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电磁干扰对医用耐电压测试仪有何影响?

发布时间2019-09-04        浏览次数:84

随着医疗仪器设备现代化程度的进一步进步,因为搅扰致使仪器设备不能正常作业,一起有损体系的现象日趋严重。当电场强度超越2.4G时,能够损坏集成电路;假如磁场强度抵达0.03G时,能够使无屏蔽的仪器设备误动作。为了有效地按捺搅扰,进步仪器设备作业的可靠性,在底层修理人员中宣传、普及抗电磁搅扰常识,特别是抗电源线上的电磁搅扰常识尤为重要。本文就其进行重点评论,诚望有所裨益。

一、搅扰

1、搅扰的方法

搅扰分为差模搅扰、共模搅扰和串模搅扰。差模搅扰又名常模搅扰、横模搅扰或对称搅扰,它是指叠加在线路电压正弦波上的搅扰,是载流导体之间的搅扰。如电网的过欠压、瞬态骤变、尖峰等。共模搅扰又名纵模搅扰、不对称搅扰和接地搅扰,它是指发作于电网与零线之间的搅扰,是载流导体与大地之间的搅扰,是由辐射或搅扰耦合到电路中来的。如尖峰搅扰、射频搅扰、零线与地线间的稳态电压等。串模搅扰是指外界磁场电场引起的搅扰。如变压器漏磁、偏转电场引起的搅扰等。

2、搅扰的类型

医用耐电压测试仪谈到电源搅扰的类型包括电压下降(如重载接通形成电网电压下降)、失电(如雷电、变压器毛病或其它要素形成的短时停电)、频率偏移(如区域性电网毛病或发电机不安稳等)、电气噪声(如开关电源或大功率逆变设备等发作的电磁骚扰、无线电信号、电厂或工业电弧等)、浪涌(如俄然减轻负载、变压器抽头不当等)、谐波失真(如整流、变频调速和开关电源的作业)和瞬变(如雷击、大功率开关的切换、对电理性负载的切换)等。

3、搅扰对医疗仪器设备的影响

心脑电图机、监护仪、超声确诊仪、针灸电疗仪或银针直触摸摸人体的仪器设备等,特别是检测人体生物电信号的仪器设备,因为信号非常的弱小,假如遭到搅扰,就会在检测结果如波形、图形、图画上叠加一种相似于某些病变的畸变形成误诊,一起还会引起微电击,严重时还有生命风险。假如是带有计算机体系的医学仪器设备,当共模搅扰中的尖峰搅扰起伏抵达2V50V,时刻持续数微秒时,可引起计算机逻辑错误、信息丢失等。强磁场会使显像管、X线印象增强管显示图象变形失真;加速器射线偏移;计算机磁盘、磁卡记录数据损坏;呼吸机作业失灵;心脏起博器作业失效等。

二、按捺搅扰的常用方法

1、接地

在论述接地之前,有必要弄清地线与零钱、维护接地和维护接零的基本概念。即:地线是指衔接地球通向大地的金属衔接线,而零线是我国电力部门供给的作业线路;维护接地是将仪器设备的金属外壳接上地线,在外壳因为搅扰引起带电时,电流沿地线流入大地,抵达维护人身和仪器设备安全的意图。而维护接零是将仪器设备的金属外壳与电源的零线衔接起来,在短路时,立即烧断保险,以抵达切断电源的意图。在这个问题上,不少底层修理人员概念模糊不清,甚至混为一谈,有必要予以区别。

1)仪器设备的信号接地

①浮地 把电路的“零”电位或设备的“零”电位与公共接地体系,或或许引起环流的公共导线绝缘,即不接地,使此“零”电位相对于大地的零电位来说是个悬空的“零” 电位。常用的方法有变压器阻隔和光电耦合阻隔。浮地的长处是抗搅扰才能强,缺陷是静电积累。当电荷积累到必定程度后,在设备地与公共地之间的电位差或许引起剧烈地静电放电,而成为损坏性很强的骚扰源。处理的方法是在浮地与公共地间跨接泄放电阻、阻值的巨细以不影响设备漏电流的要求为宜。

