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2014年环保工程师考点精析及训练

时间:2023-10-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:噪声的防治主要是控制噪声源的噪声输出和噪声的传播途径,以及对接收者进行保护。利用吸声材料和吸声结构来降低室内噪声的降噪技术,称为吸声。通常把吸声系数α>0.2的材料,称为吸声材料。图14-55 穿孔板共振吸声结构①薄板共振吸声结构。它是由腔体和颈口组成的共振结构,称为亥姆霍兹共振器。辨明主要传声将有助于有效地采取隔声措施。隔声罩外层常由1~2mm厚的钢板制成。

2014年环保工程师考点精析及训练

1.噪声污染防治技术

声音(包括噪声)的形成,必须具备三个要素,即声源、传播声波的媒介和声的接收器。噪声污染是物理污染,噪声源消失,噪声污染立即消失,不留残余物质。噪声的防治主要是控制噪声源的噪声输出和噪声的传播途径,以及对接收者进行保护。

(1)吸声材料和吸声结构 这里主要介绍在噪声传播途径上所采取的噪声控制措施:吸声、隔声和消声,以及其相应的声学材料和声学器件。

室内到达接收点的声音包括直达声和周围维护结构的反射声(混响声)。利用吸声材料和吸声结构来降低室内噪声的降噪技术,称为吸声。

1)吸声材料。材料的吸声性能常用吸声系数α来表示,即声波入射到材料表面时,被材料吸收的声能与入射声能之比。一般材料的吸声系数在0.01~1.00之间。其值越大,表明材料的吸声效果越好。材料的吸声系数大小与材料的物理性质、声波频率及声波入射角度等有关。

通常把吸声系数α>0.2的材料,称为吸声材料。吸声材料不仅是吸声必用的材料,而且也是制造隔声罩、阻性消声器或阻抗复合式消声器不可缺少的材料。多孔吸声材料为应用最普遍的吸声材料。

2)吸声结构。多孔吸声材料对于高频声有较好的吸声能力,但对低频声的吸声能力较差。为了解决低频声的吸收,实践中利用共振原理制成了一些吸声结构。常见的吸声结构有薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构。

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图14-55 穿孔板共振吸声结构

①薄板共振吸声结构。把不穿孔的薄板(如金属板、胶合板等)周边固定在框架上,背后留有一定厚度的空气层,这就构成了薄板共振吸声结构。它对低频的声音有良好的吸收性能。

②穿孔板共振吸声结构。穿孔板共振吸声结构可以看做是由许多个单孔共振腔并联而成的,其结构示意图如图14-55所示。它是由腔体和颈口组成的共振结构,称为亥姆霍兹共振器。腔体通过颈部与大气相通,在声波的作用下,孔颈中的空气柱就像活塞一样做往复运动,由于颈壁对空气的阻尼作用,使部分声能转化为热能。这种吸声结构的缺点是对频率的选择性很强,在共振频率时具有最大的吸声性能,偏离共振频率时则吸声效果较差。它吸收声音的频带比较窄,一般只有几十赫兹到200Hz的范围。为了使其吸收声音的频带加宽,可在穿孔板后蒙上一层织物或填放多孔吸声材料。

③微穿孔板吸声结构。微穿孔板吸声结构为新型共振吸声结构,是一种板厚及孔径均为1mm以下、穿孔率为1%~3%的金属穿孔板与板后的空腔组成的吸声结构。它具有较宽的吸声频带,不必填放多孔材料和织物,同样可以达到较高的吸声能力,具有美观、轻便的优点。

(2)隔声构件和隔声材料 利用隔声构件(木板、金属板、墙体、隔声罩等)将噪声源与接收者分隔,使噪声在传播途径中受到阻挡以减弱噪声的传递方式为隔声。

噪声按传递方式不同,可分为空气声和固体声两种。空气声是指声源直接激发空气振动而产生的声波,并借助于空气介质直接传入人耳的,如汽车的喇叭声。固体声是指声源激发固体构件(如建筑结构)振动后所产生的声音。

实际上,任何接受位置均包括两种传声。辨明主要传声将有助于有效地采取隔声措施。对于空气声,通常用重而密实的构件隔离;对于固体声,则通常采用隔振措施,例如通过弹簧、橡胶或其他弹性垫层予以隔离。本节主要讨论各种构件对空气传声的隔声原理和措施。

