
聯(lián)系熱線
EMI傳播路徑通常分為兩種類型:傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。 任何電磁干擾的發(fā)生都必須有干擾能量的傳輸和傳輸路徑(或傳輸通道)。 一般認(rèn)為,電磁干擾傳輸有兩種形式:一是傳導(dǎo)傳輸方式;二是傳導(dǎo)傳輸方式。 另一種是輻射傳輸法。 因此,從受干擾傳感器的角度來(lái)看,干擾耦合可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩類。 傳導(dǎo)傳輸必須在干擾源和傳感器之間有完整的電路連接。 干擾信號(hào)沿著這個(gè)連接電路傳輸?shù)絺鞲衅鳎斐筛蓴_。 該傳輸電路可以包括導(dǎo)線、設(shè)備的導(dǎo)電預(yù)制部件、電源、公共阻抗、地平面、電阻、電感、電容和互感器件等。
輻射傳輸以電磁波的形式通過(guò)介質(zhì)傳播,根據(jù)電磁場(chǎng)定律向周圍空間發(fā)射干擾能量。 輻射耦合有三種常見類型:
1、天線A發(fā)射的電磁波意外被天線B接收到,稱為天線間耦合;
2、空間電磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)線感應(yīng)耦合,稱為場(chǎng)單耦合;
3、兩根平行導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)感應(yīng)稱為單線的感應(yīng)耦合。 在實(shí)際工程中,兩個(gè)設(shè)備之間的干擾通常涉及多種方式的耦合。 正是由于多種耦合途徑同時(shí)存在,反復(fù)交叉耦合,共同形成干擾,使得電磁干擾變得不可控。
醫(yī)療設(shè)備在診療中發(fā)揮的重要作用,電磁干擾對(duì)其的影響直接關(guān)系到患者的人身安全。 當(dāng)前醫(yī)療設(shè)備的大規(guī)模、高靈敏、智能化的實(shí)現(xiàn),使其更容易受到電磁干擾的影響。 尤其是這些抗干擾能力差(即電磁兼容性差)的診斷儀器,為醫(yī)生提供了失真的數(shù)據(jù)、波形、圖像等信息,阻礙了醫(yī)生做出正確的診斷。 事實(shí)上,它會(huì)影響有效的根治治療,甚至釀成災(zāi)難。 國(guó)際上有許多關(guān)于人類生命的報(bào)告。
日本FDA判定車禍疑似醫(yī)療設(shè)備電磁干擾造成; 一名裝有腎除顫器的患者在救護(hù)車上時(shí),除顫失敗,因?yàn)榫茸o(hù)人員使用單向無(wú)線通信設(shè)備。 病人監(jiān)護(hù)儀受到電磁干擾,導(dǎo)致病人因無(wú)法察覺的心律失常而死亡。 設(shè)備 CAT 顯示屏受到過(guò)度干擾,導(dǎo)致醫(yī)護(hù)人員無(wú)法確定心律,導(dǎo)致患者難以復(fù)蘇。
中國(guó)聯(lián)通手機(jī)會(huì)干擾兒童保育箱、輸液泵、人工透析器、除顫器和心臟起搏器。 因此,日本診所嚴(yán)格禁止在有此類設(shè)備的病房?jī)?nèi)使用手機(jī)嬰兒呼吸監(jiān)測(cè)儀(嬰兒呼吸監(jiān)測(cè)儀)。 專門為阻止事件而設(shè)計(jì)的報(bào)告裝置)受到調(diào)頻廣播電臺(tái)發(fā)射的干擾調(diào)制波的影響,擾亂了呼吸節(jié)律,導(dǎo)致報(bào)告失敗。
里面的例子只講外部電磁干擾對(duì)醫(yī)療設(shè)備的影響。 然而,現(xiàn)代醫(yī)療使用各種高頻和射頻發(fā)射器、高靈敏度的電氣和電子裝置和元件,以及利用射頻能量作為診斷或治療的設(shè)備。 系統(tǒng)(MAI)在工作時(shí),可能作為EMI干擾源,通過(guò)不同的耦合途徑向周圍傳播不同頻率范圍和電磁場(chǎng)硬度的有用或無(wú)用的電磁波,無(wú)線電廣播通信服務(wù)的工作和其他周圍設(shè)備,而且它們?cè)诔R姷碾姶怒h(huán)境中,還可能存在周圍電源、電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備的干擾。 因此,很多醫(yī)療設(shè)備既是干擾源,又是敏感設(shè)備,也就是說(shuō)它們具有干擾和被干擾的雙重特性。 因此,一個(gè)值得我們思考的問(wèn)題是,在這種復(fù)雜的電磁環(huán)境下,醫(yī)療設(shè)備如何才能達(dá)到既不免受干擾又較小化的狀態(tài)? 它可以減少其他類型的電磁干擾的影響,較大限度地減少對(duì)其他設(shè)備或人體的電磁干擾,從而達(dá)到平衡。 電磁矛盾就是這樣一個(gè)概念。
