JJF 1843-2020 射频电磁场暴露量比吸收率(SAR)测量仪校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 8 4 32 0 2 0射频电磁场暴露量比吸收率(S A R)测量仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rS A RT e s t i n gS y s t e m s 2 0 2 0-0 7-0 2发布2 0 2 1-0 1-0 2实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布射频电磁场暴露量比吸收率(S A R)测量仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rS A RT e s t i n gS y s t e m sJ J F1 8 4 32 0 2 0 归 口 单 位:全国无线电计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院深圳市计量质量检测研究院 参加起草单位:中国信息通信研究院 本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释J J F1 8 4 32 0 2 0本规范主要起草人:武 彤(中国计量科学研究院)林 斌(深圳市计量质量检测研究院)沈庆飞(中国计量科学研究院)参加起草人:齐殿元(中国信息通信研究院)林奕翔(深圳市计量质量检测研究院)J J F1 8 4 32 0 2 0目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和计量单位(1)3.1 比吸收率(1)3.2 空气波导中的转换因子(2)3.3 介质波导中转换因子(2)3.4 线性度(2)4 概述(2)5 计量特性(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(3)7 校准项目和校准方法(4)7.1 校准项目(4)7.2 校准方法(4)8 校准结果表达(8)9 复校时间间隔(8)附录A 原始记录格式(9)附录B 校准证书内页格式(1 1)附录C 主要项目校准不确定度评定示例(1 2)附录D 液体波导中的转换因子和边界条件参数的计算(1 5)附录E 空气波导中转换因子的计算(1 7)附录F 组织液标准参数列表(1 8)附录G 偶极子天线标准尺寸(1 9)J J F1 8 4 32 0 2 0引 言本规范依据J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则和J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示中的要求进行编写。规范中引用了I E C6 2 2 0 9-1(2 0 1 1-0 2)手持和身体佩戴使用的无线通信设备对人体的电磁辐射 人体模型、仪器和规程 第1部分:靠近耳边使用的手持式无线通信设备的S A R评估规程(频率范围3 0 0MH z 6GH z)。本规范为首次发布。J J F1 8 4 32 0 2 0射频电磁场暴露量比吸收率(S A R)测量仪校准规范1 范围本规范适用于工作频率范围为8 0 0MH z 5.8G H z,比吸收率测量范围为0.0 1W/k g 1 0 0.0W/k g的比吸收率探头的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:G B/T1 1 4 5 0.21 9 8 9 空心金属波导 第2部分:普通矩形波导有关规范I E C6 2 2 0 9-1(2 0 1 1-0 2)手持和身体佩戴使用的无线通信设备对人体的电磁辐射 人体模型、仪器和规程 第1部分:靠近耳边使用的手持式无线通信设备的S A R评估规程(频率范围3 0 0MH z 6GH z)H u m a ne x p o s u r e t o r a d i o f r e q u e n c y f i e l d s f r o mh a n d-h e l da n db o d y-m o u n t e dw i r e l e s sc o mm u n i c a t i o nd e v i c e sH u m a nm o d e l