②单点接地 电路和设备中凡需求接地的点都接到被定义的只有一个物理点为接地参阅点的点上就称为单点接地。对一个体系假如选用单点接地,每个设备都要有自己的单点接地点,然后各设备的地再与体系中唯一指定的参阅接地点相接。缺陷是体系作业频率很高时呈某种电抗效应,引起接地效果不佳。

③多点接地 多点接地是指设备中凡需接地的点,都直接接到离它zui近的接地平面(底板、专用接地母线等)上。长处是简略,高频驻波小。缺陷是维护量(锈蚀、松动)较大。

④混合接地 集单点和多点接地之长,把需求就近接地的点,就近直接与接地平面相连或对需求高频接地的点,通过旁路电容与接地平面相衔接,其他各点均选用单点接地。流通信号波长低于0.05λ时选用单点接地,接地线长度抵达 0.05λ以上的就应选用多点接地。

2)仪器设备的接大地

①仪器设备的接大地 在实用中除仪器设备内部的信号接地外,还要将仪器设备的信号地、机壳和大地接在一起,并以大地作为仪器设备的接地参阅点,然后保证了人身安全和电路作业的安稳。

②接大地的方法 接地电阻的巨细是衡量接大地的有效性的重要目标。它取决于接地电极的制作方法和大地自身的性质。一般因为地下金属管道(如自来水、暖气、天然气管等)与大地有较大的触摸面积,其接地电阻较小,人们习气把它作为接地电极。值得注意的是流入管道的毛病电流和杂散电流会对管道检修人员形成损害。有些暖气管道架设在地下沟道中,与大地触摸不良是不宜用来接地。煤气管道、液体燃料管(如石油管),有爆炸性的气管以及电力线的零线等,则绝对禁止用来接地,以免发作风险。

正确的接大地方法是自行埋设接地电极。先在地上潮湿处,挖一深度为两米以上的坑,放入一根焊有导线直径为1cm2cm,长为2 M4M的铜棒(特殊状况可多根互连成网),然后理上湿土,把导线露出地上。假如土质干燥。可在铜棒周围填以适量的食盐和水以下降接地电阻,其接地电阻一般可小于4Ω。

医学仪器设备的接地有必要依据详细仪器设备分别对待,如心电图机、脑电图机、胃电图机、B超等有必要单机分别接入大地,千万不要接在同一个地方。特别是不要与X线机、CTMRI等接地线接在同一点上,否则会通过地线引起极强的搅扰,导致无法正常作业。

2、屏蔽

为了有效地按捺设备内、外部的辐射电磁能通过空间传达的电磁搅扰,一般采纳的方法,是屏蔽。详细有电场、磁场、电磁场屏蔽三种。实践证明:对带有计算机体系的仪器设备,选用屏蔽计算机主机的方法对电磁搅扰和静电发作的搅扰有很好的按捺效果。用不同的屏蔽方法和资料其效果也各不相同。例如:对1MHz的搅扰,若用金属网屏蔽,屏效可达40dB,单层铁皮屏蔽,屏效可达60dB,用双层铁网屏蔽,屏效可达100dB

1)电场屏蔽

仪器设备中电位不同物体间(包括导线间)的彼此感应可看成是散布电容间的电压分配。为了削减搅扰源对被感应物的搅扰,一般采纳的方法是:增大搅扰源与被感应物的间隔,减小散布电容;尽或许让被感应物接近接地板,增大其对地的电容;在两者间加入金属屏蔽层。屏蔽层有必要是导电良好的导体,要有足够的强度,接地要好。例如心脑电图机、监护仪、针灸电疗仪或银针直触摸摸人体的仪器设备应远离超短波治疗机、高频电刀、X射线机、CTMRI及一切能辐射电磁波的医疗设备的辐射区内。我市某医院有一台500mAX线机的高压电缆有一处表皮因其它原因被烤焦,开机后形成其它仪器设备不能正常作业,通过屡次剖析和查看,才发现是由此而引起的。可见X线机的高压电缆屏蔽层的重要性。