1)隔声构件。吸声与隔声的主要区别主要表现在以下几个方面:

①降噪机理完全不同。吸声是利用吸声材料或吸声结构的吸声作用,减弱声反射,使噪声降低;隔声则是利用隔声结构对声波起隔挡作用,减弱声透射,获得减噪效果。

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图14-56 噪声碰到屏障时的声能分布

②降噪措施的着眼点不同。如图14-56所示吸声所注意的是在屏障甲侧反射回来的声能的大小,反射声越小,则吸声效果越好,因此采用吸收房内声能的措施;隔声所注意的是在屏障另一侧(图14-56)中的乙侧透过去的声能的多少,透过声越小,则隔声效果越好,因此采用隔绝传到其他空间声能的措施。

③所用的材料不同。吸声多用轻而疏松的材料,隔声则选用重而密实的材料。另外,在隔声设计中还可以充分利用有空气层相隔的双层墙板的隔声结构,它可使隔声量大大提高。

2)隔声罩。采用隔声罩来隔绝机器设备向外辐射的噪声,是在声源处控制噪声的有效措施。但会给维修、监视、管路布置等带来不便,并且不利于所罩装置的散热,有时需要通风以冷却罩内的空气。隔声罩外层常由1~2mm厚的钢板制成。内涂阻尼漆、沥青等阻尼层,目的是防止吻合效应和钢板低频共振。为了提高降噪效果,内层再铺一层吸声材料(如玻璃棉、微穿孔板等)。机器和隔声罩之间需要留有空隙,机器和隔声罩支撑之间、隔声罩与基础之间应加入减振器。

3)消声器。气流噪声主要是由于气体在管道中流动形成湍流,或是在管道出口处的高速喷射,以及气流使管道产生振动而形成的。降低气流噪声主要的方法是安装消声器。

评价消声性能的指标是消声量,两种表达形式是插入损失与传递损失。插入损失是指系统中接入消声器前后,在系统外某定点测得的声压级Lp的差值。传递损失(传声损失,或透射损失)是指消声器入口处和出口处的声功率LW的差值,它与反映构件隔声性能的透射损失意义相同,因为消声器也可以看做是一个隔声构件。

消声器按机理大体可分为以下四种:

①阻性消声器。阻性消声器(或称吸收消声器),把吸声材料固定在气流通过的管道周壁,或按一定方式在通道中排列起来,构成阻性消声器。消声原理是:当声波进入消声器中,会引起阻性消声器内吸声材料的空气和纤维振动与摩擦,消耗声能。阻性消声器的消声特性为中高频。

阻性消声器形式有直管式、片式、蜂窝式、折板式、声流式、弯管式和迷宫式等。

②抗性消声器。抗性消声器(又称反应消声器),通过控制声阻抗的大小来消声。这种消声器不使用吸声材料,而是在管道上连接截面突变的管段或旁接共振腔,利用声阻抗的变化,使某些频率的声音在声阻抗突变的界面上发生反射、干涉等现象,从而达到消声的目的。对低、中频范围的噪声具有较好的消声效果,应用于空气压缩机的进气噪声、内燃机的排气噪声等脉动性气流噪声的消除。常用的形式有扩张室式和共振腔式。

③宽频带性消声器。宽频带性消声器主要包括阻抗复合型消声器和微穿孔板消声器两种,可以在低、中、高的宽广频率范围获得较好的消声效果,主要用于超净化空调系统及高温、潮湿、油雾、粉尘和其他要求特别清洁卫生的场合。

④排气喷流消声器。它具有宽频带的消声特性,主要用于高压气流的排放噪声。如锅炉排气、高炉放风等。常用的耗散型消声器有:小孔喷注消声器、节流降压消声器与多孔扩散消声器等形式。在实际应用中,往往利用两种或两种以上的原理制成复合型的消声器。

(3)常见噪声及其控制技术 确定噪声控制措施时,应从形成噪声的三个环节考虑:第一,控制噪声源的噪声输出;第二,在噪声传播途径上采取控制措施;第三,在接受处采取防护措施。

1)机械噪声及其控制。机械噪声是由于固体的机械部件振动产生的。如冲床的冲压声、锻锤的锻打声、齿轮啮合声等。机械噪声来源于机械部件之间的交变力,按其特性一般分为三类:撞击力、摩擦力和周期性作用力。机械部件分别在这三种力作用下振动产生的噪声分别称为撞击噪声、摩擦噪声和周期作用力激发噪声。

