電磁輻射的基本原理范文

前言：我們精心挑選了數篇優質電磁輻射的基本原理文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

關鍵詞：礦井煤巖破裂；探測技術

1 引言

煤礦采礦活動造成地下巖體應力的重新分布和巖體的破裂損傷，伴隨著采動的影響，將會誘發礦山煤巖體的震動破壞（即礦震或沖擊）。煤礦煤巖動力災害的發生往往與人工開挖過程具有特定的聯系，例如：采動損傷造成煤巖體內部積聚的大量能量瞬間釋放，將會導致沖擊礦壓；采動損傷極大地改變圍巖的滲透性，將會導致頂板、斷層帶或底板突水事故；采動損傷造成煤巖體的卸壓以及松散，將會導致煤與瓦斯涌出（突出），甚至發生瓦斯爆炸災害，這些災害事故隨著開采深度增加日益嚴重。煤礦采場圍巖空間破裂形態與應力場的關系，是預測和控制沖擊地壓、礦井突水、煤與瓦斯突出以及頂板整體冒落等礦井災害的基礎。因此，探究煤巖破裂的機理和煤巖破裂的探測技術十分重要。

2 煤巖破裂及其動力災害發生原理

裂紋的擴展開始是零星和隨機的，隨著應力變形的增加，裂紋不斷擴展和連通，而且逐漸集中在某一局部范圍；當應力達到煤巖體峰值強度以后的階段，煤巖體的破壞方式為剪切滑移，而且破壞集中在局部區域；針對沖擊礦壓與突出的發生需要滿足能量條件、剛度條件和沖擊傾向性條件。煤礦中，煤層、底板、頂板構成一個平衡系統。其中頂底板的強度均比煤層的大，而且煤體是開采的對象，故在壓力作用下，煤體極易遭到破壞，如果是穩定破壞，則表現為煤柱的變形、巷道的壓縮等，如果是非穩定破壞，則表現為沖擊礦壓或突出（即煤層沖擊）。

3 煤巖破裂探測技術的分析

煤巖災害動力現象的發生過程，或者結構材料的失穩破壞，實際上是一種能量釋放的物理或化學過程，通過檢測聲波、聲發射，電磁輻射、地電或溫度變化規律，就可以對其變形破裂過程和特點進行分析與預測。

3.1 煤巖破裂的聲波探測。采用聲波技術來評價開采引發的采礦動力危險（沖擊地壓、煤和瓦斯突出），其基本原理是沖擊礦壓等采礦動力危險是巖體中的應力造成的，與巖體的物理力學特性有關，而巖體中的應力分布狀態與巖體的物理力學參數和聲波的分布有關。聲波測量的基本參數是不同類型的地震波的傳播速度，以及在阻尼系數的影響下，振幅和能量的變化。

上述聲波的參數，特別是地震波的傳播速度與巖體中的應力應變狀態有很大的關系。巖體中重要的礦山壓力參數為裂隙率。巖體的破壞過程伴隨著裂隙區域的變化，對應聲波參數的變化及范圍的變化，那么就可以通過測量波速來辨別。

3.2 煤巖破裂的聲發射探測。巖石在荷載作用下發生破壞，主要與裂紋的產生、擴展及斷裂過程有關。裂紋擴展，造成應力弛豫，貯存的部分能量以彈性波的形式突然釋放出來，產生聲發射（Aeoustlc Emis-sion）。巖石的每一個聲發射信號都反映巖石內部缺陷性質的豐富信息，對這些信息加以處理分析和研究，可以推斷巖石內部的形態變化。

巖石聲發射研究的目的是確定巖體中的應力狀態以及預測采掘面及周圍巖體突然、猛烈的破壞。如沖擊礦壓、煤和瓦斯突出、垮落等。

聲發射法是以脈沖形式記錄弱的、低能量的地音現象。其主要特征是頻率從幾十到至少2000Hz或更高，能量低于100J，下限不定，振動范圍從幾米到大約200m，甚至更多。

采礦聲發射方法主要用來確定在掘進的巷道或正在回采的工作面的沖擊礦壓危險，采用的方法主要有站式連續監測和便攜式流動地音監測。用來監測和評價局部震動的危險狀態及隨時間的變化情況。主要記錄聲放射頻度（脈沖數量）、一定時間脈沖能量的總和、采礦地質條件及采礦活動等，