2)磁场屏蔽

磁场屏蔽是指对直流或低频磁场的屏蔽。其屏蔽原理是运用屏蔽体的高导磁率、低磁阻特性对磁通所起的磁分路效果,然后削弱屏蔽体内部的磁场。为了削减屏蔽体的磁阻,所用资料有必要是高导磁率的,有必定的厚度的资料。被屏蔽物要尽量放在屏蔽体的中心方位,注意缝隙。通风孔等要顺着磁场方向散布。对强磁场的屏蔽可选用双层屏蔽体结构。所有资料因磁场强度的强弱而定:当要屏蔽外部强磁场时,外层屏蔽体用不易滋饱满的(如硅钢)资料;内层则用易饱满的(如坡莫合金)高导磁资料。反之,所用资料倒过来即可。装置时彼此间的磁路绝缘,无接地要求时用绝缘资料作支撑。有接地要求的可用非铁磁资料的金属作支撑。因屏蔽体兼有电、磁屏蔽功能,一般是要求接地的。

3)电磁场屏蔽

电磁场屏蔽的效果是避免电磁场在空间传达。它是运用屏蔽体金属资料对电磁波的反射和吸收效果来完结的。其进程是:当电磁波抵达屏蔽体金属表面时,金属表面就起反射效果,而未被完全反射的电磁波进入屏蔽体内部时,持续向前传达的进程中会被屏蔽体金属吸收;当部分未被吸收掉的电磁波透过金属抵达屏蔽体的另一表层时,在金属与空气交界上会再次形成反射,重返屏蔽层内部,这样在屏蔽体内部形成屡次反射与吸收。

三、按捺搅扰的技能

1、专用线路

为了按捺仪器设备间的彼此搅扰,zui简略的方法是选用分相供电制。即:在三线供电线路中认定一相作为灵敏设备的供电电源;一相作为外部设备的供电电源;再一相作为常用测验仪器或其它辅佐设备的供电电源。这种方法常使用在大型的医疗仪器设备供电体系。

值得注意的是在现代医用电子仪器设备体系中,因为配电线路中非线性负载的运用,形成线路中谐波电流的存在,而零序重量谐波在中线里不能彼此抵消,反而叠加,因而过于迁细的中线会形成线路阻抗的添加,搅扰也将添加。一起过细的中线还会形成中线过热。

2、瞬变搅扰按捺器

1)气体放电管

俗称避雷管。长处是绝缘电阻高、寄生电容小、浪涌吸收才能强。缺陷是对浪涌电压的响应速度低。

2)金属氧化物压敏电阻

压敏电阻的首要参数是标称电压和通流容量。在运用时,压敏电阻的电压选择要考虑被维护线路或许有的动摇电压,一般取1.21.4倍。假如是沟通电路,还要注意电压的有效值与峰值间的关系。例如220V时其压敏电阻的标称电压应是220×1.4×1.4=430V。通流容量应依据所需维护的详细场合进行合理的选择。运用时除了装置引线不宜过长,还不宜在高频场合运用。前者因压敏电阻对瞬变搅扰吸收时的高速功能(us)级,引线越长感应电压越大,后者因压敏电阻的固有电容(数千~数百PF)

3)硅瞬变电压吸收二极管(TVS)

TVS管又名瞬态电压按捺电路。当瞬态电压维护二极管遭到反向瞬态高能量冲击时,以1×10-12s的速度,将其两极间的高阻抗变成低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝坐落一个预定值,有效地维护了电子线路的灵敏元件。详细又分为单向和双向两种。首要参数是击穿电压、漏电流和电容。特点是响应时刻快(us)、浪涌吸收才能高、瞬态功率大、漏电流小、箝位电压易操控、没有损害极限和体积小等。广泛使用于医疗仪器设备的静电,电理性负载切换时发作的瞬变电压,雷击发作的过电压维护。运用时TVS管的击穿电压要高于被维护电路作业电压的10%

4)固体放电管

固体放电管的特点是响应速度快(1020ns),吸收电流大、动作电压安稳、运用寿命长。其作业原理是:当外界搅扰低于触发电压时,放电管处于截止状况;当搅扰电压超出触发电压时,放电管作业在负阻区。此时电流极大,使搅扰能量搬运。随着搅扰的削减,通过放电管的电流回落,当搅扰电流低于保持电流时,放电管从低阻区回到高阻区,完结~次放电进程。