①撞击噪声。利用冲击力做功的机械在工作时,会产生由撞击引起的脉冲噪声,称之为撞击噪声。结构噪声在整个撞击噪声中占有重要地位。降低结构噪声是控制撞击噪声的主要途径,其具体措施是增加结构的阻尼。

②摩擦噪声。物体在一定压力下相互接触并做相对运动时,物体之间产生摩擦,摩擦力以反运动方向在接触面上作用于物体。摩擦能激发物体振动并发出声音。克服摩擦噪声的基本方法是减小摩擦力,一般施加润滑剂。

③周期作用力激发噪声。在旋转机械中常常存在着周期性作用力。最简单的周期力是由于转动轴、飞轮等转动系统的静、动态不平衡所引起的偏心力,能激起强烈的机械振动和噪声。周期力的作用会由于机件缝隙的存在、结构刚度不够或磨损严重而增大,又进一步增强撞击和摩擦而激发更强的机械振动和噪声。

对于机械噪声的控制,其主要途径是避免或减少撞击力、周期力和摩擦力,这可以通过改进机械设备的结构、改变操作工艺方法、提高加工精度和装配质量等措施来实现。

2)流体机械噪声及其控制。下面对液压和气动系统中的噪声源及控制加以介绍。

①液压系统噪声及其控制。液压系统由液压泵液压缸或液压电动机,各种控制压力、流量和流向的阀门以及油箱、管路等辅助元件组成。液压系统噪声源主要来自于液压泵、阀门和管路。

液压泵噪声,可选用高内阻材料制作泵体,如用铜锰合金代替铸钢制造的泵体,其噪声可降低10~15dB;还可以提高零件的加工精度、改善其安装条件、加强维护保养等。

阀门噪声,可以采用多级串接阀门,逐级降低流速来减小噪声。

管路噪声,为避免结构振动的传递,可在泵的进出口、阀门前后各加一段弹性管。为降低管道壁面的振动,也可用各种各样的内衬毛毡、橡胶等高内阻材料的管道夹子,在管道振动较强烈的地方,分段将管道钳住。另外,对泵体和管路的支撑结构也要注意采取隔振措施,如减振隔声套等。

②气动系统噪声及其控制。气动系统与液压系统原理相同,只是所用的流体是空气,动力源为空气压缩机和风机。气动系统噪声主要是由于高速气流、不稳定气流以及气流与物体相互作用而产生的噪声,也称为空气动力性噪声。按空气动力性噪声产生的机制和特性不同,又可分为喷注噪声、涡流噪声、旋转噪声和周期性进排气噪声等。

一般可选用喷注耗散型消声器来降低喷注噪声。为降低涡流噪声,应减少气流管道中障碍物的阻力,如把管道中的导流器、支撑物改进成流线形,表面尽可能光滑;也可调节气阀或节流板等,并用多级串联降压方法,以减弱噪声功率。内燃机、容积式压缩机以及各种风动工具等产生的进排气噪声,可用节流孔板,以及扩张室或共振腔等形式的抗性消声器予以降低。

3)交通噪声及其控制。交通噪声最根本的声源是汽车本身及其组成的车流,因此控制交通噪声最有效的方法就是控制汽车噪声和交通噪声声源。

汽车本身是一个综合声源,以排气噪声、发动机噪声及轮胎噪声的影响较大。安装消声器是控制排气噪声最有效的措施。

2.振动控制

(1)振动基础 机械振动是物体(或物体的一部分)沿直线或曲线并经过平衡位置所做的往复的周期性运动。它广泛存在于自然界和工程界。

按照振动系统中是否存在阻尼作用,振动可分为无阻尼振动和阻尼振动。按照对系统所施加作用力的形式不同,振动又可分为自由振动和强迫振动。

1)无阻尼振动

①自由振动:自由振动是一种假定仅在振动初始时刻有外力作用的振动。图14-57a所示是一个由弹簧K、重物m组成的集中参数模型,以系统处于静平衡(即没有外力作用)时质心的位置为平衡位置,在初始时刻给m一个位移x0后放开。按照胡克定律,在弹簧的弹性范围内,重物m相对于平衡位置的位移x与它所受弹力F的关系可表示为

