醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容發(fā)射試驗(yàn)的探討

劉海燕 曹相軍 高之鵬 張嬌嬌 李若瑄 河南省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所 醫(yī)用電氣一室 （河南 鄭州 450000）

內(nèi)容提要： 醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容測(cè)試主要依據(jù)YY0505-2012要求中的試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)方法進(jìn)行。文章主要闡述了醫(yī)用電磁兼容中發(fā)射實(shí)驗(yàn)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)發(fā)射實(shí)驗(yàn)測(cè)試超標(biāo)的原因及整改措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討，對(duì)提高醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容水平起到了一定的啟示。

隨著通信業(yè)的高速發(fā)展及技術(shù)的日益革新，醫(yī)用電氣設(shè)備的種類(lèi)越來(lái)越多。電氣設(shè)備在正常運(yùn)行的同時(shí)會(huì)發(fā)射有用或無(wú)用的電磁能量，這些能量可能會(huì)影響其他設(shè)備的正常工作。為了確保設(shè)備的正常工作又不干擾其他設(shè)備的運(yùn)行，需要對(duì)醫(yī)用電氣設(shè)備進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)針對(duì)醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容項(xiàng)目是近幾年才強(qiáng)制實(shí)施的，故優(yōu)化醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容性能還有很長(zhǎng)的一段路。本文主要依據(jù)YY0505-2012的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及資料借鑒總結(jié)了發(fā)射試驗(yàn)的一般整改方法。

1.電磁兼容發(fā)射試驗(yàn)概況

電磁兼容性是指設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)，它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)）因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)[1]。

電磁兼容試驗(yàn)的種類(lèi)比較多，針對(duì)不同的電磁環(huán)境和電氣設(shè)備（或系統(tǒng)）所采用的試驗(yàn)方法及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。當(dāng)前針對(duì)醫(yī)用電氣設(shè)備要求的電磁兼容項(xiàng)目要求的發(fā)射試驗(yàn)的方法有：傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)、輻射發(fā)射試驗(yàn)。對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行電磁兼容發(fā)射試驗(yàn)的目的是確認(rèn)醫(yī)用電氣設(shè)備及其部件，包括來(lái)自所有組件、電纜及連接線上的輻射發(fā)射，確保在運(yùn)行中不對(duì)周?chē)沫h(huán)境產(chǎn)生影響或者不影響其他設(shè)備的正常工作[2]。而對(duì)其進(jìn)行傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)的目的是確保醫(yī)用電氣設(shè)備的電纜、控制線或者信號(hào)線傳輸?shù)碾姶虐l(fā)射通過(guò)導(dǎo)線影響其他設(shè)備。

在YY0505-2012標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)輻射發(fā)射限值的要求是：采用準(zhǔn)峰值檢波器測(cè)量時(shí)，受試設(shè)備應(yīng)滿足準(zhǔn)峰值限值。如1組A類(lèi)設(shè)備的測(cè)量距離為3m、額定輸入功率≤20kVA，在頻段30～230MHz內(nèi)準(zhǔn)峰值應(yīng)≤50dB（μV/m），在頻段230～1000MHz內(nèi)準(zhǔn)峰值應(yīng)≤57dB（μV/m）；額定輸入功率＞20kVA，在頻段30～1000MHz內(nèi)準(zhǔn)峰值應(yīng)≤60dB（μV/m）[3]。

在YY0505-2012標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)端子騷擾電壓限值（傳導(dǎo)發(fā)射）的要求是：受試設(shè)備應(yīng)同時(shí)滿足平均值檢波器測(cè)量時(shí)所規(guī)定的平均值限值和用準(zhǔn)峰值檢波器測(cè)量時(shí)所規(guī)定的準(zhǔn)峰值限值，或者用準(zhǔn)峰值檢波器測(cè)量時(shí)滿足平均值限值。如1組A類(lèi)設(shè)備的電源端子騷擾電壓限值在額定輸入功率≤20kVA時(shí)，在頻段0.15～0.5MHz內(nèi)準(zhǔn)峰值應(yīng)≤79dB（μV/m），平均值＜66dB（μV/m）；在頻段0.5～30MHz內(nèi)準(zhǔn)峰值應(yīng)≤73dB（μV/m），平均值＜60dB（μV/m）[3]。

2.電磁兼容發(fā)射試驗(yàn)項(xiàng)目

2.1 輻射發(fā)射測(cè)試實(shí)質(zhì)

