手機(jī)周圍磁場(chǎng)的測(cè)量及研究

李 爽 劉立英 張硯霖 侯勝益

（北京工業(yè)大學(xué)應(yīng)用數(shù)理學(xué)院，北京 100124）

1 引言

從手機(jī)誕生不久起，手機(jī)周圍磁場(chǎng)及電磁輻射與人體健康這個(gè)話題就常被人們提起.國(guó)際上通行的手機(jī)輻射對(duì)人體的影響是以“比吸收率”（SAR）來(lái)定義的，但是該影響是否有傷害，傷害有多大？在國(guó)際范圍里，至今為止，仍沒(méi)有具有權(quán)威和普遍性的定論.但關(guān)注它的人卻越來(lái)越多，由此引發(fā)的社會(huì)爭(zhēng)論也日漸增多［1，2］.本文利用磁場(chǎng)傳感器及有效的數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)幾款較有代表性的手機(jī)在接收和發(fā)送信號(hào)時(shí)，周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度及變化規(guī)律進(jìn)行了測(cè)量及對(duì)比分析，從另一個(gè)角度對(duì)手機(jī)周圍磁場(chǎng)存在形成一個(gè)直觀、清醒的認(rèn)識(shí)，并提出了減少手機(jī)所引起的電磁危害的建議和自我防護(hù)措施.

2 實(shí)驗(yàn)裝置及過(guò)程

實(shí)驗(yàn)中所用到的器材及裝置如圖1所示.其中用于磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量的是PASCO CI-6520A型磁場(chǎng)傳感器，傳感器的一端為全封閉的7.5cm長(zhǎng)的探頭.它有三檔可以選擇的靈敏度檔，滿量程分別為10／100／1000Gs，測(cè)量范圍廣泛而且靈敏；內(nèi)置兩個(gè)可供選擇的霍爾效應(yīng)傳感器，結(jié)合高精度轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)2G或3G手機(jī)頻段磁場(chǎng)的實(shí)時(shí)測(cè)量.

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)時(shí)首先將傳感器探頭放置在消磁室內(nèi)并按下置零按鈕，然后將待測(cè)手機(jī)放置在探頭旁邊.實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)信息被磁場(chǎng)傳感器感知后，通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集接口被計(jì)算機(jī)采集并通過(guò)軟件進(jìn)行顯示和處理.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持所有待測(cè)手機(jī)與傳感器探頭的位置一致，并保持待測(cè)手機(jī)及傳感器盡量遠(yuǎn)離所有來(lái)源的磁場(chǎng)和鐵磁材料，以獲得有意義的峰值信號(hào).

圖2 實(shí)驗(yàn)流程圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

1）手機(jī)發(fā)送和接收短信過(guò)程

圖3（a）和（b）分別為諾基亞C5-03手機(jī)在發(fā)送和接收短信時(shí)，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度及變化規(guī)律.從圖中我們可以看到，在手機(jī)發(fā)送短息和接收短信的瞬間，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度從0.3×10Gs左右突變到了1.0×10Gs以上，變?yōu)榇龣C(jī)時(shí)的3～5倍.而且在整個(gè)發(fā)送過(guò)程中，手機(jī)周圍磁場(chǎng)一直處在高位震蕩狀態(tài)，持續(xù)5s左右.

圖3

2）手機(jī)接聽(tīng)和撥打電話過(guò)程

圖4（a）和（b）分別為諾基亞C5-03手機(jī)在接聽(tīng)和撥打電話時(shí)，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度及變化規(guī)律.從圖4（a）可以看到，在手機(jī)接收到來(lái)電信號(hào)的瞬間，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度從0.2×10Gs左右達(dá)到了1.84×10Gs，變?yōu)榇龣C(jī)時(shí)的9.2倍，而在1～2s的響鈴過(guò)后手機(jī)周圍的磁場(chǎng)雖然也有震蕩但相對(duì)之前的高位突變而言逐漸趨于平穩(wěn).這表明手機(jī)在接收到信號(hào)的瞬間將會(huì)有較強(qiáng)的電磁輻射，因此建議在手機(jī)剛剛接收到信號(hào)、鈴聲響起的瞬間先不要接聽(tīng)，鈴聲響過(guò)幾秒鐘后再接聽(tīng).接通后，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)又一次大幅度增強(qiáng)，之后整個(gè)通話過(guò)程中，手機(jī)周圍磁場(chǎng)非常不穩(wěn)定，處于劇烈震蕩狀態(tài).