電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中按要求運(yùn)行而不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備造成無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。 為此,EMC包括兩個(gè)要求:一方面,是指設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定限度; 另一方面,意味著該設(shè)備對(duì)環(huán)境中存在的電磁干擾有一定的影響。 一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。
為了實(shí)現(xiàn)同一電磁環(huán)境中的醫(yī)療設(shè)備或系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行,不妨礙正常的無(wú)線電通信,不干擾周圍設(shè)備的正常運(yùn)行,必須構(gòu)建一個(gè)規(guī)則,不僅控制設(shè)備的抗干擾能力或系統(tǒng)規(guī)定,即設(shè)備的抗干擾水平不能太低。 如果將發(fā)射水平和抗干擾水平限制在規(guī)定的發(fā)射限值和規(guī)定的抗擾度限值內(nèi),設(shè)備就達(dá)到了電磁兼容的目的。 任何有源的醫(yī)療電子設(shè)備都會(huì)向外界輻射電磁場(chǎng)。 然而,輻射磁場(chǎng)很強(qiáng)并且具有不同的頻率。 磁場(chǎng)越強(qiáng),對(duì)外界的干擾就越強(qiáng)。
發(fā)射值與抗擾度限值的距離越大,電磁兼容性越大,設(shè)備的電磁兼容性越高。 因此,限制醫(yī)療設(shè)備的對(duì)外發(fā)射水平,增強(qiáng)其對(duì)電磁環(huán)境的抗擾度,可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備與環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。
隨著醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題日益凸顯,世界許多國(guó)家都采取了監(jiān)管措施來(lái)控制醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品的電磁兼容性。 中國(guó)政府也特別關(guān)注這個(gè)問(wèn)題。 2005年4月1日,國(guó)家乳品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YY0505-2005醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容要求及試驗(yàn)》。 經(jīng)過(guò)三年的實(shí)施過(guò)渡期,將于2007年4月1日起實(shí)施。這就要求我們?cè)卺t(yī)療實(shí)踐中貫徹這一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),努力提高醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容性,提高設(shè)備的抗干擾能力,并較大限度地減少潛在的電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)。 YY0505-2012將于2015年1月1日實(shí)施。
