《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 電源技術(shù) > AET原創(chuàng) > 無(wú)線充電的電離輻射測(cè)量

無(wú)線充電的電離輻射測(cè)量

2015-12-23
作者:朱長(zhǎng)江
來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用

       無(wú)線充電技術(shù)起源于無(wú)線電力輸送技術(shù),。其原理是用磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷,,線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸,尼古拉特斯拉是這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)山鼻祖,。

42699658_640.jpg

       本質(zhì)上無(wú)線充電就是應(yīng)用了我們所熟悉的電磁感應(yīng)原理,,即電流流過(guò)線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),與磁場(chǎng)靠近的線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理的典型設(shè)備,。只不過(guò)變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈是纏繞在同一個(gè)鐵氧體上的,從而能更好的拴住磁場(chǎng),。如果把鐵氧體去掉,,讓初級(jí)線圈和次級(jí)線圈直接在空氣中進(jìn)行電磁感應(yīng),變壓器就可以“搖身一變”,成為無(wú)線充電設(shè)備的原型了,。但是,,由于磁場(chǎng)在空氣中耗散比較嚴(yán)重,電能傳輸效率會(huì)大打折扣,,導(dǎo)致無(wú)線充電的成本過(guò)高,。特斯拉的磁場(chǎng)共振技術(shù)有效解決了這個(gè)問(wèn)題,使無(wú)線傳輸距離從幾厘米增加到數(shù)米,。這個(gè)距離對(duì)汽車(chē)等大型用電器已經(jīng)夠用了,。這使得去掉用電器的連接線變得指日可待。

8946397892_TIME_1289458402084.jpeg

無(wú)線充電會(huì)產(chǎn)生電磁輻射

       無(wú)線充電的優(yōu)點(diǎn)很明顯,,但正如一個(gè)硬幣的正反面,,無(wú)線充電所產(chǎn)生的大功率電磁輻射,成為阻礙無(wú)線充電大規(guī)模使用的一大阻礙,。說(shuō)到電磁感應(yīng),,不得不提工頻干擾。我們輸送電力用的是交流電,,變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),,我們的電力傳輸線就在不斷的對(duì)外發(fā)出電磁波。電磁輻射問(wèn)題一直是居住在電力線附近小區(qū)居民關(guān)心的問(wèn)題,,工頻干擾這種人為產(chǎn)生的電磁輻射現(xiàn)如今已經(jīng)充滿整個(gè)地球了,。當(dāng)您打開(kāi)示波器,手摸到探頭時(shí)一個(gè)完美的正弦波會(huì)出現(xiàn)在屏幕上,,而且正弦波的頻率正好顯示為50HZ,。下圖示波器屏幕所顯示的,正是電力線輻射出的電磁波,。

1329831768-603437.jpg

       工頻干擾的50HZ頻率不足以讓我們擔(dān)心,,大功率的電磁輻射才是我們所害怕的。長(zhǎng)時(shí)間遭受電力線的磁場(chǎng)輻射會(huì)有害健康已是科學(xué)界的共識(shí),,大功率磁場(chǎng)對(duì)身體的損傷就更為嚴(yán)重,。但是,無(wú)線充電為了提高充電速度,,就必須提高電壓和頻率,,產(chǎn)生大功率磁場(chǎng)是不可避免的。手機(jī)無(wú)線充電這種小功率磁場(chǎng)尚且不必?fù)?dān)心,,況且它作用距離也就那么幾厘米,。而對(duì)于汽車(chē)無(wú)線充電這類(lèi)充電場(chǎng)景,潛在的危險(xiǎn)就讓“早已看穿一切”的小編有點(diǎn)擔(dān)心了,。

