(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の電磁気特性を模疑した固形誘電体よりなる測定対象内で、その測定対象の表面の近傍においてその表面より所定範囲だけ引き込んでいるところに電磁界プローブが配され、
上記測定対象に外部より照射された電磁波の電界強度が上記電磁界プローブで測定され、
その測定値にもとづき上記電磁波の上記測定対象に吸収された電力を測定する装置の校正方法であって、
電磁界プローブの測定値に校正係数を乗算して、表面電界強度を求め、
上記校正係数は測定対象の吸収電力をサーモグラフィにより測定した値にもとづき決定することを特徴とする吸収電力測定装置の校正方法。
【請求項２】
上記サーモグラフィ測定により測定対象の表面電界強度ａを求め、測定対象内の電磁界プローブで電界強度ｂを測定し、ａ／ｂを上記校正係数とすることを特徴とする請求項１記載の吸収電力測定装置の校正方法。
【請求項３】
上記測定対象とこれに電波を照射するアンテナとの距離Ｄを変更した複数のＤについて、上記表面電界強度ａと上記測定電界強度ｂをそれぞれ求め、これらａ／ｂの平均値を上記校正係数とすることを特徴とする請求項２記載の吸収電力測定装置の校正方法。
【請求項４】
上記測定対象に貫通穴が形成され、その貫通穴内に上記電磁界プローブが、その貫通穴に沿って移動自在に配され、上記電磁界プローブの貫通穴内の位置を調整する手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸収電力測定装置の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は人体の電磁気特性を模疑した固形誘電体よりなる測定対象内に電磁界プローブを配し、その電磁界プローブにより、測定対象に照射された電磁波のその測定対象に吸収された電力を測定する装置の校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来の吸収電力測定装置を示す。電磁波送信装置からそのアンテナ１２に１００Ｗ程度の電力を給電し、アンテナ１２から放射される電磁波を、人体の電磁気特性を模疑した固形誘電体よりなる測定対象１３に照射する。アンテナ１２から放射される電磁波エネルギは大きく、アンテナ１２と測定対象１３とが比較的近接している状態で或る程度の時間に亘って電磁波を照射し続けると、電磁波エネルギを吸収した測定対象１３の表面には温度分布が生じるに到る。この温度分布をサーモグラフカメラ１４を使用して観測する。サーモグラフカメラ１４により観測された温度分布に基づいて測定対象１３に吸収され電力を換算測定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した吸収電力測定装置を使用して測定対象１３の吸収電力を測定するために、測定対象１３に充分な温度分布を与えるには、一般に、アンテナ１２に対して１００Ｗ程度以上の高電力を給電しなければならない。給電電力を小さくすると、アンテナ１２から放射される電磁波エネルギが少なくなり、サーモグラフカメラ１４により観測できる程度の温度分布を測定対象１３に付与することができなくなる。従って、電磁波送信装置１１が低電力無線装置である場合、サーモグラフカメラ１４を使用して吸収電力測定装置を構成することは困難となる。
【０００４】