理論和實(shí)踐研究表明,無(wú)論是復(fù)雜的系統(tǒng)還是簡(jiǎn)單的設(shè)備,任何電磁干擾的發(fā)生都必須滿足三個(gè)基本條件:一是要有干擾源;二是要有干擾源。 其次,要有傳播干擾能量的方式和渠道; 第三,必須有被干擾物體的反應(yīng)。 在電磁兼容理論中,受干擾的物體統(tǒng)稱為敏感設(shè)備(或傳感器)。 因此,干擾源、干擾傳播路徑(或傳輸通道)和敏感設(shè)備被稱為電磁干擾三要素。
對(duì)于醫(yī)療設(shè)備和系統(tǒng),要求具有不影響廣播、電視、無(wú)線電通信等業(yè)務(wù)或其他設(shè)備和系統(tǒng)的基本性能,還要求具有一定的抗電磁干擾能力。 其基本性能不受電磁干擾的影響。 所謂抗擾度是指設(shè)備或系統(tǒng)在不增加運(yùn)行性能的情況下面對(duì)電磁威脅的能力。 這表明設(shè)備或系統(tǒng)在面對(duì)電磁干擾時(shí)不提高性能的能力。 免疫力越高。 越高,就越能抵御外界電磁干擾。
電磁恐嚇源可分為自然恐嚇源和人為恐嚇源。 自然恐嚇源包括月球上隨處可見的閃電引起的雷電噪聲、爆燃和太陽(yáng)黑子活動(dòng)引起的噪聲等??謬樤窗矣秒娖骰蚱渌姎庠O(shè)備引起的電磁恐嚇。 恐嚇,本文涉及的主要是人為的恐嚇。
增強(qiáng)敏感設(shè)備的抗擾度是實(shí)現(xiàn)電磁兼容的有效手段。 醫(yī)療設(shè)備的抗擾度分為7類:
(1)靜電放電,(2)射頻輻射抗擾度,(3)快速瞬變脈沖群,(4)雷電浪涌,(5)射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度,(6)工頻磁場(chǎng),(7)電流電壓驟降??、短期中斷和電流變化抗擾度。 提高這7個(gè)方面的抗擾度是提高電磁兼容性的好方法。 解決電磁兼容問(wèn)題,只需從以上三個(gè)要求入手,控制干擾源即可。 電磁輻射,抑制電磁干擾的傳播路徑,降低敏感設(shè)備的抗干擾能力。 只要三要素缺一,電磁干擾就難以實(shí)現(xiàn)。
作為醫(yī)療設(shè)備的用戶,我們更關(guān)心系統(tǒng)間的電磁兼容問(wèn)題。 系統(tǒng)間的兼容技術(shù)也是通過(guò)屏蔽、接地和混合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,但實(shí)現(xiàn)方法有所不同。
屏蔽的意思是遮蓋或阻擋。 在不同的地方,它有不同的含義。 屏蔽也指隔離。 如:屏蔽服、屏蔽保護(hù)膜等。其作用是避免靜電和其他輻射。
系統(tǒng)間屏蔽是兩個(gè)空間區(qū)域的金屬隔離,以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射。 其目的是阻擋電磁場(chǎng)的組合路徑。 它有兩個(gè)方面:一是用屏蔽罩包圍敏感設(shè)備或系統(tǒng),以避免外部磁場(chǎng)的干擾。 另一方面,對(duì)干擾源進(jìn)行屏蔽,防止干擾磁場(chǎng)向外擴(kuò)散,影響其他無(wú)線設(shè)備或人體。 屏蔽干擾源和敏感家電,依靠利用屏蔽罩的原理,阻止高頻電磁場(chǎng)在空間傳播,減少系統(tǒng)間電磁感應(yīng)的影響,有效提高電磁兼容性能。
屏蔽層對(duì)電磁波有吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽層上的反射)、抵消能量(電磁感應(yīng)在屏蔽層上形成反向電磁場(chǎng)抵消部分干擾電磁波)場(chǎng)從外部或內(nèi)部。 作用達(dá)到減緩干擾的功能。 當(dāng)電磁場(chǎng)頻率較低時(shí),吸收損耗較小,屏蔽作用主要是反射損耗。 采用高導(dǎo)磁材料作為屏蔽層,將磁力線限制在屏蔽體內(nèi),避免向外擴(kuò)散。 當(dāng)干擾電磁場(chǎng)頻率較高時(shí),吸收損耗隨頻率升高而減小,反射損耗隨頻率升高而增大。 建議采用導(dǎo)電性能良好的金屬材料作為屏蔽層。 借助高頻干擾電磁場(chǎng),在屏蔽金屬中形成渦流,對(duì)外界電磁波產(chǎn)生抵消作用。
