uhf對(duì)人體健康的影響

1、RFID-UHF對(duì)人體健康的影響,上海交通大學(xué) 圖書館 李貴鳳 2011年5月25日,主要內(nèi)容,什么是電磁輻射電磁輻射相關(guān)參數(shù)RFID國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)與手機(jī)電磁輻射比較RFID系統(tǒng)電磁輻射的分析計(jì)算RFID電磁輻射的安全防護(hù)策略熱點(diǎn)討論,什么是電磁輻射？,電場和磁場的交互變化產(chǎn)生的電磁波，電磁波向空中發(fā)射或匯聚的現(xiàn)象，叫電磁輻射。電磁輻射是以一種看不見、摸不著的特殊形態(tài)存在的物質(zhì)。人類生存的地球本身就是一

2、個(gè)大磁場，它表面的熱輻射和雷電都可產(chǎn)生電磁輻射，太陽及其他星球也從外層空間原原不斷地產(chǎn)生電磁輻射。圍繞在人類身邊的天然磁場、太陽光、家用電器等都會(huì)發(fā)出強(qiáng)度不同的輻射 。,電磁輻射所衍生的能量，取決于頻率的高低-頻率愈高，能量愈大。頻率極高的X光和伽瑪射線可產(chǎn)生較大的能量，能夠破壞合成人體組織的分子。X光和伽瑪射線所產(chǎn)生的電磁能量，有別于射頻發(fā)射裝置所產(chǎn)生的電磁能量。射頻裝置的電磁能量屬于頻譜中頻率較低的那一端，不能破解把分子緊扣一起的化

3、學(xué)鍵，故被列為“非電離”輻射。電磁輻射的來源有多種。人體內(nèi)外均布滿由天然和人造輻射源所發(fā)出的電能量和磁能量；閃電便是天然輻射源的例子之一。至于人造輻射源，則包括微波爐、收音機(jī)、電視廣播發(fā)射機(jī)和衛(wèi)星通訊裝置 。,電磁波譜,,電磁輻射參數(shù),電磁輻射（electromagnetic radiation)能量以電磁波的形式通過空間傳播的現(xiàn)象功率密度(power density)在空間某點(diǎn)上電磁波的量值用單位面積上的功率表示，單位為W/m2

4、熱效應(yīng)(thermal effect)指吸收電磁輻射能后，生物組織產(chǎn)生的直接與熱作用有關(guān)的變化劑量與接觸極限（μW/cm2 ， mW/cm2 ， W/m2)反映輻射強(qiáng)度（功率譜密度）反映累積效果，包括持續(xù)時(shí)間（密度×時(shí)間）比吸收率(specific absorption rate SAR)指生物體每單位質(zhì)量所吸收的電磁輻射功率，即吸收劑量率,RFID不同國家接觸限值標(biāo)準(zhǔn)比較,,,FCC電磁輻射接觸限值標(biāo)準(zhǔn),,北美

5、標(biāo)準(zhǔn)（美國1997）,國內(nèi)外接觸限值比較,橫軸坐標(biāo)單位MHz，縱軸坐標(biāo)單位為mw/cm2,RFID電磁輻射國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)比較,表一：美國FCC電磁輻射人體接觸比吸收率限值,表二：國內(nèi)電磁輻射人體接觸比吸收率限值,手機(jī)的電磁輻射國際標(biāo)準(zhǔn)-參考,國際上常用“SAR”（Specific Absorption Ratio）即“比吸收率”來對(duì)手機(jī)輻射進(jìn)行量化和測量，這項(xiàng)數(shù)值是指單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收的電磁輻射能量。根據(jù)比吸收率目前國際上有兩個(gè)

6、比較通用的標(biāo)準(zhǔn)分別是歐洲標(biāo)準(zhǔn)和美國標(biāo)準(zhǔn)，值得一提的是我們中國也曾提出了制定了自己的比吸收率標(biāo)準(zhǔn)（1.0w/kg），但是由于過于嚴(yán)苛而沒有強(qiáng)制執(zhí)行，現(xiàn)在主要按照美國標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。1.歐洲標(biāo)準(zhǔn)：以6分鐘為計(jì)時(shí)，每公斤人體組織吸收的電磁輻射能量不得超過2瓦，即2w/kg。2.美國標(biāo)準(zhǔn)：以6分鐘為計(jì)時(shí)，每公斤人體組織吸收的電磁輻射能量不得超過1.6瓦，即1.6w/kg。,RFID電磁輻射關(guān)注的重點(diǎn),有源RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽與讀寫器工作時(shí)均向外輻射

7、功率，但輸出功率都很小，一般小于10mW（433MHz，5.8Gz）。有源電子標(biāo)簽未進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，不產(chǎn)生電磁輻射。與移動(dòng)通信手機(jī)的輻射功率（100mW~1W）相比較，有源RFID系統(tǒng)完全屬于小信號(hào)輻射，對(duì)人體不會(huì)造成任何影響。無源RFID系統(tǒng)與半無源RFID系統(tǒng)工作時(shí)，UHF頻段的讀寫器需要發(fā)送較大的射頻功率（100mW-1W）以激活無源電子標(biāo)簽工作，并為其射頻供電。因此，分析研究RFID系統(tǒng)應(yīng)用中電磁輻射對(duì)人體的影響時(shí)，主要關(guān)注的