u=1711938736,570674443&fm=21&gp=0.jpg

無(wú)線充電需要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的約束

       對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電力遠(yuǎn)距離無(wú)線傳送的特斯拉先生,,或許也已經(jīng)解決了電磁輻射對(duì)人類(lèi)身體的損傷問(wèn)題。但他老人家已經(jīng)作古,生前的研究資料也已經(jīng)被美國(guó)FBI保密封存,。我們暫時(shí)是指望不上了,,所以相關(guān)協(xié)會(huì)對(duì)無(wú)線充電技術(shù)提出了比較嚴(yán)格的安全指標(biāo)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。畢竟,,沒(méi)有人想“吃著火鍋,,唱著歌,突然就被電磁輻射了”,!這里,,小編首先能想到的是以后誰(shuí)家汽車(chē)是無(wú)線充電的,就必須在自家車(chē)庫(kù)上貼上下面這個(gè)標(biāo)志,。

u=3706255836,1220822598&fm=21&gp=0.jpg

       其次,,人怕輻射,用電器也怕輻射,。當(dāng)你在為汽車(chē)進(jìn)行無(wú)線充電的時(shí)候,,如果你的車(chē)庫(kù)里正好也有幾盞熒光燈,那么別害怕,,因?yàn)闊晒鉄魰?huì)詭異的亮起來(lái),。采用磁共振傳輸方式的無(wú)線充電裝置,確實(shí)能讓它周?chē)臒晒鉄舭l(fā)光,。這與熒光燈的發(fā)光原理有關(guān),。熒光燈是靠燈管里的氣體產(chǎn)生電離而使燈管內(nèi)表面的熒光粉發(fā)光的。無(wú)線充電產(chǎn)生的電磁波正是能夠讓燈管里的氣體發(fā)生電離,,所以特斯拉生前照片里總是拿著一盞發(fā)著光的熒光燈,。

126005e7271g215.jpg

       您如果怕被詭異的熒光燈嚇到,只需要把熒光燈換成白熾燈就好了,。不過(guò),,國(guó)家已經(jīng)明令白熾燈泡停產(chǎn)了,剩下的就只能選擇led燈,。但抱歉的是,,似乎Led在電磁場(chǎng)中也不夠“堅(jiān)定”?平時(shí)愛(ài)做電路實(shí)驗(yàn)的小編可以告訴大家,,在電磁輻射環(huán)境下,,斷電的led也發(fā)生了莫名其妙的閃爍(我想是led燈的導(dǎo)通電壓太低的緣故吧)。

       好吧,,我們先把詭異的熒光燈用擦車(chē)布蓋一下,,好在為車(chē)充電的時(shí)候不用拖動(dòng)沉重的電纜。無(wú)需電纜是無(wú)線充電走入家庭的最大優(yōu)勢(shì),。但無(wú)線充電需要發(fā)射線圈,也需要一個(gè)接收線圈(只有熒光燈這種另類(lèi)才不需要接收線圈,原理我上面也講了),,任何技術(shù)的廣泛普及都是需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),,我們先看看無(wú)線充電需要哪些標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證吧!

       無(wú)線充電行業(yè)以前有三大標(biāo)準(zhǔn)組織分別是:WPC,、PMA和A4WP,。2014年初PMA和A4WP兩家開(kāi)始合作,最后只剩下兩大標(biāo)準(zhǔn)組織,。

[1] Qi是全球首個(gè)推動(dòng)無(wú)線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的組織--無(wú)線充電聯(lián)盟WPC推出的“無(wú)線充電”標(biāo)準(zhǔn),。WPC成員中有將近200家科技公司,該標(biāo)準(zhǔn)允許無(wú)線充電設(shè) 備的最大輸出功率不超過(guò)5W,,一般多為手機(jī)廠商所用,。目前共有12款汽車(chē)提供符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電設(shè)備,而共計(jì)80種不同型號(hào)的智能手機(jī)均可適配,。此 外,,宜家出售的部分型號(hào)的組合式書(shū)桌以及床頭燈內(nèi)置了Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電器。
[2] 由Power Matters Alliance推出的PMA標(biāo)準(zhǔn),,是Qi的直接競(jìng)爭(zhēng)者,,主攻快餐市場(chǎng)。目前全美幾百家麥當(dāng)勞和星巴克連鎖店中都已經(jīng)開(kāi)始向消費(fèi)者提供符合PMA標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電器;
[3] 無(wú)線充電聯(lián)盟A4WP推出Rezence標(biāo)準(zhǔn),。它允許多個(gè)設(shè)備同時(shí)充電,,而且在設(shè)備的位置與角度上較具彈性,其充電能力與時(shí)間也較符合消費(fèi)者期待,,最高傳 輸功率不超過(guò)50W,。盡管目前還沒(méi)有適配Rezence標(biāo)準(zhǔn)的電子產(chǎn)品問(wèn)世,但英特爾表示將在為平板和筆記本電腦研發(fā)的下一代微型處理器芯片上集成這一技 術(shù),,最早明年將會(huì)有大量新產(chǎn)品問(wèn)世,。