3.3 煤巖破裂的電磁輻射探測。煤巖體裂紋擴展時，處于裂紋尖端表面區域中在應力誘導極化作用下積聚大量正負電荷，裂紋尖端表面區域的擴展運動、電荷的遷移過程以及破壞停止后正負電荷的快速中和過程均會伴隨電磁輻射效應。煤巖剪切摩擦過程微觀上是破壞過程，同樣也會伴隨電磁輻射效應。因此，承載煤巖在微觀上非均勻應力作用下的變形及破裂過程必然伴隨著電磁輻射效應。煤體中應力越高，變形破裂過程越強烈，電磁輻射信號越強，其主頻帶也越高。

地層中的煤巖體未受采掘影響時，基本處于準平衡狀態。當掘進或回采空間形成后，周圍煤巖體失去應力平衡，處于不穩定狀態，發生變形或破裂，以向新的應力平衡狀態過渡，即發生變形或破裂，從而產生電磁輻射。即使當采掘空間或巷道周圍煤巖體處于基本穩定狀態時，由于煤巖體仍然承受著上覆巖層的應力作用，此時工作面煤體處于流變狀態，同樣會產生電磁輻射。

煤體受載破裂時，其聲發射信號的頻譜不是一成不變的，而是隨載荷及變形破裂過程而發生變化，基本上是隨著載荷的增大及變形破裂過程的增強，聲發射信號增強，主頻帶增高。因此，可將聲發射技術應用于預測預報煤巖動力災害、研究煤巖體等材料的破裂過程。

3.4 煤巖破裂的地電探測。采礦電法是利用巖石電特性的變化來解決頂板、地質及采場技術的問題。

其探測方法有電阻法和雷達法兩種。在電阻法中，主要是測量巖體的電阻及其隨時間變化的規律，測量電阻可以獲得采礦影響下巖體結構及變化信息。雷達法是屬于電磁波傳播的方法之一，其物理基礎是利用電磁波傳播和阻尼與巖體結構和性能之間的關系，這種波的傳播就像地震波的傳播一樣。電磁波正傳播途中遇到電介質不同的邊界會反射回來，形成反射波。根據反射波傳回的時間和速度可對邊界定位，從而可以探測煤巖體的破裂及裂隙等。

3.5 煤巖破壞的紅外溫度探測。紅外遙感對物質的溫度十分敏感，在軍事和國民經濟的諸多部門得到了廣泛的應用，取得了巨大的效果。紅外遙感目前探測的物理量主要是物質的紅外輻射溫度。

煤柱承載直到屈服破壞是一個動力過程；煤爆、煤巖與瓦斯的突出也是一個動力過程；煤層頂板運動破壞也是一個動力過程，它們在地應力和采動應力的共同作用于產生移動變形，并會引起煤巖內部結構的物理化學變化，其中必然包括能量的轉移和電子的躍遷。那么，作為電磁輻射之―的熱紅外輻射溫度的特征變化必然反應上述物理化學過程，并提供一些前兆信息。

4 結束語

總之，目前應用較為廣泛的煤巖破裂探測方法有聲波法、聲發射法和電磁輻射法，這些測試方法不受人工和工作面煤巖體分布均勻及穩定的影響，預測準確率高，成本低，不需打鉆，對生產影響小，預測費用大幅度降低。其中電磁輻射法真正實現了非接觸預測，而且這些方法能夠連續監測采掘工作面的煤巖體活動，但是由于使用的探頭需要和煤巖體耦合，這給探測帶來了誤差。地電法中的雷達（地質雷達）法也有一定的應用，但是地下巖層包含黏土、水和鹽類物質的這些特性，顯著減小了雷達的穿透能力，因而有待于進一步的改進。 近年來，紅外溫度探測法雖然有了很大的發展，但是輻射衰減以及其他輻射源的干擾仍然是面臨的新問題，還需要進一步的探索。

參考文獻：

[1]孫玉成，煤巖破裂產生的沖擊破壞及其探測技術，《煤炭科技》雜志，2009、11

第2篇

關鍵詞：電磁輻射．防治措施，建議

Abstract: this article mainly expounds the general electromagnetic radiation monitoring and specific environmental electromagnetic radiation environment monitoring in the electromagnetic radiation pollution the problems existing in the management and prevention and control measures are analyzed, and puts forward related Suggestions.