s,i n s t r u-m e n t a t i o n,a n dp r o c e d u r e sP a r t 1:P r o c e d u r e t od e t e r m i n e t h e s p e c i f i c a b s o r p t i o nr a t e(S A R)f o rd e v i c e su s e dn e x t t ot h ee a r(f r e q u e n c yr a n g eo f 3 0 0MH z t o6GH z)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和计量单位下列术语和计量单位适用于本规范。3.1 比吸收率 s p e c i f i ca b s o r p t i o nr a t e;S A R给定密度()的体积微元(dV)内质量微元(dm)所吸收(消耗)的能量微元(dW)对时间的微分值。符号为S A R。S A R=ddtdWdm=ddtdWdV(1)S A R也可以用下面任意一个式子得到:S A R=E2(2)S A R=chdTdtt=0(3)式中:S A R 比吸收率,W/k g;介质电导率,S/m;E 组织模拟液内电场强度有效值,V/m;组织密度,k g/m3;ch 组织的比热容,J/(k gK);1J J F1 8 4 32 0 2 0dTdtt=0 组织内初始时刻温度对时间的微分,K/s。3.2 空气波导中的转换因子 s e n s i t i v i t y i na i r探头处于空气波导中的探头输出电平与电场场强值平方的比值,V/(V/m)2。3.3 介质波导中转换因子 s e n s i t i v i t y i nm e d i a探头处于介质波导中的探头输出电平与电场场强值平方的比值,V/(V/m)2。3.4 线性度 l i n e a r i t yS A R值动态范围在0.0 1W/k g 1 0 0W/k g区间内,一系列测量值与波导场法提供的计算值之间偏差绝对值的最大值,d B。4 概述射频电磁场暴露量比吸收率测量仪主要由人体模型、探头、扫描定位系统和被测设备夹具等组成。根据公式(2)影响测量结果的主要因素是用于测量电场强度的探头。射频电磁场暴露量比吸收率测量仪采用的是各向同性的探头,在尖端处有三个彼此正交的小偶极子传感器,传感器空隙处有检波二极管。测量探头在射频场中,会输出与E2成正比的一个电压值,本规范定义了与探头转换因子有关的参数的校准方法。5 计量特性a)空气波导中的转换因子频率范围:8 0 0MH z 5.8GH z;转换因子范围:0.61 5。b)介质波导中的转换因子频率范围:8 0 0MH z 5.8GH z;转换因子范围:0.61 5。c)线性度动态范围:0.0 1W/k g 1 0 0.0W/k g;线性度:0.5d B。d)轴向各向同性频率范围:8 0 0MH z 5.8GH z;轴向各向同性:0.2 5d B。e)球向各向同性频率范围:8 0 0MH z 5.8GH z;球向各向同性:0.5d B。注:以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。6 校准条件6.1 环境条件a)环境温度:1 82 5;2J J F1 8 4 32 0 2 0b)相对湿度:7 0%;c)电源要求:(2 2 01 1)V,(5 01)H z;d)环境底噪:2mW/k g;e)其他:无影响仪器正常工作的电磁干扰及机械振动。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 波导使用矩形金属波导,矩形波导内径尺寸见G B/T1 1 4 5 0.2。例如,B J 9(R 9)型号的波导可以用于0.7 6GH z 1.1 5GH z的校准。用于校准的上端开口的直立波导的结构如图1,波导由三部分组成,最下部的波导包含波导同轴转换器,将同轴输入的射频功率转换为波导中的行波,在距离转换器超过位置是由绝缘平板组成的“匹配窗”,该匹配窗提供空气和液体之间的阻抗匹配(大于1 0d B的回波损耗),匹配窗上为装满有组织液的开口波导,液体的深度超过3,使液体上表面吸收的功率足够小。校准过程中,探头沿着z轴(x=y=0)测试z轴上的比吸收率分布。