基于fss的电磁防护服仿真研究【字数：9231】
摘 要随着人们生活的迅速改善和电子产品的发展，电磁波辐射已成为人们更担心的问题。微波炉、电脑和其他家用电器中存在的电磁波一直包围着我们，危害着我们的健康。目前，全国各地都在加速讨论电磁污染的研究，制定了对应的有效的控制和防护电磁环境污染的法规。为了人类的健康安全，研制开发有效的电磁防护服装迫在眉睫，必须要对电磁波辐射进行有效的隔离防范。如果能制作出既能屏蔽电磁辐射又能价格适中，款式多样的，材料好的防护服，对人们的身体健康具有重大的现实意义。现今市场上防电磁辐射的的衣服样式繁多，都呈现一种趋势衣服掺杂过多或者掺杂少量的金属。其主要原因是国家没有统一的标准和很少详细的理论分析。本论文利用频率选择表面（FSS）的相关原理，分析了电磁辐射防护服材料的防护效果。通过CST仿真发现在参数相同的正方形结构条件下，银线的频带宽度比金线的宽，银线的屏蔽效果比金线材料屏蔽效果好；相同的菱形结构参数条件下,发现金线银线频带宽都在预设的频带范围内。同时，进一步的改变菱形网格结构的参数发现，银线材料的防护服屏蔽效果比金线好。日常生活中要注意电磁辐射防护，购买屏蔽效果好的防护服。
目录
第一章 引言 1
1.1 电磁波防护服的介绍 1
1.2 电磁波防护服屏蔽研究的发展 2
1.2.1电磁波对人体的影响 2
1.2.2电磁波防护服屏蔽的原理 2
1.2.3电磁波防护服屏蔽研究的基础 4
第二章 CST仿真原理与FSS概述 7
2.1 CST的介绍 7
2.1.1 CST工作室套装简介 7
2.1.2 CST仿真流程 8
2.2 频率选择表面的介绍 9
第三章电磁波防护服屏蔽效能的仿真 10
3.1 仿真指标和材料的选择 10
3.2防护服模型 10
3.3 辐射源的介绍 11
3.3.1辐射源的分类 11
3.3.2辐射源的形式 11
3.4 远场情况下的仿真 12
3.5 正方形网格结构的仿真 12
3.5.1 正方形网格结构仿真对比分析 12
3.6菱形网格结构的仿真 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3.6.1 菱形网格结构仿真对比分析 14
第四章 结论与展望 17
参考文献 18
致谢 20
第一章 引言
随着电子产品的普及，越来越多的电子设备给我们带来的许多优势同时也给我们带来的隐患。本章介绍了防护服、电磁的危害、电磁屏蔽的原理、对目前市场上常用的电磁防护服织物结构建立等效的网格模型，利用CST进行仿真计算，研究防护服的屏蔽效果。
1.1 电磁波防护服的介绍
防护服的种类包括军用防护服、工业防护服、消防服、医用防护服、专用人群的防护服[1]。防护服主要用于消防，军事活动，搭建船只，石油，化工，涂装，清洗，消毒，实验室等行业和部门。
根据防护功能，可分为辐射防护服、防寒防护服、隔热防护服、抗菌防护服等健康防护服。
防护服的结构具有防渗透、透气性好、强度高、耐静水压等特点，主要应用于工业、电子、医疗、化学和细菌学环境。
电磁防护服可分为镀金属、多离子、混合金属织物等。
镀金属是在防护服表面涂一层金属。适合制作孕妇防护服。离子织物是离子和面料相互结合。混合金属防护服是多种金属材料混杂而成的。
如今，越来越多的电子设备进入我们的生活。在此同时这些电子设备产生的电磁辐射有多有少。在日常生活中，电子设备产生的辐射并不会对人体造成巨大的影响，对大多数人来说，影响微不足道，但对一些有疾病的人来说，可能存在不良反应。特别是老人、孩子和孕妇。例如，如果青少年儿童长时间近距离的观看电视，电视机产生的电磁辐射会直接影响身体的成长和智力发展。因此，我们建议在家长指导下，提醒孩子远距离的观看，或者穿一件防护服以防电磁污染。特别是孕妇长时间的坐在电脑前，经常感到头晕。因此电磁防护服在日常生活中扮演一个很重要的角色。
