| 难度 | <！ - 4 - > |
| 所需时间 | 短（2-5天） |
| 先决条件 | 无 |
| 材料可用性 | 该科学项目需要无线路由器和智能手机，平板电脑或具有Wi-Fi连接的计算机。有关详细信息，请参阅材料和设备列表。 |
| 费用 | 非常低（低于20美元） |
| 安全 | 没有问题 |
摘要
您是否曾因智能手机，平板电脑或笔记本电脑遭受Wi-Fi接收不良？某些材料实际上可以阻挡Wi-Fi信号;你认为这可能是你问题的一部分吗？在这个科学项目中，您将进行一项实验，以找出哪些材料导致无线路由器信号强度下降最大。目的
测量不同材料对无线路由器信号强度的影响程度。
积分
Ben Finio，PhD，Science Buddies
感谢Motorola Solutions，Inc。的Amandip Sehmbey在本项目创意的创作过程中提供技术建议。
引用本页
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最后编辑日期:2017-07-28
简介
可能的情况是，您可能使用智能手机，平板电脑或笔记本电脑等无线设备访问互联网。您是否曾因质量差或连接速度慢而感到沮丧？在这个科学项目中，您将了解获得良好接收的一个方面:可以物理阻挡Wi-Fi信号的材料。在开始之前，您需要了解有关Wi-Fi的更多背景信息。
Wi-Fi 是一种通信类型的通用名称，允许电子设备以无线方式交换数据或连接到Internet ，这意味着它们无需连接用电缆互相连接.Wi-Fi设备使用无线电波执行此操作，电磁辐射。您已经非常熟悉一种电磁辐射:可见光！可见光和无线电波只是电磁波谱的不同部分（见图1）。电磁波谱的每个部分具有不同的频率，或每秒的波数。频率以赫兹（Hz）测量，因此一赫兹（1 Hz）是每秒一个周期.Wi-Fi设备工作在2.4或5千兆赫（GHz）. Giga 是十亿的指标前缀（1,000,000,000，或10 9 ）。
图1。解释电磁频谱的图表。每种类型的辐射具有不同的频率。人类最熟悉可见光，因为这是我们用眼睛看到的，但是还有许多其他类型的辐射，包括我们看不到的无线电波（图片来源NASA，Wikimedia Commons用户InductiveLoad和NI47）。
当电磁辐射通过不同的材料时，它可以被衰减<或b弱化。以可见光为例。一些材料，如空气或透明玻璃，让可见光通过，几乎没有任何衰减。其他材料，如水或有色玻璃，只会让一些光通过;和其他像木头或金属一样会完全阻挡可见光。你认为同样的事情适用于无线电波吗？有些材料是否会削弱或完全阻挡无线电波，而其他材料会让它们通过？在这个科学项目中，您将通过测试不同材料阻止来自无线路由器的Wi-Fi信号的能力来发现。
无线信号强度以称为 Decibel-milliwatts 或 dBm 的单位测量.Decibel-milliwatts与您可能习惯使用的常规公制单位不同，如米，克和秒。分贝毫瓦测量信号的功率水平相对于1毫瓦（mW）的基准水平，其等于0dBm。因此，正dBm值的功率大于1 mW，负dBm值的功率小于1 mW。您为此项目测量的dBm值很可能是负数。重要的是要注意，接近零的值意味着更强的信号而不是远离零的值。例如，-15 dBm的信号强度是相当强的信号，而-90 dBm的信号强度是非常弱的信号。有关dBm的更多详细信息，请参阅参考书目中的参考。
术语和概念
- 无线网络
- 无线
- 无线电波
- 电磁辐射
- 电磁频谱
- 频率
- 赫兹（赫兹）
- Gigahertz（GHz）
- 千兆
- 减毒
问题
- 什么是电磁波谱？
- Wi-Fi使用哪部分电磁频谱？
- 您认为哪些材料会阻挡Wi-Fi信号？您认为哪些材料会让Wi-Fi信号通过？ （提示:查看参考书目中的一些参考文献，并进行自己的背景研究。）
- 什么是分贝毫瓦？哪个信号更强:-20 dBm或-80 dBm？
参考书目
- Brain，M.，Wilson，T。和Johnson，B。（n.d。）. WiFi如何工作.HowStuffWorks.com。检索2014年3月25日，来自 http://computer.howstuffworks.com/wireless-network.htm
- Mistral Solutions Pvt。有限公司（2009年8月）. Wi-Fi连接的注意事项:最大化范围和接收。检索2014年3月31日 http://www.mistralsolutions.com/hs-downloads/tech-briefs/aug09-物品3.html 。
- Bertolucci，J。（2011年5月16日）.阻止你的Wi-Fi的六件事，以及如何解决它们。这次调查是PCWorld。检索2014年3月31日，来自 http://www.pcworld.com/article/227973/six_things_that_block_your_wifi_and_how_to_fix_them.html 。
- 维基百科贡献者.（2014年3月19日）. dBm的的。检索2014年3月25日，来自 http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=DBm& OLDID = 600275060 。
材料和设备
- 无线路由器
- 支持Wi-Fi的设备，如智能手机，平板电脑，笔记本电脑或带Wi-Fi适配器的桌面