F=-kx (14-64)

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图14-57 振动系统模型

a)无阻尼 b)有阻尼

式中,k是弹簧的弹性系数,负号表示力与位移的方向相反。又由牛顿第二定律F=maa为质量块的加速度)代入式(14-64)得到如下运动方程

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t=0时,x=x0,求解这个方程,则得

x=x0cosωnt (14-66)

式中,ωn为系统的固有角频率978-7-111-46641-3-Chapter05-176.jpg

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式(14-66)表示质量块的位移随时间做正弦或余弦规律的运动,这种随时间做正弦或余弦规律的运动一般称为简谐运动。更一般地,若用A表示振幅ϕ表示t=0时的初相位,则简谐运动方程可写成下面较普遍的形式

x=Asin(ωnt+ϕ) (14-68)

由式(14-68)可知,无阻尼自由振动的振幅和能量都不随时间的推移而变化,因而其以固有频率为振动频率的简谐振动会一直持续下去。

②强迫振动。强迫振动是系统在外部交变力作用下所做的振动。设强迫力为F=F0sinωt,则系统运动方程为

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ωωn,求解式(14-69)得

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式(14-70)中AB是由初始条件决定的值。在稳定状态下,式(14-70)右边第2项可忽略不计,因此得

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式(14-71)中,若设978-7-111-46641-3-Chapter05-181.jpg,则有

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这个比值称为振幅放大系数,当ω=ωn时为无穷大;当ω/ωn<2时比1大;而当ω/ωn>2时比1小。

2)阻尼振动。上述无阻尼振动的情况只是一种理想情况,而在实际上,阻尼总是无法避免的,振动物体最初获得的能量,在振动过程中会不断地消耗,振幅也越来越小,直到最后停止。这种由于克服摩擦或其他阻力而使能量和振幅逐渐减少的振动称为阻尼振动。参看图14-58b所示的模型。

①自由振动。对于若不受外力作用而初始位移为x0,则其运动方程为

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式中,c是系统的黏性阻尼系数,对于小振幅振动,可以认为阻尼力与速度呈线性关系,即978-7-111-46641-3-Chapter05-184.jpg(负号表示阻尼力总是与系统的运动方向相反)。

用表达式978-7-111-46641-3-Chapter05-185.jpg表示系统的阻尼比,这里一般取0≤978-7-111-46641-3-Chapter05-186.jpg<1,求得式(14-73)所示二阶齐次常微分方程的解为

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x=At)sin(ωt+ϕ)(14-75)

式(14-74)中的978-7-111-46641-3-Chapter05-188.jpg,与无阻尼时的自由振动方程的解式相比,不但振动的振幅逐渐衰减,振动的频率也降低了。可以证明系统振动的能量也是按指数规律衰减的。

②强迫振动。若在正弦交变力作用下,则其运动方程为

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则位移振幅放大系数可用下式表示为

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此时的最大振幅放大系数为

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3)振动的度量——振动级。物理上振动的表示方法一般有位移、速度和加速度等,人能感觉到的振动加速度的范围为1~1000Gal(伽,1Gal=0.01m/s2)。但对于振动公害,通常采用加速度来度量,振动的加速度度量与噪声的声压级一样,是用dB表示的,称为振动加速度级(VAL:vibration acceleration level),其定义如下(www.xing528.com)

LVAL=20lg(arms/10-5)(dB) (14-79)

式中 arms——振动加速度有效值(m/s2)。

所谓有效值是指波形上各点的瞬时值的均方根值,在正弦振动的情况下为

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式中 am——振动加速度幅值。

其次,全身振动经人体感觉修正以后称为振动级VL(vibration level)

LVL=LVAL+Cn(dB) (14-81)

式中 Cn——感觉修正值(由表14-19和表14-20给出)。

14-19 垂直振动的修正值

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14-20 水平振动的修正值

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振动级分别为60、80及100时,与其对应的表现分别为几乎所有的人都感到振动,电灯摆动、门和屏风发出响声及墙壁开始裂缝等。

(2)振动的危害 振动不仅能激发噪声,而且还会直接作用于设备、建筑物和人体,产生很多不良后果。

(3)振动的评价 根据振动强弱对人体的影响,大致分为以下四种情况:

