干扰对公众生活的影响程度和范围均已很小。1994年10月22日,国家无线电管理委员会办公室了《无线电监测和干扰处理程序(试行)》(国无办监[1994]181号),规定了“监测各种干扰,对其进行分析,提出处理意见”是各级无线电监测站常规监测的一项任务。因此,当直流输变电项目产生的不确定性较大的无线电干扰对广播、电视、通信等造成影响时,可由当地无线电监测站监测分析,由无线电管理部门依法进行处理,不会因该项目未被列入环保部门的电磁环境监测范围而形成管理缺失,造成严重环境污染和干扰。

再次,无线电干扰测量结果受环境背景水平影响较大。由于影响的相互性,广播信号以及其他通讯设施、电子设备都会对无线电干扰测量带来影响,进而对这一电磁环境监测项目的结果评定造成干扰。

最后,无线电干扰主要是因换流阀和直流导线等电晕放电造成的,与其同因产生的还有一项非文章讨论范围内的污染因子--可听噪声,二者机理、规律均有相似之处。鉴于环境噪声监测技术和方法已非常成熟可靠,可以将可听噪声作为项目必需的监测因子和重点管理目标,通过对噪声现象的抑制和改善,同样有助于降低输电线路的无线电干扰水平。

2013年1月6日,环境保护部曾发办公厅函(环办函[2013]12号),向各省、自治区、直辖市环境保护厅(局),环境保护部核与辐射安全中心,环境保护部辐射环境监测技术中心,国家电力监管委员会,国家电网公司,中国南方电网有限责任公司征求对《环境影响评价技术导则 输变电工程(第二次征求意见稿)》和《建设项目竣工环境保护验收技术规范 输变电工程(第二次征求意见稿)》的意见。从上述两项技术规范制定中的情况来看,直流磁场、离子流密度和无线电干扰在第二次征求意见稿中未被列入直流输变电工程电磁环境评价和验收范围内。

综上分析认为,高压直流输变电项目必要的电磁环境监测因子为合成电场、工频电场、工频磁场三项,其监测方法最为成熟完整,污染源项易于判定,监测结果易于评价,且基本覆盖直流输变电工程的主要电磁环境污染因子,已能够较为充分满足该类项目电磁环境影响的管理需要。

5 监测方法和仪器

合成场强的测量方法和对测量仪器的基本要求在DL/T 1089-2008中已明确,其中值得注意的几点是:

(1)测量的是地面合成场强,测量仪器应直接放置在地面上,探头与地面间的距离应小于200mm,接地板应良好接地。

(2)风速对高压直流输电线路下方合成场强的影响极大。因正负离子在电场作用下的迁移速度和风速相比,属同一数量级,即使是很小的风,带电离子运动的随机性也很大,将会使合成电场分布发生畸变[10-12],因此方法规定了测量必须在风速小于2m/s条件下进行。

(3)合成场强测量受自然环境影响较大,使得测量数据的分散性也较大,因此方法规定了每个测点每次测量数据不少于100个,且应用累计概率法进行数据处理。

据了解,目前国内仅有武汉高压研究所和北京森馥科技有限公司等极少数单位进行了高压直流地面合成场强监测设备的研发工作。2013年,我单位根据需要购入了北京森馥科技有限公司开发的HDEM-1直流合成场强检测系统。HDEM-1直流合成场强检测系统采用引进自加拿大博泰公司的测量探头,并由北京森馥科技有限公司根据DL/T 1089-2008进行了数据采集、传输、分析处理系统的二次开发和集成,能够充分满足测量方法对合成场强检测仪器的要求。

我单位在引进HDEM-1直流合成场强检测系统前,曾赴昆明特高压直流试验基地对系统的监测性能进行了验证实验,实测数据与理论估算值具有较好的一致性,基本能够满足环境监测的需要,为电磁环境管理提供数据支持。

对于工频电场和磁场的监测,仅涉及换流站周围。监测仪器方面,国内使用最为广泛的是意大利PMM公司提供的工频仪。目前,其已与德国NARDA公司合并同属于美国L-3 Communications,最新推出的工频电场、磁场监测仪器是EHP-50D(探头),可配套NBM-550主机或通过配套EHP-TS软件连接PC开展监测。