この発明は、測定対象に電磁界プローブを内挿して電磁界プローブにより測定される測定値に基づいて吸収電力を測定することにより上述の問題を解消した吸収電力測定装置の校正方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、人体の電磁気特性を模疑した固形誘電体よりなる測定対象内に電磁界プローブが、その表面よりわずか内側、３ｃｍ程度好ましくは２ｃｍ程度より内側に配され、測定対象に照射された電磁波の電界強度が測定され、その測定値にもとづき、測定対象の吸収電力が測定される装置においては、電磁界プローブにより測定された値Ｅ（ｄ）に校正係数ｆ（ｄ）を乗算して、その測定対象の実質的に表面位置であるその内側における電界強度Ｅs を求める。校正係数ｆ（ｄ）は、測定対象の表面での吸収電力値をサーモグラフィにより測定し、これと対応する表面電界強度と、電磁界プローブの測定値Ｅ（ｄ）とから求める。ｄは表面から電磁界プローブまでの距離、つまり埋込み深さであり、校正係数ｆ（ｄ）はｄの関数である。
【０００６】
このような校正方法が可能であるのは、次のことから云える。測定対象の表皮効果にもとづき、電界強度が表面の電界強度の１／ｅとなる距離をｄs とすると、
【数１】
0003685409.tif 000002
となる。ここでμr は測定対象の比透磁率、εr は比誘電率、σは導電率、ｃは光速、ｆは入射電磁波の周波数である。したがって、表面から距離ｄs だけ内側にプローブをずらして電界強度を測定した場合、その位置での電界強度をＥi とすれば、表面での電界強度は、ｅ×Ｅi となる。つまりプローブの表面からの距離をｄs とした時の測定電界強度Ｅi に校正係数ｅを乗算すれば表面電界強度Ｅs が求まる。このことから、表面付近からプローブまでの距離が表皮効果により求められるｄs 程度のオーダーである場合、校正係数ｆ（ｄ）をＥs ／Ｅ（ｄ）によって定義でき、表面付近での電界強度Ｅs はＥs ＝ｆ（ｄ）Ｅ（ｄ）によって評価される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明が対象とする吸収電力測定装置の例を示す。図４と対応する部分に同一符号を付けてある。この例では測定対象１３の形状として人体頭部を模疑したものである。電磁界プローブ２１が測定対象１３の表面の近く、つまり表面からの距離ｄが３ｃｍ程度、好ましくは２ｃｍ程度以内に配される。またこの例では測定対象１３の耳２２のつけねの近くの表面に一端が位置して、貫通穴２３が形成され、その貫通穴２３の耳２２の近くに電磁界プローブ２１が配される。図示例では、貫通穴２３は右耳の近くと鼻２４左側との間に形成されている。
【０００８】
電磁界プローブ２１は調整用支持棒２６の一端部に支持され調整用支持棒２６の他端は貫通穴２３から外部へ突出し、調整用支持棒２６を挿脱して、電磁界プローブ２１の表面からの距離ｄを調整できるようにされている。電磁界プローブ２１で測定された電界強度は調整用支持棒２６を通じるコード２７により演算表示器２８に接続される。電磁界プローブ２１で測定された電界強度は吸収電力に換算されて表示される。
【０００９】
測定対象１３を構成する人体の電磁気特性を模疑した固形誘電体としては、セラミックスを主成分とするもの、シリコンゴムを主成分とするもの、軽量誘電材料を用いるものなどがある。更に具体的な例としては合成樹脂粉末、高誘電率セラミックス粉末、炭素粉末を焼成し固形にしたものより成り、これら粉末の混合割合は、合成樹脂粉末３０〜９０容量％、高誘電率セラミックス粉末微量〜６０容量％、炭素粉末１０〜７０容量％の範囲とし、合成樹脂粉末はフッ素樹脂粉末、高誘電率セラミックス粉末はチタン酸バリウムセラミックス粉末、鉛複合ペロブスカイトセラミックス粉末、ビスマスセラミックス粉末の内から選択された何れかであり、この複合誘電体を構成する合成樹脂粉末、高誘電率セラミックス粉末、炭素粉末の混合割合をこの範囲内において調整することにより、種々の特定周波数の電磁波に対する人体の電磁気特性を適正に模疑することができる。
【００１０】