3、电源线滤波器

电源线滤波器装置在电源与电子设备之间,首要起按捺电能传输中寄生的电磁搅扰,进步设备作业可靠性的效果。常用的由无源会集参数(电感、电容、电阻)构成的单级线路。如图1所示。图中Cx为差模电容,起衰减差模搅扰的效果。在220V沟通电源中取为几十~几百nF,耐压250VACCy为共模电容,起衰减共模搅扰的效果。一般取1nf4.7nf,耐压36KVDCL1L2为共模电感,其电感量与通过电流的巨细有关,对共模电流有很好的滤波效果。典型值为几百nH~几mHR起消除滤波器上或许呈现的静电积累。滤波器对电磁搅扰的按捺效果的好坏不仅与它的设计与实践作业条件有关,还与它的装置状况有关。因而,装置时必定要保证滤波器外壳与设备的金属外壳触摸良好后,再与大地可靠触摸,一起,还要考虑输入和输出线路之间不存在耦合,合理安排滤波器的引线装置方位。zui好的方法是电源线不直接进入设备机箱,而是通过滤波之后再进入,运用机壳的天然屏蔽,把电源线搅扰扫除在设备之外。

进步滤波器功能的方法:一是运用带地线电感的滤波器。这样能够按捺地线上的搅扰。二是选用多级滤波器。三是滤波器与吸收器件组合运用。四是运用新式软磁资料。五是加接有耗元件。

4、阻隔变压器

阻隔变压器的效果是完结电路的电气阻隔,处理由地线环路带来的设备间的彼此搅扰。

1)一般阻隔变压器

一般阻隔变压器在初级与次级间不设屏蔽层,它是通过输入与输出间的电阻隔,然后处理公共地的问题。长处是对共模搅扰有必定的按捺效果,其巨细可用初次级间的散布电容和设备对地散布电容的比值来预算。一般初次级间的散布电容为几百Pf,设备对地散布电容为几“几十nF,因而共模搅扰的衰减值在1020倍左右(2030dB)。缺陷是对共模搅扰的按捺效果因绕组间的散布电容随频率升高而下降。

2)带屏蔽层的阻隔变压器

在变压器初次级间增设屏蔽层,并将屏蔽层可靠接地,既可获得较好的按捺共模搅扰,也可运用屏蔽层按捺差模搅扰。详细做法是将变压器屏蔽层接至初级的中线端。例如对50HZ工频来说,因为初级与屏蔽层构成的容抗很高,仍可通过变压器效应传递到次级,而未被衰减。对频率较高的共模搅扰,因为初级与屏蔽层间容抗变小,使这部分搅扰经由散布电容及屏蔽层与初级中线端的连线直接返回电网,而进入次级回路。

3)超级阻隔变压器

超级阻隔变压器就是功能较完善的多重屏蔽阻隔变压器。详细有两层屏蔽和三重屏蔽两种。特点是对共模和差模搅扰都有较强的按捺才能。两层的是一个屏蔽层接变压器初级的中线,以下降差模搅扰;另一层接大地,以按捺共模搅扰。三重的接近初级的屏蔽层接初级中线;中心的屏蔽层接变压器的外壳后再接大地;接近次级的屏蔽层,接次级的一个端子。

5、沟通稳压器

沟通稳压器的效果是在输入电压和负载电流变化时,把其输出电压安稳在所答应的规模内。常用的有铁磁谐振、参数调整型、伺服型、分级调整宽度、超级阻隔、开关型、不间断和净化等沟通稳压电源。

1)铁磁谐振沟通稳压电源

作业原理是靠改动电感的饱满程度,而使电感与电容谐振来完结调理的。当输输入电压因某种要素过高或过低时,其输出电压可随输入电压的高低通过主动调理,然后使输出电压保持安稳不变。长处是电路简略、输出阻抗高、过载才能强、可靠性较高。缺陷是稳压精度不高、输出电压波形失真大、有相移和噪声。不适宜发动电流大的负载。

2)参数调整型沟通稳压电源

典型的是早年的614系列稳压器。现已被一种改善型参数调整型沟通稳压电源所替代。该电源是在614的基础上进行了必定的改善,特别是运用可控硅调感技能替代了磁放大器。作业原理是运用可控硅的相位操控来改动电感的参数,完结调理使输出电压安稳不变。长处是稳压精度高(可优于土1%),同di一种比较还能够按捺沟通输出电压中的部分谐波。缺陷是输入侧的电流谐波较大、功率因数较低、有相移。特别是带非线性负载时或许有低频振荡现象。

