人体暴露于射频电磁场欧盟标准及检测方法

蒋 科

(江苏出入境检验检疫局机电产品检测中心 无锡 214174)

0 引 言

随着电器产品的普及和人们对健康的日益重视，电器产品的电磁辐射问题已经成为人们关注的热点。电磁场对人体产生负面效应，如头疼、失眠、记忆衰退、血压升高或下降、心脏出现界限性异常等，严重危害着人类的健康。为保护暴露其中的人体头部和躯干的中枢神经系统组织，减少其对人身造成的影响，需建立一个评价在电器设备周围空间电磁场的合理方法。

1 家用电器及类似用途器具

欧盟2004 年2 月1 日发布EN 50366:2003 +A1:2006《家用和类似用途器具电磁场测量和评估方法》［1］并开始实施至今，欧盟本地销售以及出口到欧盟的家电产品都应依据该强制标准进行试验。EN 62233:2008《人体暴露在家用和类似用途器具电磁场的测量方法》［2］在2012 年12月1 日后将替代EN 50366:2003 +A1:2006 成为新的执行标准，两标准在技术上是等同的。

1.1 适用范围

标准规定了从10 Hz～400 kHz 频率范围内的磁场强度的测量方法，对于频率高于400 kHz 的器具被认为符合标准而无需进行试验，频率低于10 Hz 的测定方法待定。对于电场测量，一般情况下，如果家用器具工作电压低于1 000 V，认为其符合要求而不用进行电场测量。

该标准涉及的器具:家用电器、电动工具和电动玩具，可以带有电动机、电热元件或者两者皆包含;可以带有电气线路或电子线路;可以由电网、电池或其他电源供电的产品。

1.2 磁场测量方法

测试条件:

在环境温度为20℃±5℃的条件下进行试验。磁场感应器(见图1)采用3 个互相垂直且测定面积为100 cm2±5 cm2的同心线圈，用来提供等方向上的敏感度，参考感应器的外径不超过13 cm。测定设备的噪音和背景噪音值不得超过限定值的5%。

图1 磁场感应器

将器具通电调节到最大输出空载状态，具体运行条件见标准中的表A.1。由电池供电的器具要求将电池完全充满电时做测试。器具运行时间没有做规定，但在测试之前，器具要运行足够的时间确保在正常使用时操作条件是比较典型的。

持续时间小于200 ms 的瞬时磁场可以不考虑，例如开关转换过程。如果在测量期间开关动作，则必须重新进行测量。

测定距离是基于预期正常使用中操作者的位置:1)使用中与人体相关部位接触的器具:0 cm。2)其他器具:30 cm。

感应器位置:1)与人体相关部位接触的器具:面向使用者(接触表面)。2)不能移动的大型器具:前方(操作表面)及人体可触及的其他表面。3)其他器具:四周。

测试过程:

磁场感应器的测量过程:通过线圈分别测量信号的分量→通过传递函数进行分量信号加权→将加权信号平方→将信号平方求和→将和取平均值→将平均值取平方根→磁通量密度的均方根值，过程示意图如图2所示。

图2 磁场感应器的测量过程示意图

测量结果判定:

在频率为50 Hz 下测定值不应该超过磁通量密度的参考值，即W 不可超过1。

图3 传递函数频域响应

除了时域评估磁场测量方法，还有线谱评估、简化试验方法，其线谱仅由单线谱或电源频率及其谐波线谱组成，其测量设备、实验条件和测量的一般要求与时域评估都是一致的。特别注意的是，当采用线谱评估方法、简化试验方法测量后，若测量值超过参考值，则需要使用时域评估方法再进行评估、判定。

2 照明设备

EN 62493:2010《灯具对人体的电磁辐射的评估要求》［3］在2010 年6 月30 日已经开始实施，在2013 年2 月1日此标准强制实施。届时包括LED 灯具在内的所有销往欧盟的灯具照明产品都需要进行该项测试及评估。

