未分类 · 2020年3月2日 0

什么材料可以阻止Wi-Fi信号?

难度 <! - 4 - >
所需时间 短(2-5天)
先决条件
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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科学伙伴。”什么材料可以阻挡Wi-Fi信号?” 科学伙伴,2017年7月28日,https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/CompSci_p047/computer-science/what-materials-can-block-a-wifi-signal。2019年7月6日访问。

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科学伙伴。(2017年7月28日)。什么材料可以阻止Wi-Fi信号?从…获得https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/CompSci_p047/computer-science/what-materials-can-block-a-wifi-signal


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。

技术说明

无线信号强度以称为 Decibel-milliwatts 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


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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。

<衰减(dBm)

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
表1。示例数据表。您可以更改或向表中添加行,具体取决于您计划测试的材料。

  1. 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:
    1. 与无线路由器在同一个房间,距离它几米远。
    2. 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)。
    3. 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。
    4. 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.
    5. 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。
  2. 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
    1. 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。
    2. 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。
    3. 有关示例实验设置的图表,请参见图2.
Wi-Fi阻挡材料的实验设置
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。

  1. 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。
  2. 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。
  3. 对每个剩余的阻挡材料重复步骤8.
  4. 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。
  5. 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!
  6. 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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