图1 校准用波导结构示意图x,y,z直角坐标轴;a波导横截面的宽度;b波导横截面的高度;Pf入射功率;Pr反射功率;组织液的趋肤深度(计算公式见D.2)6.2.2 信号发生器频率范围为8 0 0MH z 5.8GH z,输出功率1 0d B m,输出功率最高分辨力优于0.1d B。6.2.3 功率放大器频率范围为8 0 0MH z 5.8GH z,输出功率3 0W,放大增益4 0d B,校准时段内(至少2h)输出功率稳定度优于0.1d B。6.2.4 双定向耦合器频率范围为8 0 0MH z 5.8GH z,电压驻波比1.1。3J J F1 8 4 32 0 2 06.2.5 功率计频率范围为8 0 0MH z 5.8GH z,功率测量最大允许误差0.1d B。6.2.6 扫描定位系统要求 对 探 头 的 最 大 定 位 允 许 误 差 为0.2 mm,探 头 的 最 大 角 度 允 许 误 差 为0.0 0 5。6.2.7 组织液组织液电导率最大允许误差:5%;组织液相对介电常数最大允许误差:5%;注:标准组织液参数见附录F。6.2.8 偶极子天线回波损耗2 0d B;偶极子天线尺寸最大允许误差:1%;注:标准偶极子天线尺寸见附录G。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目7.1.1 外观及工作正常性检查。7.1.2 空气波导中的转换因子。7.1.3 介质波导中的转换因子。7.1.4 线性度。7.1.5 轴向各向同性。7.1.6 球向各向同性。7.2 校准方法7.2.1 外观及工作正常性检查检查被校设备外观是否完好,接入校准系统后是否能正常进行测量操作。并将检查结果记入附录A.1中。7.2.2 空气波导中的转换因子1)按图2所示配置连接校准装置,将功率计连接在双定向耦合器发射监控端口;2)将探头定位于波导的中心;3)信号发生器输出频率设定为校准频点,信号发生器输出端经过衰减器作为阻抗匹配连接至放大器,调节信号发生器输出电平使向波导输入2 4d B m功率;4)信号发生器按-1d B进行步进,至少4 0个步进点,记录每一步的电压值Vi;5)按公式(4)计算该频段的空气波导中转换因子:Sa=Vi/E2i(4)式中:Sa 传感器i的空气波导中转换因子,V/(V/m)2;Vi 传感器i的电压测量值,V;Ei 电场强度计算值,V/m。4J J F1 8 4 32 0 2 06)将得到的数据取平均值计算得到空气波导中的转换因子;7)将计算结果记录于附录A.2中。图2 校准空气波导中的转换因子布置图7.2.3 介质波导中的转换因子1)按照图3连接波导,将功率计连接在双定向耦合器发射监控端口。2)信号发生器输出频率设定为校准频点,信号发生器输出端经过衰减器作为阻抗匹配连接至放大器,调节信号发生器输出电平使向波导输入2 4d B m功率。3)在功率计稳定之后,控制探头沿着z轴伸入到液体中,探头尖端距离匹配窗(减小边界因素的影响)2 0mm处,以z轴为轴心旋转探头,每5 测量一次探头各个传感器的输出电压,直到找到各个轴最大输出的角度。各向同性探头包含三个相互正交的传感器,最大输出角度也刚好相隔1 2 0。4)将探头沿着z轴,从z=0mm开始,每隔1mm,至少测量1 0个z点,测量不同z时,各个传感器的输出电压Vx,Vy,Vz。得到三个不同角度下,Vx,Vy,Vz和z的关系曲线。通过Vx,Vy,Vz按附录D得到Ui修正后的电压值。5)根据计算S A R值 计算公式见附录D中公式(D.1),通过公式(5)得到对应电场强度值:Ei2=S A Ri(5)式中:Ei 电场强度计算值,V/m;组织液的介质电导率,S/m;S A Ri 介质波导中的理论S A R值,W/k g;组织液的密度,取10 0 0k g/m3。6)该频段的介质波导中的转换因子根据公式(6)计算得出,Ui为修正后的电压值:Sm=Ui/Ei2(6)5J J F1 8 4 32 0 2 0 式中:Sm 传感器i的介质波导中转换因子,V/(V/m)2;Ui 传感器i的电压测量值,V;Ei 电场强度计算值,V/m。7)将得到的数据取平均值计算得到介质波导中的转换因子。8)将计算结果记录于附录A.3中。图3 校准介质波导中的转换因子布置图7.2.4 线性度1)按照图3连接波导,将功率计连接在双定向耦合器发射监控端口。2)将探头尖端定位在距离匹配窗2 0mm处。3)将信号发生器频率设定在探头校准频率点,依照一系列功率步进点调节波导入射功率,使得探头所测位置的S A R值从0.0 1W/k g 1 0 0.0W/k g步进增加。