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龙源期刊网http://www.qikan.com.cn儿童智能手表电磁辐射分析
作者：叶秋仪王海邓正泉梁玲金
来源：《中国质量与标准导报》2017年第07期
摘要：儿童智能手表作为一款新型的消费类电子产品，目前尚无相应的国家或行业标准，产品潜在的质量安全问题受到社会普遍关注。论文着重分析了儿童智能手表的电磁辐射，参考手机的相关标准，对比分析了国内外标准的差异，选购了20批次产品，模拟儿童智能手表的实际通话场景，测量了儿童智能手表SAR值。关键词：儿童智能手表电磁辐射
Abstract：Children'ssmartwatch，asanewtypeofconsumerelectronicproducts，thereisnocorrespondingnationalorindustrystandardscurrently，potentialproductqualityandsafetyissuesarewidelyconcernedbythecommunity.Thearticlefocusesonanalyzingtheelectromagneticradiationofchildren'ssmartwatchandthedifferencesbetweendomesticandinternationalstandardsrefertotherelevantstandardsofmobilephones.MeasuredtheSARvaluethroughsimulatingtheactualcallscenefromthepurchased20batchesofchildren'ssmartwatch.Keywords：children'ssmartwatch，electromagneticradiation1前言
智能硬件在传统消费类电子产品中的应用，产生了智能可穿戴设备等新型电子产品。根据中国信息通信研究院发布的《移动智能终端暨智能硬件白皮书（2016）》[1]显示，2015年，全球智能可穿戴设备出货量约为7800万件，同比增长171.6%。目前，市场上智能可穿戴设备主要为智能手环和智能手表，智能手环的主要功能为运动健康，智能手表在产品功能上则包含运动健康、儿童安全、老人护理三大领域。
儿童丢失一直是社会舆论关注的热点，据中国之声《央广夜新闻》报道[2]，按照不同的统计数字，中国每年的失踪儿童不完全统计有20万人左右，找回来的大概只占到0.1%。儿童智能手表作为一款主打儿童安全的产品，其提供的定位、通话、电子围栏、历史轨迹等功能为家长实时监护孩子的活动提供了可能，该类产品也在近年得到了热销。
作为一类新兴产品，儿童智能手表出现为家长监护孩子提供了许多帮助，但由于该产品正处于产业发展的初期，相关的标准与法规尚不完善，产品质量参差不齐，关于儿童智能手表的安全问题在近年中一度成为舆论的热点，如电磁辐射、信息安全等。本文就社会普遍关注的儿童智能手表电磁辐射的相关技术标准进行分析，并购置了部分样品做测试测量。2儿童智能手表产品分析

龙源期刊网http://www.qikan.com.cn儿童智能手表通常由主控模块、GPS模块、GSM模块、Wifi模块、RFID、电源、蓝牙、传感器等部件构成，其示意图如图1所示。主控模块是手表的核心部件，用于接收与处理各部件信号；GPS、LBS（GSM模块）、Wifi模块构成多重定位系统，根据信号的强弱自动选择定位方式。
儿童智能手表电磁辐射主要来源于GSM模块，该模块是2G电话通讯系统，会进行信号的收发，因而会向外辐射信号，其辐射强度与发射功率相关。我国GSM系统主要包括900MHz和1800MHz两个工作频段，通常的GSM终端都支持在这两个频段间自由切换。GSM协议规定，终端发射功率是可以被基站控制的，采用GSM的终端在使用时，如果遇到远离基站，或者处于无线阴影区时，基站可以命令终端发出较大功率，一般最大的功率可能会达到2W。如果遇到终端离基站很近，且无任何遮挡物时，基站可以命令终端发出较小功率，最小功率为3.2mW[3]。3电磁辐射
现有的研究成果表明，长时间的电磁辐射可引起细胞形态和功能的改变，影响生物大分子（包括DNA、RNA和蛋白质）的合成、细胞的增殖和分化[4]。频率范围10MHz～300GHz，发热是吸收电磁能量的主要效果，温度升高超过1℃～2℃会产生很多生理效应，这些效应包括：神经和神经肌肉功能发生变化、血—脑屏障渗透性增强、视觉机能障碍（晶状体混浊和角膜异常）、与应激有关的免疫系统变化、血液变化、致畸性及细胞形态、水和电解液以及细胞膜机能发生变化[5]。且在局部暴露的情况下，某些敏感组织会首先受到损伤。
电磁辐射对人体的影响一般考虑的是热效应，由于人体各种器官均为有耗介质，在外界电磁场的作用下体内将产生感应电磁场，体内感应电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能量，用SAR（SpecificAbsorptionRate，比吸收率）来衡量热效应的大小。