屏蔽體越厚或相對(duì)磁導(dǎo)率越大,屏蔽效果越強(qiáng),但屏蔽體不能無(wú)限加厚。 為了提高屏蔽效果,可采用單層屏蔽方法。 影響屏蔽效果的主要誘因是間隙通風(fēng)孔、電源線、信號(hào)線等。為了達(dá)到良好的屏蔽效果,要求每個(gè)間隙都要進(jìn)行電磁密封。 在實(shí)踐中,我們減小間隙的深度并減小間隙的長(zhǎng)度。 混合導(dǎo)電套管或涂敷導(dǎo)電油墨是非常有效的方法。 通風(fēng)孔也是屏蔽效果的關(guān)鍵。 為了提高通風(fēng)坑的屏蔽效能,我們?cè)跈C(jī)械結(jié)構(gòu)上采取了采用方形坑、減少坑面積、用金屬網(wǎng)覆蓋坑等措施。 信號(hào)線和電源線采用屏蔽線,或減少輸入、輸出端口上的混頻器,以提高屏蔽效果。
接地技術(shù)的引入較初是為了防止電氣或電子設(shè)備遭受雷擊而采取的保護(hù)措施。 目的是通過(guò)避雷針將雷電形成的雷擊電壓引入大地,從而保護(hù)建筑物。 同時(shí),接地也是保護(hù)人身安全的有效手段。 當(dāng)某些誘因(如電纜絕緣不良、線路老化等)引起的地線與設(shè)備外殼接觸時(shí),設(shè)備外殼內(nèi)會(huì)形成危險(xiǎn)電流。 產(chǎn)生的故障電壓會(huì)通過(guò)PE線流到大地,從而起到保護(hù)作用。
隨著電子通信等數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展,接地系統(tǒng)僅僅考慮防雷和安全已經(jīng)不夠了。 例如,在通信系統(tǒng)中,大量設(shè)備之間信號(hào)的互連,要求每個(gè)設(shè)備必須有一個(gè)基礎(chǔ)地作為信號(hào)的參考地。 并且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化,信號(hào)的頻率也越來(lái)越高。 因此,在接地設(shè)計(jì)中,必須高度重視信號(hào)之間的相互干擾等電磁兼容問(wèn)題。 否則,接地不當(dāng)將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行。 可靠、穩(wěn)定。 較近,高速信號(hào)的信號(hào)返回技術(shù)中也引入了“地”的概念。
電路和電氣設(shè)備的接地按其功能分為安全接地和信號(hào)接地兩個(gè)方面。 安全接地是用低阻抗導(dǎo)體將電氣設(shè)備的外殼與大地連接起來(lái),使操作人員不會(huì)因設(shè)備外殼短路或故障放電而面臨觸電危險(xiǎn)。 另一種安全接地是防雷接地。 信號(hào)接地是利用系統(tǒng)和設(shè)備中的低阻抗導(dǎo)線或接地平面,為各電路提供具有共同參考電位的信號(hào)返回路徑,使流經(jīng)相線的各電路信號(hào)電壓互不影響。 信號(hào)接地的主要目的是為了抑制電磁干擾、以電磁兼容性為目標(biāo)的接地方法,包括:
(1)屏蔽和接地 為了防止電路因寄生電容的存在、電路輻射電場(chǎng)或?qū)ν獠侩妶?chǎng)敏感而產(chǎn)生干擾,必須進(jìn)行必要的隔離和屏蔽。 該屏蔽層的金屬必須接地。
(2)攪拌機(jī)接地。 混頻器通常包含一個(gè)帶有接地信號(hào)線和電源線的旁路電容器。 當(dāng)混頻器不接地時(shí),該電容處于浮動(dòng)狀態(tài),不能起到旁路的作用。
(3)噪聲干擾抑制。 控制內(nèi)部噪聲和外部干擾需要設(shè)備或系統(tǒng)上的許多點(diǎn)接地,從而為干擾信號(hào)提供“較小阻抗”通道。