電磁界プローブ２１として、微小ダイポールと検波器とより成る等方性三軸プローブを使用する。或いは、電磁界プローブ２１として、ディアゾルミノメラニン（Ｄｉａｚｏｌｕｍｉｎｏｍｅｌａｎｉｎ：ＤＡＬＭ）を使用する。即ち、ＤＡＬＭを密封する透明カプセルを構成し、この透明カプセルにコード２７として光ファイバを接続する。ＤＡＬＭは無線伝送に使用される周波数帯域の電磁波が照射されると発光する性質を有し、ＤＡＬＭの発光強度は照射される電磁波の電界強度に応じて変化する。よってその発光強度を測定することにより吸収電力を測定することができる。
【００１１】
無線送信装置１１のアンテナ１２から電波を放射し、その電波が測定対象１３に照射され、その照射された電波の電界強度Ｅ（ｄ）が電磁界プローブ２１で測定され、その電界強度Ｅ（ｄ）は演算表示器２８へ供給され、校正係数ｆ（ｄ）が乗算され、表面電界強度Ｅs 又は対応吸収電力が表示される。
電磁界プローブ２１の表面からの距離ｄを、１／ｅだけ表皮効果により減衰する距離ｄs に選定しておけば、測定値Ｅ（ｄ）に校正係数ｆ（ｄ）＝ｅを乗算すればよい。つまりｄs を式（１）により演算して求めて電磁界プローブ２１を位置させることができる。
【００１２】
次に一般的な校正係数ｆ（ｄ）を求める例を示す。測定対象１３の表面での吸収電力値をサーモグラフィにより測定する。この測定はアンテナ１２と測定対象１３との距離Ｄをかえて行い、その各測定値と対応する表面電界強度ａi （ｉはＤに対応する変数）を求める。
また電磁界プローブ２１の表面からの距離ｄを変更し、例えば０．５ｃｍ、１．０ｃｍ、１．５ｃｍ、２．０ｃｍ、２．５ｃｍ、３．０ｃｍとした場合の各アンテナ１２と測定対象１３間の各距離Ｄi についてそれぞれ電磁界プローブ２１で電界強度を測定する。その各測定値をそれぞれ、ｂi ，ｃi ，ｄi ，ｅi ，ｆi ，ｇi とする時、各ｄi に対する校正係数ｆ（ｄi ）をそれぞれ次式で求める。
【００１３】
ｆ(0.5) ＝（Σａi ／ｂi ）／Ｎ，ｆ(1.0) ＝（Σａi ／ｃi ）／Ｎ
ｆ(1.5) ＝（Σａi ／ｄi ）／Ｎ，ｆ(2.0) ＝（Σａi ／ｅi ）／Ｎ
ｆ(2.5) ＝（Σａi ／ｆi ）／Ｎ，ｆ(3.0) ＝（Σａi ／ｇi ）／Ｎ
Σは何れもｉ＝１からＮまで、ＮはＤを変更して測定した、Ｄの変更回数である。
【００１４】
各Ｄi に対する各ａi ，ｂi ，ｃi ，ｄi ，ｅi ，ｆi ，ｇi の各値の例を図２に示す。図２においてはａi の測定はアンテナ出力を１００Ｗとして行い、その測定結果を１Ｗのデータに換算し、プローブ２１による測定はアンテナ出力を１Ｗとして行った。図２はＮ＝６であり、例えばｆ(0.5) を求めるには、Ｄ＝０．５の時の（×点の値（ａi ）／（○点の値（ｂi ））、Ｄ＝１．０時の（×点の値）／（○点の値）、以下同様にＤ＝１．５、Ｄ＝２．０、Ｄ＝２．５、Ｄ＝３．０の各（×点の値）／（○点の値）をそれぞれ求め、これら割算結果の和をＮ＝６で割算すればよい。
【００１５】
この図２に示したように電磁界プローブ２１を人体頭部モデル１３の表面に固定した場合、携帯無線機１１と人体頭部モデル１３とが０．５ｃｍ程度以上３ｃｍ以下離れている場合にはサーモグラフィによって測定を行った結果と電磁界プローブ２１によって測定を行った結果とが良く一致した。ところが、実際の携帯無線機の使用状態のように、人体頭部モデル１３に携帯無線機１１を密着させた状態で、電磁界プローブ２１によって電界強度を測定し、吸収電力値を求めたところ、サーモグラフィによる吸収電力値よりも高い値が測定された。このとき、測定値が高くなったのは、携帯無線機１１を密着させた状態では、頭部モデル１３に吸収された電力値ではなく、アンテナ１２から放射される電波を直接測定していることになってしまうためである。つまり、アンテナ１２とプローブ２１との距離が極端に近くなると結合が生じ、正確な電界強度を測定することができなくなる。
【００１６】