Keywords: electromagnetic radiation. Prevention and control measures, the proposal

中圖分類號：O441 文獻標識碼：A 文章編號

前言

隨著我國科技技術的不斷發展，通信工具、計算機和家用電器等都進入我們的生活，我們在享受現代化帶來的方便舒適的同時，也受到惡化的電磁環境給健康帶來的威脅，經研究證實，電磁輻射污染已成為廢氣、廢水、固體廢物、噪聲污染后的又一新型污染源，已引起世界各國的廣泛關注。

1 電磁輻射概述

1.1 電磁輻射背景及研究現狀

一直以來，我國電磁技術隨著科技技術的發展因而廣泛應用于節能、通訊、制造、醫藥、科研、農業、軍事等多個領域，而且應用范圍不斷擴大。作為一種新技術、新資源，電磁技術極大地推動了人類社會諸多領域的革新與發展。但隨之而來的問題是電磁輻射污染，其影響和危害日漸受到人們的關注和重視。

1.2 電磁輻射污染的主要危害

隨著電磁技術的廣泛應用，環境中的電磁輻射越來越強，高強度的電磁輻射已經達到直接威脅健康的程度，由此引發的矛盾和糾紛也時有發生。電磁輻射污染產生的危害主要表現在三個方面：一是人體健康。電磁輻射可對神經系統、內分泌系統、免疫系統、造血系統產生影響；二是電磁干擾。電磁輻射會對電子設備、儀器儀表產生干擾，導致設備性能降低，嚴重時還會引發事故；三是燃爆隱患。電磁輻射能造成易燃易爆物品的燃燒、爆炸。

1.3 電磁輻射環境狀況

目前人們所處的電磁環境狀況主要表現在4 個方面：一是通信基站所使用的大功率電磁波發射系統對周圍電磁環境的影響；二是廣播電視發射系統對周圍區域的電磁環境影響；三是高壓電力系統的布設造成的電磁污染；四是日常電子設備的接觸、利用帶來的電磁環境污染。

2 一般電磁輻射環境的監測

一般電磁輻射環境是指在較大范圍內由各種電磁輻射源，通過各種傳播途徑造成的電磁輻射背景值。一般電磁輻射環境的監測可以參照《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器與方法》（HJ/T10.21996），將某一區域按一定的標準劃分為網格，監測點取網格的中心位置，再考慮建筑物、樹木等屏蔽影響，對部分網格監測點作適當調整。具體的監測工作按照《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器與方法》（HJ/T10.21996）進行。由于環境中輻射體頻率主要在超短波頻段，采用電場強度為評價指標，依據《電磁輻射防護規定》（GB8702－88），選取評價標準。一般環境的電磁輻射污染狀況反映了一個區域在某個時間段電磁輻射環境的背景水平，可以從電磁輻射環境質量、電磁輻射分布規律、污染區域電磁輻射環境特點三個方面著手進行分析研究，以此評價一個區域一般電磁輻射環境狀況。

3 特定電磁輻射環境的監測

特定電磁輻射環境是指在特定范圍內由相對固定的電磁輻射源造成的電磁輻射背景值。電磁輻射源是引起電磁輻射污染的源頭，分析、研究特定電磁輻射環境，對電磁輻射源進行調查統計是環境監測工作的前提。采取污染源普查的方式，對國家規定的規模以上的電磁輻射源進行基礎性的全面調查，初步掌握電磁輻射源的種類、數量、規模等基本信息，為環境監測工作提供有效依據。

3.1 移動通信基站電磁輻射環境監測

3.1.1 移動通信基站工作原理

移動通信是利用射頻發射設備和控制器通過收發臺與網內移動用戶進行無線通信的。無線通信是由基站接收及發射一定頻率范圍內的電磁波實現的?；局饕ㄟ^發射天線改變周圍電磁輻射環境。

3.1.2 移動通信基站電磁輻射環境的監測

移動通信基站電磁輻射監測工作主要包括監測儀器、監測點位、監測時間、監測技術要點等內容，按照《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器與方法》（HJ/T10.21996），以《輻射環境保護管理導則電磁輻射環境影響評價方法和標準》（HJ/T10.31996）的規范要求為質量標準。主要對基站機房、地面塔、樓上塔、增高架等處進行監測，依據國家《電磁輻射防護規定》（GB8702－88）的標準，所監測的電磁強度值應滿足＜5.4 V/m 的要求。

3.2 廣播電視系統電磁輻射環境監測

3.2.1 廣播電視系統工作原理

廣播電視發送設備主要組成部分是發射機和發射天線，基本原理是用將傳送的信號經調制器去控制由高頻振蕩器產生的高頻電流，然后將已調制的高頻電流放大到一定電頻并送到天線上，以電磁波的形式輻射出去。

