CN202939228U - 个体电磁辐射暴露监测报警仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种个体电磁辐射暴露监测报警仪，包括探头单元和主机单元。所述探头单元完成电磁辐射的测量和信号检波；所述主机单元对探头数据定时处理和显示，保存测量值供以后处理和分析，并根据设定的阈值进行报警。本实用新型公开的个体电磁辐射暴露监测报警仪具有很宽的测量频率范围、良好的环境适应性、快速响应、动态范围大、测量精度高、操作程序简单，个体较小、易于随身携带等特点，当个体暴露于电磁辐射环境中时，通过其对电磁信号进行实时监测，实现了对危险电磁辐射环境的预警及保护功能。

Description

个体电磁辐射暴露监测报警仪

技术领域

本实用新型涉及一种电磁辐射监测仪，特别涉及一种个体电磁辐射暴露监测报警仪。

背景技术

二十一世纪是电子信息的时代，随着现代电子工业、电信产业的迅猛发展以及电器产品的普及，人类生存环境中的电磁能量密度不断增强，由此产生的危害也日益严重，已成为继水污染、空气污染、噪声污染之后的又一新的环境污染源，其危害性主要表现在以下两个方面：一方面电磁辐射污染会威胁人类的健康，另一方面电磁波会干扰电子设备的正常运行。

众所周知，人类的生存和生活离不开一定的电磁环境，比如地球本身是一个磁体，太阳光也是一种电磁辐射，但是倘若周围的电磁辐射超过某个阈值时，就会对人体形成威胁或造成危害损伤。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。

热效应：：即电磁波会使人体的某些细胞或组织发热。我们都知道，人体70%以上是水，水分子在电磁波辐射的作用下，人体内分子发生取向作用，进行重新排列，由于分子重排过程中的相互碰撞摩擦，消耗了电磁能量而转化成热能。电磁振荡频率越高，电磁辐射能量越大，体内分子的取向作用就越剧烈，热作用也就越突出，产生的损伤就会越严重。当被人体吸收的电磁波能量达到一定程度时就会使人体发热而出现高温生理反应（或影响人体内器官的正常工作），人体将会出现神经衰弱、白细胞减少等病变。

非热效应：人体温度不会升高，但会引起一定的生理反应。人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，比如超过一定强度的电磁波长时间作用，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，引起人体细胞膜的共振，使细胞的活动能力受限，这种在分子及细胞一级的水平上发生的效应既复杂又精细，会使人出现诸如心率、血压的改变及失眠、健忘等生理反应。 

累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前(通常所说的人体承受力——内抗力)，再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也可能会诱发想不到的病变，应引起警惕。

电磁辐射对人体的健康有一定的影响，如记忆力衰退、失眠、多梦、脱发、头昏等症状。多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁场作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精力和体力减退，容易产生白内障、白血病、脑肿瘤，心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等，甚至导致人类免疫机能的低下，从而引起癌症等病变。统计资料表明：经常在电脑前工作的人群中，上述疾病的发病率明显高于普通人群。而目前还没有一种能够随身携带并且在当所处环境电磁辐射达到或超过设定限值时能自动报警提醒人们离开的装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种个体电磁辐射暴露监测报警仪，来对环境电磁辐射暴露进行监测，当人体所处的环境电磁辐射达到或超过国家标准以及个人设定的某个标准值时，仪器能够实时的发出警报提醒人们离开该区域，从而达到保护人体健康的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：个体电磁辐射暴露监测报警仪，包括探头单元和主机单元，两者间通过通信连接；所述探头单元完成电磁场测量和信号检波，并将所得到的信号传输给主机单元；所述主机单元对探头数据定时处理和显示，保存测量值供以后处理和分析，并根据设定的阈值进行报警。

进一步，所述探头单元包括在不同频段进行测试时不用更换的探头、低噪声放大器和检波器，所述探头将检测到的信号传输到检波器，经检波器处理过后再经低噪声放大器处理过后传输给主机单元。