鉴于各电磁环境监测机构对交流输变电项目电磁环境监测已有丰富的实践经验,文章不再进行深入讨论。建议以HJ 681-2013作为监测的主要依据,在换流站交流侧围墙外适当增加测点、并设置监测断面。在测量和仪器选择方面,应重点注意以下两点:

(1)工频电场监测结果受环境湿度影响较大,因此监测时环境温度应在80%以下,工频电场监测仪器探头支架应用不易受潮的非导电材质。

(2)监测结果应选用仪器的方均根值读数。

6 结束语

伴随着经济发展和技术水平的提高,我国已经进入环境风险高发期。环境监测工作是环境保护工作的重要基础和支持力量,环境监测水平直接关系到环境管理的科学化程度。高压直流输变电项目是一种新兴的输变电方式,针对其开展电磁环境监测有助于及时、准确掌握项目运行过程中环境污染的实际情况,为保护公众利益提供科学依据。高压直流输变电项目的电磁环境监测,对保护环境、促进电力项目可持续发展具有重要意义。我国有必要通过研究建立一套包括环境评价、预测、监测和管理等,较为全面且具针对性的环境标准体系;对全国各地的环境监测机构而言,根据高压直流输变电项目特点形成完善的监测体系和熟练掌握监测技术方法则是当前工作的重中之重。

参考文献

[1]国务院.国务院关于印发国家环境保护“十二五”规划的通知,国发[2011]42号.

[2]刘振亚.特高压直流输电工程电磁环境[M].北京:中国电力出版社,2009.

[3]环境保护部.关于征求《电磁环境公众曝露控制限值(征求意见)》意见的函.附件2,环办函[2012]386号.

[4]国家电网公司.中国三峡输变电工程.直流工程与设备国产化卷[M].北京:中国电力出版社,2008.

[5]刘振亚.特高压直流输电理论[M].北京:中国电力出版社,2009.

[6]《电磁环境公众曝露控制限值(征求意见)》的编制说明,2012(3).

[7]Analysis of air ions in tnological exposure systems,near HVDC electric power transrmssion lines,in rooms containing ion generations and neal exposed humans and animals,Journal of Applied Physics,1983,54(11),6274-6283.

[8]美国邦维尔电力管理局生态研究工作组.输电线路的电效应和生态效应[M].北京:水利电力部科学研究院出版,1987.

[9]陆家榆,鞠勇.±800kv直流输电线路电磁环境限值研究[J].中国电力,2006,39(10),37-42.

[10]孙竹森,王勤,万保权,等.500kv三沪直流输电线路电磁环境测试分析[J].高电压技术,2007,33(5),65-68.

[11]粟福衍.高压输电的环境保护[M],北京:水利电力出版社,1989

第7篇

【关键词】环境监测,监测仪器,现状,发展趋势

中图分类号:X83文献标识码: A

一、前言

随着人们对居住以及生存环境的关注度的提升,环境的保护也日渐重要。对环境的监测就需要用到环境监测仪器,环境监测的仪器有多种,下面我们来探讨有关环境监测仪器的发展与未来趋势。

二、环境监测

1.定义

环境监测是指运用物理、化学、生物等现代科学技术方法,间断地或连续地对环境化学污染物及物理和生物污染等因素进行现场的监测和测定,作出正确的环境质量评价。

随着工业和科学的发展,环境监测的内容也由工业污染源的监测,逐步发展到对大环境的监测,即监测对象不仅是影响环境质量的污染因子,还包括对生物、生态变化的监测。对环境污染物的监测往往不只是测定其成分和含量,而且需要进行形态、结构和分布规律的监测。对物理污染因素(如噪声、振动、热、光、电磁辐射和放射性等)和生物污染因素,也应进行监测。只有这样,才能全面地、确切地说明环境污染对人群、生物的生存和生态平衡的影响程度,从而作出正确的环境质量评价。环境监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势,为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。