8、對(duì)象是無源RFID系統(tǒng)。,無源RFID系統(tǒng)電磁輻射的分析計(jì)算,計(jì)算示例：UHF頻段無源RFID系統(tǒng)讀寫器射頻端口輸出功率P=1W，讀寫器外接天線增益G=10dBi，試計(jì)算沿天線最大輻射方向空中功率密度與距離的關(guān)系？解：功率密度隨距離的關(guān)系如下表：（PG=10W）,無源RFID系統(tǒng)電磁輻射的分析計(jì)算,通過以上計(jì)算示例的分析計(jì)算，得到了有關(guān)UHF頻段無源RFID系統(tǒng)讀寫器經(jīng)過天線產(chǎn)生的電磁輻射限值的具體數(shù)據(jù)結(jié)論。電磁輻射強(qiáng)度（S）是離開輻

9、射源距離（R）平方的函數(shù)關(guān)系說明沿距離，電磁輻射呈現(xiàn)出快速衰減的特性。從對(duì)計(jì)算結(jié)果的理解上，可以認(rèn)為：正常的成年人，在UHF頻段無源RFID讀寫器天線輻射的最大功率范圍內(nèi)，離開天線最大輻射方向半米左右的距離，駐留的時(shí)間不超過6分鐘，則依據(jù)輻射限值規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，可以判定人體所承受的電磁輻射完全在安全的限度之內(nèi)。,RFID系統(tǒng)電磁輻射的安全防護(hù)策略,UHF頻段無源RFID系統(tǒng)應(yīng)用中，相關(guān)的電磁輻射的數(shù)量級(jí)與移動(dòng)通信手機(jī)的電磁輻射強(qiáng)度相當(dāng)。適

10、當(dāng)保持與RFID讀寫器天線的距離30cm~60cm即可符合國外與國內(nèi)的安全限值標(biāo)準(zhǔn)無源RFID系統(tǒng)工作時(shí)，讀寫器需要發(fā)射較大的射頻功率且有可能通過天線的增益作用在特定方向上形成較強(qiáng)的電磁輻射。分析計(jì)算表明，針對(duì)UHF頻段的無源RFID系統(tǒng)，只要保持離開讀寫器天線一定距離（半米左右），人體所承受的電磁輻射則完全在電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的安全限值范圍之內(nèi)。 與電磁輻射密切關(guān)聯(lián)的RFID讀寫器設(shè)備的典型參數(shù)有：最大輸出功率P，天線的增益

11、G，電磁輻射強(qiáng)度的空中度量——功率密度S（等于電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的乘積）。安全距離可依人體所在位置到天線的最短距離來估算。,RFID與心臟起搏器,美國食品藥品監(jiān)督管理會(huì)的測試 在RFID Journal , 一篇由作者M(jìn)ary Catherine O’Conner 在2010 年1月 8日 發(fā)表的文章中有提到U.S. Food and Drug Administration，即美國食品藥品監(jiān)督管理會(huì)所做的有關(guān)測試。 http://w

12、ww.rfidjournal.com/article/view/7307 文章題目為 “Study Finds RFID Readers May Affect Pacemakers, But Pose No Urgent Risk”.,RFID與心臟起搏器,1. 研究結(jié)果指出低頻（LF）閱讀器產(chǎn)生最明顯的反應(yīng)。67%的被測試心臟起搏器呈現(xiàn)（電磁干擾）EMI干擾，而受干擾的距離最遠(yuǎn)達(dá)到60厘米（即24英吋）；心臟整流器方面，47%的心臟

13、整流器呈現(xiàn)干擾，最遠(yuǎn)達(dá)到40厘米（即16英吋）。 2. 當(dāng)暴露于高頻（HF）下，6%的心臟起搏器呈現(xiàn)干擾，受干擾的距離最遠(yuǎn)達(dá)22.5厘米（即9英吋）；心臟整流器則只有1%的呈現(xiàn)干擾，干擾距離為7.5厘米（即3英吋）內(nèi)。 3. 但超高頻（UHF）閱讀器則沒有使任何測試中的心臟起搏器或心臟整流器產(chǎn)生可量度的反應(yīng)。,輻射是否會(huì)造成頭皮發(fā)熱?,至于超過6分鐘的輻射會(huì)造成頭皮發(fā)熱，我們參考世界衛(wèi)生組織304號(hào)文件，中文版可見以下鏈接：http

14、://211.79.138.107/who/images/download/%E4%B8%96%E7%95%8C%E8%A1%9B%E7%94%9F%E7%B5%84%E7%B9%94304%E8%99%9F%E6%96%87%E4%BB%B6.pdf 英文版則參考：http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs304/en/ 。,輻射是否會(huì)造成頭皮發(fā)熱?,基地臺(tái)和無線區(qū)域網(wǎng)路可能使全身長期暴