通过导电壁上窗口透入的电磁波对人体作用的研究

本文用时域有限差分法和人体非均匀电磁模型研究了通过无限大导电壁上窗口透入的电磁场与人体的相互作用。首先对平面电磁波通过导电壁上窗口的透入特性进行了计算,并与解析解进行比较,证明了计算的可靠性。在此基础上对不同极化情况的入射平面波的透入场与靠近窗口的坐姿人体模型的作用进行了研究。计算了人体模型中的电磁场分布和所吸收的电磁能量。     

人体电磁剂量学的发展与现状

人体电磁剂量学分理论剂量学和实验剂量学两部分。理论剂量学主要解决在电磁波照射下人体对电磁场能量的吸收及体内温度分布的理论分析和计算问题;实验剂量学是利用人体、等效人体模型或动物通过测量的方法来研究人体受电磁波辐射时对电磁场能量的吸收。本文主要结合西方国家制定电磁辐射安全标准的过程来讨论电磁剂量学的发展与现状。     

屏蔽人体模型对电磁波吸收的数值模拟研究

本文用时域有限差分法计算了三类电磁特性不同的材料屏蔽下三层无限长椭圆柱人体模型对电磁波的吸收。结果表明 ,功率密度相同 ,频率在 0 .2～ 6GHz之间的平面电磁波照射下 ,模型吸收的能量、能量在体内的分布及两者对入射电磁波频率的敏感程度严重地受到外加屏蔽的影响。考察了屏蔽材料的电磁特性与其屏蔽效能之间的关系。三类材料的比较显示 ,对人体电磁辐射防护 ,耗散材料优于非耗散材料 ,导电材料优于非导电材料。     

脉冲电磁波对人体作用的研究

用时域有限差分法和非均匀块状人体电磁模型研究了脉冲电磁场对人体的作用问题，首先用解析法计算无限长介质圆中脉冲波所引发的电流以验证计算方法，然后对核电磁脉冲照射下的二维和三维非均匀块状人体模型中产生的电流及所吸收的电磁能量进行了，计算了它们随时间的变化及其在全身的分布，在计算中没有考虑介质色散的影响。     

人体通信频段体内至体表信道特性分析与建模

为探究人体通信(HBC)频段体内无线通信系统的传输特性,该文对解剖学数值人体模型和多层异质几何人体模型的体内至体表信道特性进行电磁仿真分析,首次建立了人体通信频段内10～50 MHz体内至体表路径损耗模型,并通过生物液态仿体内测量验证了电磁仿真和路径损耗模型的有效性。首先,结合时域有限积分法和数值人体模型计算10～50 MHz人体心脏节点至体表各节点的平均路径损耗,分析对比解剖学数值人体模型和多层异质人体模型的路径损耗、阴影衰落和电磁场分布特性。其次,基于表面波传播机理,提出一个带有线性修正项的对数路径损耗模型,最后建立完整的10～50 MHz体内至体表植入式人体信道模型。仿真分析和实验结果表明,该文提出的带有线性修正项的路径损耗模型可以更准确地描述此频段体内至体表路径损耗特性,采用解剖学数值人体模型进行此频段信道建模与特性研究可以有效提高植入式信道模型的可靠性。     

人体吸收电磁能量与入射方向和极化的关系

本文讨论了用时域有限差分法计算在平面电磁波照射下人体对电磁能量的吸收问题。计算了各种入射方向和极化条件下非均匀块状人体模型中的局部比吸收率(SAR)分布。计算结果表明,人体并不总是在正面入射时吸收能量最多;同时还表明,局部比吸收率比平均比吸收率更值得重视,因为局部吸收率的最大值往往比全身平均值大几倍到十几倍。本文的计算结果丰富了人们在人体电磁剂量学方面的知识。     