环境监测目的

准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势,为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。具体归纳为:根据环境质量标准评价环境质量;根据污染分布情况,追踪寻找污染源,为实现监督管理、控制污染提供依据;收集本底数据,积累长期监测资料,为研究环境容量、实施总量控制和目标管理、预测预报环境质量提供数据;为保护人类健康、保护环境,合理使用自然资源,制订环境法规、标准、规划等服务。

环境监测仪器现状与发展趋势

1、现状

目前,我国环境监测仪器的生产企业有140余家,年产值4.8亿元,约占全国环保产品产值的2.3%。环境监测仪器的主要产品是各种水污染和大气污染监测、噪声与振动监测、放射性和电磁波监测仪器。我国生产的烟尘采样器、烟气采样器、总悬浮微粒采样器、油份测定仪、污水流量计等环境监测仪器已接近或达到国际先进水平,在国内市场上占有很大比例。国产大型实验室用原子吸收、紫外可见分光光度仪、气相色谱仪等监测仪器自动控制技术采用程度较低,关键零部件尚依赖进口。

我国环境监测仪器多是中小型企业生产,产品基本集中在中低档的环境监测仪器,远不能适应我国环境监测工作发展的需要。主要表现为:技术档次低,低水平、重复生产严重,规模效益差;产品质量不高,性能不稳定,一致性较差,使用寿命短,故障率高;研究开发能力较低,在线监测仪器的系统配套生产能力较低,不能适应市场的需要。

目前,全国已形成了国家、省、市、县4级环境监测网络。共有专业、行业监测站4800多个,其中环保系统2200多个监测站,行业监测站2600多个。国控的空气质量监测网站103个、酸雨监测网站113个、水质监测网站135个。此外还建有噪声监测网、辐射监测网、区域监测网等。

分类

(一)实验室通用分析仪器

原子吸收光谱法

灵敏度高、干扰少、分析快速,已成为金属元素分析的最有力工具之一,建立了许多标准分析方法,在我国环境监测领域应用最多,国产仪器性能整体与国外差别不大,但石墨炉原子吸收仪性能还不够理想。二十世纪90年代以来,原子吸收仪器趋向小型化,很多新技术在原子吸收分光光度计上得到应用,如光源部分有了复合式多元素空心阴极灯和超高强度空心阴极灯,前者可以连续测定六种元素,后者的使用寿命和强度有很大提高。原子化系统部分,采用铂铱合金或铂铑合金取代不锈钢的雾化器,具有良好的防腐蚀性能,国内采用金属套玻璃雾化器,可以达到与铂铱、铂铑雾化器相同的效果,且灵敏度可以提高80—150%,优于国外同类产品。石墨炉原子化器以横向加热取代纵向加热,降低了测定元素的原子化温度,石墨炉可视技术为研究工作大大提供了方便。自动石墨炉探针技术,提高了石墨炉测定的准确性。国外采用阴极溅射原子化器的原子吸收光谱合金分析仪,分析速度快,一次可同时测定30多种元素,既可分析固体样品,又可以分析液体样本,还能进行金属元素薄层分析。

(2)红外吸收光谱法

可以分析气体、液体和固体样品,可以不经过任何相的转换,直接进行分析。市场上的红外光谱仪分为通用型和专用型两种,通用型主要以傅里叶变换红外光谱仪为主,色散型在国内市场上很少见。进口的傅里叶变换红外光谱仪以美国的公司为最多,其次是美国Porkin— Elner公司的。国产的主要是北京瑞利分析仪器公司引进的美国Analect公司技术生产的不同型号产品,国内还生产一些中、低档的色散型红外光谱仪。专用的红外光谱仪有:近红外光谱仪、红外气体分析仪,红外油仪、红外半导体分析仪,各种工业在线红外光谱分析仪等。