1)振动的“感觉阈”。人体刚能感觉到的振动,就是通常所说的“感觉阈”。大多数人对这种振动是能忍受的。

2)振动的“不舒适阈”。振动强度增加到一定程度,人就会感到不舒服,这就是“不舒适阈”。“不舒适”是一种心理反应,并不会产生生理的影响。

3)振动的“疲劳阈”。振动的强度进一步增加到某种程度,人感觉就进入“疲劳阈”。超过“疲劳阈”,人们不仅会产生心理反应,生理反应也随之产生。振动停止后,生理影响可以消除。

4)振动的“危险阈”。当振动的强度继续增加并超过一定限度,不仅对人有心理、生理的影响,还会产生病理性的损伤,这就是“危险阈”。超过“危险阈”的振动将使感觉器官和神经系统产生永久性病变,振动停止也不能复原。

(4)振动的防治 对于振动必须采取有效的措施加以防治。首先,应找出振源,了解产生振动的原因,再研究降低振动的方法,实施最有效的措施,通过隔振和减振来控制。

1)隔振。隔振就是将振动源与基础或其他物体的刚性连接改成弹性连接,以隔绝或减弱振动能量的传递,从而实现减振降噪的目的。

①隔振器。它是一种弹性支撑元件,是经专门设计制造的具有单个形状的、使用时可作为机械零件来装配安装的器件。隔振器可分为以下几种:

a.钢弹簧隔振器。它是最常用的一种隔振器,从结构上可分为螺旋弹簧隔振器和板条式隔振器,从安装方式上分为压缩式和悬挂式两种。钢弹簧隔振器的优点是力学性能稳定;有较低的固有频率;有较大的静态压缩量,对低频振动具有良好的隔振效果,因此,能够适应较广泛的频率范围;可承受较大的负载;使用年限长,体积小,易更换,耐高温,不怕潮湿和油污,性能稳定。缺点为:对高频振动的隔绝性能差;阻尼太小。通常用在静态压缩量大于5cm的情况下,或在温度和其他条件不允许采用橡胶等材料的地方。

b.橡胶隔振器。它是工程上常用的一种隔振装置。它的最大优点是具有一定的阻尼,在共振点附近有较好的减振效果。橡胶有内摩擦,即阻尼比较大,不会产生像钢弹簧那样的共振振幅,还可以有效地隔声。橡胶隔振器对太低的固有频率不适用,其静态压缩量也不能过大。橡胶隔振器的性能易受温度影响。在高温下使用,性能不好;在低温下使用,弹性系数也会改变。

气弹簧:空气弹簧也称气垫。这类隔振器的隔振效率高,固有频率低(在1Hz以下),而且具有黏滞性阻尼,因此,也能隔绝高频振动。一般工程上采用较少。

②隔振垫。隔振垫有橡胶、软木、毛毡、玻璃纤维隔振垫等。隔振垫的优点是价格低廉、安装方便,可切成需要的形状和大小,可重叠放置,可获得良好的隔振效果。

③防振沟。以防振为目的而设计的沟称为防振沟,为动波传播的路径上挖沟的方式。如果振动是以地面为主传播的表面波,采用防振沟十分有效。

2)减振。由金属板结构振动引起的噪声称之为结构噪声。对于这种金属板辐射噪声的有效控制方法:一是在设计上,尽量减少其噪声辐射面积,去掉不必要的金属板面;二是在金属结构上涂敷一层阻尼材料,利用阻尼材料抑制结构振动、减少噪声,这种方法称为阻尼减振。

阻尼是指阻碍物体做相对运动,并把运动能量转变为热能的一种作用。一般金属材料,像钢、铝、铜等固有阻尼都小,所以,常常通过外加阻尼材料的方法来增大阻尼。阻尼在抑制振动过程中的主要作用有:衰减沿结构传递的振动能量;减弱共振频率附近的振动。

阻尼材料就是一些内损耗、内摩擦大的黏滞性材料,如沥青、软橡胶以及其他一些高分子涂料。采取阻尼措施之所以能够降低噪声,其机理在于:

①减弱了金属板弯曲振动的强度。当金属发生弯曲振动时,其振动能量迅速传给紧密涂贴在薄板上的阻尼材料,引起阻尼材料内部的摩擦和互相错动。由于阻尼材料的内损耗、内摩擦大,使相当部分的金属板振动能量变成热能而耗散掉,从而减弱了薄板的弯曲振动。