3.2.2 廣播電視系統電磁輻射環境監測

廣播電視發射設備的電磁輻射監測條件及監測方法參照《輻射環境保護管理導則電磁輻射環境影響評價方法和標準》（HJ/T10.31996）和《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器與方法》（HJ/T10.21996），對周圍地面點、塔上工作環境、周圍敏感點三個方面布點進行電磁輻射環境監測。依據國家標準《電磁輻射防護規定》（GB8702－88），所監測的電磁強度值應滿足＜5.4 V/m 的要求。

3.3 高壓電力系統電磁環境監測

3.3.1 高壓電力系統工作原理

高壓電力系統主要通過高壓輸變電工程影響環境，主要包括高壓架空送電線路和高壓變電站，具有電場、磁場和電暈三種電磁場特性。高壓電力系統的電磁污染主要表現在由電暈放電和絕緣子放電引起的無線電干擾和熱效應、非熱效應兩種生物學效應。

3.3.2 高壓電力系統電磁環境監測

高壓電力系統的電磁輻射監測工作參照《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器與方法》（HJ / T10.21996）。同時，根據不同的電壓等級，選取不同的送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范為標準。高壓電力系統電磁環境監測指標分別為綜合工頻電場強度和磁場強度，所監測的值應滿足技術規范的要求。

4 電磁輻射污染管理中存在的問題

(1) 由于人們對電磁輻射污染的危害性認識不足或環保意識不強, 對環保部門的管理不予配合。

(2) 無完備的監測儀器對電磁輻射污染源和環境中的電磁污染水平進行監督監測, 不能及時為環保管理部門提供科學的管理依據; 同時也不能對產生電磁輻射的產品進行監督性檢測。

(3) 通訊臺站布局無科學規劃, 僅考慮覆蓋使用范圍而不考慮環保要求及對人體健康的影響, 并且只在無線電管理委員會備案申請, 而不到環保部門申報登記。

5 電磁輻射污染的防治對策及建議

為加強電磁輻射污染的監督、管理和控制, 提出下列防治建議:

(1) 加強環境管理。

嚴格執行國家頒布的中華人民共和國環境保護法、國家環境保護總局18 號令電磁輻射環境保護管理辦法、GB8702- 88 電磁輻射環境防護規定等相關的法規, 除加強對現有電磁輻射污染源的管理外, 對新建、擴建的電磁設備嚴格按環境管理程序進行申報、登記、環境評價和驗收。

(2) 開展電磁輻射污染環境監測。

盡快購置監測儀器, 在我省電磁輻射污染源調查的基礎上, 開展電磁輻射污染源及城市區域電磁輻射環境的監測, 確定重點電磁輻射污染源, 掌握環境電磁輻射容量, 為環境管理提供依據。

(3) 科學布局、減少污染。

由于城市中各有關行業都建有專用的通訊、廣播電視發射設備, 不少處于人口稠密區, 產生的電磁輻射對周圍人群健康具潛在危害, 也易造成電迅障礙, 尤其是機場通訊干擾將給飛行安全帶來極大影響。因此應在環境電磁輻射監測的基礎上, 科學合理規劃通訊、廣播電視發射臺站布局, 防止電磁輻射污染; 對重點污染源要有計劃地搬遷, 不能搬遷的應采取有效防治措施, 如安裝屏蔽裝置等。

(4) 制定產品電磁輻射限值標準加強產品檢測。

制定有關產品電磁輻射污染限值標準, 如頻率高的手機、微波爐等產品, 并對產生電磁輻射的產品和用品進行檢測, 防止超標產品的生產、進口及使用對環境和人體健康造成危害。

(5) 加強宣傳教育提高防范能力。

第3篇

關鍵詞：煤礦；災害監測；沖擊地壓；預警技術

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.058

1 監測預警技術與方法

1.1 多參量監測預警技術

煤巖的受壓破壞過程，對“震動場-應力場”進行多參數歸一化的監測預警，在不同的發展階段，與煤巖微地震裂縫應建立、聲、電等參數監測、預測進行的，分析預警方法響應的預警方式是基于震動波CT、彈性波、沖擊波、鉆屑等綜合參數實時監測預警和應力指標；聲音，微震、電磁輻射和地音應力波的監測與預警。風險的影響程度分為無沖擊危險，弱沖擊危險，中等沖擊危險，強沖擊危險四級，四級是統一通過風險準則的影響進行劃分，將根據風險程度的不同，采取相應的對策。