(3)ICP等离子体发射光谱仪

可用于测定除氩以外的所有元素,是最先进的光谱仪器,它精确、简捷、用,具有较高的分析速度,使用者无需在仪器的调整上耗费时间和精力,而且仪器具有多样化的适配能力,在一台仪器上可以实现垂直、水平、双向观测、全波段覆盖等多种配制形式。大多数元素都有良好的检出限,具有较多可供选择的波长。它分析精密度高,干扰少,适合于大批量样品的金属离子分析,可实现多元素同时或顺序测定,试样处理简便。但设备价格和使用成本较高,样品一般需预先转化为溶液;有的元素存在基体效应、光谱干扰问题,灵敏度较差,氩气的消耗量较大。目前,ICP等离子体发射光谱仪正在朝着功能更优化,结构更紧凑的方向发展,特别是在仪器控制和数据处理上向数字化、网络化的发展。

(二)实际监测

(1)大气监测仪器

大气环境监测分为大气质量监测和污染物监测。大气质量监测仪器中,国产大、中、小流量TSP、PM10采样器及各种气体采样器,性能可靠性已经完全满足国内环境监测工作的需要,大气自动监测系统的污染物自动连续监测仪器基本依靠进口。大气污染物的监测中,对烟道、烟尘气中的二氧化硫、氮氧化物的监测仪器基本能够满足国内要求,某些性能甚至达到国际领先水平。对气体污染源的连续在线监测,目前已有企业研制出样品,但其准确性、适用性、可靠性尚待进一步验证。

(2)物理污染监测仪器

物理污染主要指噪声、振动、电磁辐射、放射性污染等。噪声和振动监测仪器,国内产品已经可以满足市场需要。由于我国在例行监测项目中尚未包含电磁辐射的监测,故电磁辐射的监测仪器在市场上较为少见,现有的环境监测仪器,多为无线电方面的专用仪器。放射性监测仪器目前全国只有2个企业在少量生产。

(三)发展趋势

(1)空气和废气自动监测系统

环境空气质量自动监测系统一般采用干法和湿法两种监测方法。湿法以日本技术为主,原理是库仑法和电导法,需要大量试剂,在操作时必须对试剂进行调整,对废液进行处理,较为麻烦,故障率高,维护量大,处于淘汰的边缘。干法以欧美技术为主,它基于物理光学测量原理,样品始终处于气体状态,不存在试剂损耗,维护量小,将是空气自动监测的发展趋势。

近年来,国内部分城市引进了瑞典OPSIS公司,美国TE公司,法国ESA公司的基于差分光谱法原理的设备来代替二氧化硫、二氧化氮、臭氧等参数的测量,除一台设备能分时测量以上三个参数外,还能测量THC、CH 、n—MHC、BTX等有机污染参数。利用差分技术,可以消除大气湍流对信号的影响,消除不同污染物之间的干扰和湿度、气溶胶等的干扰,操作方便,能满足实时连续监测需要。我国已实现了PM SO 、NO2等项目的自动监测。除我国目前大气环境质量常规监测项目外,大气中二恶英类、光化学氧化剂(OX)、VOCs、PM2.5是发达国家监测的热点。日本列出了大气中包括多环芳烃、农药、除草剂、有机物、重金属等234种污染物名录都应进行常规监测,规定了22中优先监测的污染物,其中有挥发性有机化合物(VOCs)12种,重金属等无机污染物7种,又增加了苯、三氯乙烯、四氯乙烯三种新规定的项目。1997年美国已把PM2.5列为环境质量标准,美国使用的空气污染物自动监测系统主要有红外吸收法和紫外吸收法两种,红外线测定仪用途甚广,可测定乙烯等250种有机污染物。

噪声自动监测仪器

发达国家已生产出全天候的长年能在户外进行测量的噪声自动监测系统,可进行实时监测,监测结果可包括每小时、昼间、夜间或其它任意时段的等效声级、统计声级等,能存储噪声超标事件发生的录音,以便事后识别噪声源的性质。我国环境噪声自动连续监测系统的技术要求已纳入国家标准,国家环保总局和国家质量监督检验检疫总局在2004年颁布修改的《声环境质量标准及测量方法》,在测量仪器中增加环境噪声连续自动监测仪器,并要符合有关规定。北京、上海、广州等大城市目前已安装丹麦BK公司生产的环境噪声连续自动监测系统。国产的环境噪声连续自动监测系统已有产品。