②缩短了薄板被激振后的振动时间。在金属薄板受撞击而辐射噪声时更为明显。比如不加阻尼材料的金属薄板受撞击后,要振动2s才停止;而涂上阻尼材料的金属薄板受同样大小的撞击力,振动的时间要缩短很多。许多心理声学专家指出:50ms是听觉的综合时间。如果发声的时间小于50ms,人耳要感觉这个声音是困难的。金属薄板上涂贴阻尼材料而缩短了激振后的振动时间,从而也就降低了金属板辐射噪声的能量,达到了控制噪声的目的。

消除振动危害,除了在机械设备的基础上安装隔振器和在金属薄板上涂敷阻尼材料以外,还有其他一些方法,如对旋转机械偏心引起的振动,可采取调整质量平衡的方法来消除;对振动机械设备,可在其周围挖掘防振沟防振;对于机械设备在某一频率上产生的激烈振动,可采用动力吸振器方法防振等。

3.电磁辐射的污染与防治技术

(1)电磁污染源

1)天然电磁辐射污染源。天然电磁辐射是由某些自然现象引起的,污染源包括地球热辐射太阳热辐射、宇宙射线雷电等。其中,以雷电所产生的电磁辐射最为突出。天然电磁辐射对短波通信干扰特别严重,这也是电磁辐射污染源之一。天然电磁辐射污染源的分类为:大气与空气污染源、太阳电磁场源和宇宙电磁场源。

2)人为电磁辐射污染源。人为电磁辐射污染源产生于人工制造的若干系统、电子设备与电气装置,主要来自广播、电视、雷达、通信基站及电磁能在工业、科学医疗生活中的应用设备。根据辐射源的规模大小不同,可分为以下三大类:

①城市杂波辐射。在没有特定的人为辐射源的地方,也有发生于远处多数辐射源合成的杂波。城市杂波没有特殊的极化面,大致可以看成为连续波。

②建筑物杂波辐射。在变电站所、工厂企业和大型建筑物以及构筑物中多数辐射源会产生一种杂波,这种来自上述建筑物的杂波,则称为建筑物杂波。可以认为是冲击波。

③单一杂波辐射。它是由特定的电气设备与电子装置工作时产生的杂波辐射,因设备与装置的不同而具有特殊的波形和强度。

(2)电磁污染的传播途径

1)空间辐射。当电子设备或电气装置工作时,会不断地向空间辐射电磁能量,设备本身就是一个多型发射天线。

2)导线传播。当射频设备与其他设备共用一个电源供电时,或其间有电气连接时,电磁能量(信号)就会通过导线进行传播。

3)复合污染。为空间辐射和导线传播并存时所造成的电磁污染。

(3)电磁辐射的危害

1)电磁干扰(EMI)。如电气设备由于电磁干扰而发生故障、大型机场受电信发射台等大功率电磁信号的干扰而影响飞机正常起降、移动电话信号干扰可使仪表显示错误等。

2)电磁信息泄密。使企业和国家机密等被竞争对手获取,影响企业的生存和发展,甚至关系到国家的保密安全问题。

3)电磁环境污染。对于人体这一良导体,电磁波不可避免地会构成一定程度的危害,严重损害身心健康,影响正常生活秩序。对于电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。

电磁辐射对机体作用的相关因素如下:

①场强。场强越大,对机体的影响越严重。

②频率(波长)。一般来讲,长波对人体的影响较弱,随着波长的缩短,对人体的影响加重,微波作用最突出。

③作用时间与作用周期。作用时间越长,即受暴露的时间越长,对人体的影响程度越严重。

④与辐射源的间距。一般来讲,辐射强度随着辐射源距离的加大而迅速递减,对人体的影响也迅速减弱。

⑤振荡性质。脉冲波对机体的不良影响,比连续波严重。

⑥作业现场环境温度和湿度。作业现场的环境温度和湿度,与电磁辐射对机体的不良作用有直接的关系。温度和湿度越高,机体所表现出的症状越突出,越不利于散热,对作业人员的身体健康影响越大。