- 编程以分析无线信号的强度（最好以dBm为单位）。您需要找到适用于您的无线设备和操作系统的程序。
- 对于Windows设备，您可以使用 WiFiInfoViewer （Windows Vista，7和8）或 WirelessNetView （Windows XP）。请注意，这些程序旨在使用本机Windows无线驱动程序而不是第三方驱动程序，因此您可能需要禁用第三方驱动程序才能使其工作。询问成年人是否需要帮助才能运行这些程序。
- 对于Android设备，您可以使用 Wifi Analyzer 。
- 对于运行OS X 10.9或更高版本的Macintosh，您可以使用 WiFi强度指标。
- 对于其他操作系统，您必须搜索以dBm为单位测量Wi-Fi信号强度的应用程序或程序。使用iOS设备或较旧的Mac OS X设备进行此科学项目可能无法实现。
- 阻挡材料进行测试.注意:虽然可能无法使用所有材料，但理想情况下，您应该测试尺寸大致相同的片材/片材。虽然显然不可能切割钢制或玻璃烤盘，但您可以使用剪刀或工具刀切割铝箔，纸板或塑料等材料，以使每个测试纸的尺寸相同。一些重要建议包括:
- 铝箔
- 钢烤盘
- 玻璃烤盘
- 纸板
- 塑料
- 装满水的大容器
- 人体
- 实验室笔记本
声明:Science Buddies参与联盟计划家庭科学工具， Amazon.com ， Carolina Biological ，以及 Jameco Electronics 。联盟计划的收益有助于支持Science Buddies，501（c）（3）公益慈善机构，为每个人免费提供资源。我们的首要任务是学生学习。如果您对我们网站上的建议您为科学项目所做的购买有任何意见（正面或负面），请告诉我们。写信给我们 scibuddy@sciencebuddies.org 。
实验程序
- 确保您进行背景研究，并制定关于哪些材料会削弱Wi-Fi信号的假设。
- 下载并安装可以测量Wi-Fi连接信号强度的无线设备程序。有些程序会在0-100的范围内提供”信号质量” 等级，但理想情况下，您应该使用以dBm为单位提供测量的程序。有关详细信息，请参阅材料列表，如果您需要帮助安装该程序，请询问成年人。
- 在开始实验之前，请熟悉如何使用该程序。尝试在您家中走动，并使用该程序在不同位置进行信号强度测量。您是否了解如何以dBm读取测量值？你看到信号强度的变化吗？一旦您习惯使用该程序，请继续下一步。
- 在实验室笔记本中创建如表1所示的数据表。您将使用它来记录您的结果。
| 信号强度（dBm） | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 材料 | 试验1 | 试验2 | 试验3 | 平均 | |
| 无（控制） | |||||
| 铝箔 | |||||
| 钢烤盘 | |||||
| 人体 | |||||
| 纸板 | |||||
- 选择每个测试放置无线设备的位置。每个试验的位置保持一致非常重要。理想情况下，此位置应:
- 与无线路由器在同一个房间，距离它几米远。
- 与您的无线路由器在地板上的高度相同（即，这将根据您的路由器是在地板上还是在桌子/桌面上而改变）。
- 您的无线设备和路由器之间没有任何其他障碍，如家具或人员。
- 允许您查看无线设备的屏幕（以获取信号强度读数），而无需站在设备和路由器之间.
- 在每次试验之间保持无线设备的方向一致也很重要。例如，在试验之间不要将智能手机从水平位置旋转到垂直位置。选择一个方向，并为每个试验保持相同。
- 确定如何为每个试验安排测试材料。最重要的是为每个实验试验保持您的设置相同。
- 确保测试材料尽可能靠近路由器，而不接触它。您不希望意外碰撞路由器，因为移动路由器可能会导致信号强度发生变化。
- 您可以让一名志愿者站在旁边（不在路由器前面）并举起材料。或者，您可以使用教科书，胶带或其他家用材料将测试材料放在路由器前面。请记住将您使用的任何支撑结构放在一边（只是握住测试材料的边缘），这样它们就无助于阻挡路由器的信号。
- 有关示例实验设置的图表，请参见图2.
图2. 实验设置的示例图。请注意以下要点:1）测试材料靠近路由器，但不接触它，2）路由器和无线设备处于同一高度，3）进行实验的人不站在路由器和无线设备。
- 首先测量没有阻挡材料的信号强度。这是你实验的控制。以dBm为单位测量信号强度，并在数据表第一行的”试验1″ 下输入该值。重复这两次，总共进行三次试验。
- 现在，设置您的第一个阻挡材料。在数据表中记录三个独立的信号强度读数。切记不要在两次试验之间移动阻挡材料或无线设备。
- 对每个剩余的阻挡材料重复步骤8.
- 对于每种阻挡材料（以及没有材料的控制情况），以dBm为单位计算平均信号强度，并在数据表中输入该值。
- 通过从信号强度中减去信号强度而不用材料（您的控制案例），计算每种材料的信号衰减，并输入数据表中的值。例如，假设对于您的控制，您测量的平均信号强度为-15 dBm，对于某种材料（我们称之为材料A），您测量的平均信号强度为-40 dBm。材料A的衰减为（-15 dBm） – （ – 40 dBm）= 25 dBm。小心跟踪负面迹象！
- 在水平线（x轴）上创建材质类型的条形图，在垂直线（y轴）上以dBm为单位创建衰减。记得标记图表的轴。哪种材料最能减弱Wi-Fi信号？至少？根据您的背景调查，您的结果与您的预测一致吗？
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