4)控制计算机记录所测量的电场强度值Ei,m e a s,测量电场强度值Ei,m e a s与波导场法提供的计算电场强度值Ei之间偏差值。Li=2 0 l g(Ei,m e a s/Ei)(7)式中:Li 测量电场强度值与波导场法提供的计算电场强度值之间偏差值,d B;Ei,m e a s 传感器i的电场强度的测量值,V/m;Ei 传感器i的电场强度计算值,V/m。5)控制计算机输出Li中绝对值最大的结果即为线性度L。6)将L值记录于附录A.4中。7.2.5 轴向各向同性1)按照图3连接波导,将功率计连接在双定向耦合器发射监控端口。2)将探头尖端定位在距离匹配窗2 0mm处。3)信号发生器输出频率设定为校准频点,信号发生器输出端经过衰减器作为阻抗6J J F1 8 4 32 0 2 0匹配连接至放大器,调节信号发生器输出电平使向波导输入2 4d B m功率。4)计算机控制探头以z轴为轴心旋转探头,在0 3 6 0 上以1 0 为步进,存储每一步的场强值Ei。5)按公式(8)控制计算机得到该频段的轴向各向同性:I A=2 0 l gEi/Em e a n()m a x(8)式中:I A 轴向各向同性,d B;Ei 每一步的电场强度值,V/m;Em e a n 所有记录电场强度值的平均值,V/m。6)将得到的I A值记录到附录A.5中。7.2.6 球向各向同性1)按图4所示配置和连接校准装置,参考偶极子天线及转台定位在平坦模型的正前方,平坦模型中盛满组织液。2)将探头定位于平坦模型的中心、参考偶极子天线馈入点正前方,距离平坦模型位置s如下选取:a)频率3 0 0MH z f10 0 0MH z时,s=1 5mm0.2mm;b)频率10 0 0MH z f60 0 0MH z时,s=1 0mm0.2mm。3)信号发生器输出频率设定为校准频点,信号发生器输出端经过衰减器作为阻抗匹配连接至放大器,调节信号发生器输出电平使向波导输入2 4d B m功率。4)转台处于初始角度0。5)计算机控制探头以z轴为轴心旋转探头,在0 3 6 0 上以1 0 为步进,存储每一步的电场强度值Ei。6)将转台角度逐次增加1 5 重复步骤4)。直至转台角度达到1 8 0。7)按公式(9)计算该频段的球向各向同性。I H=2 0 l gEi/Em e a n()m a x(9)式中:I H 球向各向同性,d B;Ei 每一步的电场强度值,V/m;Em e a n 所有记录电场强度值的平均值,V/m。8)将得到的I H值记录于附录A.6中。7J J F1 8 4 32 0 2 0图4 球向各向同性布置图8 校准结果表达比吸收率探头校准后,出具校准证书,校准证书至少应包含以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9 复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。8J J F1 8 4 32 0 2 0附录A原始记录格式A.1 外观及工作正常性检查外观工作正常性A.2 空气波导中的转换因子s e n s i t i v i t y i na i r扩展不确定度U(k=2):X传感器在空气波导中的转换因子s e n s i t i v i t yXs e n s o rSa/(V/(V/m)2Y传感器在空气波导中的转换因子s e n s i t i v i t yYs e n s o rSa/V/(V/m)2Z传感器在空气波导中的转换因子s e n s i t i v i t yZs e n s o rSa/V/(V/m)2A.3 介质波导中的转换因子s e n s i t i v i t y i nm e d i a扩展不确定度U(k=2):频率f/MH z组织模拟液类型T S L介电常数p e r m i t t i v i t y电导率c o n d u c t i v i t yX传感器在介质波导中的转换因子s e n s i t i v i t yXs e n s o rSm/V/(V/m)2Y传感器在介质波导中的转换因子s e n s i t i v i t yYs e n s o rSm/V/(V/m)2Z传感器在介质波导中的转换因子s e n s i t i v i t yZs e n s o rSm/V/(V/m)2A.4 线性度l i n e a r i t y频率f/MH z组织模拟液类型T