3)伺服型沟通稳压电源

该电源就是前期的多抽头自耦式调压变压器。作业原理是监督变压器输出电压的高低的方法来驱动伺服电动机改动变压器输出抽头的方位,使输出电压在保持负载所答应的电压规模内。缺陷是响应速度低(秒级),调理时会呈现许多尖峰和振铃搅扰。

4)分级调整的宽限沟通稳压电源

该电源和伺服型沟通稳压电源相似,所不同的是多抽头自耦变压器的抽头方位是由继电器转化。因为该电源价格低廉,输入电压的习惯规模较宽,使用于家用电器的沟通稳压。缺陷是稳压精度不高,在继电器转化进程中易发作电火花所带来的尖峰搅扰。

5)超级阻隔变压器

为了处理了现代电子仪器设备的小型化、数字化和低功耗化,对电网的瞬变搅扰特别灵敏的问题,然后诞生多抽头的超级阻隔变压器,俗称净化电源。对多抽头的绕组的操控则选用了无触点的双向可控硅,数字电路或单片机。有时也称为数控型净化电源。长处是:稳压电源的电压习惯规模宽、对电网或负载变化的响应速度快(小于10ms)、对存在于电网中瞬变搅扰按捺才能强。

6)开关型沟通稳压电源

开关型沟通稳压电源选用了先进的高频开关电源技能。长处:小型、轻量、高效、响应速度快。缺陷:杂乱、价格昂贵。

7)不间断电源

不间断电源现在有电动机——发电机组、静态后各式和静态在线式三类。

①电动机一发动机组 首要由直流电动机(沟通电经整流后供电)驱动的惯性飞轮和沟通发电机组组成。当电网电压停电时,运用飞轮的惯性储能,使发电机在短时刻内持续供电;与此一起发动备用的柴油发电机组,当油机转速与发电机组转速相一起,油机离合器与发电机相连,完结由市电到油机的转化。它是较早开展的一种不间断电源。长处:安稳可靠。缺陷:体积大、噪声大。

②静态后备式 电网正常时,静态后备式不间断电源处在旁通状况,即市电经输入滤波器、静态搬运开关直接输送给负载;与此一起,市电通过充电器向蓄电池充电。这时逆变器不作业。只有当市电断电时,才将静态搬运开关切换到逆变器一侧,通过24ms后逆变器发动,将蓄电池中储存的电能转化成沟通电,输给负载。长处:简略、小巧、价格便宜。缺陷:输出电压直接受电网动摇的影响,抗电网中的骤变搅扰才能差。

③静态在线式 该电源的作业进程是市电先经整流后对蓄电池充电,再由蓄电地给逆变器供电,经逆变、稳压、稳频后为负载供应沟通电源。断电时蓄电池不再充电,而逆变器供电的状况不变,所以不间断电源给负载持续供给沟通电源。当逆变器发作输出过电压、过电流或不间断电源毛病时逆变器会主动关闭,并通过静态搬运开关转到旁通方位,直接由市电给负载供电。长处:维护和扩展才能强。该电源的容量(KVA~几百KVA)较大,三相大功率的常用医院电子计算机及监护体系。

四、在医疗仪器设备中的使用

上述各种方法和抗搅扰技能已广泛使用于心脑电图机、监护仪、超声确诊仪,电子脉冲治疗仪针灸电疗仪或银针直触摸摸人体等医疗确诊、治疗仪器设备之中。例如:超声确诊仪电路较为杂乱,由换能器(探头)检测的信号较为弱小,对抗电源搅扰有较高要求,若稍不注意就会在信号上叠加搅扰信号而无法正确确诊,机器除了选用了外壳接地,内部特别是对电源部分选用了严格地屏蔽方法,但对周边环境要求也有很高。例如我市有一家医院置办了一台新的B超仪,放置的房间已经远离医院内易发作搅扰源,开机后荧屏上有较强的搅扰信号,通过反复剖析排查发现是离医院1KM处市广播电台的信号引起,后在电源线上绕了几圈导线(相当于电感)接地后,搅扰扫除。

 





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