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医用电气设备电磁兼容实验室建设方案
发布时间:2016-12-22   点击次数:4287次

【摘要】 近年来,医用电气设备的电磁兼容问题频发,日益成为制造商、医院和管理部门关注的热点,从2014 年1 月1 日开始,我国将开始实施新版YY0505的电磁兼容试验和测量技术系列标准,首次将三类医疗器械纳入强制检验范围,这对于整个电磁兼容行业的发展具有重大意义。本文结合EMC具体试验要求,详细介绍了医用电气设备电磁兼容实验室的建设方案



【关键词】医用电气设备;电磁兼容性;屏蔽;半电波暗室;设备管理; ?

1、 引言 ?

随着国内外越来越多的电磁兼容标准的制定和强制性执行,电气和电子产品的电磁兼容性(EMC)问题日益受到各国政府和国内外厂商的重视。国内各行各业先后引进了针对不同产品的电磁兼容实验室,如通信、电力、家电、汽车等。然而,由于医疗器械行业与其他行业相比,有着特殊性和多样性,同时医用电气设备的测试环境与商用设备相比也有不同之处,医用电气设备的电磁兼容标准YY0505一直没有得到实施。如今,我国的医用电气设备的电磁兼容标准成为强制性执行的标准,为配合其实施,需要建立医用电气设备专门的电磁兼容实验室,以保证医疗器械产品的安全、有效。 ??

2、 医用电气设备电磁兼容实验室的硬件建设及基本配置?

2.1母体建筑及基础设施 ?

母体建筑的设计首先要考虑足够的天花板高度以容纳所建的半电波暗室及其它附属设施。同时综合考虑其占地面积、结构承载、空间尺寸、供电、换气、空调及防水因素。母体建筑的地板主要承担所有屏蔽体和安装部分的重量及负荷,因此需要特别注意。建筑地面需要精心铺设,要求地面的波纹度在数米的范围内不超过几毫米。 ?由于暗室与母体建筑之间所涉及的接口问题比较多,而国内建筑公司对其中的一些要求缺少可借鉴的经验,所以尽量让土建设计单位、施工单位与暗室厂商进行交流和沟通[1]。 ??

2.2电波暗室

2.2.1电波暗室的选择??

电磁兼容半电波暗室主要用于替代无电磁波干扰的开阔试验场进行电磁辐射骚扰测量和电磁辐射敏感度测量。由于半电波暗室的测试环境需要模拟开阔试验场地的电磁波传播条件,故暗室尺寸应以开阔试验场的结构要求为依据。按电波暗室的尺寸大小可分为预测试电波暗室、3 m法电波暗室、5 m法电波暗室、10 m法电波暗室和30 m法电波暗室。目前,半电波暗室的常用规格主要是3 m法(约9 m长×6 m

器、转台、天线塔、信号接口板、供电与照明设备、通风与空调设备(波导窗)、火警与消防设备、视频监控、接地等部分组成;控制室主要由电磁干扰测试系统、电磁敏感度测试系统、EUT监测设备、CCTV监视系统等部分组成,此外控制室还应提供测试人员的工作环境;功放室主要由进行电磁敏感度测试的功率放大器组成;电磁兼容测试评估系统主要由满足标准要求的测量仪器、测量软件、自动测试系统以及评估系统组成。 ??

3、医用电气设备的电磁兼容测试[4]

3.1 静电测试 ?(推荐:普锐马ESD61002TA)

静电测试,是为模拟静电对被测设备的影响而设计的测试,该测试中用两种常见的放电方式:空气放电和接触放电对被测设备进行测试。根据目前版本的标准要求,静电发生器的接触放电电压至少要达到8kV,空气放电电压至少要达到15kV。

3.2 辐射抗扰测试 ?(推荐:意大利PMM/德国罗德与施瓦茨)

辐射抗扰测试,是为模拟空间中射频信号对被测设备的影响而设计的测试,要专门为这个测试修建一个全电波暗室。本项测试的信号源的频率范围要求已经达到6GHz,该频率范围可以覆盖5.8GHz无线通讯产品发射瓣信号。根据标准要求,在全频段范围内,其辐射场强分为四级,最高级别的辐射场强为30V/m。辐射场强的大小与功率放大器和发射天线相关。目前在国内,能够在6GHz频率上达到30V/m场强发射的天线和功率放大器都比较少。

3.3 电快速脉冲群测试 ?(推荐:普锐马EFT61004TA)

电快速脉冲群测试,是为模拟电路中的大电流触点颤动对被测设备的影响而设计的测试。在该测试中,干扰信号是通过电源线加到被测设备中,当有一些大型设备的中间连线不能断开时,就要用容性耦合钳将干扰信号馈入需要测试的位置。

3.4 浪涌测试 ?(推荐:普锐马SUG61005TB)

浪涌测试,是为模拟当雷击馈入电源线时被测设备有无异常反映面设计的测试。对于雷电能量的模拟,我们需要一个浪涌发生器,一般情况下,浪涌信号是加注在电源线上的。根据标准要求,浪涌发生器产生的开路电压分四级,从第一级到第三级分别对应着0.5kV,lkV,2kV,最高级四级对应的电压是4kV。