毫米波生物热效应的理论研究

从理论上研究了平面分层均匀组织人体模型在垂直入射毫米波照射下，体内电磁场、吸收功率、比吸收热、温度场及其分布，并对毫米波热疗机理进行了初步探讨。     

介质涂敷电大腔体电磁散射IPO研究

将迭代物理光学法(IPO)推广应用于研究具有非完纯导电边界的电磁散射问题,建立了相应的理论模型,并应用到内壁涂敷介质的电大尺寸腔体的电磁散射特性分析中。在每一次IPO迭代步骤中,应用Fresnel反射系数计算出介质表面总场。通过多次迭代,求出腔体内壁上稳定的电磁场分布,进而计算出腔体的电磁散射特性。数值结果表明了这种扩展的IPO方法的在分析电大尺寸介质涂敷目标中的正确性和高效性。     

基站天线远场全身暴露人体内SAR计算

采用人体CT数据,重构形成三维模型,并赋予组织器官电磁参数,构成适合电磁计算的人体模型。应用XFDTD软件计算在频率900MHz、1800MHz和2100MHz,功率密度200μW/cm^2、40μW/cm^2、8μW/cm^2和4μW/cm^2的移动通信基站远场全身暴露下,人体模型内比吸收率分布。并与《电磁辐射防护规定（GB8702-1988）》基本限值进行比较,为设计有效的电磁场生物效应实验方案、控制暴露条件提供理论剂量学依据。     

植入式人体通信中电磁波在不同组织分界面上的传播特性研究

通过计算电磁波在不同人体组织分界面的入射情况,研究人体信道电磁波跨越不同组织分界面时的传播特性.文章首先利用电磁场边界条件推导均匀平面电磁波向单层与多层导电媒质入射时的反射系数、透射系数及电磁波表达式;然后以人体手臂为研究对象,采用4阶Cole-Cole模型获取10 Hz~100 GHz人体组织介电参数,计算向单层、多层组织入射时各个分界面上的最大入射角、反射系数、透射系数与平均能流密度,结果显示,垂直入射是电磁波透射多层人体组织的主要路径,皮肤与空气分界面的反射系数最大,频率小于1 MHz或大于10 GHz的电磁波能量比较难在人体内外传播,电磁波平均能流密度传播随频率呈带通特性,带宽及中心频率与器件植入位置有关等;最后采用COMSOL Multiphysics建立电磁波向3层人体组织垂直入射的有限元仿真模型,仿真结果与理论计算结果相比误差小于0.000 08,验证了理论推导与计算的正确性.     

电动汽车中人体SAR值的FEKO仿真

利用FEKO建立适合电磁仿真的坐姿人体模型和汽车车身模型,对电动汽车的主要电磁辐射源进行简化和仿真,得到在电机、DC/DC变换器、天线这些激励下的车内电磁环境,并对人体及主要器官进行比吸收率（SAR）的仿真计算。结果表明,在100－900 MHz时,车内人体比吸收率都满足限值,其中SAR较大的组织是皮肤与大脑,这为电动汽车中的人体电磁安全研究提供了参考依据。     

基于平面波斜入射的人体信道远场路径损耗建模

人体信道路径损耗计算对植入式通信链路预估具有重要意义。文章利用有耗媒质的电磁场边界条件、反射和透射定理并引入切向等效波阻抗定义,推导出平面波向人体斜入射时各人体组织分界面上的入射角、透射角、反射系数、透射系数、切向等效波阻抗以及各人体组织中的电磁合成波,提出了一种基于平面波向多层有耗媒质斜入射的人体信道远场路径损耗解析模型。然后以植入在肌肉为例,计算了TM波和TE波在5个常用工业通信频率以不同角度斜入射的人体信道电磁场分布与路径损耗,结果显示,电磁波在入射面的反射是影响人体信道路径损耗的关键因素,当频率在1.4 GHz附近时总路径损耗最小,TM波性能优于TE波,且当入射角小于等于30°时,总路径损耗基本保持不变。最后采用COMSOL Multiphysics建立了有限元仿真模型验证解析模型,二者结果高度吻合,最大误差仅为0.039,有力证明了解析模型的正确性和有效性。     