X_J%RKJ[C2SBG$64$~W_$EF.png

       我們看到,無(wú)論采用哪個(gè)充電標(biāo)準(zhǔn),,無(wú)線充電都存在輻射風(fēng)險(xiǎn),。在這個(gè)連wifi輻射都會(huì)觸動(dòng)民眾敏感神經(jīng),導(dǎo)致巨大輿論壓力的時(shí)代,,無(wú)線充電要走進(jìn)千家萬(wàn)戶,,還真的任重而道遠(yuǎn)。在電磁輻射被真正“馴服”之前,,對(duì)無(wú)線充電傳輸效率的評(píng)估變的尤為重要,。

0C{QGA%K{28VLIZ0RV_G13F.png

測(cè)量無(wú)線充電的傳輸效率

       我在上文已經(jīng)提到,50HZ的工頻干擾可以很容易的被示波器捕捉到,,那么有沒(méi)有方法對(duì)無(wú)線充電產(chǎn)生的輻射進(jìn)行測(cè)量呢,?答案是肯定的,。目前存在兩種方法可以滿足我們的要求,一是直接對(duì)無(wú)線充電產(chǎn)生的電磁輻射進(jìn)行測(cè)量,,根據(jù)測(cè)量結(jié)果來(lái)評(píng)估其對(duì)環(huán)境危害的大小,。二是對(duì)無(wú)線充電的傳輸效率進(jìn)行測(cè)量,我們認(rèn)為丟失的能量減去產(chǎn)生的熱能就是散發(fā)到周?chē)h(huán)境中的輻射能,。對(duì)于第一種方法比較簡(jiǎn)單直接,,只需拿著測(cè)量?jī)x表在無(wú)線充電裝置周?chē)苿?dòng),聽(tīng)到響聲或看到報(bào)警提示就知道電磁輻射超標(biāo)了,。第二種方法則專(zhuān)注于電能的傳輸效率,,能讓我們更好的了解無(wú)線充電裝置的性能。最近是德科技就推出一款針對(duì)其E5072A/ E5061B/ E5063A ENA系列網(wǎng)絡(luò)分析儀的無(wú)線電能傳輸分析軟件,。借助該軟件,,ENA系列網(wǎng)絡(luò)分析儀能夠有效地響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)新興無(wú)線充電(又叫無(wú)線電能傳輸,WPT)測(cè)試的需求,。是德科技也成為唯一一家基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀提供WPT分析解決方案的廠商,。

總結(jié)

       目前公認(rèn)的對(duì)電磁波進(jìn)行屏蔽的最有效措施是給產(chǎn)生電磁波的物體加個(gè)金屬罩子。原理小編就不多介紹了,,這是門(mén)很專(zhuān)業(yè)的學(xué)問(wèn),。有金屬外墻的樓宇里手機(jī)信號(hào)往往不好,就是因?yàn)榇嬖诮饘俨牧蠈?duì)電磁場(chǎng)的屏蔽作用,。所以,,如果您真的擔(dān)心電磁輻射,那就可以到鐵匠鋪里訂制一套金絲鎧甲,,穿在身上,,防刀劍又防電磁輻射,_·····

       如果想了解更多的無(wú)線充電技術(shù)知識(shí),,可以關(guān)注是德科技高速數(shù)字測(cè)試技術(shù)研討會(huì)http://event.chinaaet.com/Keysight/Roadshow

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。