2.1 适用范围

用于照明为目的，具有产生和分配光的基本功能，并打算连接到低压供电网络上或者用电池工作的所有室内和室外照明设备;一般照明设备指所有工业，住宅，公共场所和街道照明设备;主要功能之一是照明的多功能设备的照明部分，用于照明设备的独立附件。同时标准指出不带电子控制装置的照明设备无须测试即认为符合本标准要求，所有类型的点火器、启辉器、开关、调光器(包含相位控制单位，例如双向可控硅，GTO)和传感器都不属于电子控制装置。

2.2 测量方法

本标准应用于照明设备涉及人体暴露于电磁场的评估，具体提出4 个方面的电磁辐射限制要求:

前3 个测试项目基本上应用的是电磁兼容的测试方法，与CISPR15 标准的测试方法和限值完全相同，只是频率范围不同。EN 62493:2010 新增要求评估由照明设备周边的20 kHz 到10 MHz 感应电流密度，它是基于照明设备和人之间容性耦合来计算人体暴露于电磁场水平值，测量和评估是用EMI 接收机和Van der Hoofden 测试头(见图4)来完成。

表1 EN 62493:2010 与CISPR 15 测试项目对比

图4 Van der Hoofden 测试头

Van der Hoofden 测试头由3 个部件组成:1 个直径210±5 mm 的电传导球，1 条300 ±30 mm 长的连接电缆，1 个用于EMI 接收机的保护网络。测试头安装在的绝缘杆上，高度可调节(最低0.8 m)。

EMI 接收机的测试参数设置为:Band A (20～150 kHz):峰值检波器，220 Hz 步长，测试时间100 ms，带宽200 Hz;Band B(150 kHz～10 MHz):峰值检波器，10 kHz步长，测试时间20 ms，带宽9 kHz。

感应电流密度测试条件:

在环境温度为20℃±5℃的条件下进行试验，供电电压为最大额定工作电压的±2%范围内。对于一般照明设备，灯泡需要老化100 个小时。多灯照明设备所有的灯要同时工作。测试前，不同灯具需要稳定的时间不同:荧光灯需要15 min;对于其他放电灯需要30 min。

感应电流密度测试程序:

不同照明设备类型，测试距离不同，详见标准中的表A.1，测试探头的位置摆放在标准附录B 有详细的图示规定。

EMI 接收机通过保护网络中50 Ω 阻抗测量到的电压转换成感应电流密度。测量到的电流密度和允许的电流密度的比值用评估系数F 来表示，F 值不可超过0.85。

3 手持式无线通信设备

手持式无线通信设备电磁照射的测量方法主要在相关的EN50361［4］中描述。由于此标准只适用于靠近人耳使用的设备，故逐渐被IEC 62209－1:2005《手持和身体佩戴使用的无线通信设备对人体的电磁照射—人体模型、仪器和规程—第一部分:靠近耳边使用的手持式无线通信设备的SAR 评估规程(频率范围300 MHz～3 GHz)》［5］取代。

3.1 适用范围

IEC62209－1 适用于使用发射部分靠近耳边的手持式无线通信设备，包括移动电话、无绳电话等，工作频率范围在300 MHz～3 GHz，主要目的是根据相应的安全限值测量被测设备的SAR 值。

SAR 是英文Specific Absorption Rate 的缩写，是计量多少无线电频率辐射能量被身体所实际吸收的表示单位，称作特殊吸收比率或称SAR，以瓦特/每千克(W/kg)或毫瓦/每克(mW/g)来表示。

3.2 测量方法

测试条件:环境温度18～25℃，测量过程中温度的变化不超过±2℃，环境噪声小于12 mW/kg，被测无线通信设备不能连接到本地公众通信网，射频噪声、ELF 噪声(照明系统、探头定位系统、实验室电源接地等)、静电效应(探头移动、人的走动等)的影响小于测得SAR(见图5)值的3%，任何物质、干扰源应距离待测物50 cm 以上。

图5 SAR 测试系统

人体模型的形状根据人体研究中90%成年男子头部研究报告而制定，构成了最坏情况下的电磁照射(较大的头部会吸收更多能量)，依人体组织区分为左右脑及身体部位。包括耳朵间隔在内的人体模型的外壳由低介电常数、低损耗材料制成(tan(δ)≤0.05，ε≤5)，外壳材料对于组织模拟液配方中用到的化学成分具有抵抗力。

