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手机辐射的测量标准

2021.8.23

  1、功率密度标准

  功率密度指的是单位面积所接收到的辐射功率,它所测量的是信号强度,可以用电场强度和磁场强度来表示,但更普遍采用的是功率密度。下图是我国现行的《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)中对公众照射限值的规定,图中的前两行属中短波,不属于移动通信频段,其中3MHz~30MHz是军队使用的短波波段,跟公众关系不大,不必关心。在30MHz ~ 30000MHz范围内的电磁波,频率越高,也就是波长越短,则穿透人体能力就越强,因此从对人体影响的角度出发,频率越高则允许的功率密度就越大,即从30MHz的0.4W/ m到30000MHz的2W/m。

  手机的峰值功率2W,美国电气子工程师协会(IEEE)不考虑发射功率7W以下的安全问题,但美国国家辐射防护测量委员会( N CRP)主张更严格标准,美国联邦通信委员会(FCC)对2G手机所集中使用的900MHz频段规定的辐射限值为6W/m。

  我国现行的电磁辐射防护规定GB8702-88是国际上的标准之一,通信公司建基站和国家环保部的检查,依据的就是这个标准。 有网友基站的辐射功率在变小,辐射功率密度呈现下降趋势。

  88年的国 标毕竟年头久了,环保部推出了拟替代GB8702-88标准的征求意见标准,其中手机频段的限值并没有变化,仍然 是0.4W/m,标准中将1MHZ~300GHz的电磁设备的豁免管理等效功率定为了100W,即100W(含)以下的向没有屏蔽空间辐射的设备并不需要报批,高过100W的也不是说不能搞,只是要报批而矣。基站单站功率20W左右,按这个征求意见标准,而且也可能超标。

  一般GSM基站天线高度为35 55米,国家环保部曾监督测试过上千部基站,结果表明:射功率为20瓦的基站,基天线前10米的功率密度是0.006W/m。

  手机和基站等电磁辐射不会影响人身健康,这本是科学界共识,在国外也从来不是个问题,但在中国却引起了公众恐慌。究其原因,运营商为竞争而散布的辐射谣言是源头,当初推广CDMA手机时,某运营商打出了“绿色手机”的伪概念, 拿低辐射作为卖点,用 欺骗公众的手段来提高竞争力。其实CDMA手机的辐射功率并不比GSM小,GSM手机峰值功率2W,实际 使用过程中,只在1/8的时间发射,所以最大平均功率为250mW,而CDMA是连续发射的,最大平均功率也约为250mW,两种差别不大。

  公众不必知道具体原理,只凭常识就能判断CDMA手机辐射与GSM大体相当,因为两种手机的电池容量差不多,除系统运 行所需要基 相同的能量外,其余能量都辐射 出去了,两者的待机和连续通话时间又差不多,若CDMA手机辐射功率远小于GSM 的话,那余下的能量哪里去了?难道能量守恒定律不成立了吗?

  虽然GSM和CDMA两种手机的最大平均功率均在250mW左右,但实际发射功率会远低于这个水准,这源于基站对手机功率的自动控制机制 。由于手机距离基站的远近不同,手机辐射相同的功率,基站接收到近处手机的信号功率就强,接收到远处手机的信号功率就弱。 手机自己不知道距离基站的远近,开头会采用最大功率发射,基站收到后会向手机发送逐阶降低发射功率的指令,1秒钟内会发送几十到几百次指令,处于近处的手机会在极短的时间时把发射功率调整到很低的水平,例如0.02W。

  基站发射功率虽然比手机大,但由于手机距离人体近,综合比较后,还是手机对人体的辐射量更大得多。因害怕辐射而抵制基 站是最的做法,没有之一,因为手机与基站的距离远了,手机使用者反而要遭到更强的辐射,这恐怕是抵制者们所没有想到的。

  运营商已经为当初的辐射谣言付出了代价, 基站很难进入小区了,到处被居民驱赶,把基站伪装成灯杆和大树的招数也已经不灵了。时至今日,仍有运营商打虚假的绿色牌,还在做这种饮鸩止渴的傻事,真令人叹为观止。