未来发展方向

以目前人工采样和实验室分析为主,向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展;由劳动密集型向技术密集型方向发展;由较窄领域监测向全方位领域监测的方向发展;由单纯的地面环境监测向与遥感环境监测相结合的方向发展;环境监测仪器将向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化的方面发展;环境监测仪器向物理、化学、生物、电子、光学等技术综合应用的高技术领域发展。

结束语

环境监测仪器的发展要结合一定实行措施才能够得到大力的发展,环境监测仪器要不断改进。同时,正如文中末尾所说,还要进行规范、制度方面的改善。环境监测仪器一定程度上直接影响了环境监测的水准,所以要在环境监测的路上投入大量精力对环境监测的仪器不断地进行创新。

参考文献:

[1]王天生 环境监测仪器发展现状与趋势分析 期刊论文 2009年15期

[2]胡柏顺;张强;魏均玲;;国产环境监测仪器发展现状及主要问题——访中国环境监测总站魏复盛院士[J];现代科学仪器;2010年06期

[3]第三届中国国际环境监测仪器展览会在京举办——沃特世公司将携其在线固相萃取系统亮相[J];环境保护;2010年22期

[4]第三届中国国际环境监测仪器展览会即将在京举办[J];中国环境监测;2010年05期

[5]环境监测仪器技术发展[J];中国机电工业;2003年14期

[6]光学环境科学应用[J];中国光学与应用光学文摘;2002年06期

第8篇

根据从研发到生产的不同过程,TD-SCDMA测试可分为4个阶段:

1,对模块和器件进行测试评估:

2,把模块集成到系统,对整个系统进行验证测试:

3,批量生产时的生产测试:

4,网络规划、部署和优化测试。

在不同的阶段,测试方法、侧重点和关注都各不相同:器件测试主要侧重器件相关的参数指标:系统测试关注整机的性能:生产测试侧重速度、重复性和稳定性:网络规划和优化则希望网络的正常运营并提高网络质量。为了满足不同测试阶段的需求,R&S针对每个测试阶段都提供了相应的解决方案。

模块和器件测试

要保证最终的产品能通过严格的一致性测试。首先需要保证基带和射频的器件电路符合更严格的要求。在器件和模块测试阶段,除了用矢量网络分析仪进行传统的线性和非线性分析(如s参数、IdB压缩点、三阶交调等),还需要用矢量信号源加上频谱分析仪或者矢量信号分析仪对被测件在TD,SCDMA信号条件下进行时域、频域、码域和调制域的分析(如CCDF、ACP、EVM等)。R & S的矢量信号源siJl00A和频谱仪FSU(或FSP)可以实现这些测试。下面以多载波功放及直放站(RKU)测试为例说明。

TD-SCDMA基站功放以及直放站测试主要评估的测试项目包括:

信道功率:

功率对时间关系(PvT)(上升沿和下降沿模板):

邻近信道泄漏比(ACLR)(单载波和多载波);

多载波功率:

频谱杂散模板:

频谱发射模板(sEM);

误差矢量幅度(EVM)。

在进行TD-SCDMA功放研发测试时,PvT、多载波ACLR以及各种触发信号的需求对仪器的要求比较高、R&S方案可以完全满足要求。

1,FSU和FSP采用特殊方法进行PvT(功率时间横版)测试,可以实现1 12dB的很大开关动态范围。这使FSU和FSP可轻松测试TD-SCDMA基站在最大发射功率下的PvT。

2,TD-SCDM堪站功放要求最高测试六载波ACLR,SMJ100A可产生非常理想的信号,而FSU/P同样提供了足够的测量范围。从而保证了测试到的ACLR不是由于测试仪器造成的。FSU六载波ACLR可达66db,PSP六载波ACLR可达61db。

3,由于TD-SCDMA的时分特性,在测试当中需要多个触发信号,提供给分析仪器以及被测功放,SMU具备灵活且方便的触发信号设置,可以产生各种触发信号。

4,作为一种调制指标的测试,误差矢量幅度EVM对于直放站和功放测试很重要,因为EVM能直接体现放大器的非线性引起的信号失真和畸变。FSU/P内置的TD-SCDMA选件不但能测试TD信号的功率和频谱,还可以直接测试其EVM,大大方便了功放和直放站测试。

