手機輻射的測量標準
1、功率密度標準
功率密度指的是單位面積所接收到的輻射功率,它所測量的是信號強度,可以用電場強度和磁場強度來表示,但更普遍采用的是功率密度。下圖是我國現行的《電磁輻射防護規定》(GB8702-88)中對公眾照射限值的規定,圖中的前兩行屬中短波,不屬于移動通信頻段,其中3MHz~30MHz是軍隊使用的短波波段,跟公眾關系不大,不必關心。在30MHz ~ 30000MHz范圍內的電磁波,頻率越高,也就是波長越短,則穿透人體能力就越強,因此從對人體影響的角度出發,頻率越高則允許的功率密度就越大,即從30MHz的0.4W/ m到30000MHz的2W/m。
手機的峰值功率2W,美國電氣子工程師協會(IEEE)不考慮發射功率7W以下的安全問題,但美國國家輻射防護測量委員會( N CRP)主張更嚴格標準,美國聯邦通信委員會(FCC)對2G手機所集中使用的900MHz頻段規定的輻射限值為6W/m。
我國現行的電磁輻射防護規定GB8702-88是國際上的標準之一,通信公司建基站和國家環保部的檢查,依據的就是這個標準。 有網友基站的輻射功率在變小,輻射功率密度呈現下降趨勢。
88年的國 標畢竟年頭久了,環保部推出了擬替代GB8702-88標準的征求意見標準,其中手機頻段的限值并沒有變化,仍然 是0.4W/m,標準中將1MHZ~300GHz的電磁設備的豁免管理等效功率定為了100W,即100W(含)以下的向沒有屏蔽空間輻射的設備并不需要報批,高過100W的也不是說不能搞,只是要報批而矣。基站單站功率20W左右,按這個征求意見標準,而且也可能超標。
一般GSM基站天線高度為35 55米,國家環保部曾監督測試過上千部基站,結果表明:射功率為20瓦的基站,基天線前10米的功率密度是0.006W/m。
手機和基站等電磁輻射不會影響人身健康,這本是科學界共識,在國外也從來不是個問題,但在中國卻引起了公眾恐慌。究其原因,運營商為競爭而散布的輻射謠言是源頭,當初推廣CDMA手機時,某運營商打出了“綠色手機”的偽概念, 拿低輻射作為賣點,用 欺騙公眾的手段來提高競爭力。其實CDMA手機的輻射功率并不比GSM小,GSM手機峰值功率2W,實際 使用過程中,只在1/8的時間發射,所以最大平均功率為250mW,而CDMA是連續發射的,最大平均功率也約為250mW,兩種差別不大。
公眾不必知道具體原理,只憑常識就能判斷CDMA手機輻射與GSM大體相當,因為兩種手機的電池容量差不多,除系統運 行所需要基 相同的能量外,其余能量都輻射 出去了,兩者的待機和連續通話時間又差不多,若CDMA手機輻射功率遠小于GSM 的話,那余下的能量哪里去了?難道能量守恒定律不成立了嗎?