1.2 电磁波防护服屏蔽研究的发展
1.2.1电磁波对人体的影响
电磁辐射对人体的明显的影响是中枢神经系统受损，主要特点是紧张疲劳神经导致身体发生病变。临床症状主要表现为头涨，脑浮肿，疲劳，虚弱，记忆丧失，血压升高或降低，心脏心悸等。其次，最突出的症状是神经疼痛、肢体疼痛、食量下降、明显脱发、体重下降、容易流汗和焦虑[2]。
有研究报告指明，电磁辐射会使妇女月经失调、行动过缓、心跳加快、视力降低、白细胞数量会缩减，同时免疫功能也会受影响。可能对孕妇有较大的影响，影响胚胎的发育，导致胎儿发育不完整或者死亡。对儿童来说影响更大，免疫力弱，容易生病，抵抗力差，更重要的是智力会受影响。对成年人来说，记忆会下降等。若病人患有心脏病，也会影响心脏跳动。
1.2.2电磁波防护服屏蔽的原理
电磁屏蔽的作用是阻挡透过防护服的电磁波，降低人体对电磁辐射的吸收，将辐射强度控制在安全范围内[3]。导体材料对电磁波具有较好的屏蔽效应，所以经常使用铁、铜、银等材料。屏蔽电磁波辐射的基本原理是在电磁辐射经过屏蔽材料时，首先在屏蔽材料表面产生反射然后对电磁辐射第一层的削弱，其次在材料内部发生多次反射产生涡流使电磁波以热能的形式分散掉（如图1.1）。
屏蔽材料对电磁辐射的屏蔽流程组成包括屏蔽材料外层反射、吸收和内部反射，所以屏蔽效能用可用各组成之和表示，即 SE=R+A+B，公式中R表示织物表面反射损耗；A为织物的吸收损耗；B是织物内部的多次反射损失。若屏蔽效果SE的数值越大，说明防护服的屏蔽效能越好[4]。
防护服是由屏蔽材料和服装结合起来制造而成的，目前市场上主要有两种方式实现:一种是将金属材料与涂层剂混合后涂在防护服表面形成电磁屏蔽层,另一种是在服装编织过程中将屏蔽材料与服装织物材料掺杂在一起，然后制作成防护服。
一．涂层类电磁防护服的屏蔽机理
涂层类防护服是将金属材料或电磁波吸收剂与涂层剂均匀混合，涂抹并加热处理后在防护服表面形成一层电磁屏蔽膜，常用的金属屏蔽材料有铁、铜、银等。防护服在受低频电磁辐射时，主要通过涂层表面反射和吸收来减弱电磁辐射能量；在高频率辐射下主要通过电磁辐射在涂层材料的内部不断反射形成涡流热削弱电磁辐射能量[5]。涂层类防护服也存在缺点，比如多次洗涤会降低屏蔽效能、防护服质感偏硬穿着不舒适等。
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图1.1防电磁辐射材料对电磁辐射的衰减
目录
第一章 引言 1
1.1 电磁波防护服的介绍 1
1.2 电磁波防护服屏蔽研究的发展 2
1.2.1电磁波对人体的影响 2
1.2.2电磁波防护服屏蔽的原理 2
1.2.3电磁波防护服屏蔽研究的基础 4
第二章 CST仿真原理与FSS概述 7
2.1 CST的介绍 7
2.1.1 CST工作室套装简介 7
2.1.2 CST仿真流程 8
2.2 频率选择表面的介绍 9
第三章电磁波防护服屏蔽效能的仿真 10
3.1 仿真指标和材料的选择 10
3.2防护服模型 10
3.3 辐射源的介绍 11
3.3.1辐射源的分类 11
3.3.2辐射源的形式 11
3.4 远场情况下的仿真 12
3.5 正方形网格结构的仿真 12
3.5.1 正方形网格结构仿真对比分析 12
3.6菱形网格结构的仿真 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3.6.1 菱形网格结构仿真对比分析 14
第四章 结论与展望 17
参考文献 18
致谢 20
第一章 引言
随着电子产品的普及，越来越多的电子设备给我们带来的许多优势同时也给我们带来的隐患。本章介绍了防护服、电磁的危害、电磁屏蔽的原理、对目前市场上常用的电磁防护服织物结构建立等效的网格模型，利用CST进行仿真计算，研究防护服的屏蔽效果。