⑦年龄与性别。大量的调查研究说明,电磁辐射因性别和年龄的不同,对人体影响的程度也不一样。一般女性和儿童比较敏感。

⑧适应与累积作用。

(4)电磁辐射环境安全标准我国在20世纪80年代就开展了居民环境安全标准的制定工作,已经正式发布的标准有:国家环境保护部批准的《电磁辐射防护规定》(GB8702—1988)、卫生部批准的《环境电磁波卫生标准》(GB9175—1988)和国防科学技术委员会发布的《微波辐射生活区安全限值军用标准》(GJB475—1988)三个标准。

《环境电磁波卫生标准》(GB9175—1988)以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界限,将环境电磁波容许辐射强度标准分为两级:一级标准为安全区,是指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老弱病残者),均不会受到任何有害影响的区域;新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线,在其居民覆盖区内,必须符合一级标准要求。二级标准为中间区,是指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老弱病残者)可能引起潜在性不良反应的区域;在此区内可建造工厂和机关,但不许建造居民住宅、学校、医院和疗养院等,已建造的必须采取适当的防护措施。

(5)电磁辐射污染的控制

1)加强电磁兼容性设计审查与管理。电磁泄漏与辐射,除技术上的原因外,主要就是设计与管理方面的责任。因此,加强电磁兼容性管理是极为重要的一环。

2)认真做好模拟预测与危害分析。在产品出厂前,均应进行电磁辐射与泄漏状态的预测与分析,实施国家强制性产品认证制度。大、中型系统投入使用前,还应当对周围环境电磁场分布进行模拟预测。

3)设备的合理设计

①提高槽路的滤波度。滤波度不好的设备,会造成很强的谐波辐射,产生串频现象,而且会带来过大的能量损失。因此,在进行设备的槽路设计时,必须精确计算,采取妥善的技术措施,努力提高其滤波度。

②元件与布线要合理。元件与布线不合理,比如高、低频布线混杂在一起,元件距离机壳过近等,均是造成电磁辐射与泄漏的原因。为此,在进行线路设计时,元件与布线必须合理。

目前,在布线上多采用垂直交叉布线或高、低频线路远距离布设,并采用屏蔽等技术方案,效果良好。

③屏蔽体的结构设计要合理。一般要求设备的屏蔽壳设计要合理,比如机壳的边框不能采用直角过渡,而应当采用小圆弧过渡。各屏蔽部件之间尽量采用焊接,特殊情况下采用螺钉固定连接时,应当在两屏蔽材料之间垫入弹片后再拧紧,以保证它们之间的电气性能良好。

④实行屏蔽。由于设备的屏蔽不够完善,例如以往的设备,有些屏蔽体不是良导体,或者缺乏良好的电气接触;有些设备的结构不严密,缝隙过大;有些设备的面板为非屏蔽材料,因而造成漏场强度很大,有时出现局部发热或喷火现象。由于屏蔽体的结构设计不合理,有部分设备,主要辐射单元的屏蔽壳采用了棱角突出的设计,容易引起尖端辐射。

⑤射频接地。射频防护接地情况的好坏,直接关系到防护效果的好坏。随着频率的升高,地线要求就不太严格,微波频率甚至不需要接地。射频接地的作用原理,就是将在屏蔽体(或屏蔽部件)内由于感应生成的射频电流迅速导入大地,以便使屏蔽体(或屏蔽部件)本身不再成为射频的传播体。

⑥吸收防护。吸收防护是将根据匹配原理与谐振原理制造的吸收材料,置于电磁场之中,可以把吸收到的波能转化为热能或其他能量,从而达到防护目的。采用吸收材料对高频段的电磁辐射,特别是微波辐射与泄漏抑制,效果良好。吸收材料多用于设备与系统的参数测试。防止设备通过缝隙、孔洞泄漏能量,也可用于个人防护。

⑦采用机械化与自动化作业,实行距离防护。从理论上分析,感应电磁场与距离的平方成反比,辐射电磁场与距离成反比。因此可知,屏蔽间距越大,电磁场强度的衰减幅度越大。所以,加大作业距离可提高屏蔽效果。

⑧滤波。即使系统已经有合适的设计和安排,并考虑了恰当的屏蔽和接地,但仍然有泄漏的能量进入系统,使其性能恶化或引起故障。滤波器可以限制外来电流数值或把电流封闭在很小的结构范围内,从而把不希望传导的能量降低到系统能圆满工作的水平。

