[发明专利]基于辐射散热效应的手机辐射健康评估方法

说明书

本发明公开了一种考虑辐射散热效应的手机辐射健康评估方法。主要解决现有技术评估手机对于人体辐射健康不精确的问题。其实现方案是：1.建立手机几何模型和人体几何模型，采用四面体单元对手机几何模型和人头几何模型进行剖分；2.利用频域有限元方法对剖分后的手机模型和人头模型进行电磁仿真，获取手机模型和人头模型每个单元中心点的电场值；3.根据电场值计算人头模型每个单元中心点的比吸收率值；4.根据比吸收率值，利用时域有限元方法求解生物热方程，并在求解过程中设置辐射散热效应条件，得到人体的温度分布序列。本发明由于考虑了辐射散热效应，能够有效提高手机辐射健康评估的精度，可为手机辐射健康评估提供重要的参考依据。

技术领域

本发明属于计算电磁学技术领域，特别是一种手机辐射健康评估方法，可用于手机辐射健康评估。

背景技术

近年来，随着移动通信技术的迅速发展以及手机的普及，手机的电磁辐射是否会影响到人们的身体健康，这一问题引起了人们的高度重视。手机能够辐射电磁波，部分电磁波的能量被人体组织吸收，会引起人体器官发热，若人体器官温度升高过高，很可能对人体产生危害。出于伦理考虑，对人体开展电磁与热效应的实验显然不合适，因此数值仿真技术被广泛应用于手机辐射健康评估。通过查阅文献发现，时域有限差分(Finite DifferenceTime Domain,FDTD)方法被广泛应用于手机辐射健康评估([1]P.Bernardi,M.Cavagnaro,S.Pisa and E.Piuzzi,“Power absorption and temperature elevations induced inthe human head by a dual-band monopole-helix antenna phone,”IEEE Transactionson Microwave Theory and Techniques,vol.49,no.12,pp.2539-2546,Dec 2001.[2]T.Togashi et al.,FDTD Calculations of Specific Absorption Rate in FetusCaused by Electromagnetic Waves From Mobile Radio Terminal Using PregnantWoman Model,IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,vol.56,no.2,pp.554-559,Feb.2008.)，但该方法需要采用正交网格进行几何离散，难以精确拟合弯曲表面，存在阶梯近似误差。另外，现有数值仿真技术在进行人体热效应仿真时，往往忽略了人体皮肤的热辐射效应，同样会降低仿真精度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于辐射散热效应的手机辐射健康评估方法，通过采用四面体网格对几何模型进行剖分，以减小阶梯近似误差，提高几何建模精度；通过设置辐射边界条件，以描述人体皮肤热辐射效应，提高对人体温度分布的仿真精度。

本发明的技术方案是：将有限元方法应用于手机辐射健康评估，采用四面体网格对人体模型进行离散，更好的拟合人体表面，提高几何建模精度；在进行人体热效应仿真时，通过引入了辐射边界条件，描述人体皮肤热辐射效应，提高对人体温度分布的仿真精度，其实现步骤包括如下：

(1)建立手机及人体的几何模型，采用四面体单元对几何模型进行剖分，得到仿真分析所需的网格离散信息文件，包括四面体单元编号、每个四面体单元的顶点编号与坐标、每个四面体单元的材料属性；

(2)利用频域有限元方法对剖分后的模型进行电磁仿真，获取每个单元中心点的电场值；

(3)利用每个单元中心点的电场值计算每个单元中心点的比吸收率SAR；

(4)利用时域有限元方法，根据(3)得到的每个单元中心点处的比吸收率值，并设置辐射散热效应条件，对生物热方程进行求解，得到人体的温度分布序列。