雖然GSM和CDMA兩種手機的最大平均功率均在250mW左右,但實際發射功率會遠低于這個水準,這源于基站對手機功率的自動控制機制 。由于手機距離基站的遠近不同,手機輻射相同的功率,基站接收到近處手機的信號功率就強,接收到遠處手機的信號功率就弱。 手機自己不知道距離基站的遠近,開頭會采用最大功率發射,基站收到后會向手機發送逐階降低發射功率的指令,1秒鐘內會發送幾十到幾百次指令,處于近處的手機會在極短的時間時把發射功率調整到很低的水平,例如0.02W。
基站發射功率雖然比手機大,但由于手機距離人體近,綜合比較后,還是手機對人體的輻射量更大得多。因害怕輻射而抵制基 站是最的做法,沒有之一,因為手機與基站的距離遠了,手機使用者反而要遭到更強的輻射,這恐怕是抵制者們所沒有想到的。
運營商已經為當初的輻射謠言付出了代價, 基站很難進入小區了,到處被居民驅趕,把基站偽裝成燈桿和大樹的招數也已經不靈了。時至今日,仍有運營商打虛假的綠色牌,還在做這種飲鴆止渴的傻事,真令人嘆為觀止。
2、比吸收率標準
比吸收率(SAR ) 的 定義 是:給定密度的體積微元內質量微元所吸收的能量微元對時間的微分值,它說的其實就是單位時間 和單 生物體質量所 吸收的電磁能量, 單位是W/kg。
相對前面介紹的功率密度標準 ,這個標準更多地考慮了 人體情況,應該是更值得參考的標準,但它卻很難以操作。功率密度 標準的檢驗很簡單, 拿個場強儀或頻譜分析儀就可以測量,但比吸收率標準的檢驗卻需要人體模型來配合,而且后續的數據算法也非常 復雜。
美國輻射 保 護與測 量委員會(NCRP)和美國電氣電子工程師協會(IEEE)所制定的美標為SAR≤1.6W/kg,國際非電離輻射 防護委員會(ICNIRP)制定的歐標為SAR≤2.0W/kg,其中歐標是世界衛生組織(WHO) 薦的標準。我國的《移動電話電磁輻射局部曝露限值》(GB21288-2007),主要內容只有一頁紙,其實就說了一句話:我國遵從世衛組織推薦的歐標2.0W/kg標準。
標準有了,但該 如何測試呢?現行的是中國人民共和國通信行業標準 YD/T 1644.1-2007,該標準的第1部分:靠近耳邊使用的 手持式無 線通信設備的SAR評估規程(頻率范圍300MHz~3GHz),第2部分:手持和身體配戴設備在人體頭 部和身體內的SAR評估規程(頻率范圍300MHz~6GHz)。
測試頭顱內部所吸收的電磁能量,當然不能把活人開瓢,只能制作一個跟頭顱形狀、密度、電介常數相當的標準人頭模型, 上述 的標準對 模型進行 了規范化,以保證測量結果的一致性和可比性。標準中要求用糖鹽為主的懸浮液來模擬頭 的組 織液,手機 有貼臉和傾斜兩種標準測 試位置,對信號頻率和功率、探頭規格、測試程序等也都有著一整套的規范。
這個標準內容 非常詳盡,共參考了65篇 歐美國家的相關標準和文獻。但實際的內容基本都是移植于歐美的相關標準。有趣的是 ,我國標準中所采用的頭部模型數據,居然來自1988年的美國軍人的人體測量報告,這倒是與美國的相關標準完全一致。
標準中,根據美國男 軍人頭部尺寸的統計數據,將成年男子的頭部按從小到大的次序分成1到10號,1號最小10號最大,模型 擇 了9號,考慮到婦女兒童的頭部尺寸肯定比9號小,這樣就可以保證所有使用者有超過90%的人的頭部比模型小,會遭受更低的輻射,從而使基于這個9號 模型所得到的SAR標準是保守和安全的。
媒體經常稱SAR值是根據成年男子的頭部模型制定的,對孩子應該采取更加嚴格的標準,這種說法沒有科學根據,根據劑量學的 研究,成年男性頭部比婦女兒童的大,吸收的輻射量更大,這就已經構成了最壞情況下的電磁輻射。
在人頭模型 中測量用的 探頭 ,并不是溫度計,而是一個接收天線,接收的是電磁輻射能量,得到測試數據后,還要經過復雜的算法 處理,才能得到SAR的值。 探頭天線要根據不同頻段進行精度校準,其測量步驟和數據推算是非 專業 和復雜的。
根據以往的測試結果,手機輻射在頭部引起的最大溫升為0.194攝氏度,根據IEEE的安全標準,人體內局部溫度升高的閾值為不超過3.5攝氏度,若人體正常溫度若是36.5攝氏度,局部溫度不能高過40攝氏度,而手機輻射所能引起的最高溫度還不到 37攝氏度,當然是無關緊要的,而且人類還可通過本身的體液流動來調節自身局部的溫度。
