葉秋儀 王海 鄧正泉 梁玲金

（廣州市標準化研究院）

兒童智能手表電磁輻射分析1）

葉秋儀 王海 鄧正泉 梁玲金

（廣州市標準化研究院）

兒童智能手表作為一款新型的消費類電子產(chǎn)品，目前尚無相應的國家或行業(yè)標準，產(chǎn)品潛在的質量安全問題受到社會普遍關注。論文著重分析了兒童智能手表的電磁輻射，參考手機的相關標準，對比分析了國內外標準的差異，選購了20批次產(chǎn)品，模擬兒童智能手表的實際通話場景，測量了兒童智能手表SAR值。

兒童智能手表 電磁輻射

1 前言

智能硬件在傳統(tǒng)消費類電子產(chǎn)品中的應用，產(chǎn)生了智能可穿戴設備等新型電子產(chǎn)品。根據(jù)中國信息通信研究院發(fā)布的《移動智能終端暨智能硬件白皮書（2016）》[1]顯示，2015年，全球智能可穿戴設備出貨量約為7800 萬件，同比增長 171.6%。目前，市場上智能可穿戴設備主要為智能手環(huán)和智能手表，智能手環(huán)的主要功能為運動健康，智能手表在產(chǎn)品功能上則包含運動健康、兒童安全、老人護理三大領域。

兒童丟失一直是社會輿論關注的熱點，據(jù)中國之聲《央廣夜新聞》報道[2]，按照不同的統(tǒng)計數(shù)字，中國每年的失蹤兒童不完全統(tǒng)計有20萬人左右，找回來的大概只占到0.1%。兒童智能手表作為一款主打兒童安全的產(chǎn)品，其提供的定位、通話、電子圍欄、歷史軌跡等功能為家長實時監(jiān)護孩子的活動提供了可能，該類產(chǎn)品也在近年得到了熱銷。

作為一類新興產(chǎn)品，兒童智能手表出現(xiàn)為家長監(jiān)護孩子提供了許多幫助，但由于該產(chǎn)品正處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期，相關的標準與法規(guī)尚不完善，產(chǎn)品質量參差不齊，關于兒童智能手表的安全問題在近年中一度成為輿論的熱點，如電磁輻射、信息安全等。本文就社會普遍關注的兒童智能手表電磁輻射的相關技術標準進行分析，并購置了部分樣品做測試測量。

2 兒童智能手表產(chǎn)品分析

兒童智能手表通常由主控模塊、GPS模塊、GSM模塊、Wifi模塊、RFID、電源、藍牙、傳感器等部件構成，其示意圖如圖1所示。主控模塊是手表的核心部件，用于接收與處理各部件信號；GPS、LBS（GSM模塊）、Wifi模塊構成多重定位系統(tǒng)，根據(jù)信號的強弱自動選擇定位方式。

圖1 兒童智能手表構造示意圖

兒童智能手表電磁輻射主要來源于GSM模塊，該模塊是2G電話通訊系統(tǒng)，會進行信號的收發(fā)，因而會向外輻射信號，其輻射強度與發(fā)射功率相關。我國GSM系統(tǒng)主要包括900MHz和1800MHz兩個工作頻段，通常的GSM終端都支持在這兩個頻段間自由切換。GSM協(xié)議規(guī)定，終端發(fā)射功率是可以被基站控制的，采用GSM的終端在使用時，如果遇到遠離基站，或者處于無線陰影區(qū)時，基站可以命令終端發(fā)出較大功率，一般最大的功率可能會達到2W。如果遇到終端離基站很近，且無任何遮擋物時，基站可以命令終端發(fā)出較小功率，最小功率為3.2mW[3]。