  2、比吸收率标准

  比吸收率(SAR ) 的 定义 是:给定密度的体积微元内质量微元所吸收的能量微元对时间的微分值,它说的其实就是单位时间 和单 生物体质量所 吸收的电磁能量, 单位是W/kg。

  相对前面介绍的功率密度标准 ,这个标准更多地考虑了 人体情况,应该是更值得参考的标准,但它却很难以操作。功率密度 标准的检验很简单, 拿个场强仪或频谱分析仪就可以测量,但比吸收率标准的检验却需要人体模型来配合,而且后续的数据算法也非常 复杂。

  美国辐射 保 护与测 量委员会(NCRP)和美国电气电子工程师协会(IEEE)所制定的美标为SAR≤1.6W/kg,国际非电离辐射 防护委员会(ICNIRP)制定的欧标为SAR≤2.0W/kg,其中欧标是世界卫生组织(WHO) 荐的标准。我国的《移动电话电磁辐射局部曝露限值》(GB21288-2007),主要内容只有一页纸,其实就说了一句话:我国遵从世卫组织推荐的欧标2.0W/kg标准。

  标准有了,但该 如何测试呢?现行的是中国人民共和国通信行业标准 YD/T 1644.1-2007,该标准的第1部分:靠近耳边使用的 手持式无 线通信设备的SAR评估规程(频率范围300MHz~3GHz),第2部分:手持和身体配戴设备在人体头 部和身体内的SAR评估规程(频率范围300MHz~6GHz)。

  测试头颅内部所吸收的电磁能量,当然不能把活人开瓢,只能制作一个跟头颅形状、密度、电介常数相当的标准人头模型, 上述 的标准对 模型进行 了规范化,以保证测量结果的一致性和可比性。标准中要求用糖盐为主的悬浮液来模拟头 的组 织液,手机 有贴脸和倾斜两种标准测 试位置,对信号频率和功率、探头规格、测试程序等也都有着一整套的规范。

  这个标准内容 非常详尽,共参考了65篇 欧美国家的相关标准和文献。但实际的内容基本都是移植于欧美的相关标准。有趣的是 ,我国标准中所采用的头部模型数据,居然来自1988年的美国军人的人体测量报告,这倒是与美国的相关标准完全一致。

  标准中,根据美国男 军人头部尺寸的统计数据,将成年男子的头部按从小到大的次序分成1到10号,1号最小10号最大,模型 择 了9号,考虑到妇女儿童的头部尺寸肯定比9号小,这样就可以保证所有使用者有超过90%的人的头部比模型小,会遭受更低的辐射,从而使基于这个9号 模型所得到的SAR标准是保守和安全的。

  媒体经常称SAR值是根据成年男子的头部模型制定的,对孩子应该采取更加严格的标准,这种说法没有科学根据,根据剂量学的 研究,成年男性头部比妇女儿童的大,吸收的辐射量更大,这就已经构成了最坏情况下的电磁辐射。

  在人头模型 中测量用的 探头 ,并不是温度计,而是一个接收天线,接收的是电磁辐射能量,得到测试数据后,还要经过复杂的算法 处理,才能得到SAR的值。 探头天线要根据不同频段进行精度校准,其测量步骤和数据推算是非 专业 和复杂的。

  根据以往的测试结果,手机辐射在头部引起的最大温升为0.194摄氏度,根据IEEE的安全标准,人体内局部温度升高的阈值为不超过3.5摄氏度,若人体正常温度若是36.5摄氏度,局部温度不能高过40摄氏度,而手机辐射所能引起的最高温度还不到 37摄氏度,当然是无关紧要的,而且人类还可通过本身的体液流动来调节自身局部的温度。

  SAR与手机的制式(例 如 SM或CDMA )没有关系,国外许多实验室多年的研究资料表明,SAR与功率密度也没有换算关系 ,但在国 内常 常将两者比较,以期定性地说明问题。