(4) 潛在參考地。 為了電路之間信號(hào)的正確傳輸,必須有一個(gè)公共電位參考點(diǎn)。 這個(gè)公共電位參考點(diǎn)是地,因此互連電路必須接地。 信號(hào)接地形式有四種。 它們根據(jù)信號(hào)特性將所有電路分開接地,形成四個(gè)獨(dú)立的接地系統(tǒng)。 每個(gè)“接地”子系統(tǒng)采用不同的接地形式。
優(yōu)選類是敏感信號(hào)和小信號(hào)相線系統(tǒng)。 這類電路工作電平低,信號(hào)幅度弱,容易受到干擾、故障或退化。 其相線應(yīng)防止與其他線路混在一起。
第二類是不敏感信號(hào)和大信號(hào)相線系統(tǒng)。 該電路工作電壓較大,相線系統(tǒng)電壓也較大。 必須與小信號(hào)電路的相線分開,否則小信號(hào)電路會(huì)受到相線的r相互作用的影響。 信號(hào)電路造成干擾。
第三類是干擾源設(shè)備的地面系統(tǒng)。 這類設(shè)備工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花或脈沖電壓,往往對(duì)電子電路造成嚴(yán)重干擾。 除了使用屏蔽和隔離技術(shù)外,相線還必須與電子電路分開設(shè)置。
第四類:金屬預(yù)制構(gòu)件的外殼必須接地,以避免觸電和車禍,以及外部電磁場(chǎng)干擾和摩擦產(chǎn)生的靜電。
同類電路中,根據(jù)接地點(diǎn)連接形式的不同,分為單點(diǎn)接地,適用于低頻“1MHz”和小型公共地平面規(guī)格,可限制點(diǎn)間接地電阻干擾) ; 多點(diǎn)接地,對(duì)于高頻“10MHz”與公共地平面較大時(shí),單點(diǎn)和多點(diǎn)混合接地:適用于頻率在1MHz至10MHz之間的浮動(dòng)接地,可以防止對(duì)地的干擾電壓機(jī)殼與信號(hào)電路直接連接,容易產(chǎn)生靜電積聚。 當(dāng)電荷達(dá)到一定程度時(shí),就會(huì)形成靜電放電。 變壓器和光耦合器是典型的浮地。
混合技術(shù):
混合是濾除信號(hào)中特定頻帶的操作。 這是抑制和避免干擾的重要措施。 基于對(duì)某個(gè)隨機(jī)過(guò)程的觀察結(jié)果,我們可以對(duì)另一個(gè)相關(guān)的隨機(jī)過(guò)程進(jìn)行概率論和技術(shù)。 檢測(cè)一詞源于通信理論。 它是一種從干擾豐富的接收信號(hào)中提取有用信號(hào)的技術(shù)。 “接收到的信號(hào)”相當(dāng)于觀察到的隨機(jī)過(guò)程,“有用信號(hào)”相當(dāng)于觀察到的隨機(jī)過(guò)程。 例如,如果使用雷達(dá)跟蹤客機(jī),則測(cè)量到的客機(jī)位置數(shù)據(jù)富含檢測(cè)誤差和其他隨機(jī)干擾。 如何利用這些數(shù)據(jù)盡可能準(zhǔn)確地確定客機(jī)每一時(shí)刻的位置、速度、加速度等,并對(duì)客機(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)呢? 未來(lái)的位置是一個(gè)混合和預(yù)測(cè)問(wèn)題。 此類問(wèn)題在電子技術(shù)、航天科學(xué)、控制工程等科技部門大量存在。 歷史上較早考慮的是維納檢測(cè),后來(lái)RE Kalman和RS Busey在20世紀(jì)60年代提出了卡爾曼檢測(cè)。 目前常見的非線性檢測(cè)問(wèn)題的研究相當(dāng)活躍。
事實(shí)上,診所作為醫(yī)療設(shè)備的主要使用者,應(yīng)重視對(duì)操作醫(yī)務(wù)人員、采購(gòu)、維護(hù)人員進(jìn)行必要的電磁兼容(EMC)知識(shí)培訓(xùn),根據(jù)使用時(shí)的電磁環(huán)境購(gòu)買符合EMC要求的產(chǎn)品。站點(diǎn),并正確安裝它們。 設(shè)備應(yīng)按照設(shè)備使用說(shuō)明書或技術(shù)說(shuō)明書進(jìn)行安裝和操作。 為了廣大公眾的健康和安全,應(yīng)讓其按照設(shè)計(jì)正常運(yùn)行,不受干擾。