圖4（b）可以看到，同款手機(jī)撥打電話過(guò)程中，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)大小從0.25×10Gs左右達(dá)到了1.5×10Gs以上，變?yōu)榇龣C(jī)時(shí)的6倍，并且不管對(duì)方是否接聽(tīng)，整個(gè)撥打過(guò)程手機(jī)周圍的磁場(chǎng)都在高位震蕩狀態(tài).因此，為了盡量減少自身所受的電磁影響，建議在撥打電話后等待對(duì)方接聽(tīng)的過(guò)程中不必將手機(jī)聽(tīng)筒貼近耳朵，因?yàn)榇藭r(shí)手機(jī)周圍存在著與接通后同等強(qiáng)度的電磁強(qiáng)度.

圖4

為了尋求更普遍性的規(guī)律，我們也研究了諾基亞N81，諾基亞E52，聯(lián)想P85等不同型號(hào)和制式的手機(jī)（如表1所示），其中諾基亞N81與諾基亞C5-03等均為2G使用頻率，支持GSM850MHz‖900MHz‖1800MHz‖1900MHz‖2100MHz頻段，而諾基亞E52，聯(lián)想P85等為3G手機(jī)，支持GSM900／1800MHz，WCDMA2100MHz.結(jié)果表明以上幾款手機(jī)與諾基亞C5-03相近的一些變化規(guī)律：在接收到來(lái)電信號(hào)的瞬間均有較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而在通話過(guò)程中均有持續(xù)較強(qiáng)的震蕩；手機(jī)在整個(gè)撥打過(guò)程中（包括在撥打后等待對(duì)方接聽(tīng)的時(shí)間）都有較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和電磁震蕩.與其他幾款相比，聯(lián)想P85無(wú)論是在接收信號(hào)過(guò)程中還是通話過(guò)程中，磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)都比較小，考慮可能是由于手機(jī)制式不同引起.但諾基亞E52與聯(lián)想P85制式一樣，在接通過(guò)程中磁場(chǎng)狀態(tài)卻不相同，有待進(jìn)一步研究.

表1 不同型號(hào)手機(jī)接聽(tīng)、撥打過(guò)程電磁輻射

3）手機(jī)在不同模式下接聽(tīng)

圖5為諾基亞C5-03手機(jī)采用不同模式接聽(tīng)電話的過(guò)程中，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度及變化規(guī)律.圖5（a）為響鈴模式，從圖中可以看到，在手機(jī)接收到來(lái)電信號(hào)的瞬間，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)有一個(gè)突然增強(qiáng)；響鈴過(guò)程中的磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)鈴聲響起瞬間而言大幅度減小并趨于平穩(wěn)；在通話過(guò)程中持續(xù)有較強(qiáng)的震蕩型電磁輻射.圖5（b）為靜音模式，結(jié)果表明，在手機(jī)接收到來(lái)電信號(hào)的瞬間，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)有一個(gè)突然增強(qiáng)；響鈴過(guò)程中的磁場(chǎng)強(qiáng)度持續(xù)處于高位；在通話過(guò)程中持續(xù)有較強(qiáng)的震蕩型電磁輻射.圖5（c）為振動(dòng)模式，在手機(jī)接收到來(lái)電信號(hào)的瞬間，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)會(huì)有一個(gè)突然增強(qiáng)；響鈴過(guò)程中磁場(chǎng)強(qiáng)度處于高位不穩(wěn)定狀態(tài)；在通話過(guò)程中持續(xù)有較強(qiáng)的震蕩型電磁輻射.對(duì)比以上三種不同情況，發(fā)現(xiàn)此款手機(jī)在響鈴模式下的磁場(chǎng)變化相對(duì)是最穩(wěn)定的.

圖5 同款手機(jī)不同接聽(tīng)模式下

在此基礎(chǔ)上，我們也研究了諾基亞N81在上述不同模式下接聽(tīng)電話的情況，結(jié)果如表2所示，響鈴模式下的磁場(chǎng)變化相對(duì)是最穩(wěn)定的，其變化規(guī)律與諾基亞C5-03相似.因此建議大家在使用手機(jī)時(shí)，還是盡量使用響鈴模式.