  2012年4月 23日,美国联邦通信委员会(FCC)发布了关于RF曝露和SAR符合性要求的6个KDB文件的修订草案,其中KDB8 65664是关于100MHz~6GHz的SAR测试的,这次修订主要是顺应LTE等新一代移动通信规范中无线电信号频率上升到700MHz~6GHz 的客观要求,而以前的所考虑的无线电信号主要是2GHz以下的。

  新文件有三个主要变化, 一是原2GHz以下信号使用的插入头部模型中的天线直径为6mm~7mm,信号频率变高了,因此波 就相应 地缩短了,需要3 mm~4mm,在接近6GHz时需要使用直径1.5mm的天线。为什么信号频率高了天线就要短呢? 因 为信号 的频率与波长成反比,当天线的长度与波长成正比时,发射和接收的效率会更高。所以,信号频率高 了,波长短了,天线也要短些了; 二是由于单一信号的频带宽了,单探头就不适合了,分离的多个探头就成为了未来测试的趋势;三是 头部模型中的模 拟液,以前的糖盐液体不适合1G以上的信号,需要使用矿物油、甘油等新型混合液体。通过文献检索,尚未发现国内的相关部门和机构对这些变化进行跟进研究。

  《移动电话电 磁辐射局部曝露限值》(GB 21288-2007)标准的最后一条对移动电话产品的标识提出了要求,应在说明书中以黑体字表示产品的SAR,并鼓励在产品外包装上标明SAR的最大值。起码在现阶段,我对这个要求并不抱希望,前面已经介绍过, 测量一个产品的SAR是个专业性很强的复杂过程,能有这个能力的科研机构并不多, 而必须要有国家授予的检测资质,否则就跟屠户在猪肉上扣个自己刻的检疫合格章一样是无效的。因此,在SAR检测尚未展开的情况,若某款移动电话的说明书上标明了SAR值,我们反而要核实下,这个数据是在哪里测出的?这个机构被授予了相关资质了吗?

  与其它盛行的流言一样,电磁辐射恐惧在国内大行其道,包括我在内的科普人士曾做过很多努力,但远没有成为主流的声音, “日常生活中的电磁辐射对人体健康没有危害”这个真相也未能令多数人认同,这令多年来致力于消除电磁辐射恐惧的我感到有些无奈。

  闻道有先后,术业有专攻,您不必懂得此文中所提及到的科学知识,但您可以把选票投给科学,您不应弃权,更不能把选票投给流言。 请您转发此文给更多的朋友看,为“免除不必要的恐惧,追求更美好的生活”贡献一份正能量。

  相关标准

  移动电话吸 收 射率SAR(Specific Absorption Rate):SAR代表生物体(包括人体)每单位公斤容许吸收的辐射量, 这个 SAR值 代表辐射对人体的影响 ,是最直接的测试值,SAR有针对全身的、局部的、四肢的数据。SAR值越低,辐射被吸收 的量越少。其中针对脑部部位的SAR标准值必须低于1.67瓦特,才算安全。但是,这并不表示SAR等级与手机用户的健康直接有关。

  手机对人体健 康到底有什么损害 ,截止2009年,全球科 技界对此尚无定论,任何一家跟踪研究手机辐射问题的机构(包括世界卫 生组织),也还都没有证据 能够证明手机和移动基站会对健康造成威胁。国际非电离性辐射保护委员会规定这个值要低于2W/kg,美国标准是1.6,各款手机也大致集中在0.3-1.6W/kg。[1]世界两大主要手机辐射标准 制定者—美国电气与电子工程师协会(IEEE)和国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)对标准进行了统一。每千克2.0 瓦特的辐射峰值标准被大多数国家和地区采用。

  据了解,中国手机射频标准的制订已进行多年。从1997年开始,国家质量监督检验检疫总局就组织国家环保总局、卫生部 、信息产业部等部门的多位专家组成联合工作组,讨论制定《电磁辐射暴露限值和测量方法》。

  手机辐射来源于手机发射的无线信号。人们使用手机时,手机会向发射基站传送无线电波,而任何一种无线电波或多或少会被人体吸收,从而有可能对人体的健康带来影响。

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