微波爐電磁波-會洩漏多少功率-實際測試給你看

大家使用微波爐的時候是不是都會站得遠遠的? 這不外乎就是怕自己的身體被微波爐電磁波照到，影響身體健康，其實阿信助教也不知道微波到底會不會影響身體健康，因為坊間的資料幾乎都是有預設立場的，要嘛賣東西、要嘛就是純環保團體，總之我目前無法針對微波與健康的關係做評論，各位就不要再問我了，我不是健康專家，但我可以測量微波爐洩漏的功率給大家看。

測量微波爐電磁波的準備

為了做這個測試，我去弄了一個二手的微波爐，並在它的正前方放一個2.4GHz的Wifi天線，用來收微波爐洩漏的電磁波，因為微波爐的頻率就是在2.45GHz，另外我還準備了一台頻譜分析儀，這樣才能把收到的訊號送進頻譜分析儀裡面觀察，各位就可以在儀器的螢幕上看到洩漏出來的電磁波功率。

下圖就是整個量測系統接好的樣子，黑色的儀器稱為頻譜分析儀，白色的是微波爐，中間的Wifi天線會把收到的訊號，接入頻譜右下角的輸入端。你在頻譜的畫面上會看到一根凸起的訊號，就是目前收到的電磁波，但妙的是我的微波爐根本就還沒開電，那麼這跟訊號到底是打哪來的呢? 經過一番測試比對，原來目前這根訊號是我的無線麥克風所發出來的，而且它似乎會自動找一個較為安靜的頻道來使用，免得被干擾。

微波爐電磁波的洩漏程度

最直接的量測方式就是把微波爐打開，用頻譜看看有多少功率跑出來，也就是像下圖這樣的量測方式，這是非常直觀的，左邊的微波爐上電運轉之後，由右邊的頻譜分析儀來偵測微波爐洩漏的功率。

但在做這件事情之前，我得先把一杯水先放進微波爐，因為微波爐內在運轉的時候，裡面不能是空的，否則能量沒地方吸收，可能會打壞磁控管，所以我要放杯水進去，如下圖。

接著就把微波爐的電源打開，我只開了約10幾秒而已，避免杯子裡的水太燙，基本上只要能在頻譜分析儀上看到功率訊號就可以了，如下圖，有一根高高的訊號出現在頻譜的畫面之內，這個就是微波爐所洩漏的電磁波功率，經過計算這個功率大約為-20dBm。

那麼-20dBm到底是多少功率呢? 對於微波能量的單位dBm，如果對此有較陌生的朋友，您可以參考我這篇文章dBm dBmV 是甚麼單位-搞懂dB的衍伸單位，我在這裡就直接換算了，-20dBm換算為瓦特Watt就是10萬分之一瓦特，如果和40W的鎢絲燈泡相比的話，微波爐洩漏出來的電磁波大約是40W鎢絲燈泡的400萬分之一，這個能量其實相當小，這還是在很靠近微波爐所測量的結果，如果距離更遠，那麼功率就又更低了。只是這麼小的能量對於人體到底有沒有影響呢? 這我也不知道，這需要非常大規模的長期實驗才能知道，我不確定是否有人會做這樣的投資與研究。

微波爐的隔離效果-放Wifi熱點

接著我們來看一下微波爐箱體的隔離效果如何，測試的方法就是把手機開著Wifi熱點並將它關進微波爐裡面，這樣手機就會持續的發送Wifi訊號，我們只要在頻譜分析儀上觀察Wifi訊號的強度就可以了，簡單講整個量測系統就是像下圖這樣子。

當然你應該也發現了我還多弄了兩台PC在附近，因為我要測試流量，它們全都和這台手機的Wifi熱點連線，到時候我會跑Iperf來測試流量，這個概念很簡單，就是要看看當我把微波爐的門關起來之後，流量會不會下降? 最後提醒各位，這個階段的實驗並沒有要把微波爐上電，純粹只是要看箱體的隔離度而已，所以只有放手機在裡面喔，如果這時候把為波爐上電，我的手機可是會報銷的。

