论电磁辐射一种基于单片机电磁辐射检测体系生
最后更新时间：2024-02-24
作者：用户投稿
本站原创
点赞:17511
浏览:73518
本站原创
点赞:17511
浏览:73518
论文导读：体积小、内容显示丰富、薄且轻巧等特点，常用于袖珍式仪表及低功耗的应用系统中。显示模块如图7所示。系统报警部分采用蜂鸣器设计，若感应点采集到的电磁辐射相关值超过国标规定，则通过蜂鸣报警器发出报警声响。3软件设计系统软件采用模块化设计方法实现，以提高设计运行效率。系统程序主要涉及数据的12下一页
摘 要： 介绍了一种基于单片机的电磁辐射检测系统。该系统能感应、检测笔记本电脑、电磁炉等常用电子电器产品使用过程中产生的电磁辐射信号，并显示其能量密度和场强值。当测量值超过国家标准值时，系统会发出报警声音。电磁辐射信号由系统感应天线接收，经检波、滤波和放大电路处理送模数转换芯片转换。转换后的值由单片机读入，经代入相关公式计算得出电磁辐射相关参数值。系统具有功耗少、成本低、测量便捷等特点。实验结果证明该系统可快速显示电磁辐射相关参数，对电磁环境评估有一定的参考和实用价值。
关键词： 单片机； 电磁辐射； 数模转换芯片； 能量密度
1006-8228（2013）11-09-03
0 引言
电磁辐射，是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量，这些能量是由电荷运动所产生的，日益危害着人们的健康。由电荷运动产生的电力广泛应用于人类的生产和生活中，人类不可避免地被各种能量的电磁辐射包围着。国外大源于：论文封面格式范文www.7ctime.com
量研究表明，电磁辐射对人体的伤害通常是负面的。电磁辐射污染已成为继大气污染、水污染和噪音污染之后的人类第四大环境污染[5]，联合国人类环境大会已将其列入必须控制的主要污染物之一[6]。
随着人们健康意识和环保意识的不断增强，研究开发一款检测电磁辐射的系统来显示电磁辐射量十分必要，这样人们可以根据国家制定的电磁辐射相关标准值来判断是否必要采取一定的防护措施。本文介绍一种基于单片机的电磁辐射检测系统，采用单片机对电磁辐射相关参数进行处理，具有速度快，准确度高，性价比高等特点，实验结果表明该系统有一定的实用价值。
1 总体设计及工作原理
基于单片机的电磁辐射检测系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要由感应天线部分、检波滤波和放大部分、数模转换部分、AT89S52单片机控制部分、显示和报警部分等组成。系统硬件基本组成如图1所示。
2 硬件电路的设计
⑴ 电源部分
电源部分采用9v电源输入，利用两个稳压管产生±5V电压，对单片机及整个电路进行供电。其原理图如图2所示。
⑵ 感应天线部分
利用电磁场能在高频二极管中产生电流的效应，系统将9个1N60二极管串联用作系统感应天线来检测电磁辐射，其焊接电路如图3所示。
经反复试验，通过该天线，仪器可以方便快捷地检测出100khz到3Ghz宽频的电磁辐射相关参数值。
⑶ 滤波放大部分
为得到稳定的测量量，电路中采用了低通滤波电路和运放电路，放大模块的第一级采用共模抑制比高、线性度好、低功耗运算放大器AD620，第二级采用高精度、低失调电压型的运放OP07。这两级的放大能满足低噪放大器的噪声系数要求及频带较宽的要求。系统滤波放大部分电路图如图4所示。
⑷ 模数转化部分
① 转换器件简介
TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V，可广泛用于构成各种廉价的测控应用系统。其引脚图如图5所示。
② 将A/D转换芯片采集到得电压模拟信号转换为电压数据值，其模数转换部分的电路图如图6所示。
TLC549为8引脚器件，将读入的电压数据除以256，乘以Vcc（=5v）即得到天线采集到的电压信号数据值。通过公式Er=data*Vcc/256（其中data为读入的数据，Vcc为芯片电压数据值，Er为测量所得电平）可得到天线采集到的电压信号的电平值。将其分别代入公式1和公式2，即可分别求得相应电磁辐射的场强和功率密度。相应公式如下：
⑸ 显示报警部分
显示部分采用LCD1602液晶，它是一种专用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。它能显示2行每行16个字符共计最多32个字符。
该显示模块具有功耗少、体积小、内容显示丰富、薄且轻巧等特点，常用于袖珍式仪表及低功耗的应用系统中。显示模块如图7所示。
系统报警部分采用蜂鸣器设计，若感应点采集到的电磁辐射相关值超过国标规定，则通过蜂鸣报警器发出报警声响。
3 软件设计
系统软件采用模块化设计方法实现，以提高设计运行效率。系统程序主要涉及数据的论文导读：