5,TD-HSDPA中引入了16QAM高阶调制方式。对于功放和直放站的线性度提出了更高的要求。除了需要测试EVM等调制指标以外,符号的星座图也是一个很必要的测试方法。图1为星座图和调制指标的测试实例。

基站和终端整机的研发和一致性测试

3GPP 25.142(基站)和34.122(终端)的射频一致性测试规范定义了发射机、接收机的特性和系统性能的测试要求。其中TD,SCDMA LCR的基,站/终端则是根据该规范的1.28 McpsTDD的要求进行测试。上述规范是研发和一致性测试中采用的准则。在该阶段,对被测设备的测试往往非常严格,以排除各种潜在的缺陷。研发测试对仪器的功能、动态范围、精度等要求极高。

R&S提供了SMU200A+FsQ+SMA+NRP的研发测试解决方案。SMU200A可以内置两路独立的信号源,其中一路用于产生有用信号,另外一路则可以产生规范定义的各种干扰信号(连续波或者调制信号干扰),从而实现两台信号源的功能。而~,SMU200A可以产生规范要求的各种衰落模拟和AWGN,这样,一台SMU200A就能满足规范对信号源的要求。FSQ频谱仪模式具备同类产品中最佳的动态范围,这在进行规范要求的杂散测试和ACLR测试是非常重要的。而FSQ矢量信号分析模式则可以对信号进行IQ域的分析,便于在研发阶段定位和分析故障。SMA是一台高性能的模拟信号源,可以用于接收交调特性测试。功率计NRP主要用于精准功率测试。

对于TD-SCDMA/GSM双模终端来说,音频性能的测试非常重要。因为音频性能的好坏直接影响用户的使用满意度。3GPP规范TS 26.132和Ts 26.131以及国标YD/T 1538-2006详细描述了数字移动终端的音频性能技术要求和测试方法。搭建音频测试系统需要三大部件:系统模拟器(如R&SCMU200),音频分析仪(如R&S的UPV或UPL)以及人工嘴人工耳。这是认证级测试平台,在中国,UPV和UPL也已经被权威测试机构采用,进行TD,sCDMA/GSM双模手机的音频一致性测试。

基站和终端整机的生产测试

TD-sCDMA终端的生产测试通常会分为校准和最终测试两个步骤:前者对终端的接收和发射机进行射频调整:后者在整机装配完成后,测试整机的性能指标是否达到规定的要求。由于终端产量巨大,因此对测试设备的要求是:快速、精准、测试一致性好、故障率和维护成本低。

目前是TD-SCDMA终端批量生产阶段,业界迫切需要快速的TD-SCDMA生产测试仪。R&S高速非信令测试仪CMW500能提供极高的测试速度、精度和测试能力,它能支持包括TD-SCDMA在内的多个移动通信标准,正好满足了业界的这一需求。

CMW500基于一个新的测试平台,它的推出是源于现代的测试理念和需求。由于现代的手机变得越来越复杂,不断增加的新通信标准和新频率分配使得测试需求越来越多,这大大提高了终端生产厂家的测试成本。因此,为了应对多标准、多频段带来的测试时间和费用的增长,除了尽可能提高仪器的测试速度外,还必需有全新的测试方法和理念。

从射频性能和对未来无线通信的支持来说,CMW500频率可选配为3.3GHz或6GHz,中频带宽分别为分析仪40MHz和信号源70MHz。在设计 该仪器时已经充分考虑了未来无线技术的发展趋势,这使得用户能实现最低的测试费用和投资的低风险性。CMWS00单台测试仪集成了强大的射频分析仪和信号源以及全新的测试理念,这确保了最高的测试性能,最小的体积和很低的功耗。

正如前面所说,为了进一步提高测试速度,还需要创新的测试理念。R & S为芯片和无线设备生产商开发了R&S智能校准(R&S SmartAlignment)测试技术。CMW500可以支持这种创新的测试技术,以及衍生的支持各种快速射频校准测试,如基于Rx/Tx功率扫描(Power Sweep)的射频校准方法。从而可以把终端的射频校准时间比传统方法加快10倍。