表2 諾基亞N81在不同接聽(tīng)模式下手機(jī)周圍磁場(chǎng)

4）其他情況

圖6（a），（b），（c）分別為手機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程、關(guān)機(jī)狀態(tài)下有電話打入、使用耳機(jī)接聽(tīng)電話等幾種特殊情況下的磁場(chǎng)狀態(tài).圖6（a）為手機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程中，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)及變化.發(fā)現(xiàn)在手機(jī)搜索服務(wù)器信號(hào)時(shí)，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)大小從0.2×10Gs達(dá)到了0.9×10Gs.圖6（b）為手機(jī)在關(guān)機(jī)狀態(tài)及關(guān)機(jī)狀態(tài)下有電話打入時(shí)，手機(jī)周圍的磁場(chǎng)及變化規(guī)律.發(fā)現(xiàn)手機(jī)關(guān)機(jī)后，手機(jī)周圍依然存在0.2×10Gs左右的磁場(chǎng)，與手機(jī)開(kāi)機(jī)待機(jī)時(shí)的磁場(chǎng)狀態(tài)基本一致；在來(lái)信號(hào)的過(guò)程中，手機(jī)周圍磁場(chǎng)沒(méi)有明顯感應(yīng).圖6（c）為正常響鈴模式下，利用耳機(jī)接聽(tīng)過(guò)程中，耳機(jī)周圍的磁場(chǎng)狀態(tài).在整個(gè)通話過(guò)程中耳機(jī)周圍的磁場(chǎng)大小基本穩(wěn)定，沒(méi)有大幅度變化.由此推斷使用耳機(jī)接聽(tīng)電話比直接接聽(tīng)所受到的電磁輻射將小得多.

圖6 幾種特殊情況下的手機(jī)磁場(chǎng)狀態(tài)

4 結(jié)論

由于條件有限，我們只是測(cè)定了有限幾款手機(jī)各個(gè)不同狀態(tài)下的磁場(chǎng)及變化規(guī)律，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果與目前已有的一些說(shuō)法和數(shù)據(jù)吻合較好［3，4］，具有較強(qiáng)的代表性和參考價(jià)值，并且使我們對(duì)手機(jī)的電磁輻射存在形成一個(gè)直觀、清醒的認(rèn)識(shí).1979年美國(guó)能源部頒布國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，人體全身受磁8小時(shí)，不得超過(guò)100Gs.本文測(cè)量獲得的幾款手機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度大致分布在10～60Gs范圍內(nèi)，在不超過(guò)時(shí)間限度的條件下上基本還是安全的.然而，手機(jī)周圍磁場(chǎng)的存在是客觀的，為了盡量降低手機(jī)周圍磁場(chǎng)及電磁輻射對(duì)人體健康的影響，應(yīng)采取一些有效措施：

1）接通瞬間將手機(jī)遠(yuǎn)離頭部.手機(jī)信號(hào)剛接通時(shí)，信號(hào)傳輸系統(tǒng)還不穩(wěn)定，處在最大功率，也是輻射最強(qiáng)的時(shí)候.其后，手機(jī)輻射會(huì)迅速降低，并保持在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，所以在接通瞬間將手機(jī)遠(yuǎn)離頭部是正確的.

2）選購(gòu)手機(jī)時(shí)考慮其輻射參數(shù).經(jīng)過(guò)對(duì)比，不同制式的手機(jī)其周圍磁場(chǎng)不盡相同，因此選購(gòu)手機(jī)時(shí)除了考慮功能和款式之外，應(yīng)該將手機(jī)輻射參數(shù)考慮在內(nèi).

3）盡量少打電話.用手機(jī)打出電話和接入電話，所釋放的磁場(chǎng)總能量是不同的.向外打出電話整個(gè)過(guò)程中磁場(chǎng)強(qiáng)度均處于高位.整體而言，打出電話的輻射強(qiáng)度將超過(guò)接進(jìn)電話的輻射強(qiáng)度.

4）長(zhǎng)話短說(shuō).長(zhǎng)期使用手機(jī)是否會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害目前雖無(wú)定論，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明手機(jī)周圍存在較大強(qiáng)度的磁場(chǎng)是肯定的.因此，盡量縮短通話時(shí)間，打電話做到長(zhǎng)話短說(shuō)，一定是沒(méi)有錯(cuò)的.

致謝：

特別感謝北京工業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心張兵老師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)我們的支持和幫助！

［1］黃曉敏，蔡思或，陸曉純等.手機(jī)及常用電器輻射的測(cè)量和防護(hù)［J］.上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，24（3），228～231

［2］羅宇飛.手機(jī)電磁輻射對(duì)人體影響的分析計(jì)算［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，（12）：91

［3］李金.手機(jī)電磁輻射的影響及防護(hù)［J］.能源與節(jié)能，2011，（1）（總第64期）：84～85

［4］李安民.認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)／減少輻射影響.科技日?qǐng)?bào)，2009，12