S L介电常数p e r m i t t i v i t y电导率c o n d u c t i v i t y9J J F1 8 4 32 0 2 0线性度L(d B)=扩展不确定度U(k=2):A.5 轴向各向同性a x i a l i s o t r o p y频率f/MH z组织模拟液类型T S L介电常数p e r m i t t i v i t y电导率c o n d u c t i v i t yI A=|2 0 l g(Ei/Em e a n)|m a x|=d B扩展不确定度U(k=2):A.6 球向各向同性h e m i s p h e r i c a l i s o t r o p y频率f/MH z组织模拟液类型T S L介电常数p e r m i t t i v i t y电导率c o n d u c t i v i t yI H=|2 0 l g(Ei/Em e a n)|m a x|=d B扩展不确定度U(k=2):01J J F1 8 4 32 0 2 0附录B校准证书内页格式B.1 外观及工作正常性B.2 空气波导中的转换因子(Sa)传感器X传感器Y传感器Z扩展不确定度U(k=2)Sa/V/(V/m)2B.3 液体波导中的转换因子(Sm)液体频率MH z介电常数电导率S/mSm扩展不确定度U(k=2)B.4 线性度图B.1 线性度曲线B.5 探头轴向各向同性图B.2 轴向各向同性曲线图轴向各向同性扩展不确定度U(k=2):B.6 探头球向各向同性图B.3 球向各向同性曲线图球向各向同性扩展不确定度U(k=2):11J J F1 8 4 32 0 2 0附录C主要项目校准不确定度评定示例C.1 校准方法使用分析场(波导)的方法进行探头校准与采用标准电场强度方法在空气介质波导中进行电场强度探头校准的方法类似,通过校准装置精确控制波导入射功率以及介质波导中组织液的介电参数来控制校准过程的不确定度。C.2 测量模型由附录D可知液体波导中转换因子可以表述为:S=a b Ui4(Pf-Pr)e-2z(C.1)式中:a,b 波导内壁的宽和高,mm;Pf和Pr 入射和反射的功率,d B m;Pf-Pr=Pf(1-r2),r为反射系数;电导率,S/m;液体中的趋肤深度 见式(D.2),mm。由式(C.1)可知,转换因子的不确定度主要和介电参数(趋肤深度决定于介电参数)、功率和探头的位置有关系,同时,在考虑和功率的相关性时,分别考虑入射功率、液体吸收的功率和电场均匀性的不确定度,由于最终结果是拟合得到,需要考虑拟合带来的不确定度,探头校准是在单个频点校准,使用范围是5 0MH z或1 0 0MH z,需要考虑频率扩展带来的不确定度。C.3 不确定度分量(1)入射或前向功率的影响u1;(2)液体吸收功率u2;(3)拟合的影响u3;(4)液体介电常数u4;(5)电场探头定位u5;(6)电场均匀性u6;(7)频率带宽u7;(8)测量重复性u8。C.4 标准不确定度的评定根据上述的测量模型,对用波导内分析场法校准探头转换因子的不确定度进行分析,主要考虑的因素:入射或前向功率、液体吸收功率、拟合误差、液体介电常数、电场探头定位、电场均匀性、频率带宽等因素的影响。1)入射或前向功率的影响前向功率(Pf)的测量误差是由功率计校准数据所确定的,不确定度a1=1.2%,符合正态分布,包含因子k1=2,u1=0.6 0%。21J J F1 8 4 32 0 2 02)液体吸收功率的影响液体吸收功率的不确定度包括波导装置和衰减器的失配、双定向耦合器的方向误差以及输入到波导的功率的不确定度等,最终引起的是液体所吸收的功率的不确定度,不确定度a2=3.5%,符合正态分布,包含因子k2=2,u2=1.7 5%。3)拟合的影响探头的转换因子是通过算术方法拟合得到的。不确定度a3=0.8%,符合正态分布,包含因子k3=2,u3=0.4%。4)液体介电常数的影响液体介电常数的误差是根据使用接触探头法测量步骤而进行评估的。不确定度a4=4.0%,符合矩形分布,包含因子k4=3,u4=2.3%。5)电场探头定位的影响电场探头定位的误差表面机械探测的精确度0.1mm和最大的S A R斜率来计算得到的。考虑该项时,直接把c5考虑在内,不确定度a5=1.0%,符合正态分布,包含因子k5=2,u5=0.5%。6)电场均匀性的影响波导内的电场均匀性的公差是通过在波导内进行液体内的S A R扫描而得到的,在距离液体界面大约1c m的地方,要确保除了T E1 0模式之外没有更高阶的模式。