3 電磁輻射

現(xiàn)有的研究成果表明，長時間的電磁輻射可引起細胞形態(tài)和功能的改變，影響生物大分子(包括DNA、RNA 和蛋白質)的合成、細胞的增殖和分化[4]。頻率范圍10MHz～300GHz，發(fā)熱是吸收電磁能量的主要效果，溫度升高超過1℃～2℃會產(chǎn)生很多生理效應，這些效應包括：神經(jīng)和神經(jīng)肌肉功能發(fā)生變化、血—腦屏障滲透性增強、視覺機能障礙（晶狀體混濁和角膜異常）、與應激有關的免疫系統(tǒng)變化、血液變化、致畸性及細胞形態(tài)、水和電解液以及細胞膜機能發(fā)生變化[5]。且在局部暴露的情況下，某些敏感組織會首先受到損傷。

電磁輻射對人體的影響一般考慮的是熱效應，由于人體各種器官均為有耗介質，在外界電磁場的作用下體內將產(chǎn)生感應電磁場，體內感應電磁場將會產(chǎn)生電流，導致吸收和耗散電磁能量，用SAR（Specific Absorption Rate，比吸收率）來衡量熱效應的大小。

SAR表示生物組織單位時間（dt）單位質量（dm或ρdV）所吸收的電磁波能量，單位為W/kg，可用下式表示[6]：

式中：

E——組織中電場強度的有效值，V/m；

σ——機體組織的電導率，S/m；

ρ——機體組織的密度，kg/m3；

ch——機體組織的熱容量，J/（kg·K）；

從式（1）可以看出，測量SAR值可以通過測量場強分布或溫度變化進行評估。但通過測量溫升的方法進行SAR評估很難進行，誤差很大。因此，目前國際上普遍采用電場探頭測量場強分布來進行SAR評估，以取得更高的測量精度。

4 相關技術標準分析

目前我國尚未發(fā)布兒童智能手表相應的國家或行業(yè)標準，產(chǎn)品也未納入到3C強制性認證目錄中，部分企業(yè)以 “多媒體終端”或“兒童智能手機”等名稱，將兒童智能手表產(chǎn)品歸為音視頻類或通訊類產(chǎn)品來申請 CCC 認證。

兒童智能手表的通訊系統(tǒng)是仿照手機設計的，因而手機的相關標準可以作為參照。在我國，《電信設備進網(wǎng)管理辦法》第八條中規(guī)定，申請電信設備進網(wǎng)許可應該提供“檢測報告或產(chǎn)品認證證書”及“無線電發(fā)射設備型號核準證”。因此，手機獲得電信設備進網(wǎng)許可證需要符合GB 21288—2007《移動電話電磁輻射局部暴露限值》關于靠近頭部的移動電話暴露限值，即2W/kg。

在測試方法上，電磁輻射的檢測通常分為兩類，一類是檢測比吸收率，另一類是檢測功率密度。GB/T 28446.1—2012《手持和身體佩戴使用的無線通信設備對人體的電磁照射 人體模型、儀器和規(guī)程 第1部分：靠近耳邊使用的手持式無線通信設備的SAR評估規(guī)程（頻率范圍300MHz～3GHz）》為靠近耳邊使用的無線通信設備SAR評估規(guī)程，該標準等同采用了IEC 62209-1：2005，是GB 21288—2007的測量方法標準；YD/T 1644.2—2011《手持和身體佩戴使用的無線通信設備對人體的電磁照射 人體模型、儀器和規(guī)程 第2部分：靠近身體使用的無線通信設備的比吸收率（SAR）評估規(guī)程（頻率范圍30MHz～6GHz）》等同采用了IEC 62209-2：2010，適用于靠近人體且發(fā)射距離不大于200mm的無線通信設備，包括置于臉部前和身體佩戴式等方式，該標準仍然是對SAR的評估規(guī)程。GB 8702—2014《電磁環(huán)境控制限值》對于電磁輻射的檢測是功率密度，該標準適用范圍為公眾暴露。由于兒童智能手表在使用時為靠近頭部或身體，應為局部暴露，故在檢測兒童智能手表對人體的電磁輻射時，應測量比吸收率。

