杨 辉

（中国人民解放军91370部队 福州 350015）

1 引言

近年来，随着我国科学技术进步和国防装备水平的迅速发展，各种电子设备、电力设备等大量出现在军队日常训练和军队装备工作中，但是随之产生的磁场辐射污染问题也日益受到重视，舰艇消磁作业及其产生的磁场辐射是受到重视的领域之一。

舰艇消磁作业是通过专门的消磁设备进行实现的，即在舰船外面缠绕上工作线圈，然后由供电设备向工作线圈通以强大并逐次衰减的电流，使舰船钢板及内部设备的磁场状态发生变化，从而达到消除舰船磁场的目的。

舰艇消磁作业利用铁磁物体的无磁滞退磁原理，即在没有外部磁场作用的环境下，对船体施加首脉冲幅值足够大、正负交替、幅值逐渐衰减至0的极低频交变磁场，将舰船铁磁物体中的磁畴进行打乱并重新排列，从而达到消除舰船固定磁场的目的［1］。当前舰艇消磁作业中的工作电流为正负交替、逐步衰减的间歇式方波脉冲电流，其最大幅值一般介于3500A～5000A 之间［2］。

上述工作电流幅值比较大，工作电流产生的交变磁场伴随在舰艇消磁作业的整个过程中，尤其在距离工作电缆比较近且工作电流方向发生变化的时刻，会带来一定程度的环境磁场辐射污染，例如可能会对人的身体健康有潜在的影响，可能对船用电器设备、航空飞行、通讯和广播信号等有一定干扰。近年来，电磁辐射污染对人体健康的影响已成为人们关注和讨论的热点［3］。

2 工作线圈的交变磁场特征

舰船消磁是一项提高舰船磁隐身能力的重要措施。目前，应用最广泛也最行之有效的消磁方法是综合消磁法［4］。对舰船进行综合消磁时需要两种外加磁场，一种是补偿线圈所产生的磁场，补偿线圈均匀的或者按照一定目的有针对性的布局方式缠绕在舰艇外面，用来把舰船所在空间的地磁场进行补偿掉，即理论上可以达到舰船所有部位的外磁场代数和均为零；另一种磁场就是工作线圈产生的磁场，消磁工作线圈中的电流是一个振幅逐渐衰减的间歇式脉冲电流［5］，工作线圈按照特有的布局方式缠绕在船体外面，产生初振幅足够大、频率很低、缓慢衰减的交变磁场，它的作用是将船体钢和船上铁磁设备的的磁畴完全打乱，随着交变磁场的缓慢衰减，磁畴在零磁环境中呈现完全混乱状态，即对外呈中性磁性分布状态。

2.1 工作磁场振幅特征

根据铁磁学原理，舰艇消磁作业产生的交变磁场的初振幅应满足如下公式：

式中Hm为船壳材料（船体钢）的矫顽力；χm为船壳材料磁化曲线膝点处的磁化率；N为船体磁化方向的去磁系数［1］。

目前我国在舰艇消磁作业中产生的交变磁场的最大电流强度为3500A～5000A［2］，通过多匝螺线管电流轴线上的磁场计算公式如下［6］：

将3500A～5000A电流初始值带入公式，计算得出交变磁场采用的最大振幅为10奥斯特以上，通过单位换算，即至少会产生1000μT磁场幅值。工作电流产生的交变磁场是逐渐衰减的过程，电流和磁场衰减率根据不同舰艇型号和船体钢磁化特点可以进行调整。

2.2 工作磁场频率特征

当电磁波向铁磁物质内部透入时，因为能量损失而逐渐衰减，透入深度的大小与波长成正比，电磁波的波长越长（频率越低），透入深度越大。铁磁物质在交变磁场作用下，如果其频率过高，交变磁场会在导体内部引起涡流，导致磁场在其横截面上的分布不再是均匀的，而是主要集中到铁磁物质表面，磁场还没有来得及向物体内部渗透其方向就改变了，这样物体磁化只限于表面形成集肤效应，难以达到舰艇消磁的目的。

集肤效应在低频情况下不易察觉，频率越高就越显著［7］。所以在舰艇消磁过程中为使交变磁场能够渗透到物体内部，其频率一定要低。舰艇消磁作业过程中，通常工作线圈通电时间4s～5s，断电时间6s～10s［8］，这样在实际应用中消磁时所采用的交变磁场的频率在0.1Hz以下。

3 磁场辐射对环境和健康的影响

目前，国内外针对磁场辐射研究成果，在一定强度的磁场辐射下，对人体的健康危害是存在的和肯定的，一旦机体对抗外来因素的侵害以保持原先的生理生化状态的动态平衡被破坏，有害因素磁场辐射继续或增加，就可能对机体造成危害，主要对神经、心血管、生殖、血液和消化等系统对机产生影响。2000年，国际EMF（电磁辐射）项目接受IARC（国际癌症研究所）关于ELF（极低频电磁场）致癌的结论［9］。