进一步，所述主机单元包括处理模块、分别与CPU连接的系统启动和存储模块、电源模块、通信接口模块、能够在环境电磁辐射达到或超过阈值时提醒人们离开所在区域的报警模块、液晶显示屏模块和键盘模块。

进一步，所述探头为三维对称阵子微带天线的电磁场传感器。

进一步，所述探头单元与主机通信采用光纤传输，探头单元与主机上的接口使用光电转换接口。

进一步，所述探头单元的探头外部采用耐高温PVC加固材料。

进一步，所述CPU为基于微信号架构的DSP处理器。

进一步，所述报警模块为声光报警模块。

进一步，所述电源模块为9V的碱性电池。

本实用新型的有益效果是：

1、个体电磁辐射暴露监测报警仪的探头和主机是一体化的，不需要更换探头就能监测10MHz至8GHz范围的辐射信号强度，具有无方向性的电场及磁场测试。测量的单位及测量的模式均可选择，以适用各种行业标准，测量结果可以用电场强度、磁场强度及功率密度等单位来表示。本实用新型可设定显示值，即时测量值、最大测量值或平均测量值，可自由存储和读取测量数据，以备处理分析。

2、该个体电磁辐射暴露监测报警仪具有很宽的测量频率范围、良好的环境适应性、快速响应、动态范围大、测量精度高、操作程序简单，并且体积较小，便于随身携带；当人体处于超过设定限值的电磁辐射环境中时，会发出蜂鸣警告，提醒人们离开所处环境，达到保护人体健康的目的。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型基本测量原理框图；

图2为本实用新型主机单元示意图；

图3为本实用新型CPU端口使用图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，个体电磁辐射暴露监测报警仪，包括探头单元和主机单元；所述探头单元包括三维对称阵子微带天线的电磁场传感器、低噪声放大器和检波器，探头单元能实现三向正交、带宽综合检测电磁场，输出三向场强综合值或单向值，完成电磁辐射的电磁场测量和信号检波；所述主机单元主要完成测量信号的转换、处理和显示，对探头进行定式数据接收，定时处理和显示，并实现数据的存储、显示及根据设定限值进行报警；并设计使用先进的数字信号处理方法，设计合理的人机界面，显示各种需求的瞬时值、平均值、最大值，并保存测量值供以后处理和分析。

电磁场探头的优劣对设备的电磁波接收性能有很大影响，其性能质量取决于探头的电气参数。而报警仪设计为宽带非选频式辐射测量仪，因此要求探头具有宽频带特性。本实施例采用微带设计EP－183S 电磁场探头，该探头在 10MHZ～8GHZ 的超宽频率范围内，频率响应平坦，性能优越，具有尺寸小、可靠性高、响应快和动态范围大等特点，对于个体电磁辐射暴露监测报警仪来说，无疑是最佳选择。

为了满足探头工作温度的要求，提高探头的抗振动性能，满足个体电磁辐射暴露监测报警仪系统工作温度和抗冲击指标，在此方面本实施例采用加固技术，对EP－183S探头进行加固处理，但是探头是一个宽频带的电磁场测量探头，对加固材料要求非常高，除了满足机械性能外，必须满足电磁环境的要求，即要求此加固材料在整个测量频带内有均匀的电磁特性。因此设计使用了特殊的耐高温PVC加固材料，能够在达到测量电磁要求的同时满足机械环境的要求。

个体电磁辐射暴露监测报警仪的主机单元包括：处理模块、CPU、系统启动和存储模块、电源模块、通信接口模块、声光报警模块、液晶显示屏模块和键盘模块。

由于个体电磁辐射暴露监测报警仪为便携式的测量仪器，其供能电池的容量受到较大限制，因而减少功率消耗是能限系统正常工作的关键。而减少功率消耗，可以从几个角度考虑：一方面硬件器件的功耗要小，另一方面芯片有灵活的功率控制机制。另外，要实现良好的人机交互、强大的功能、较高的实时性，关键是要选择高性能的处理芯片作为主机的CPU。本实施例采用基于微信号架构的DSP（Digital Signal Processor数字信号处理器），该处理器具有双MAC结构，具有单指令多数据的处理能力。本实施例采用ADSP-BF-533，当然为了满足不同的需求选择不同的处理器。