SAR與手機的制式(例 如 SM或CDMA )沒有關系,國外許多實驗室多年的研究資料表明,SAR與功率密度也沒有換算關系 ,但在國 內常 常將兩者比較,以期定性地說明問題。
2012年4月 23日,美國聯邦通信委員會(FCC)發布了關于RF曝露和SAR符合性要求的6個KDB文件的修訂草案,其中KDB8 65664是關于100MHz~6GHz的SAR測試的,這次修訂主要是順應LTE等新一代移動通信規范中無線電信號頻率上升到700MHz~6GHz 的客觀要求,而以前的所考慮的無線電信號主要是2GHz以下的。
新文件有三個主要變化, 一是原2GHz以下信號使用的插入頭部模型中的天線直徑為6mm~7mm,信號頻率變高了,因此波 就相應 地縮短了,需要3 mm~4mm,在接近6GHz時需要使用直徑1.5mm的天線。為什么信號頻率高了天線就要短呢? 因 為信號 的頻率與波長成反比,當天線的長度與波長成正比時,發射和接收的效率會更高。所以,信號頻率高 了,波長短了,天線也要短些了; 二是由于單一信號的頻帶寬了,單探頭就不適合了,分離的多個探頭就成為了未來測試的趨勢;三是 頭部模型中的模 擬液,以前的糖鹽液體不適合1G以上的信號,需要使用礦物油、甘油等新型混合液體。通過文獻檢索,尚未發現國內的相關部門和機構對這些變化進行跟進研究。
《移動電話電 磁輻射局部曝露限值》(GB 21288-2007)標準的最后一條對移動電話產品的標識提出了要求,應在說明書中以黑體字表示產品的SAR,并鼓勵在產品外包裝上標明SAR的最大值。起碼在現階段,我對這個要求并不抱希望,前面已經介紹過, 測量一個產品的SAR是個專業性很強的復雜過程,能有這個能力的科研機構并不多, 而必須要有國家授予的檢測資質,否則就跟屠戶在豬肉上扣個自己刻的檢疫合格章一樣是無效的。因此,在SAR檢測尚未展開的情況,若某款移動電話的說明書上標明了SAR值,我們反而要核實下,這個數據是在哪里測出的?這個機構被授予了相關資質了嗎?
與其它盛行的流言一樣,電磁輻射恐懼在國內大行其道,包括我在內的科普人士曾做過很多努力,但遠沒有成為主流的聲音, “日常生活中的電磁輻射對人體健康沒有危害”這個真相也未能令多數人認同,這令多年來致力于消除電磁輻射恐懼的我感到有些無奈。
聞道有先后,術業有專攻,您不必懂得此文中所提及到的科學知識,但您可以把選票投給科學,您不應棄權,更不能把選票投給流言。 請您轉發此文給更多的朋友看,為“免除不必要的恐懼,追求更美好的生活”貢獻一份正能量。
相關標準
移動電話吸 收 射率SAR(Specific Absorption Rate):SAR代表生物體(包括人體)每單位公斤容許吸收的輻射量, 這個 SAR值 代表輻射對人體的影響 ,是最直接的測試值,SAR有針對全身的、局部的、四肢的數據。SAR值越低,輻射被吸收 的量越少。其中針對腦部部位的SAR標準值必須低于1.67瓦特,才算安全。但是,這并不表示SAR等級與手機用戶的健康直接有關。
手機對人體健 康到底有什么損害 ,截止2009年,全球科 技界對此尚無定論,任何一家跟蹤研究手機輻射問題的機構(包括世界衛 生組織),也還都沒有證據 能夠證明手機和移動基站會對健康造成威脅。國際非電離性輻射保護委員會規定這個值要低于2W/kg,美國標準是1.6,各款手機也大致集中在0.3-1.6W/kg。[1]世界兩大主要手機輻射標準 制定者—美國電氣與電子工程師協會(IEEE)和國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP)對標準進行了統一。每千克2.0 瓦特的輻射峰值標準被大多數國家和地區采用。
據了解,中國手機射頻標準的制訂已進行多年。從1997年開始,國家質量監督檢驗檢疫總局就組織國家環保總局、衛生部 、信息產業部等部門的多位專家組成聯合工作組,討論制定《電磁輻射暴露限值和測量方法》。
手機輻射來源于手機發射的無線信號。人們使用手機時,手機會向發射基站傳送無線電波,而任何一種無線電波或多或少會被人體吸收,從而有可能對人體的健康帶來影響。
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