在電磁輻射限制值的設定方面，國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）做了大量貢獻，其發(fā)布的導則《限制時變電場、磁場和電磁場暴露的導則（300 GHz以下）》從劑量、生物效應、流行病學三個方面分析了學術界對SAR值的研究成果，指出個體暴露在一般環(huán)境條件下，全身SAR值大約為4W/kg的場中約30分鐘就會導致身體溫度升高1℃。在此基礎上，采用10倍的安全系數(shù)作為職業(yè)人群的暴露限值，即0.4 W/kg；公眾暴露則采用了額外的安全系數(shù)5，故全身平均SAR值為0.08 W/kg。對于局部暴露，ICNIRP 規(guī)定頭部和軀干限值為2 W/kg，肢體為4 W/kg[7]。

在美國，聯(lián)邦法典47CFR Part2.1093、FCC OET Bulletin 65 Supplement C、ANSI/IEEE C95.1中， 對無線電設備的電磁輻射均做了限值要求，頭部和身體為1.6W/kg（1g），四肢為4.0W/kg（10g）。IEEE 1528—2013為靠近頭部的峰值空間平均SAR值的測試規(guī)程，KDB 447498 D01為靠近身體的測試規(guī)程，要求對于佩戴在身體上的設備測量SAR值時最小距離應不超過5mm。

歐盟的輻射暴露法規(guī)源自于國際電工委員會（IEC），EN 50566：2013對無線電設備的電磁輻射做了限值要求，其中規(guī)定頭部和身體限值為2.0W/kg（取10g），四肢為4.0W/kg（取10g）。在測試方法上，采用EN 62209-1：2006進行靠近頭部的測試，采用EN 62209-2：2010進行靠近四肢的測試。

我國和歐美國家在SAR限值對比如表1所示，我國只對頭部有限值，對身體和四肢無限值，而歐美國家均設定了相應的限值，且頭部和身體部位較四肢更為嚴格。這是因為考慮到頭部和身體的軟組織較多，且分布著重要的人體器官，所以頭部和身體相較于四肢更易遭受電磁輻射的危害。從表中可以看出，美國關于SAR值的限定更為嚴格，對頭部和身體的限值不僅數(shù)值更小，而且也采用了更為嚴格的數(shù)值處理辦法——1g，也即通過1g立方塊所吸收的電磁功率大小來計算量化到1kg的吸收值，由于人體組織液對電磁波的吸收和耗散，1g 的立方塊內往往電磁功率強度相對集中。

表1 我國和歐美國家SAR限值對比

5 測試分析

電磁輻射的測量原理為：使用人體仿真模型，充入人體特性相同的人體模擬液；裝上近場測量用的探頭，測量人體模型內面的電場強度的分布；根據(jù)式（1），通過測量出的電場強度的分布來計算出SAR的平均值[8]。

在測量設備上，由瑞士SPEAG公司生產(chǎn)的DASY5測試系統(tǒng)是目前市場上較為常用的比吸收率測試系統(tǒng)，如圖2所示，該系統(tǒng)包括計算機、數(shù)據(jù)采集單元、電場探頭、探頭定位機械臂、測量環(huán)境場地、裝模擬液的人體模型、被測物、固定被測物夾具等部件。

圖2 DASY5測試系統(tǒng)

兒童智能手表的日常使用場景為：當進行語音通話時，是置于臉部前面的，如圖3所示，其他時間則是佩戴在手腕處。因此，采用的測試標準為YD/T 1644.2—2011，根據(jù)要求，置于臉前式設備在距離模型表面25mm位置處進行測試，如圖4所示為測試時的安裝圖；肢體佩戴式則采用緊貼模型的方式，如圖5所示。