ADSP-BF-533具有丰富的片上资源，具备了如实时日历钟、JTAG端口、UART0 端口、SPORT端口、通用I/O端口、地址端口、SPI端口、定时/计数器、看门狗等基本外设资源。如图3所示，个体电磁辐射暴露监测报警仪主机单元使用ADSP-BF533的JATG端口实现软件在线编程调试，程序下载功能；使用地址线ADDR01～ADDR18、数据线DATA0～ DATA15、AOE、                                               

、AMS0和

一起实现对Flash存储芯片的读写功能，而Flash存储芯片主要是用来引导ADSP-BF533系统启动的；使用SPI端口对片外存储芯片EEPROM读写，实现报警仪测量数据存储功能；使用SPORT0端口对外部电池电量读取，实现报警仪电量测量功能；使用SPORT1端口构成RS232串口，实现报警仪上下位机通信功能；使用通用I/O口PF0～PF9，组成功能按键，实现报警仪按键功能；使用通用I/O口PF10，实现报警仪的声光报警功能；使用通用I/O口PF11控制液模块，实现报警仪的液晶显示功能；使用通用I/O口PF12控制电源模块，实现报警仪的电源提供功能。

个体电磁辐射暴露监测报警仪主机面板上设置一个电源开关按键，实现报警仪的开机关机功能。系统上电后，通过系统启动模块将FLASH存储器上的引导程序自动装入内部存储器，引导主芯片启动，使得系统能进行正常地工作。报警仪主机模块通过探头接口单元完成探头和报警仪主机的连接通信，由报警仪主机向探头发送命令获取探头测量的电磁场值，并检测探头状态，实现对探头的管理。由液晶显示屏显示各功能画面，如当前实时测量值、时间日期、设置、电池电量、门限值、已保存的测量数据等。

参数非易失存储主要实现报警仪的保持数据的功能，可以保存当前单次测量值，也可以保存某个时间段内的测量值，每个测量值包括的数据有：记录序号、年月日、时分秒、测量电磁场值（格式为：xxx.x）。存储大量的数据，仅仅靠ADSP-BF-533芯片上的数据存储空间是远远不够的。为了方便回调显示和分析所测量的数据，满足设计指标中多个数据存储与长时记录的要求，其中每组数据包括测量的时间（精确到秒），测量值（精确到0.1V/M），本实用新型采用ADSP-BF-533内部的实时钟电路，用于记忆当前时间（年/月/日/时/分/秒），本实施例存储部分采用AT25128AN-10SI-2.7（EEPROM）进行参数的非易失存储。当存储参数时，将测量数据和时间信息，一并存储。该器件为SPI接口的EEPROM，其工作温度为–40～+50℃，容量为131，072Byte，数据能够保持100年，能够进行1000000次的擦写，完全满足设计要求。

电源模块主要实现给个体电磁辐射暴露监测报警仪系统提供稳定的工作电压，保证系统在工作温度范围内可连续工作至少12小时以上。因此电源的选择也是非常重要的，需要选择宽温的电池。本实施例的电源模块采用一节9V碱性电池供电。

声光报警模块实现了个体电磁辐射暴露监测报警仪系统的声光报警提示功能，当电量不足或测量值过门限时通过蜂鸣器发出“滴……滴……滴…”的声音进行告警。在报警电路中使用了MOS进行驱动。使用BF533的通用I/O口MOS管，进而控制灯的闪。本实实用新型还可以采用振动的方式实现报警。 