另外,对于终端生产来说,如果尽量提高首次测试的通过率,可以减少误测,从而也可以减少整体测试时间。而通过率的提高依赖于整个生产流程的优化,这其中,仪器的测试精度和一致性又是至关紧要的。R&SCMW500在绝对精度、测试可重复性和线性度方面极为出色、可以保证很高的首次测试通过率。

对于TD-SCDMA基站和直放站,R&S的推荐方案是FSP+SMJOOA。这是一套快速且经济的测试解决方案。SMJ配合内置的K50/K51选件。可以产生不同电平和频率的标准信号,既可以测试发射机射频模块,也可以进行接收机灵敏度BER/BLER测量。SMJ具有优异的射频性能和极快的频率/电平稳定时间,可以实现快速而准确的测试。频谱仪FSP配合内置的K76选件,可以测试发射模块的指标。如功率、PVT、误差矢量幅度(EVM)、频率误差以及频谱特性等。其测试速度很快而且精度很高。用SMJ和FSP可以轻松搭建基站和直放站测试系统。

网络部署和规划、优化测试

路测系统是该阶段的重要测试设备。R&S的TSMQ/TSMU/TSML系列是高性能、全频段、多标准的无线分析仪,是路测系统里的核心设备。它独立于测试手机,用于测量和分析无线信号。在进行连续波(CW)测试时有着极高的测试速度,因此可以在满足李氏定律的前提下实现多频点、高移动速度的测试,为网络规划和优化提供重要的数据。R&S的ROMES覆盖测试软件是一个通用的路测平台,它可以连接测试手机、GSP、TSMx,实现对各种通信标准的路测。

在网络部署时,还必须考虑电磁环境的问题。在无线通信高速发展的同时,民众对环境中的电磁辐射水平的关注也在提高。为了实施对环境电磁场的测量,罗德与施瓦茨公司推出了便携式的环境电磁场测试系统R&S TS-EMF:它由场探头和频谱仪(FSH或FSL)组成,外带测试软件R&SRFEX,方便对空间区域电磁场进行准确测量和统计评估,如图2所示。

要准确可靠地评估某一基站的辐射效应,不仅要对其电磁场进行全面的短周期、长周期测量,而且需要在较大区域范围进行测量数据的统计。至今,有两种方法测量环境电磁效应:用全向场探头进行宽带测量或用方向性天线进行频率选择性测量。R&S的TS-EMF综合了两种测量方法的优点:用全向性天线在30M~3GHz进行频率选择性测量。测试软件R&SRFEX专用于环境的电磁兼容应用,方便对人员密集区域的电磁场进行准确测量和统计评估,对某些位置(如学校)可长时间进行监测(几天或几周),从而给出科学、准确的评估。

第9篇

关键词:分析方法 成分 金属材料

中图分类号:TG115.5+2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(a)-0084-01

随着社会经济文化的不断进步和发展,各行各业、各个领域对金属材料的需求也日益增加,正是在这个大环境下,一些高端和复杂的金属材料开始不断的涌入市场。这些金属材料的特点是性能优良、应用广泛。如果从表征上分析金属材料的成分,能够对其内部构造和组成元素深入了解,因而得出科学的依据,帮助我们开发和研制更为复杂的金属材料。目前各种分析方法五花八门、良莠不齐,选择合适的分析方法至关重要,这就要求我们详细了解和掌握金属材料的成分,本文从三个方面介绍了国内外常用的和最新的分析方法,同时对金属材料分析方法未来发展趋势作了展望。

1 传统分析方法

迄今为止,金属材料已经广泛的应用于生产和社会实践中,人们也在想方设法的认识和掌握金属材料的成分,所以对金属材料的分析方法也在不断更新和变化,下面就一一介绍各种分析方法。

1.1 分光光度法

主要是根据Lambert-Beer定律,来定量分析金属元素表征的方法,其原理是利用不同波长的光,通过在含金属溶液中的连续折射,产生不同的吸收强度,利用横纵坐标,绘出吸收光谱曲线,我们在定量分析溶液中的金属离子,进而计算出含量和浓度。值得一提的是,此方法在运用时,显色剂的选择至关重要。通过实验,证明显色剂采用氯偶氮安替比林,分析效果比较显著。