手机近场辐射的人体效应

手机的辐射对人脑的影响一直是人们关注的话题。首先建立手机辐射的电磁模型和人体头部电磁模型,利用FDTD法在900 MHz工作频率下模拟计算了人体与天线手机系统的辐射,并分析手机辐射对人体的影响。研究发现:在靠近人体模型一侧,人体模型内部,电场的减小速度较磁场明显;手机约有40.4%的幅射能量被人体模型吸收,其中头部吸收的电磁能量占总吸收能量的54.4%。     

扫描镜电机的电磁设计

为了设计以加速度最大化为目标的优化电机，分析扫描镜电机的结构特点，利用FEMM软件对扫描镜电机进行了电磁场计算与参数优化设计，根据磁场计算结果对扫描镜电机电磁参数与结构参数之间的相互关系进行分析，提出扫描镜电机设计的一般规律，通过实测数据验证了电机模型和电磁参数优化的正确性，并说明了电磁场计算模型的正确性。     

电磁场对人体的影响

本文讨论了人体的微观电磁结构与外界电磁场相互作用的机理，指出电磁场对人体诸多方面的神奇影响。我们提出了外磁场与人体磁场相互作用有序平衡的理论。     

复杂电磁环境与两个体的相互作用研究

在复杂环境中单个人体的电磁场分布以及ＳＡＲ计算的比较多，而对多个人体的相互作用以及之间的相互影响研究较少。利用现有的方法，计算在一定条件下，两个体的相互作用，将其计算的结果与单个体存在的情况下的结果相比较由比较了可以得出结论，平面波入射情况下，两个人体存在时的多层ＳＡＲ与单个体的分层ＳＡＲ相比差别较小，且比单个人体存在时要小一点。     

频域分波法研究涂覆于金属表面的手征介质层的电磁反射特性

本文利用频域分波法研究了平面电磁波入射的涂覆于金属表面的无限大层状手征介质了反射特性。频域分波法是电磁场领域新近发展起来的一种计算方法，其特点是在频域内通过数学物理变换把平面电磁波分为前行波和后行波，从而清晰地了解介质中电磁波的传输特性。本文通过理论推导和数值计算，得出了一些有用的结论，为设计防电磁反射涂层提供了理论指导。     

植入式医疗设备暴露于低频磁场的安全性仿真

介绍了人体暴露在低频磁场中可能产生的几种健康效应以及国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)规定的人体内感生效应的限值。建立了由无线充电系统和人体模型组成的数值模型,利用电磁场数值计算的方法,对暴露于低频磁场中佩戴植入式医疗设备的人体模型进行了电磁辐射的安全性评估。评估结果表明,低频磁场对金属植入物具有一定的影响,但均在ICNIRP限值以内。后续还需要进一步研究佩戴植入式医疗设备的患者暴露于低频磁场中的安全性。     

非同轴多层介质椭圆柱体的电磁散射—任意方向斜入射电磁波

本文基于椭圆柱谐基函数展开，对非同轴任意多层介质椭圆柱体的电磁散射进行了严格地电磁场分析，利用Ｍａｔｈｉｅｕ函数及其加法定理，在各层边界面上进行场的匹配，获得了任意方面斜入射电磁波下电磁散射解析解。     

不均匀媒质近地面HEMP电磁环境特性研究

确定HEMP近地面电磁环境是研究近地面电子设备的HEMP效应的基础。由于地面对电磁场具有反射作用,使得近地面的电磁环境与自由空间的电磁脉冲环境相差较大。通过分析近地面HEMP传播特性以及土壤电气参数的不同,建立不均匀媒质影响模型,采用修正的菲涅尔反射系数对模型进行理论计算,验证CST数值仿真方法的准确性及简便性,并对近地面复杂电磁场环境进行仿真计算。结果表明:不同波形、距地高度、上层厚度以及入射角度对HEMP影响较为明显,不均匀媒质使得近地面HEMP电磁脉冲环境异于均匀媒质,此结果能为指导近地面电磁脉冲防护提供基本依据。