輻射發(fā)射主要通過(guò)空間傳播，并對(duì)其他設(shè)備電路產(chǎn)生無(wú)用電壓/電流、造成危害的干擾，輻射現(xiàn)象的產(chǎn)生必然存在著天線與源，其測(cè)試實(shí)質(zhì)就是測(cè)試產(chǎn)品中兩種等效天線所產(chǎn)生的輻射信號(hào)[4]。

2.2 傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試實(shí)質(zhì)

傳導(dǎo)干擾的根源是電壓/電流產(chǎn)生不必要的變化，這種變化通過(guò)電源線、信號(hào)線直接傳遞給其他設(shè)備，造成危害，稱(chēng)為“傳導(dǎo)干擾”。其測(cè)試的實(shí)質(zhì)是測(cè)試50Ω阻抗兩端的電壓[4]。大量的實(shí)踐證明，大部分的電源端口傳導(dǎo)騷擾的問(wèn)題產(chǎn)生于共模電流，分析其路徑和大小對(duì)其有著重要的意義。

3.電磁兼容發(fā)射試驗(yàn)超標(biāo)的原因及解決措施

3.1 輻射發(fā)射超標(biāo)整改措施

輻射現(xiàn)象的產(chǎn)生與天線和發(fā)射源有極大的關(guān)系，根據(jù)單極天線和偶極子輻射模型的輻射原理，既然形成天線和偶極子天線輻射的原因是天線上的共模電流，那么解決共模電流的問(wèn)題，將大大的改善輻射發(fā)射的測(cè)試結(jié)果[4]。

對(duì)于屏蔽系統(tǒng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，輻射發(fā)射問(wèn)題一般與電源線、信號(hào)電纜、結(jié)構(gòu)屏蔽泄漏三個(gè)方面有關(guān)?？梢宰裱韵略瓌t進(jìn)行整改：①電源電纜導(dǎo)致超標(biāo)定位的原則：添加鐵氧體磁環(huán)仍不合格，則需檢查濾波器安裝及濾波電路走線；若仍無(wú)效果，則換掉濾波器或調(diào)換參數(shù)，不合格的頻率在100MHz則定制寬帶濾波器，頻率為30～100MHz，則選中高頻性能好的濾波器。②信號(hào)電纜導(dǎo)致超標(biāo)定位原則：先固定某根信號(hào)電纜，若輻射增強(qiáng)，則套上鐵氧體磁環(huán)，再進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯改善，則改善屏蔽電纜或者添加濾波器；若套上磁環(huán)后有所改善但仍不合格，則100MHz以上的頻率增加一個(gè)磁環(huán)，100MHz以下則繞1～3匝，仍不合格則需要使用濾波或者屏蔽電纜。③屏蔽體泄漏導(dǎo)致超標(biāo)定位的原則：若有縫隙，則密封縫隙或者檢查襯墊的安裝質(zhì)量等；若含有孔洞，則檢查輻射源是否在孔洞附近，重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使兩者遠(yuǎn)離，縮小孔洞尺寸截止波導(dǎo)[4-6]。

3.2 傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)的原因及整改措施

傳導(dǎo)干擾主要有兩部分組成，分別為差模干擾和共模干擾，差模干擾是指在L、N電源線上流動(dòng)著的干擾電流；共模干擾是指在電路板和保護(hù)地之間流動(dòng)著的干擾電流。

差模干擾整改方法：①減小發(fā)射源；②減小電路回路面積；③增大對(duì)應(yīng)的電容，適當(dāng)增加共模電感的漏感[6-8]；④濾波器件要放在電源線的入口處，X 2電容要放在L、N線的干路上，并且連接處的阻抗盡可能低。

共模干擾整改方法：①減少發(fā)射源；②減小電路板與電機(jī)外殼的寄生電容；③使Y2電容到地之間的走線有更低的阻抗，走線長(zhǎng)寬比＜5；④使用合適的共模電感；⑤在地線上增加一個(gè)電感，典型值為0.5mH[5,6]。

4.小結(jié)

醫(yī)用電氣設(shè)備關(guān)于電磁兼容的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還有其他如靜電放電、工頻磁場(chǎng)、傳導(dǎo)抗擾、輻射抗擾等，本文僅就輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射項(xiàng)目及超標(biāo)原因整改措施作了簡(jiǎn)要的探討，若要通過(guò)整個(gè)電磁兼容的試驗(yàn)，還需要多方面考慮其他的因素。然而提高效率節(jié)約時(shí)間的最好辦法則是在設(shè)計(jì)產(chǎn)品之初，結(jié)合EMC的標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮產(chǎn)品的接地、濾波、屏蔽等技術(shù)，從而最大程度的提高產(chǎn)品的技術(shù)水平。