电场的均匀性误差是根据测量在距离探头校准处1 0mm波导中心的S A R数值与余弦平方相比的最大偏移值而得到的。不确定度a6=1.0%,符合矩形分布,包含因子k6=3,u6=1.0%/3=0.6%。7)频率带宽的影响转换因子的校准是在一个很窄的带宽下用数值拟合的方法推出的,由于校准频率是1 0 0MH z,有实验证明在这个区间内,转换因子有低于5%的偏离,且符合矩形分布。不确定度a7=5.0%,符合矩形分布,包含因子k7=3,u7=2.9%。8)测量重复性测量重复性是指在相同测量方法、相同观测者、相同测量仪器、相同场所、相同工作条件和短时期内,对同一被测量连续测量所得结果之间的一致程度。J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示中指出,重复性标准差就是测量不确定度,只不过这个不确定度之中包含了那些重复条件下的随机效应所导致的不确定分量。在重复性条件下进行1 0次测量,得到标准差为5.2 1%,同一设备在不同时间共测量3次,得到三组标准差。合并样本标准差,得到测量重复性引入的标准不确定度为u8=5.2%。综上,可以得到合成相对不确定度的数学表达式:u2c(S)=c21u21(Pf)+c22u22+c23u23+c24u24()+c25u25(z)+c26u26(E)+c27u27(f)+c28u28其中灵敏系数:c1=-S(Pf-Pr),c2=1,c3=1,c4=1,c5=2S,c6=1,c7=1,c8=1。c1,c5在其取值范围内估值取1,代入计算合成不确定度。31J J F1 8 4 32 0 2 0表C.1 空气中转换因子标准不确定度分量一览表不确定度来源不确定度/%包含因子灵敏系数ci标准不确定度分量ui/%入射或前向功率1.2210.6 0空气波导吸收功率3.5211.7 5拟合的影响0.8210.4电场探头定位1.0210.5电场均匀性1.0310.6频率带宽5312.9重复性5.2 5.2表C.2 液体中转换因子标准不确定度分量一览表不确定度来源不确定度/%包含因子灵敏系数ci标准不确定度分量ui/%入射或前向功率1.2210.6 0液体吸收功率3.5211.7 5拟合的影响0.8210.4液体介电常数4.0312.3电场探头定位1.0210.5电场均匀性1.0310.6频率带宽5312.9重复性5.2 5.2C.5 合成标准不确定度空气中转换因子测量的合成标准不确定度为:uc=u21+u22+u23+u25+u26+u27+u28=6.3%液体中转换因子测量的合成标准不确定度为:uc=u21+u22+u23+u24+u25+u26+u27+u28=6.8%C.6 扩展不确定度取包含因子k=2,扩展不确定度:空气中转换因子:U=k uc=1 2.6%(k=2)液体中转换因子:U=k uc=1 3.6%(k=2)41J J F1 8 4 32 0 2 0附录D液体波导中的转换因子和边界条件参数的计算计算馈入到波导液体中的射频功率,可以由式(D.1)计算得到理论上沿着z轴方向的比吸收率分布:S A R(z)=4(Pf-Pr)a b e-2z/(D.1)式中:a,b 波导内壁的宽和高,mm;Pf和Pr 入射和反射的功率,d B m;Pf-Pr=P1(1-r2);密度,取10 0 0k g/m3;液体中的趋肤深度,mm。=10 r02 1+r02-1 -12(D.2)式中:介质导电率,S/m;0 介电常数,F/m;r 液体的相对介电常数;0 介质磁导率,H/m;角频率,=2 f(r a d/s),f为磁场频率。探头在人体组织模拟液中沿着z轴仔细测试液体中的比吸收率分布,可以得到探头在z轴上的一系列输出值,用这些输出值可以通过下面的公式来计算出S A R值:S A Rm e a s=E2(D.3)E2=Ui/Sm(D.4)式中:Sm 探头在介质波导中的转换因子,V/(V/m)2;Ui 修正后的探头的输出电压,V。由于探头的非线性响应,在测到的探头的输出电压Vx、Vy、Vz需要d c p(二极管压缩因子)进行修正,即:Ui=(Vi-Vo f f s e ti)+(Vi-Vo f f s e ti)(Vi-Vo f f s e ti)/d c pi(D.5)Vo f f s e ti一般小于3V,可以忽略不计,d c pi可以查看探头说明书,S P E A G的探头,d c pi一般在(8 01 2 0)mV之间。