開門時的Wifi頻譜

首先來觀察箱門打開時的頻譜狀態，由於Wifi訊號的變化很快，頻譜分析儀必須要設定為Real time mode才能做即時的觀察，我的手機目前使用的Wifi頻道為Ch11，所以中心頻率為2.462GHz，因此頻譜分析儀的中心頻率也必須要設定為2.462GHz，Span就開一個Channel的寬度也就是20MHz，你就會在下圖中看到有一座淺藍色小山丘，這就是Ch11的Wifi訊號，藍色表示訊號在時間上的密度並不高，下方是頻譜圖Spectrogram，它的縱軸是時間，新出現的頻譜會出現在第一條線，前一條頻譜會往下挪，整個頻譜圖會慢慢往下滾動推進，讓你清楚頻譜在整個時間軸上的變化，目前來說由於尚未開始傳送資料，所以Spectrogram呈現紫色表示能量密度很低。

當我把兩台PC的Iperf打開之後，它們兩台PC之間就開始密集的傳送資料，頻譜上就會看到綠色的軌跡不斷出現，表示能量密度突然變高。Spectrogram上也能看到一條條綠色的頻譜往下推進，跟稍早之前的紫色相比，有很明顯的視覺落差。提醒各位，資料傳送這件事情不見得要用Iperf實現，你用FTP或網路芳鄰傳個很大的檔案也能達到相同效果。

關門時的Wifi頻譜

趁著資料傳送得如火如荼的時候，我突然間就把微波爐的門關起來，這時候你就會發現頻譜突然消失，Spectrogram上也突然間回到紫色的狀態，這表示Wifi訊號是真的有被阻隔掉的，所以證明了微波爐的箱體是確實有隔離效果的，但如果要很精確的測量箱體的隔離度是多少dB，以我目前的設備是辦不到的，而我也沒打算要測量到這麼精準，我只是測好玩的而已。

來看流量怎麼說

那麼在微波爐箱門關起來的時候，Iperf呈現甚麼數據呢? 請看下圖，我原先預計傳送30sec的封包，送到第10sec的時候，箱門關起來了，於是傳輸直接就停了，Client端完全認不到Server，因此出現Write fail的錯誤訊息，封包傳送因此停止。而箱門還沒蓋上之前它傳送的速度軌跡理論上應該要是偏向穩定的橫線，但因為我手殘有動到一些設定，所以讓測試結果不是那麼漂亮，因而呈現鋸齒狀，即便如此Iperf封包都還能傳送，但只要箱門一關起來，則是怎麼樣都傳不了。

微波爐的干擾

看來微波爐的箱體真的能夠抵擋2.4GHz頻段的Wifi訊號，根據第一個洩漏實驗的結果，若一個500W的微波爐僅洩漏十萬分之一瓦特的話，而我們在外部得到-20dBm的功率，那麼我們可以推估這個箱體大約可以隔離75dB左右的能量。那既然隔離度不是無窮大，而是個有限的數值，那就表示無論如何電磁波一定會洩漏，只不過是程度的問題而已。

那我就很好奇了，這洩漏出來的電磁波到底會影響Wifi到甚麼程度，所以我準備了下面這個實驗，把手機從微波爐內拿出來放外面，另外兩台PC一樣傳送Iperf封包，在此同時把微波爐的電源打開，我們來觀察洩漏的電磁波對於Wifi有甚麼干擾與影響，整個接線如下圖，跟前一個實驗相比，只有把手機拿出來而已。

