优秀研究生学位论文题录展示

手机与人体相互作用的数值模拟研究

专 业: 生物医学工程
关键词: 人体电磁模型 比吸收率SAR 手机平面倒F天线(PIFA)辐射 时域有限差分法(FDTD)
分类号: X123
形 态: 共 71 页 约 46,505 个字 约 2.225 M内容
阅 读: 全文阅读说明

内容摘要


随着科学技术的迅猛发展和人们生活水平的日益提高,手机的持有量不断增大,已成为现代社会中不可或缺的信息交换工具。

但手机的电磁辐射是否会对人体健康构成危害也同时成了人们关注的焦点。

手机辐射总功率虽小,但由于在使用时天线距人的头部很近,因而头部可能处于强电磁辐射场环境中,而实验表明,在一定的电磁辐射条件下,可在人体组织中产生生物学热效应或生物学非热效应,从而可能对人体健康构成现实的或潜在的危害。

手机与人体相互作用的研究是一项涉及面很广的课题,其主要原因是:

从电磁场理论角度讲,涉及近场问题;从生物学角度讲,人体各组织间具有极不规则的边界,且各组织又具有不同的电特性和色散特性。

这意味着,对该问题的研究需要综合并交叉运用电磁场理论、天线理论、电磁边值问题的数值解法以及生物医学方面的知识。

本论文的研究内容主要包括正问题和逆问题两个方面:

正问题是,处于手机辐射场近区的人体头颅对电磁功率有什么样的吸收特性,即有关分析计算头颅内的分布比吸收率SARr和平均比吸收率SARav的问题,并依据目前已有的非电离电磁辐射限制标准对其是否对人体构成危害作出评价;逆问题是,处于手机近场的人体头颅对手机天线的辐射特性会产生什么影响。

正问题的研究结果可为射频电磁场在生物医学工程领域的应用以及为制定非电离辐射卫生标准奠定量化基础,逆问题的研究结果可为手机新产品的开发和性能的改善提供参考。

本文在介绍生物电磁学及生物电磁剂量学基本知识的基础上,对时域有限差分法的基本原理和要点作了归纳;在讨论人体模型的建立原则的基础上着重阐述由MRI人体解剖图获得时域有限差分FDTD法结构模型和电磁模型的过程;在建立人体头颅结构模型和电磁模型的基础上,用FDTD法对在手机近场的人体头颅吸收的电磁剂量进行了仿真计算:

在分析平面倒F天线辐射特性的基础上,分析了人体头颅对手机天线辐射特性的影响。

最后,将人体头颅吸收的电磁剂量和人体头颅对手机辐射特性的影响均以数据和图表两种形式给出..……

全文目录


摘要
第一章 绪论
1.1 论文选题的背景及意义
1.2 生物电磁学及生物电磁剂量学简介
1.3 FDTD 法概述
1.4 三维人体模型简介
1.5 本文的研究内容和目标
第二章 生物电磁学概要
2.1 引言
2.2 生物组织的电磁特性
2.2.1 生物组织的导电特性
2.2.2 生物组织的介电特性
2.3 射频电磁场生物学效应机理
2.3.1 热效应概述
2.3.2 非热效应的机理
2.4 生物电磁剂量学量SAR
2.5 射频辐射卫生标准研究
第三章 时域有限差分法(FDTD)概述
3.1 引言
3.2 FDTD 法的基本原理
3.2.1 Yee 氏算法
3.2.2 Maxwell 旋度方程的有限差分表示
3.2.3 数值稳定性与色散性
3.3 吸收边界条件
3.3.1 Mur 吸收边界条件
3.3.2 截断边界面交线上的吸收边界条件
3.4 连接边界条件
3.4.1 连接边界面上场分量的递推公式
3.4.2 连接边界面的交线上场分量的递推公式
3.5 时域有限差分法的特点
3.6 FDTD 在生物剂量学中的应用
3.6.1 生物组织的电磁参数
3.6.2 色散媒质的FDTD 法
第四章 三维人体结构模型和电磁模型
4.1 引言
4.2 人体结构模型的建立
4.2.1 医学成像
4.2.2 三维图像重建
4.3 人体电磁模型的建立
4.4 本文人体模型的建立
第五章 手机与人体相互作用的数值模拟分析
5.1 引言
5.2 单频PIFA 手机辐射场的数值仿真
5.2.1 倒F 天线的基本原理
5.2.2 单频PIFA 模型
5.2.3 单频PIFA 特性的仿真分析
5.3 人体吸收电磁剂量的仿真分析
5.4 人体头颅对手机天线辐射特性的影响
5.4.1 人体头颅存在时手机天线的天线效率
5.4.2 人体头颅存在时手机天线的方向图
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献

相似论文

  1. 太湖水-气界面温室气体通量及时空变化特征研究,116页,X12
  2. 基于VPT的挖掘机与环境相互作用的研究,65页,X12
  3. 输移扩散问题的实用高精度有限差分方法,103页,X12
  4. 长江口潮滩沉积物环境磁学研究,141页,X12 P512.2
  5. 长江口潮滩重金属污染的磁诊断模型研究,169页,X12 P512.2
  6. 校园噪声环境质量报告及实践分析,64页,X121 G47
  7. 移动荷载作用下基于有限元法的环境振动分析,83页,X121 TB533 U211.3
  8. 噪声测试PC仪器的设计,90页,X121 TN911.71
  9. 环境振动在结构动力检测方面的应用研究,53页,X121 TU31
  10. 苏州市光环境问题及对策初步研究,56页,X122
  11. 在光作用下大气中COS的源和汇的研究,61页,X122
  12. 大气中若干醇醛的反应动力学及机理研究,123页,X122 X515
  13. 220kV输电线路环保优化方案,78页,X123
  14. 北京地区典型地域电磁辐射环境分析,78页,X123
  15. 移动基站电磁环境研究,60页,X123
  16. 电晕等离子体荷电喷雾雾化特性与荷电效果研究,88页,X123
  17. 电晕荷电喷雾空间电场数值计算及影响研究,70页,X123
  18. 环境电磁功能区划研究,131页,X123
  19. 光谱解析低温等离子体中O<,2>,N<,2>,CO<,2>的活性中间体及其环境化学行为,145页,X123 O641.12
  20. 电磁辐射源危险性评价与防护管理研究,94页,X123 X924.4
中图分类: > X123 > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境物理学 > 环境电磁学

© 2012 book.hzu.edu.cn