示波器測量醫(yī)用電器剩余電壓的方法探討

蔣秋桃 李瑩周豐良

示波器測量醫(yī)用電器剩余電壓的方法探討

蔣秋桃1李瑩2周豐良3

1 上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院 湖南省食品藥品監(jiān)督管理局 (長沙 410007) 2 中國醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會 (北京 100088) 3 湖南愛威科技實業(yè)有限公司 (長沙 410013)

通過對用示波器法測量剩余電壓進(jìn)行方法探討，對測試方法進(jìn)行了優(yōu)缺點的對比，討論了電容性剩余電壓的測量及輸入阻抗的影響。

醫(yī)用電器 剩余電壓 測試方法

1 剩余電壓

剩余電壓residual voltage，是指用插頭連接電源的設(shè)備在拔掉插頭的瞬時，插頭上各插腳之間的殘余電壓；或者是當(dāng)斷開電氣設(shè)備電網(wǎng)供電的瞬間內(nèi)部儲能元件( 如電容)上的殘余電壓。

標(biāo)準(zhǔn)GB9706.1-2007《醫(yī)用電氣設(shè)備第一部分：安全通用要求》15章規(guī)定：用插頭與供電網(wǎng)連接的設(shè)備，必須設(shè)計成在拔斷插頭之后1s時，各電源插腳之間以及每一電源插腳與設(shè)備外殼之間的電壓不超過60V?；蛘咴谠O(shè)備電源切斷后立即打開在正常使用時用的調(diào)節(jié)孔蓋就可觸及的電容器或與其相連的電路帶電部件上的剩余電壓，不得超過60V，若電壓超過此值，則剩余能量不得超過2m J。

制定剩余電壓、剩余能量的限值是為了保護(hù)患者、操作者或他人的人身安全，防止在斷電瞬間觸及帶電部件而發(fā)生危險。故國家對此項指標(biāo)非常重視，為了避免剩余電壓的過高，必須對剩余電壓進(jìn)行測試。

2 剩余電壓的測量

剩余電壓檢測的難點在于剩余能量有限，為準(zhǔn)確地測量出剩余電壓，需要有一個輸入阻抗極高的測量裝置，否則剩余電量會通過測量裝置的內(nèi)阻釋放，導(dǎo)致檢測不到剩余電壓或者是實際測量值比真實值低。

測量剩余電壓的方法一般有兩種:一種是用極高輸入阻抗(大于50MΩ) 的專用測試設(shè)備；一種是用示波器。剩余電壓測量技術(shù)的關(guān)鍵是測量設(shè)備的輸入阻抗要高,否則會影響測量值甚至測不出剩余電壓。一般地，專用的剩余電壓測試儀均有極高的輸入阻抗，關(guān)于儀器的測量已有較多的相關(guān)報道。本文僅對示波器測量剩余電壓的方法進(jìn)行探討。

3 測量方法、過程

該方法采用存儲示波器和高輸入阻抗高壓探頭來測試剩余電壓，且用刀閘的拉合來模擬電源插頭的插拔，因該方法是一種簡便直觀的檢驗方法，該方法的檢測連線如圖1所示。

測試前先準(zhǔn)備一根測試用帶插頭的標(biāo)準(zhǔn)3芯電源線，先將標(biāo)準(zhǔn)3芯電源線的雙重絕緣外層去掉，露出3根互相絕緣導(dǎo)線，并分別在零線上A點和火線上B點除處絕緣層。即可以檢測UA-B；UA-C；UB-C 3個電壓值。目前使用的高輸入阻抗高壓探頭見附表。

在實際剩余電壓檢測時，所測到的數(shù)據(jù)會有多種情況，如圖2(a)和圖2(b)所示為1s時電容性剩余電壓測試圖，圖2(a)數(shù)據(jù)為在正弦波下降過程所測，如A點、B點等，如果拔插頭時不在峰值A(chǔ)點處，必需要重測，然后看拔插頭后1s的電壓UA是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖2(b)數(shù)據(jù)為在正弦波上升過程所測，如C點、D點等，如果拔插頭時不在峰值C點處，必需要重測，然后看拔插頭后1s的電壓UC是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 存儲示波器測量設(shè)備剩余電壓連接

附表 目前使用的高輸入阻抗高壓探頭

4 測量方法分析

4.1 用示波器法測量剩余電壓的優(yōu)點

(1)測試過程直接明了。

(2)測試方法簡單。

(3)測試數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，而且被絕大多數(shù)測試機(jī)構(gòu)認(rèn)可。

4.2 用示波器測量剩余電壓的缺點

(1)需要有專用的高輸入阻抗高壓探頭，而且最好使用差分高輸入阻抗高壓探頭，其成本較高。

(2)測試結(jié)果需要許多次的重復(fù)測量才能得到一個較為準(zhǔn)確的值。

(3)測試步驟較多，都需要人工檢測，既需要不斷開被測設(shè)備總電源開關(guān)情況下的UA-B；UA-C；UB-C三個數(shù)據(jù)，還要斷開被測設(shè)備總電源開關(guān)情況下的UA-B；UA-C；UB-C三個數(shù)據(jù)。

(4)當(dāng)所使用的高輸入阻抗高壓探頭的輸入阻抗小于340 MΩ時，所測數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)有偏差。需要對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

4.3 輸入阻抗對測量結(jié)果的影響

RC電路放電公式 ：

公式中： UT為在時間T時的電壓 ； US為電容充滿電時的電壓，R為RC放電電路中的放電電阻；C為RC放電電路中的儲能電容 。

如果RC放電電路中的放電電阻為R1，放電時間為T， 則：

如果RC放電電路中的放電電阻為R2，放電時間為T，則：

如果認(rèn)為用輸入阻抗為R2=400MΩ高輸入阻抗高邀請外籍模特、著名魔術(shù)師現(xiàn)場表演，吸引了現(xiàn)場觀眾紛紛駐足觀看，超聲產(chǎn)品專員現(xiàn)場進(jìn)行了精彩的產(chǎn)品講解及提問，觀眾踴躍上臺搶答，現(xiàn)場氣氛非常熱烈。藍(lán)韻展臺人潮涌動，成為主展館的亮點之一。

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醫(yī)博會提供給了醫(yī)療行業(yè)一個最新、最全的信息、技術(shù)交流平臺。藍(lán)韻將加快科技創(chuàng)新的步伐，不斷將先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)與最新產(chǎn)品帶給業(yè)界驚喜。藍(lán)韻相信，醫(yī)療與科技強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，將給人類的未來帶來福祉。 ■

A Discussion about Measurement of Medical Device Residual Voltage Using Oscilloscope

JIANG Qiu-tao LI Ying ZHOU Feng-liang

1006-6586(2010)05-0039-03

R197.39

A

2010-04-27

李瑩，中國醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會秘書長