1.2 應力監測技術

以 “多因素耦合”和“當量鉆屑量原理”的沖擊地壓危險性為基礎的確定方法，其基本原理是支撐壓力、鉆頭、鉆巖層運動和應力之間的關系，通過實時在線監測，采集動態應力場的變化規律，然后發現歐洲高應力區及其變化趨勢，從而實現實時監測和預報、巖破裂的危險區域的程度的危險預警。

1.3 電磁輻射監測技術

煤在荷載作用下，巖石會變形破壞，并且生成電磁輻射，這一現象引發于應力，由于應力作用，對非均質性煤巖體產生非均勻變速形變，從而導致這種情況，電磁輻射強度和脈沖與載荷和變形速度有關，載荷和變形的電磁波輻射強度和脈沖上升率將增加，煤巖試樣在沖擊破壞前，電磁輻射的強度一般會保持在一定的值，但是在沖擊破壞時，電磁輻射的強度會突然增加。煤的變形和破壞的電磁輻射和煤體的應力狀態是耦合關系。為此，建立了電磁輻射的分類預報技術和監測風險的監測技術。

1.4 電荷監測技術

煤巖微破裂會導致摩擦作用共同產生煤巖變形破壞過程的電荷感應信號和裂隙尖端電荷分離，其中電荷感應強度與煤巖的負載增加的負荷有一定關系，電荷感應信號會更強，在電荷感應信號強度達到最大值的時候，煤巖破裂，電荷感應信號強度后將逐漸減小。煤巖充量監測技術基于巖爆的“失穩機理”，且電荷感應信號強度越強，巖爆發生的可能性越大。

2 應用分析

在此，僅介紹“全頻廣域”震動監測技術的應用。菏澤煤電公司兩礦井下工作面都安裝KJ550沖擊地壓監測系、KBD5電磁輻射檢測儀，2017年3月安裝ARAMIS微震監測系統，并于2017年4月調試形成“全頻廣域”震動監測技術體系，實現寬頻（0.5―1500Hz）、廣域（回采工作面礦井礦區）監測目的。

KJ550沖擊地壓監測系根據煤巖體壓力的變化引起油囊內壓力的變化，通過壓力變送器內敏感元件轉換為電信號傳遞給采顯一體儀，采顯一體儀通過接收到的模擬信號進行處理，轉換為最終壓力值并顯示出來，同時將信號處理后通過CAN總線傳輸到井下分站。分站將各采顯儀傳上來的數據以光、電的形式通過環網、光纖傳輸到地面分站進行存儲、處理、展示。對回采工作面重點進行壓力監測的區域為工作面前方300m、兩條順槽向回采煤體一側8-25m范圍內進行監測。

電磁輻射儀能夠實現非接觸、定向、區域及連續預測預測煤巖動力災害，信號的采集、轉換、處理、存儲和報警由監測儀自動完成；能夠實現礦山沖擊礦壓的預測預報，煤與瓦斯突出的預測預報，其它煤巖災害動力現象的預測預報，礦井工作面前方應力狀態的監測，松動圈測量，周期來壓監測，斷層活動監測，頂板穩定性監測。

振動器接收振動事件并將其處理為數字信號，然后通過數字通信系統發送到地面。根據不同的監測范圍，系統可以選擇不同的頻率范圍傳感器。數字通信系統采用長距離通信電纜實現三方向振動速率變化（x，y，z）的傳輸。該系統提供了通過24位σ-δΔ轉換器的振動信號的轉換和記錄。標準版系統軟件為每個通道提供一個通道監測信號；可選3通道信號，為每個通道監控使用非標版軟件，實現三向監測的微震活動。

自運行以來，采用“全頻廣域”震動監測技術能有效記錄了礦區范圍內的沖擊地壓、礦井范圍內的礦震件爆破、工作面區域的巖層破裂與構造等應力大小變化，可根據一次次的沖擊地壓波形圖分析井下的地壓大小，實現有效的控制，如圖1所示。圖中D1、D2為臺站序號，UD、EW、NS分別代表垂直、東西、南北，根據波形圖可有效的進行分析，論證，處理現場情況。

3 結論

沖擊地壓的監測預警主要是從靜態的應力場和振動場兩面，單一的方法難以達到沖擊準確的預警，涉及多參數監測與預警技術的振動場和應力場的各種方法相結合，可顯著提高沖擊地壓預警效果。

參考文獻：

[1]藍航，陳東科，毛德兵.我國煤礦深部開采現狀及災害防治分析[J].煤炭科學技術，2016，44（01）：39-46.