人体模型的内部灌入的是仿真组织液，液体的电磁特性与人体组织的电磁特性一致。测量前应仔细搅拌组织液，保证没有气泡，同时组织液的粘性不应妨碍探头的移动。电场探头插入组织液中，由电脑编程控制探头在其内移动进行测试。探头尖端在测量区域内的定位准确度应优于±0.2 mm，定位分辨率是1 mm 或者更小。

SAR 测试系统底部的固定被测物体夹具可以按照标准规定的测试角度调整被测物摆放位置。不同人有不同接听习惯，我们需要设定好接听位置，有人用右手，有人用左手，有人习惯贴着脸，有人习惯张开一个角度。如图6 所示，标准规定了两种测试位置，被测物在这两种位置上分别在模型的左侧和右侧进行测试。

图6 测量位置

对于被测物的每一工作模式，应当在最靠近中心发射频率的频道进行测试，如果发射频段的带宽超过了其中心频率的1%，那么在发射频段的低端频率和高端频率的频道也应当进行测试。如果发射带宽超过了其中心频率的10%，应按照下述公式确定测试频道的数目:Nc=2 ×roundup［10 ×(fhigh－flow)/fc］+1，fc是发射频段中心频率，fhigh是发射频段高端频率，flow是发射频段低端频率，roundup 为进位取整，Nc为信道数。

测试过程就是控制软件移动探头来扫描区域了，对每种接听方式要进行两次扫描测试，目的是为了尽快找到SAR 的最大值，第一次为区域粗扫描，探头沿着模型一侧的内表面进行扫描，面积比被测物和天线的发射区域稍大，空间网格步长稍大(步长小于20 mm)。在区域粗扫描完成后，程序自动找到一个SAR 值较高的区域，然后在此小区域中进行第二次局部细扫描(步长小于5 mm)，最大的SAR 值就可以这样得到了。电磁照射暴露限值:任意10 g 生物组织，任意连续6 min 平均比吸收率(SAR)值不得超过2.0 W/kg［6］。

4 结 论

上述标准规定了家电、灯具、手持式无线通信设备的电磁照射测量方法，并被纳入欧盟无线电及通讯终端指令(R＆TTE，1999/5/EC)和低电压指令(LVD，2006/95/EC)的协调标准清单［7］。关于三类产品电磁照射的安全限值在欧盟理事会建议1999/519/EC［8］中有具体规定，该建议规定了暴露在0 Hz～300 GHz 频率范围的磁场、电流密度、比吸收率(SAR)等的最大限值。只是对于不同的电子电气产品，其电磁场辐射的测量方法标准有所不同。

［1］EN 50366:2003+A1:2006，Household and similar electrical appliances-Electromagnetic fields-Methods for evaluation and measurement Incorporates Amendment A1:2006［S］.London:CENELEC，2006-04.

［2］EN 62233:2008，Measurement methods for electromagnetic fields of household appliances and similar apparatus with regard to human exposure Incorporating corrigendum［S］.London:CENELEC，2008-08.

［3］EN 62493:2010，Assessment of lighting equipment related to human exposure to electromagnetic fields［S］.London:CENELEC，2010-02.

［4］EN50361:2001，Basic standard for the measurement of Specific Absorption Rate related to human exposure to electromagnetic fields (300 MHz-3GHz)［S］.London:CENELEC，2001-07.

［5］IEC 62209-1:2005，Human exposure to radio frequency fields from hand-hold and body-mounted wireless communication devices-Human models，instrumentation，and procedures-Part 1:Procedure to determine the specific absorption rate(SAR)for handheld devices used in close proximity to the ear(frequency range of 300MHz to 3GHz)，First Edition［S］.London:CENELEC，2005-02.

［6］苏国辉.人体受到电磁辐射的仿真研究［J］.电子测试，2012(3):8-12.

［7］张灿，李思雄.欧盟EMF 标准简述［J］.电子质量，2009(1):47-48.

［8］Council Recommendation of 12 July 1999 on the limitation of exposure of the general public to electromagnetic field(0Hz to 300 GHz)(1999/519/EC)［EB/OL］:6-12.http://www.docin.com/p-41680033.html.