检测、采集、处理、显示和报警等四部分，具体包括主程序、数据检测子程序、数据采集子程序、模数转换子程序、数据处理子程序、显示子程序、按键子程序、报警子程序等。系统主程序实现功能为单片机相关组成部件的初始化，负责调度系统各子程序，负责提供A/D转换的输入时钟信号，实时获取并处理相关设备信息，实现对系统软硬件资源的协调统一管理。系统软件程序流程图如图8所示。
4 数据结果分析
通过对某笔记本电脑的触摸板进行测量，得到功率密度值如表1所示。
由表1我们可知，距该笔记本电脑20cm外电磁辐射功率密度值远低于国标40μw/cm2的电磁辐射功率密度值。因而，我们只要在使用笔记本电脑时，保持合理的间距就可以很好地保护自身，就可尽可能少地遭受电磁波辐射。经多次实验我们发现，大部分电器工作时产生的电磁辐射功率密度值随着人们与其距离的增加而急剧减小。因而，日常生活中，我们大可不必对使用电子电器产生恐慌的心理，只要保持合理的使用距离和遵循正常的使用习惯，电磁辐射对我们的负面影响便可尽可能地减少。
5 结束语
本文所介绍的系统能较好地对仪器感应天线处电磁辐射的电场强度和功率密度参数做出快速检测，当功率密度值超过国家标准时，系统能发出报警声音。该系统采用单片机进行数据处理和控制，可以方便、快捷地检测出电磁辐射相关参数值，具有功耗少、体积小、成本低、测量便捷、易携带等特点，有一定的参考和实用价值。系统可用于家用电器等电子产品的电磁辐射相关参数的检测。由于采用的感应天线的局限性，以及受限于模数转换芯片的转换精度，系统在电磁辐射的感知的方向性和精确度上还有一定的提升空间，今后将进一步研究克服上述问题，改进和提升系统的性能及表现。
参考文献：
刘波文.51单片机C语言应用开发三位一体实战精讲[M].北京航空航天大学出版社，2011.
陈海宴.单片机经典实战——大学生项目创新实践[M].北京航空航天大学出版社，2011.
[3] 高卫东.51单片机原理与实践（C语言版十二五高等院校规划教材）[M].北京航空航天大学出版社，2011.
[4] 侯喜程.电磁辐射污染与监测综述[J].能源与节能，2011.3.
[5] Harold I. Zeliger， Electromagnetic Radiation and Toxic Exposure[J].Human Toxicology of Chemical Mixtures，2008.105（1）：245-258
[6] Stephen J. Genuis， Fielding a Current Idea： Exploring the Public Health Impact of Electromagnetic Radiation[J]. Public Health，2008.122（2）：113-124
摘 要： 介绍了一种基于单片机的电磁辐射检测系统。该系统能感应、检测笔记本电脑、电磁炉等常用电子电器产品使用过程中产生的电磁辐射信号，并显示其能量密度和场强值。当测量值超过国家标准值时，系统会发出报警声音。电磁辐射信号由系统感应天线接收，经检波、滤波和放大电路处理送模数转换芯片转换。转换后的值由单片机读入，经代入相关公式计算得出电磁辐射相关参数值。系统具有功耗少、成本低、测量便捷等特点。实验结果证明该系统可快速显示电磁辐射相关参数，对电磁环境评估有一定的参考和实用价值。
关键词： 单片机； 电磁辐射； 数模转换芯片； 能量密度
1006-8228（2013）11-09-03
0 引言
电磁辐射，是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量，这些能量是由电荷运动所产生的，日益危害着人们的健康。由电荷运动产生的电力广泛应用于人类的生产和生活中，人类不可避免地被各种能量的电磁辐射包围着。国外大源于：论文封面格式范文www.7ctime.com
量研究表明，电磁辐射对人体的伤害通常是负面的。电磁辐射污染已成为继大气污染、水污染和噪音污染之后的人类第四大环境污染[5]，联合国人类环境大会已将其列入必须控制的主要污染物之一[6]。
随着人们健康意识和环保意识的不断增强，研究开发一款检测电磁辐射的系统来显示电磁辐射量十分必要，这样人们可以根据国家制定的电磁辐射相关标准值来判断是否必要采取一定的防护措施。本文介绍一种基于单片机的电磁辐射检测系统，采用单片机对电磁辐射相关参数进行处理，具有速度快，准确度高，性价比高等特点，实验结果表明该系统有一定的实用价值。
1 总体设计及工作原理
基于单片机的电磁辐射检测系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要由感应天线部分、检波滤波和放大部分、数模转换部分、AT89S52单片机控制部分、显示和报警部分等组成。系统硬件基本组成如图1所示。
2 硬件电路的设计
⑴ 电源部分
电源部分采用9v电源输入，利用两个稳压管产生±5V电压，对单片机及整个电路进行供电。其原理图如图2所示。
