1  引言

　　随着互联网技术和人工智能技术的发展，一种以启蒙陪伴、寓教于乐为目的的儿童学习机器人受到了众多家长们的青睐。它借助专为儿童打造的互联网学习资源，有效地帮助家长启发孩子，激发孩子的学习兴趣，提高自主学习能力。儿童学习机器人功能越强大，儿童日常使用率越高，目前国内儿童学习机器人产品质量良莠不齐，以次充好的现象时有发生。儿童长时间、近距离的使用儿童学习机器人势必会引发健康危害。人体电磁辐射EMF（Electromagnetic Fields）测试的目的是为了保证人身安全，是研究电子产品发射的电磁场对人身的影响。国内针对儿童学习机器人的EMF检测方法研究仍处于空白，造成了用户的焦虑和厂家的无标准可依。

 2 测试方法分析

     图表1是儿童学习机器人结构示意图，其内部通常包括嵌入式控制系统、电源模块、无线通讯系统、语音识别系统、行走动作控制模块、灯光控制模块、摄像头、显示屏等部分，工作频率涵盖蓝牙、Wi-Fi、红外等。

图表1 儿童学习机器人结构示意图

　　根据国家标准GB/T9254《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》中对信息类产品的定义：“主要功能为能对数据和电信消息进行显示、检索、传递、处理、交换或控制，且额定电压不超过600V的设备”，儿童学习机器人可以定义为信息技术设备。

　　物理学中通常使用磁通量密度（也叫磁感应强度或磁通密度，符号B）来表示磁场的强弱，单位是特斯拉（简称特T）。国际IEC关于家用电器产品EMF的时域评估方法适用于与信号类型无关（独立于场源频谱之外）的所有器具，对于宽频率的磁场利用转移函数将磁场强度归一化为频率50Hz（即0.05kHz）的磁通量密度有效值。图表2转移函数起点为=10Hz，终点为=400kHz，为～之间任意频率，所有的轴都采用对数比例。

图表2 转移函数特性

　　时域评估方法的测量步骤如下：

　　1）分别测量X、Y、Z三个方向的磁通量密度；

　　2）通过传递函数进行各分量信号的加权修正（50Hz）；

　　3）将加权结果平方、求和、取平均值；

　　4）计算均方根值：=，得到磁通量密度的有效值。

　　通过时域评估方法测试结果最终归一化为频率50Hz的磁通量密度有效值。计算出来的与欧盟推荐的电磁辐射暴露参考水平比较，计算磁场加权评估值=，当<1.0（即<100%）时，符合暴露限值要求。

 3 测量仪器选择

　　传统使用频谱分析仪或示波器进行电磁场辐射危害测量时，必须通过大量的计算获得，非常耗时且结果很容易出现问题。目前市场上有基于时域评价的集成化测量设备-电磁场辐射危害测试仪（图表3），它是专用于家电及通讯产品的人体电磁辐射（暴露）的测量仪器，可直接对磁场暴露进行评估，并且消除了运用FFT进行评估中存在的过高估计问题。

图表3 电磁场辐射危害测试仪

　　电磁场辐射危害测试仪的磁场探头靠近受试样品，在一定距离下测量其磁通密度的有效值，测量结果被直接转化成“参考限值的百分比”的形式显示在LCD液晶屏上，数字结果可以清晰地反映出当前情况和剩余的安全差数。

 4 样品实测分析

　　市面上售卖的儿童学习机器人产品五花八门，为了便于对检测方法的研究，本项目采集了28个批次热门品牌的儿童学习机器人样品。

4. 1 位置对测量结果的差异及原因分析

　　利用电磁辐射危害测试仪对样品六个面（正面、背面、左边、右边、顶部、底部）测量人体电磁辐射。测量时，磁感应探头正对着样品几何中心，距离样品表面0cm。探头和辐射源之间不能有人或物体的干扰。测量数据分布用折线图表示（图表4),28条折线表示28个样品在6个面的人体电磁辐射（暴露）水平，纵坐标表示样本测量人体电磁辐射（暴露）水平。

图表4 不同测试面的测量结果分布图

　　从测试结果可以看出，儿童学习机器人在不同测试面的磁场强度不同，数据峰值大概率出现在样品背面，而且测试样品的人体电磁辐射值随着音量的增大而呈增大的趋势。这是由于大部分儿童学习机器人的声音播放器安装在背面，这些播放器都选用了电磁式盆形喇叭。电磁式盆形喇叭由于结构简单，价格便宜，成为儿童学习机器人喇叭最常见形式，结构是用高强度的铝漆包线匝绕在钢盆上了，工作原理是通过磁路系统产生策动力，振动系统往复振动空气而发出声音。当儿童学习机器人通过电磁式盆形喇叭播放声音时，喇叭上的线圈的直流电流通，就会产生磁场。因此，对于这种采用电磁式盆形喇叭的儿童学习机器人应该重点测试声音此位置的人体电磁辐射。

4. 2 距离对测量结果的差异及原因分析

　　利用电磁辐射危害测试仪在样品的不同距离上测量人体电磁辐射。测量时，磁感应探头正对着样品几何中心，距离样品表面设定为0cm，10cm，30cm和50cm。探头和辐射源之间不能有人或物体的干扰。随机抽取15个样品，测量位置为样品正面几何中心，将音量调至最高，测量数据分布雷达图（图表5），5条曲线表示不同距离的人体电磁辐射（暴露）水平。

图表5 不同距离的测量结果分布图

　　从测试结果可以看出，儿童学习机器人的磁场分布在空间上是非均匀的，且损耗较大，磁通密度随着到样品表面距离减小而呈增加趋势，在样品表面最高。

4. 3 与其他的电子电气产品测量结果的比对

　　为了更直观的体现国内儿童学习机器人人体电磁辐射水平，利用同一个电磁辐射危害测试仪对我们日常生活中常见的电子电器产品进行人体电磁辐射测试。选取了电吹风、电磁炉、微波炉这三种常见的家用电器产品以及两款儿童学习机器人样品，分别对这5批次产品进行人体电磁辐射（暴露）水平测试。测试结果详见图表6。

　　图表6 儿童学习机器人与其他家用电器产品的人体电磁辐射测试结果

　　比较表格4的测量结果可以看出，在近距离使用时，某些儿童学习机器人的人体电磁辐射水平已经超过电吹风，接近电磁炉的水平。

　　综上所述，为了更好的保护儿童头部和躯干的中央神经组织系统，考虑儿童预期会近距离的使用儿童学习机器人产品，建议儿童学习机器人的测量距离为0cm，测试位置为样品六个面的几何中心位置，记录最高值为最终结果。

5  结束语

　　大众家庭在享受儿童学习机器人带来便利的同时，也更加重视电磁辐射对人体健康的危害。因此，在日常使用中，人体与儿童学习机器人应保持一定安全距离，避免暴露在超剂量的电磁辐射环境中。在儿童学习机器人投入市场之前，应对其人体电磁场暴露情况进行评估，促使产品生产商采取适当措施，降低设备对人体健康危害带来的风险。