受微波爐電磁波干擾的Wifi

微波爐上電之後，我們的頻譜真的是好精彩啊，除了Wifi本身的訊號之外，還有微波爐的訊號來湊熱鬧，而且呢微波爐電磁波的頻率還剛好跟Wifi Ch11重疊，於是乎整個頻譜根本就是亂七八糟的，微波爐洩漏的電磁波正恣意的踐踏Wifi訊號。各位在下圖中可以看到Spectrogram的兩側仍有著整齊的綠色軌跡，這就是Wifi的訊號，但中間的部分則有著黑黑的影子，這是微波爐的電磁波訊號，雖然它只有十萬分之一瓦特，由於它是單一頻率且能量較為集中，於是能量就輕易的超出Wifi訊號許多，因此顏色呈現黑色，黑色在這裡表示能量破表，而且微波爐的磁控管頻率不穩定，因此隨著時間的推進，黑色區域就會左搖右晃，就像是喝醉酒的人到處搖晃一樣，而且還踩在Wifi的訊號上，於是就形成了各位看到的樣子，我看這Wifi要傳資料應該有難度。

受干擾的傳輸速率軌跡

既然有傳送Iperf封包，我們當然也要來看一下在微波爐干擾之下傳輸速率的變化。下圖是微波爐的運作停止之後，Iperf的傳輸速率變化，你可以很明顯的看出來，由於干擾的關係，左邊的速率比較低，在第12秒的時候微波爐因為時間到而斷電，所以干擾消失傳輸速率瞬間衝高，所以微波爐洩漏的電磁波對於Wifi是有影響的。但如果你的Wifi頻道剛好不在微波爐的頻率上，那麼就不會有影響，例如你若用的是Wifi 5GHz，這和微波爐的2.45GHz差很多，則完全不會有影響。

燈泡放進微波爐

剛才我們都是用儀器測量微波爐洩漏的電磁波，但可惜的是以我目前的設備無法測量微波爐內的功率，由於裡面的功率實在太高，我如果把Wifi天線放進去的話應該會在微波爐內直接報銷，所以我決定用一個超級不精準但很有視覺效果的做法，就是把燈泡放進微波爐內。

金屬可以放進微波爐嗎?

欸! 所有的微波爐說明書不是都告訴我們不可以把金屬放進微波爐嗎? 所以助教您是ㄎ一ㄤ掉了嗎? 非也，我敢這麼作當然是有我的理由。首先，微波爐內磁控管所產生的強大磁場，會在金屬表面產生渦電流Eddy current，當這個電流大到一個程度，金屬就會發熱發紅，以燈泡的構造來說，鎢絲和燈座都是金屬的，但鎢絲很細電阻較高，燈座金屬面積大電阻較低，因此鎢絲較容易產生高溫甚至發紅，我就是要裡用這個原理來證明微波爐內的電磁波真的是超強，連燈泡都會亮，而燈座的金屬雖然也會升溫但還不至於發紅，畢竟它面積大散熱較快速，如果磁控管的功率再提升的話，我想連燈座的金屬應該也會發紅。

那為何說明書都不希望我們放金屬進微波爐? 因為雖然強大的磁場會讓金屬表面產生渦電流，但那只是占一小部分的能量，這些能量會穿透金屬，而且還穿透得挺薄的，也就是所謂的集膚效應。金屬對於電磁場來說，是不折不扣的鏡子，所以絕大部分的電磁波會在箱體內的金屬之間來回反射，如果內部沒有放個食物或水之類的東西來吸收能量，你的箱體內部就有機會被燒出一個洞來，這就是為甚麼我要把燈泡放在水裡面的原因，一方面吸收燈座金屬升溫的熱量，一方面吸收電磁波的能量，雖然這微波爐是二手貨，我還是不希望它壞掉。

燈泡真的放進微波爐

最後我真的要把燈泡放進微波爐內的轉盤了，為了做對照組，我在箱門外面也貼了一個同款的燈泡，然後上電觀察，如下圖所示。箱內的燈泡並非在所有的位置都會亮，僅在轉盤轉到某些特定位置的時候會亮，因為箱體內部由於電磁波反射的關係，會在箱體內部產生駐波，若燈泡剛好位在波峰，那麼燈泡的鎢絲就會亮，若燈泡遠離波鋒，鎢絲就會變暗。