⑵ 感应天线部分
利用电磁场能在高频二极管中产生电流的效应，系统将9个1N60二极管串联用作系统感应天线来检测电磁辐射，其焊接电路如图3所示。
经反复试验，通过该天线，仪器可以方便快捷地检测出100khz到3Ghz宽频的电磁辐射相关参数值。
⑶ 滤波放大部分
为得到稳定的测量量，电路中采用了低通滤波电路和运放电路，放大模块的第一级采用共模抑制比高、线性度好、低功耗运算放大器AD620，第二级采用高精度、低失调电压型的运放OP07。这两级的放大能满足低噪放大器的噪声系数要求及频带较宽的要求。系统滤波放大部分电路图如图4所示。
⑷ 模数转化部分
① 转换器件简介
TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V，可广泛用于构成各种廉价的测控应用系统。其引脚图如图5所示。
② 将A/D转换芯片采集到得电压模拟信号转换为电压数据值，其模数转换部分的电路图如图6所示。
TLC549为8引脚器件，将读入的电压数据除以256，乘以Vcc（=5v）即得到天线采集到的电压信号数据值。通过公式Er=data*Vcc/256（其中data为读入的数据，Vcc为芯片电压数据值，Er为测量所得电平）可得到天线采集到的电压信号的电平值。将其分别代入公式1和公式2，即可分别求得相应电磁辐射的场强和功率密度。相应公式如下：
⑸ 显示报警部分
显示部分采用LCD1602液晶，它是一种专用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。它能显示2行每行16个字符共计最多32个字符。
该显示模块具有功耗少、体积小、内容显示丰富、薄且轻巧等特点，常用于袖珍式仪表及低功耗的应用系统中。显示模块如图7所示。
系统报警部分采用蜂鸣器设计，若感应点采集到的电磁辐射相关值超过国标规定，则通过蜂鸣报警器发出报警声响。
3 软件设计
系统软件采用模块化设计方法实现，以提高设计运行效率。系统程序主要涉及数据的论文导读：
检测、采集、处理、显示和报警等四部分，具体包括主程序、数据检测子程序、数据采集子程序、模数转换子程序、数据处理子程序、显示子程序、按键子程序、报警子程序等。系统主程序实现功能为单片机相关组成部件的初始化，负责调度系统各子程序，负责提供A/D转换的输入时钟信号，实时获取并处理相关设备信息，实现对系统软硬件资源的协调统一管理。系统软件程序流程图如图8所示。
4 数据结果分析
通过对某笔记本电脑的触摸板进行测量，得到功率密度值如表1所示。
由表1我们可知，距该笔记本电脑20cm外电磁辐射功率密度值远低于国标40μw/cm2的电磁辐射功率密度值。因而，我们只要在使用笔记本电脑时，保持合理的间距就可以很好地保护自身，就可尽可能少地遭受电磁波辐射。经多次实验我们发现，大部分电器工作时产生的电磁辐射功率密度值随着人们与其距离的增加而急剧减小。因而，日常生活中，我们大可不必对使用电子电器产生恐慌的心理，只要保持合理的使用距离和遵循正常的使用习惯，电磁辐射对我们的负面影响便可尽可能地减少。
5 结束语
本文所介绍的系统能较好地对仪器感应天线处电磁辐射的电场强度和功率密度参数做出快速检测，当功率密度值超过国家标准时，系统能发出报警声音。该系统采用单片机进行数据处理和控制，可以方便、快捷地检测出电磁辐射相关参数值，具有功耗少、体积小、成本低、测量便捷、易携带等特点，有一定的参考和实用价值。系统可用于家用电器等电子产品的电磁辐射相关参数的检测。由于采用的感应天线的局限性，以及受限于模数转换芯片的转换精度，系统在电磁辐射的感知的方向性和精确度上还有一定的提升空间，今后将进一步研究克服上述问题，改进和提升系统的性能及表现。
参考文献：
刘波文.51单片机C语言应用开发三位一体实战精讲[M].北京航空航天大学出版社，2011.
陈海宴.单片机经典实战——大学生项目创新实践[M].北京航空航天大学出版社，2011.
[3] 高卫东.51单片机原理与实践（C语言版十二五高等院校规划教材）[M].北京航空航天大学出版社，2011.
[4] 侯喜程.电磁辐射污染与监测综述[J].能源与节能，2011.3.
[5] Harold I. Zeliger， Electromagnetic Radiation and Toxic Exposure[J].Human Toxicology of Chemical Mixtures，2008.105（1）：245-258
[6] Stephen J. Genuis， Fielding a Current Idea： Exploring the Public Health Impact of Electromagnetic Radiation[J]. Public Health，2008.122（2）：113-124