1.2 滴定分析法

和其他方法相比,这种方法比较传统,应用原理是采用标准浓度的试剂,对金属离子含量进行测定,待完全反应后,即达到滴定终点,这个化学计量点恰恰是待测金属离子和标准试剂完全反应的那个点。这种方法非常通用,即便捷又简单。

1.3 原子光谱分析法

(1)原子吸收光谱法。

其原理是基态原子的电子吸收紫外光和可见光之间的谱线,并分析吸收强度,最终得出定量分析金属材料成分的方法,目前应用比较广泛的是火焰原子吸收光谱法。

(2)原子发射光谱法。

其原理是在一定条件下,元素的离子或原子受激发,会产生光谱线,这种光谱线具有一定的特征,由内向外发射,利用该光谱线,来定量分析金属材料的方法。这种方法在对硫碳等金属材料的分析上,效果比较显著。

1.4 射线荧光光谱法

其原理是是利用金属原子吸收金属原子内层电子跃迁或外层电子减速运动时所产生的电磁辐射波,并对相应的特征谱线进行发射的分析方法。此方法具有非常广泛的应用范围,因其简单和快捷,使用比较普遍。但因为受到基体效应的影响,使该方法对样品的均一性要求较高,所以在一定程度上需要不断的校正,有比较严格的操作要求。

1.5 电化学分析法

其原理是利用金属材料的电化学性质与金属材料的含量及组成有着密切的相关性,进而演变和发展成分析金属材料成分的方法。此方法的缺点是操作不方便,同时受外界环境影响较大,分析金属材料成分时具有较低的准确度,目前运用较少。

2 最新研制的分析金属材料成分的方法

前几种传统的方法各有利弊,但在准确度上还有待于进一步提升,在此基础上,几种新的方法应运而生。

2.1 电感耦合等离子体质谱法

作为金属元素分析法,此方法具有相当高的灵敏度,主要用于定量测定各种微量元素,如测量金属材料中的各种稀土金属、难溶金属、贵金属和稀土金属等。

2.2 激光诱导等离子体光谱法

此方法目前刚刚兴起,具有简单的购置和装置,操作起来非常方便,能够同时测量金属材料中含有的多种元素,即满足了在线分析和测量所需,又使测量效率进一步提高,主要应用在不锈钢中微量元素的测量上。

2.3 电感耦合等离子原子发射光谱法

作为一种新型的分析方法,其原理是根据受激后金属元素所生成的电子跃迁,通过作用于谱线而有不同强度的表现,此测量方法灵敏度高、应用范围广。

2.4 石墨炉原子吸收法

作为一种新型原子吸收分析法,此方法操作简单快捷、分析速度快,主要应用于对航空材料中微量元素铅的测量,和常规测量结果相比较相差甚微。

3 金属材料分析方法的未来发展趋势

伴随着金属材料越来越广泛的应用,它具有越来越强的复杂性,所以采取简单便捷的方法来测量各种痕量元素就显得至关重要。传统方法由于受外界环境影响大、灵敏度差及操作复杂,已经逐渐被新型的分析方法所取代。而未来的发展趋势是,金属材料的分析方法会更加高精度、方便和快捷。

4 结语

随着社会经济文化的不断进步和发展,各行各业、各个领域对金属材料的需求也日益增加。本文详细介绍了金属材料的各种分析方法,同时对传统分析方法和新型分析方法两种不同方法的特点和性能进行了分析和比较,同时结合以往的研究经验,在现有金属材料分析方法的基础上,对未来发展趋势做了展望。

参考文献

[1] 聂月生.对金属材料室温拉伸试验影响因素的分析与探讨[J].广西质量监督导报,2008(9).

[2] 徐松.金属材料磨损失效及防护的探讨[J].现代经济信息,2010(1).

[3] 凌翎.金属材料拉伸试验的缺口效应[J].科技促进发展:应用版,2010(10).