键盘模块设计10个功能按键，分别实现测量单位选择（电场强度V/m、磁场强度mA/m、功率密度mW/m2、功率密度μW/cm2）、显示模式选择（即时测量值、最大测量值、平均测量值或最大平均值）、测量数据查询、保存测量数据和设置参数（校正因素设置、门限设置、时间日期设置、报警设置、自动关机设置）等功能。

个体电磁辐射暴露监测报警仪系统通信接口分两个，其中一个通信端口，使用了ADSP-BF533的端口—串行通信口，用于实现报警仪主机和探头连接通信，读取探头测量电磁场数据，检测探头状态等功能；另外一个通信端口，使用了ADSP-BF533的SPORT1口，用于个体电磁辐射暴露监测报警仪主机（下位机）与PC机（上位机）通信，实现上位机对下位机的参数读取设置、默认参数设置、校准系数、读取全部保存下来的测量数据等功能。

探头通信接口模块主要实现个体电磁辐射暴露监测报警仪主机和探头连接通信、主机对探头定时巡检、对探头的测量电磁场数据快速地读取和存储、检测探头状态等功能。探头单元与主机通信采用光纤传输，探头单元与主机上的接口使用光电转换接口，使仪器的抗干扰性能强、数据传输效率高、工作电流小。

上下位机通信接口主要实现个体电磁辐射暴露监测报警仪主机（下位机）与PC机（上位机）通信，实现上位机对下位机的参数读取设置、默认参数设置、校准系数、读取全部保存下来的测量数据等功能。个体电磁辐射暴露监测报警仪系统使用DSP内部自带的SPORT口与上位机（9针串口）相连。 

个体电磁辐射暴露监测报警仪的处理模块主要包括上位机处理模块和下位机处理模块，上位机即为用于对报警仪进行参数设置、测量数据提取的 PC 机，下位机即本个体电磁辐射暴露监测报警仪测试主机，下位机模块主要完成测量信号的处理及测量值的显示，设计使用先进的数字信号处理方法，显示各种需求的即时值、平均值、最大测量值、最大平均值，保存测量值供以后处理和分析，实现按键对应的功能操作，与上位机进行通信等功能。上位机模块主要是设计合理的人机界面，实现上下位机通信，上位机控制下位机，对其进行参数设置、校准设置、数据读取和数据处理等功能。

本实施例个体电磁辐射暴露监测报警仪的探头和主机是一体化的，不需要更换探头就能实现10MHz—8GHz的宽频电磁辐射监测与报警，当人体暴露的电磁辐射环境超过设定值时，报警仪会发出蜂鸣警告提醒人们离开所在区域，从而达到保护人体健康的目的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1. 个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：包括探头单元和主机单元，两者间通过通信连接；所述探头单元完成电磁场测量和信号检波，并将所得到的信号传输给主机单元；所述主机单元对探头数据定时处理和显示，保存测量值供以后处理和分析，并根据设定的阈值进行报警。

2.根据权利要求1所述个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：所述探头单元包括在不同频段进行测试时不用更换的探头、低噪声放大器和检波器，所述探头将检测到的信号传输到检波器，经检波器处理过后再经低噪声放大器处理过后传输给主机单元。

3.根据权利要求1所述个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：所述主机单元包括处理模块、分别与CPU连接的系统启动和存储模块、电源模块、通信接口模块、能够在环境电磁辐射达到或超过阈值时提醒人们离开所在区域的报警模块、液晶显示屏模块和键盘模块。

4.根据权利要求2所述个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：所述探头为三维对称阵子微带天线的电磁场传感器。

5.根据权利要求1所述个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：所述探头单元与主机通信采用光纤传输，探头单元与主机上的接口使用光电转换接口。

6.根据权利要求1所述个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：所述探头单元的探头外部采用耐高温PVC加固材料。

7.根据权利要求2所述个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：所述CPU为基于微信号架构的DSP处理器。

8.根据权利要求3所述个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：所述报警模块为声光报警模块。

9.根据权利要求3所述个体电磁辐射暴露监测报警仪，其特征在于：所述电源模块为9V的碱性电池。

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