周波数が９００ＭＨz 付近の場合、電磁界プローブ２１の位置を０．５〜３ｃｍ内側に固定すれば、校正係数を測定値に掛けることで表面での吸収電力値を近似的に求められることが確認できている。つまり、図２に示す各線はほぼ直線であって３ｃｍ以内であれば、校正係数として線形比例係数として求めることができる。これより電磁界プローブ２１の位置は表面から、校正係数が線形比例係数として求まる範囲内とする。ところで、電磁界プローブ２１のダイナミック・レンジは下限が例えば２Ｖ／ｍであるので、出力の小さい携帯無線機１１でも吸収電力値を正確に測れるようにする必要がある。このことから、９００ＭＨz 帯の場合、約１〜２ｃｍ内側に電磁界プローブ２１を固定すればよい。
【００１７】
以上のようにして校正係数ｆ（ｄ）を求め、表面電界強度を校正し、これにもとづき、測定対象１３の吸収電力を求めることができる。表面電界強度が求まると、これを吸収電力に換算する手法は従来より知られており、その手法により行えばよい。このようにして測定した例を図３Ａに示す。曲線３１がアンテナ１２と測定対象１３間の距離Ｄに対する、この発明により校正した吸収電力（ＳＡＲ）を示し、曲線３２はサーモグラフィによる測定結果を示す。図３はｄ＝２．５ｃｍとし、測定周波数が９００ＭＨz の場合である。
【００１８】
一方、この発明により校正を行うことなく、電磁界プローブ２１の測定値をそのまま用いて吸収電力を求めると、図３Ｂの曲線３３のようになった。この時のサーモグラフィによる求めた吸収電力は曲線３４である。これよりアンテナ１２と測定対象１３が接近し、距離Ｄが１ｃｍ以内になると、アンテナ１２と電磁界プローブ２１とが直接結合して極端に高い値が生じ、吸収電力を正しく求めることができない。しかしこの発明による校正を行えば、図３Ａに示したようにアンテナ１２が測定対象１３に接近し、Ｄ＝１ｃｍ以下になって吸収電力を可成り正しく求めることができることが理解されよう。
【００１９】
アンテナ１２と電磁界プローブ２１との直接結合が生じない範囲内でなるべく、電磁界プローブ２１の表面からの距離ｄを小さくするように、調整用支持棒２６を貫通穴２３から挿脱して、ｄを変化させて電磁界プローブ２１の位置を調整する。つまり、例えばｄを徐々に小さくさせながら電界強度を測定し、測定電界強度がこれまでの変化に対し、急に大きくなる直前に、電磁界プローブ２１を固定する。あるいは、電磁界プローブ２１を表面から徐々に遠ざけ、電磁界プローブ２１の検出ダイナミック・レンジ内に測定電界が入る範囲で、なるべく表面から遠ざければ、アンテナ１２との直接結合のおそれがなく、かつ正しい測定も行える。このようにし最適化する。
このように固定した後、貫通穴２３の電磁界プローブ２１側、つまり例では耳２２側を蓋４１で塞ぐ。蓋４１も、人体の電磁気特性を模疑した誘電体で構成される。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、電磁界プローブを用いて吸収電力を測定することができる。予め校正係数ｆ（ｄ）を求めておくことにより、低電力無線機が人体のごく近傍にある場合の吸収電力値を正確に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明方法が対象とする吸収電力測定装置の例を示すブロック図。
【図２】電磁界プローブの測定対象表面からの距離ｄをパラメータとし、アンテナと測定対象間の距離Ｄを変化させた時の電界強度測定値を示す図。
【図３】アンテナと測定対象間距離に対する吸収電力値の関係を示す図。
【図４】従来の吸収電力測定装置を示す図。
【図１】
0003685409.tif 000003
【図２】
0003685409.tif 000004
【図３】
0003685409.tif 000005
【図４】
0003685409.tif 000006