⑨设备的正确使用。当设备投入使用前,必须结合工艺与加工负载,正确调整各项电气参数,最大限度地保证设备的输出匹配,使设备处于优良的工作条件下。同时,还要加强对设备的维护与保养。

要注意工作频率不可过低或过高,若过高,则高频辐射所造成的散射功率过多;若过低,则涡流减小,加热效果差。

⑩加强个人防护。总的防护原则有:其一,由于工作需要不能远离电磁波发射源的,必须采取屏蔽防护;其二,尽量增大人体与发射源的距离。

(11)加强城市规划与管理,实行区域控制。工、科、医设备的布局要合理,凡是射频设备集中使用的单位,应划定一个确定的范围,给出有效的保护半径,其他无关建筑与居民住宅应在此范围之外建造。大功率的发射设备则应当建在非居民区和居民活动场所之外的地点,实行区域控制以及距离防护。全市应划分干净区、轻度污染区与严重污染区,确定重点,逐步加以改造与治理。

4.放射性污染与防治技术

放射性污染物是指各种放射性核素,它与一般的化学污染物有显著区别,即放射性污染物的放射性与其化学状态无关。每一种放射性核素都有一定的半衰期,能放射具有一定能量的射线。除了在核反应条件下,任何化学、物理或生化的处理都不能改变放射性核素的这一特性。

(1)放射性污染的种类和危害 放射性核素排入环境中后,可造成对大气、水体和土壤的污染,由于大气扩散和水流输送可在自然界得到稀释和迁移。放射性核素可被生物富集,使某些动物、植物,特别是一些水生生物体内放射性核素的浓度比环境中的增高许多倍。

1)对大气的污染。放射性气体释放入环境后,在大气中的输送过程受气象条件、地形和本身性质等多种因素影响。放射性气体排入大气后在平坦地区的扩散,一般采用帕斯奎尔公式来定量描述下风向放射性烟云的平均浓度分布。

放射性气体对人产生辐照伤害通常有:①浸没照射。人体浸没在放射性污染的空气中,全身和皮肤会受到外照射。②吸入照射。吸入放射性气体,使全身或甲状腺、肺等器官受到内照射。③沉降照射。沉积在地面的放射性物质对人产生的照射,如产生γ外照射或通过食物链而转移到人体内产生内照射。沉降照射的剂量一般较浸没照射和吸入照射的剂量小,但有害作用持续时间长。

各种放射性核素内照射的危害程度有:①能广泛分布于人体各器官的放射性核素比易集聚于单一器官的核素危害小。②半衰期越长的放射性核素危害性越大。③滞留于人体内时间越长的放射性核素危害性越大。④能浓集放射性核素且对辐照敏感的器官,易于遭受破坏。⑤易浓缩放射性核素且在人体内部起重要作用的器官,易于受辐射照损伤。⑥比电离能越大的辐射核素,内照射的危害性越大。

2)对水体的污染。地下水受到放射性污染的主要途径有:放射性废水直接注入地下含水层,放射性废水排往地面渗透池和放射性废物埋入地下等。地下水中的放射性核素也可能迁移扩散到地表水中,造成地表水污染。放射性核素污染地表水和地下水,影响饮水水质,并且污染水生生物和土壤,通过食物链对人产生内照射。

3)对土壤的污染。放射性废水排放到地面上,放射性固体废物埋藏处置在地下,核企业发生放射性排放事故等,都会造成局部地区土壤的严重污染。施用含有铀、镭等放射性核素的磷肥和用放射性污染的河水灌溉农田也会造成土壤放射性污染。其特点是污染的范围较大,一般污染程度较轻。

放射性核素在土壤中的扩散迁移与核素本身的性质和状态、土壤的物理化学特性、地表植被以及气象水文等因素有关。不同核素在土壤中的扩散迁移能力有很大差异,其顺序为3H>Tc>Ru>Sr、Cs>Ra>Ru。

(2)放射性污染的防治 主要措施有:①核企业厂址选择应在人口密度较低,气象和水文条件有利于废水和废气扩散稀释,以及地震烈度较低的地区。②工艺流程的选择和设备选型考虑废物产生量少和运行安全可靠。③废水和废气经过净化处理,并严格控制放射性核素的排放浓度和排放量。对浓集的放射性废水一般进行固化处理。α核素污染的废物和放射强度大的废物进行最终处置和永久储存。④在核企业周围和可能遭受放射性污染的地区进行监测。

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