1.1 电磁波防护服的介绍
防护服的种类包括军用防护服、工业防护服、消防服、医用防护服、专用人群的防护服[1]。防护服主要用于消防，军事活动，搭建船只，石油，化工，涂装，清洗，消毒，实验室等行业和部门。
根据防护功能，可分为辐射防护服、防寒防护服、隔热防护服、抗菌防护服等健康防护服。
防护服的结构具有防渗透、透气性好、强度高、耐静水压等特点，主要应用于工业、电子、医疗、化学和细菌学环境。
电磁防护服可分为镀金属、多离子、混合金属织物等。
镀金属是在防护服表面涂一层金属。适合制作孕妇防护服。离子织物是离子和面料相互结合。混合金属防护服是多种金属材料混杂而成的。
如今，越来越多的电子设备进入我们的生活。在此同时这些电子设备产生的电磁辐射有多有少。在日常生活中，电子设备产生的辐射并不会对人体造成巨大的影响，对大多数人来说，影响微不足道，但对一些有疾病的人来说，可能存在不良反应。特别是老人、孩子和孕妇。例如，如果青少年儿童长时间近距离的观看电视，电视机产生的电磁辐射会直接影响身体的成长和智力发展。因此，我们建议在家长指导下，提醒孩子远距离的观看，或者穿一件防护服以防电磁污染。特别是孕妇长时间的坐在电脑前，经常感到头晕。因此电磁防护服在日常生活中扮演一个很重要的角色。
1.2 电磁波防护服屏蔽研究的发展
1.2.1电磁波对人体的影响
电磁辐射对人体的明显的影响是中枢神经系统受损，主要特点是紧张疲劳神经导致身体发生病变。临床症状主要表现为头涨，脑浮肿，疲劳，虚弱，记忆丧失，血压升高或降低，心脏心悸等。其次，最突出的症状是神经疼痛、肢体疼痛、食量下降、明显脱发、体重下降、容易流汗和焦虑[2]。
有研究报告指明，电磁辐射会使妇女月经失调、行动过缓、心跳加快、视力降低、白细胞数量会缩减，同时免疫功能也会受影响。可能对孕妇有较大的影响，影响胚胎的发育，导致胎儿发育不完整或者死亡。对儿童来说影响更大，免疫力弱，容易生病，抵抗力差，更重要的是智力会受影响。对成年人来说，记忆会下降等。若病人患有心脏病，也会影响心脏跳动。
1.2.2电磁波防护服屏蔽的原理
电磁屏蔽的作用是阻挡透过防护服的电磁波，降低人体对电磁辐射的吸收，将辐射强度控制在安全范围内[3]。导体材料对电磁波具有较好的屏蔽效应，所以经常使用铁、铜、银等材料。屏蔽电磁波辐射的基本原理是在电磁辐射经过屏蔽材料时，首先在屏蔽材料表面产生反射然后对电磁辐射第一层的削弱，其次在材料内部发生多次反射产生涡流使电磁波以热能的形式分散掉（如图1.1）。
屏蔽材料对电磁辐射的屏蔽流程组成包括屏蔽材料外层反射、吸收和内部反射，所以屏蔽效能用可用各组成之和表示，即 SE=R+A+B，公式中R表示织物表面反射损耗；A为织物的吸收损耗；B是织物内部的多次反射损失。若屏蔽效果SE的数值越大，说明防护服的屏蔽效能越好[4]。
防护服是由屏蔽材料和服装结合起来制造而成的，目前市场上主要有两种方式实现:一种是将金属材料与涂层剂混合后涂在防护服表面形成电磁屏蔽层,另一种是在服装编织过程中将屏蔽材料与服装织物材料掺杂在一起，然后制作成防护服。
一．涂层类电磁防护服的屏蔽机理
涂层类防护服是将金属材料或电磁波吸收剂与涂层剂均匀混合，涂抹并加热处理后在防护服表面形成一层电磁屏蔽膜，常用的金属屏蔽材料有铁、铜、银等。防护服在受低频电磁辐射时，主要通过涂层表面反射和吸收来减弱电磁辐射能量；在高频率辐射下主要通过电磁辐射在涂层材料的内部不断反射形成涡流热削弱电磁辐射能量[5]。涂层类防护服也存在缺点，比如多次洗涤会降低屏蔽效能、防护服质感偏硬穿着不舒适等。
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图1.1防电磁辐射材料对电磁辐射的衰减
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