圖3 兒童手表通話時的示意圖

圖4 置于臉前式測試定位

圖5 手腕佩戴式測試定位

本試驗從網(wǎng)上和實體店共采集了20批次樣品，價格區(qū)間從幾十元到七百元，其中200元以下7批次，200～500元9批次，500元以上4批次，通過試驗有效測得16批次產(chǎn)品在臉部前面和配戴在手腕上的電磁輻射值。結果顯示，16批次產(chǎn)品臉部前面的SAR均在2W/kg以下，手腕的SAR值均在4W/kg以下（測量結果只對本次樣品負責）。

6 結語

兒童智能手表作為可穿戴設備的一種，其從產(chǎn)生到高速增長時間較短，缺少相關國家或行業(yè)標準的規(guī)范，生產(chǎn)制造門檻低，市場產(chǎn)品種類繁多，品質不一。本文所分析的國內外標準，可作為國家和行業(yè)標準尚未發(fā)布前，產(chǎn)品測試的參考標準。

由于兒童智能手表是針對特殊群體且長時間佩戴的產(chǎn)品，而低強度電磁場下的暴露對健康可能造成的影響一直存在爭議，尤其是電磁輻射對兒童健康的影響，因此其產(chǎn)品質量安全還難以評估。建議相關行業(yè)針對兒童智能手表，制定相應的產(chǎn)品標準，對電磁輻射的限值和測試要求做出明確的規(guī)定，以進一步規(guī)范市場秩序。

對于消費者，建議選擇進行過3C認證的產(chǎn)品，雖然兒童智能手表未納入3C認證目錄，但從樣品分析來看，有實力的企業(yè)會將產(chǎn)品歸類到移動電話類目進行3C認證，這類產(chǎn)品的輻射控制在標準范圍內，正常使用風險較小。

[1]中國信息通信研究院.移動智能終端暨智能硬件白皮書（2016年）[R/OL].[2016-10]. http://www.caict.ac.cn/ kxyj/qwfb/bps/201610/P020161027525277225001.pdf.

[2]我國每年約有20萬兒童失蹤 僅有0.1%能找回[EB/OL]. (2013-06-02)[ 2016-8-22]，中國廣播網(wǎng)，http://china. cnr.cn/yxw/201306/t20130602_512724290.shtml.

[3]李旸，逯貴禎. SM與CDMA手機輻射的比較[J]. 中國傳媒大學學報（自然科學版），2008，15（2）：6-9.

[4]王長振，吳可，叢建波. 電磁輻射的生物學效應及生物醫(yī)學應用[J]. 中華物理醫(yī)學與康復雜志，2003，25（1）：51-53.

[5]曹毅，童建.電磁輻射生物效應研究綜述[J]. 環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學，2007，24（2）：222-226.

[6]林浩.比吸收率（SAR）測量值的比對評估[J]. 現(xiàn)代電信科技，2012（3）：43-47.

[7]International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. Exposure to high frequency electromagnetic fields, biological effects and health consequences (100 kHz-300 GHz)[ R/OL].[2009]. www.icnirp.org.

[8]中國通信標準化協(xié)會. YD/T 1644.2—2011手持和身體佩戴使用的無線通信設備對人體的電磁照射 人體模型、儀器和規(guī)程 第2部分：靠近身體使用的無線通信設備的比吸收率（SAR）評估規(guī)程（頻率范圍30MHz～6GHz）[S]. 北京：人民郵電出版社，2012.

Analyze Electromagnetic Radiation of Children's Smartwatch

Ye Qiuyi, Wang Hai, Deng Zhengquan, Liang Lingjin
( Guangzhou Institute of Standardization )

Children's smartwatch, as a new type of consumer electronic products, there is no corresponding national or industry standards currently, potential product quality and safety issues are widely concerned by the community. The article focuses on analyzing the electromagnetic radiation of children's smartwatch and the differences between domestic and international standards refer to the relevant standards of mobile phones. Measured the SAR value through simulating the actual call scene from the purchased 20 batches of children's smartwatch.

children's smartwatch, electromagnetic radiation

1）基金項目：廣州市標準化研究院科技項目（編號：GZISKJS201606）。