浅谈医用电气设备电磁干扰的测控技术.doc

1、浅谈医用电气设备电磁干扰的测控技术摘 要本文浅析医疗电气设备的电磁干扰途径，以及处理的相关技术措施。 关键词医用电气设备；传导与辐射；干扰 中图分类号：S972.7+4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0090-01 1 引言 如今国内医疗器械行业虽然尚未强制执行电磁兼容认证，但是电磁兼容的影响问题越来越被人们重视。很多企业研发医疗产品都按照医用电气设备的电磁兼容标准（YY0505 -2005）考虑电磁兼容的问题，并主动到相关检验机构对产品进行电磁兼容测试。产品在设计时，以尽可能的降低电磁干扰（传导和辐射干扰） 。电磁兼容仍是一门比较陌生的技术，尤其在医疗器械行业

2、，电磁兼容技术的基础仍很薄弱。在测试过程中出现的问题，往往还找不到有效地解决方法。在此，就医疗器械的传到干扰和辐射干扰测试问题及其影响进行分析探讨。 2 干扰途径及其治理 2.1 传导干扰 1）传播途径及测试方法。就传导干扰而言，一般是指电子设备从电源端口、信号端口向电网或信号网络传输的干扰。引起传导干扰的原因主要是电子设备的电源部分。如某医用电气设备 A 没有通过在其交流电源端口处进行传导干扰测试，在 7.3MHz 频率附近，平均值超出限值。根据测试经验可知，在 1MHz 频率以下出现的干扰主要是差模干扰，在1MHz5MHz 频段之间差模干扰和共模干扰都可能并存，而在 5MHz 以上多为共模

3、干扰。所以，根据此因初步判断该医疗设备的共模滤波电路可能存在问题，为此出现传到干扰。 2）抑制干扰措施。在电磁兼容系统中，为抑制传导干扰，除了抑制干扰源之外，其最有效的方法就是在开关电源的输入电路中加装滤波器，目的是切断电磁干扰的传播途径。而电源滤波器不仅可以有效滤除设备对电网造成的干扰，它还可以阻断电网中的电磁干扰设备的传播途径，从而起到双向隔离的作用。但是，电源滤波器的安装则有一定的规则，如果安装不当，则可能起不到应有的滤波效果。 3）电源滤波器安装控制及走线布置。电源滤波器的安装位置要靠近电源线的入口出处，且电源滤波器的电源输入线尽量要短；其次是输入输出线尽量分开走线，若捆扎在一起，其高

4、频干扰信号就会通过输入输出线直接发生耦合，而被旁路掉滤波器；再者，电源滤波器的外壳接地要良好，即与金属机箱要有良好的搭接。 4）送检设备测试案例。某厂家同时送检两台设备 A 和 B，其结构设计类似（A 为台式设备，B 为落地式设备） 。当 B 设备在添加电源滤波器后，顺利通过了传导干扰测试。那么在测试 A 设备时，部分频点就发现超标。经调查了解，其实是在 A 设备的金属机箱内壳上涂了一层绝缘漆，从而导致了滤波器的外壳没有良好的接地；其次是滤波器的安装位置没有靠近电源线的入口处（怕滤波器的安装会加大漏电流，以致于超过医用电气设备的要求，其实这也不是降低漏电流的最合理有效的方法） 。电源线进入产品

5、的屏蔽体后，传送到电源滤波器还会有一段较长的距离。来自 PCB 或开关电源中的高频信号会通过空间传输耦合（容性耦合和感性耦合）到这段线上，使得电源滤波器无法达到预期的效果。但是，担心滤波器的安装可能会导致漏电流的增加也有一定的道理。如果滤波器的所有端口与外壳之间是完全绝缘的，则漏电流的值主要取决于 Y 电容（火线和地线之间、零线和地线之间并接的电容，Y 电容抑制共模干扰）的漏电流，即主要取决于 Y 电容的容量（当 Y 电容越大时，则漏电流也就越大） 。为妥善的解决滤波器与漏电流之间的矛盾，则应该选用市场上专为医用电气设备制造的低漏电流滤波器，这也是妥善解决该矛盾的有效方法。去除内壳的绝缘漆后，

6、正确的安装医用电气设备专用的低漏电流滤波器，就顺利通过了传导干扰的测试（图 1） 。 2.2 辐射干扰 1）辐射干扰的传播途径及测试方法。对于辐射干扰，它是指受试设备通过空间传播的干扰辐射场强引起的辐射干扰。而引起辐射干扰的原因也很多，需要具体分析、分别对待。在上例医用电气设备 A 和 B 中测试，进行辐射干扰测试时，A 设备顺利通过了辐射干扰的测试，而 B 设备就没有。发现在频点 55MHz 和 100MHz 左右超标。将设备 A 和 B 进行对比：则 B 设备相对于 A 设备来说，它多了一个电子秤。因此初步判断，其超标的原因可能是电子秤的关系。当关闭电子秤时重新进行测试，结果超标频点消失了

7、。对此，我们认定超标的问题就在电子秤上。 2）辐射干扰的判定。屏蔽系统设备的辐射问题，一般与电源线、信号线和结构屏蔽泄漏三个方面都有关。由于超标频点在 55MHz 和 100MHz左右，因此超标问题不大可能是由于结构屏蔽泄漏所产生的。因为根据经验公式也可知，一般情况下缝隙长度满足如下公式（1）的条件，则就不会产生严重的电磁波泄漏。 /10/100 （1） 其中：缝隙长度，如果是圆孔 代表直径；波长。 根据公式（1） ，要在上述频点产生结构屏蔽泄漏，则缝隙的尺寸一般应大于 3cm 为宜，而实际上电子秤并不存在 3cm 的缝隙。所以可将解决问题的思路定位在电源线和信号线上。而电子秤与主机相连的电缆

8、共有两条：电源线和信号线，信号线连接主机和电子秤。据此初步判断是由于电子秤的电源线或信号线产生的单导线辐射引起的测试结果超标。根据电磁兼容理论，当导线的长度 l1/4 波长时，一般会产生单导线辐射。测试中超标的频点在 55MHz 和 99MHz 左右，对应的 1/4 波长为1.4m 和 0.76m 左右，所以恰好与电子秤的电源线和信号线之间的距离吻合。 3）辐射干扰的处理措施。基于所测试超标频点的超标幅度较小，因此就没有必要在信号线和电源线上均加入了磁环，而只要在电子秤的信号线上加上磁环即可。如此处理后，再重新进行测试，结果就顺利通过，没有电磁辐射干扰了。 3 结束语 医疗电气设备出现电磁干扰

9、，经过 EMI 专用测试设备测试后确定在某个频点存在干扰，再经分析判断确定某种干扰源，然后便可做出正确的处理。如此处理后，即可从根本上避免和消除该类干扰问题的发生。但是站在设计的角度，一定要将电磁兼容设计理念融入到产品开发中去；站在维修的角度，需要了解设备被电磁干扰的基本理论依据，并能采取简捷有效的治理干扰方法。 参考文献 1 沙斐.机电一体化系统的电磁兼容技术M.中国电力出版社，1999，73-74. 2 EMI 典型案例分析安全与电磁兼容J.医疗装备，2005（1）. 3 EMI 超标案例分析安全与电磁兼容J.医疗装备，2005（5）. 4 医用电气设备的安全设计安全与电磁兼容J. 医疗装备，2006（5）. 5 郑军奇.EMC（电磁兼容）设计与测试案例分析M.电子工业出版社，2006，45、117-121.