3.5 传导抗扰测试 ?(推荐:德国FRANKONIA/意大利PMM/德国罗德与施瓦茨)

传导抗扰测试,主要是模拟低频辐射对被测设备的影响。特别对被测设备中各种门电路的抗扰性能是一种考察。当很多设备在一起工作时,被测设备一定会受到来自设备外界,通过辐射方式加在设备上的骚扰,这些信号会导致被测设备内部电路工作的异常,比如异常的高电平会导致控制信号的混乱。该测试需要一个信号源和功率放大器,要求的起始频率从150kHz开始,到230MHz结束,最大电压为10V。

3.6 工频磁场抗干扰测试?(推荐:普锐马PFM61008TG)

工频磁场抗干扰测试,主要是模拟由工频磁场构成的骚扰对被测设备的影响。在电气设备使用环境中,存在着大电流的回路,该回路中频率是50Hz,60Hz,400Hz。对于这种回路构成的磁场,被测设备要有一定的抵抗能力。该测试需要一个低频信号发生器和功率放大器,可以用音频功率放大器配合低频信号发生器构成信号发生器。 ?

3.7 电压跌落、中断测试 ?(推荐:普锐马DRP61011TA)

电压跌落、中断测试,主要是模拟被测设备在工作过程中电网上的电压出现突然降低和消失的情况时,被测设备是否能够正常工作。当电网中有大功率设备启动或电网工作异常时,会出现瞬间的电压降低和供电暂时中断,对于这种情况,标准要求被测设备要能够做到干扰过后不受影响或不损坏,该测试只要求测试电源输入端,这是与其他测试还要考虑设备与设备之间的连线不相同的地方。

3.8 谐波及谐间波测试??(推荐:意大利PMM/德国罗德与施瓦茨)

谐波及谐间波测试,主要是模拟电网中存在的各种谐波对于被测设备的影响。在电网中工作的每个设备都或多或少地在往电网上输送谐波,这些谐波会通过电源影响到接在电网上的其他设备。

3.9 传导发射测试??(推荐:意大利PMM/德国罗德与施瓦茨)

传导发射测试,通常也会被称为骚扰电压测试,只要有电源线的产品都会涉及到,包括许多直流供电产品。另外,信号/控制线在不少标准中也有传导发射的要求,通常用骚扰电压或骚扰电流的限值(两者有相互转换关系)来表示

3.10 辐射发射测试??(推荐:意大利PMM/德国罗德与施瓦茨)

辐射发射测试需要配备半电波暗室,需要宽带接收天线和EMI接收机。该测试系统的成本几乎是所有电磁兼容测量项目中最高的项目。进行辐射发射测量时,被测设备发出的电磁波经过电波暗室测量距离的衰减到达接收天线,到达接收机输入端的电压一般都比较低。 ??

4、电磁兼容实验室仪器设备的安全管理[5] ?

电磁兼容实验室和其他实验室相同,在实验室安全管理方面都有最基本的通用的要求: ?

(1)实验室人员要树立安全第一的思想,实验室技术人员要兼任实验室的安全员,具体负责本室的安全工作,并应经常检查本室的不安全因素,及时消除事故隐患。

(2)使用实验室设备时应严格按照实验室规定和设备的正确操作程序进行,要坚守岗,发现问题及时处理。因不听指导或违反操作规程导致仪器设备损坏,要追究当事者责任,并按有关规定给以必要的处罚,同时管理人员应拒绝其继续使用。 ??(3)实验室必须布置有消防器材,要定期检查消防器材使之处于正常状态以应急用。

实验室工作人员应熟悉消防器材的位置和使用方法,并将本室的消防器材放在干燥、通风、明显和便于使用的位置,周围不许堆放杂物,严禁消防器材挪做他用。实验室内不得使用明火,严禁吸烟。 ?

(4)安全用电,严禁私自接、拉电源、电线、插座、开关,不得超负荷用电。

(5)实验室人员离开实验室时要切断电源、水源,关好门窗,保管好贵重物品,清理实验用品和场地,一切正常后方可离开。 ?

5 总结??

电磁兼容测试是解决电子电气产品电磁兼容问题的关键。本文从电磁兼容测试方法、半电波暗室的主要性能指标和电磁兼容实验室管理等方面介绍了医用电气设备电磁兼容实验室的建设方案。医用电气设备电磁兼容实验室的建设不仅要考虑标准YY0505的通用要求以及医用电气设备的特殊要求;也要考虑实验室建设的成本及管理方法。实验室的技术要求和测试设备的技术参数应当争取与国际接轨,得到国际认可。 ???

【参考文献】 ?

[1] 刘青松. 电磁兼容半电波暗室[期刊论文]. 客车技术与研究,2005(5) ?

[2] 刘毅,孟志平,肖潇. 医用电气设备电磁兼容实验室建设方案[期刊论文]. 医疗装备 2009,22(10) ?

[3] 徐平,万军,张勇,刘正伟. ?基于GB 9254--2008的电磁兼容实验室条件建设研究[期刊论 文]. 测量与设备,2010(12) ?

[4] 李楠. 电磁兼容测试系统的研究、设计及建设[学位论文]2006 ?

[5] 肖猛. 电磁兼容实验室仪器设备的安全管理[期刊论文]. 环境技术,2008 (4) ?

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