磁场辐射会干扰通讯从而造成通讯障碍，也会影响精密仪器的性能（如将机械手表机芯磁化造成时间不准），或者造成医疗事故（例如影响心脏起搏器工作），使飞机不能正常起飞或降落，影响收音机信号质量，使之在某些频道不能正常收听，对CRT显示器产生影响（CRT显示器最大抗扰度为1.26μT［9］），收看画面质量下降，从而带来大量的经济损失［10］。

在一些实际案例中，现场监测到磁场大小在1μT级别时，无法正常收看电视节目，电脑显示器屏幕抖动厉害；当磁场大小达到10μT量级时，部分人群反应头痛，失眠［9］。

我国电力行业标准《电力行业劳动环境监测技术规范第七部分：极低频电磁场监测》把频率为0Hz～300Hz定义为极低频电磁场，因此根据舰艇消磁中交变磁场的频率大小可以把交变磁场定性为低频电磁场，该规范规定磁场以推荐100μT为作业场所极低频磁场的最高容许量。国外的相关标准更为严格，最小的安全标准甚至达到1μT，如瑞士对电力设备（架空线和电缆、变电站等）的磁场预防性发射限值为1μT［11］。

舰艇消磁中的交变磁场值远大于国内外的相关标准，因此会对环境和人体产生一定的影响。在舰船舰艇消磁过程中，曾出现过手表、银行卡等物品被磁化无法正常使用等现象，但是船用设备性能和船员身体健康状况由于没有进行过监测，无法确定消磁交变磁场对船用设备和人体会造成何种程度的影响。

4 磁场防护及存在问题

4.1 磁场防护

电磁辐射是当今对人类辐射的重要污染之一，低频磁场辐射是一种最难对付的辐射。低频磁场往往随距离的衰减很快，因此在很多场合，将磁敏感器件远离磁场源是一个减小磁场干扰的十分有效的措施。

当空间的限制而无法采取这个措施时，屏蔽是一个十分有效的措施，它是利用屏蔽体阻止电磁场在空间的传播［12］，例如可以在工作线圈通电期间将机械表、手机、存折、磁卡、软盘存于铁皮箱内，就是利用铁皮箱类似铁磁物质作为磁屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁通路，从而对干扰磁场进行分流，将磁场屏蔽在舰艇艇体外部，从而减少磁场影响。

舰船上设备和计算机的CRT显示器及电视易受到磁场干扰而发生图象扭曲、失真、滚动等现象，对这种磁场干扰，有两种措施可以解决，一种是关闭这类设备使用，当CRT显示器不通电时，磁场不会对其产生任何影响；而对于一些在舰艇消磁中必须工作的设备来说，就需要将显示器屏蔽起来，可以采取对显象管屏蔽或对整个显示器屏蔽，例如将显示器放置在钢铁材料制作的密闭柜子里，从而有效保证CRT显示器的正常运行。

4.2 存在问题

尽管舰船的艇体能够提供一个很好的屏蔽层，但是由于艇体材料的性质、厚度和其他因素，且艇体并不能完全密封起来，从而不能够完全屏蔽工作线圈通电时产生的交变磁场，仍然有一部分磁场辐射到艇船内部。

高导磁率材料在机械冲击的条件下会极大地损失磁性，导致屏蔽效能下降。因此，舰船的船体铁磁外壳在经过加工后，如敲击、焊接、折弯、钻孔、修补等，加工后的位置的磁屏蔽效果会大打折扣。

在舰艇消磁过程中，目前还没有针对性的磁场监测，对无屏蔽和有屏蔽的环境磁场大小没有测量，因此还不能够有针对性地提出船用设备和船员的详细磁场防护措施。根据《电力行业劳动环境监测技术规范第七部分：极低频电磁场监测》的相关规定极低频磁场的测量应用三轴测量仪测量磁场，每季度测量一次，工况变化时随时测量。每个测量点连续测量5次，每次测量时间不应少于1s，并读取稳定状态最大值。若测量读数起伏较大，则应适当延长测量时间，直至6min，测点位置原则上设在作业人员因工作需要而经常停留的地方，把100μT作为评判依据。

5 结语

舰船消磁作业是防范水中武器攻击（例如磁性水雷）和空中磁性探测，保障舰艇航行安全，提高部队战斗力，完成训练和作战任务的重要措施。然而在舰艇消磁过程中也不可避免地造成了空间磁场辐射，研究消磁磁场辐射对船用设备和人类健康造成何种程度的影响，是一个崭新的研究课题。本文仅就在舰艇消磁过程中出现的一些情况进行了初步的分析，要想做出最终的定量结论，还需要依靠大量的准确测试、长期观察、全面研究和分析评估。