SAR表示生物组织单位时间（dt）单位质量（dm或ρdV）所吸收的电磁波能量，单位为W/kg，可用下式表示[6]：
从式（1）可以看出，测量SAR值可以通过测量场强分布或温度变化进行评估。但通过测量温升的方法进行SAR评估很难进行，误差很大。因此，目前国际上普遍采用电场探头测量场强分布来进行SAR评估，以取得更高的测量精度。4相关技术标准分析
目前我国尚未发布儿童智能手表相应的国家或行业标准，产品也未纳入到3C强制性认证目录中，部分企业以“多媒体终端”或“儿童智能手机”等名称，将儿童智能手表产品归为音视频类或通讯类产品来申请CCC认证。
儿童智能手表的通讯系统是仿照手机设计的，因而手机的相关标准可以作为参照。在我国，《电信设备进网管理办法》第八条中规定，申请电信设备进网许可应该提供“检测报告或
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn产品认证证书”及“无线电发射设备型号核准证”。因此，手机获得电信设备进网许可证需要符合GB21288—2007《移动电话电磁辐射局部暴露限值》关于靠近头部的移动电话暴露限值，即2W/kg。
在测试方法上，电磁辐射的检测通常分为两类，一类是检测比吸收率，另一类是检测功率密度。GB/T28446.1—2012《手持和身体佩戴使用的无线通信设备对人体的电磁照射人体模型、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SAR评估规程（频率范围300MHz～3GHz）》为靠近耳边使用的无线通信设备SAR评估规程，该标准等同采用了IEC62209-1：2005，是GB21288—2007的测量方法标准；YD/T1644.2—2011《手持和身体佩戴使用的无线通信设备对人体的电磁照射人体模型、仪器和规程第2部分：靠近身体使用的无线通信设备的比吸收率（SAR）评估规程（频率范围30MHz～6GHz）》等同采用了IEC62209-2：2010，适用于靠近人体且发射距离不大于200mm的无线通信设备，包括置于脸部前和身体佩戴式等方式，该标准仍然是对SAR的评估规程。GB8702—2014《电磁环境控制限值》对于电磁辐射的检测是功率密度，该标准适用范围为公众暴露。由于儿童智能手表在使用时为靠近头部或身体，应为局部暴露，故在检测儿童智能手表对人体的电磁辐射时，应测量比吸收率。
在电磁辐射限制值的设定方面，国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）做了大量贡献，其发布的导则《限制时变电场、磁场和电磁场暴露的导则（300GHz以下）》从剂量、生物效应、流行病学三个方面分析了学术界对SAR值的研究成果，指出个体暴露在一般环境条件下，全身SAR值大约为4W/kg的场中约30分钟就会导致身体温度升高1℃。在此基础上，采用10倍的安全系数作为职业人群的暴露限值，即0.4W/kg；公众暴露则采用了额外的安全系数5，故全身平均SAR值为0.08W/kg。对于局部暴露，ICNIRP规定头部和躯干限值为2W/kg，肢体为4W/kg[7]。
在美国，联邦法典47CFRPart2.1093、FCCOETBulletin65SupplementC、ANSI/IEEEC95.1中，对无线电设备的电磁辐射均做了限值要求，头部和身体为1.6W/kg（1g），四肢为4.0W/kg（10g）。IEEE1528—2013为靠近头部的峰值空间平均SAR值的测试规程，KDB447498D01为靠近身体的测试规程，要求对于佩戴在身体上的设备测量SAR值时最小距离应不超过5mm。
欧盟的辐射暴露法规源自于国际电工委员会（IEC），EN50566：2013对无线电设备的电磁辐射做了限值要求，其中规定头部和身体限值为2.0W/kg（取10g），四肢为4.0W/kg（取10g）。在测试方法上，采用EN62209-1：2006进行靠近头部的测试，采用EN62209-2：2010进行靠近四肢的测试。
我国和欧美国家在SAR限值对比如表1所示，我国只对头部有限值，对身体和四肢无限值，而欧美国家均设定了相应的限值，且头部和身体部位较四肢更为严格。这是因为考虑到头部和身体的软组织较多，且分布着重要的人体器官，所以头部和身体相较于四肢更易遭受电磁辐射的危害。从表中可以看出，美国关于SAR值的限定更为严格，对头部和身体的限值不仅
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn数值更小，而且也采用了更为严格的数值处理办法——1g，也即通过1g立方块所吸收的电磁功率大小来计算量化到1kg的吸收值，由于人体组织液对电磁波的吸收和耗散，1g的立方块内往往电磁功率强度相对集中。5测试分析
电磁辐射的测量原理为：使用人体仿真模型，充入人体特性相同的人体模拟液；装上近场测量用的探头，测量人体模型内面的电场强度的分布；根据式（1），通过测量出的电场强度的分布来计算出SAR