比较S A Rm e a s和S A R(z)的关系,即可得到液体波导中的转换因子S。为了减小误差,可以通过比对几组值的方式来确定S。例如:通过计算S,使得式(D.6)的值最小。51J J F1 8 4 32 0 2 0zS A Rm e a s-S A R(z)2(D.6)由于边界效应的关系,上面讨论的方法只能用于z大于两倍的探头尺寸的测量数据。同理,在靠近匹配窗的附近,通过引入边界效应,用理论S A R值修正测量S A R值,可以用数值方法拟合出边界效应的参数和。将下式在接近匹配窗附近的几组数值进行拟合,取合适的和,使下式取最小值。zUiSm(1-e-z)-S A R(z)2(D.7)61J J F1 8 4 32 0 2 0附录E空气波导中转换因子的计算波导中心在自由空间中的电场强度Ei可通过式(E.1)计算得到:Ei=4d ZPi na2/2(E.1)其中:d Z=3 7 711-c2a f2(E.2)式中:a 波导横向尺寸,mm;c 真空中的光速,m/s;f 测试所用的CW波的频率,MH z;Pi n 输入功率,d B m。由于自由空间的波导匹配很好(S1 1-2 0),可认为Pi n=Pf。空气波导中转换因子计算公式如下:Sa=Vi/E2i(E.3)式中:Ei 电场强度计算值,V/m;Vi 传感器的电压测量值,V;Sa 传感器在空气波导中转换因子,V/(V/m)2;下角标i 第i次步进。由式(E.1)可知自由空间波导中的电场为受输入功率控制的函数,步进输入功率Pi n可以分别得到若干组在不同输入功率下的电场强度计算值与对应的探头读数Vi。将公式(E.3)所得的若干个N o r mi进行算术平均,即可得到空气波导中转换因子。注:一个探头上有三个相互正交的D i p o l e,因此有三个方向上的空气波导中转换因子。71J J F1 8 4 32 0 2 0附录F组织液标准参数列表表F.1 头部和身体组织液标准参数列表频率MH z相对介电常数r电导率S/m3 0 04 5.30.8 74 5 04 3.50.8 77 5 04 1.90.8 98 3 54 1.50.9 09 0 04 1.50.9 714 5 04 0.51.2 015 0 04 0.41.2 316 4 04 0.21.3 117 5 04 0.11.3 718 0 04 0.01.4 019 0 04 0.01.4 020 0 04 0.01.4 021 0 03 9.81.4 923 0 03 9.51.6 724 5 03 9.21.8 026 0 03 9.01.9 630 0 03 8.52.4 035 0 03 7.92.9 140 0 03 7.43.4 345 0 03 6.83.9 450 0 03 6.24.4 552 0 03 6.04.6 654 0 03 5.84.8 656 0 03 5.55.0 758 0 03 5.35.2 760 0 03 5.15.4 881J J F1 8 4 32 0 2 0附录G偶极子天线标准尺寸图G.1 标准偶极子天线结构图表G.1 偶极子天线标准尺寸频率/MH zL/mmh/mmd1/mmd2/mm3 0 04 2 0.02 5 0.06.3 52.14 5 02 9 0.01 6 6.76.3 52.17 5 01 7 6.01 0 0.06.3 52.18 3 51 6 1.08 9.83.62.19 0 01 4 9.08 3.33.62.114 5 08 9.15 1.73.62.115 0 08 0.55 0.03.62.116 4 07 9.04 5.73.62.117 5 07 5.24 2.93.62.118 0 07 2.04 1.73.62.119 0 06 8.03 9.53.62.119 5 06 6.33 8.53.62.191J J F1 8 4 32 0 2 0表G.1(续)频率/MH zL/mmh/mmd1/mmd2/mm20 0 06 4.53 7.53.62.121 0 06 1.03 5.73.62.123 0 05 5.53 2.63.62.124 5 05 1.53 0.43.62.126 0 04 8.52 8.83.62.130 0 04 1.52 5.03.62.135 0 03 7.02 6.43.62.137 0 03 4.72 6.43.62.150 0 060 0 02 0.64 0.33.62.102J J F1 8 4 32 0 2 0