医疗仪器设备中的EMC解决方案
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接接触人体的仪器设备应远离超短波治疗机、高频电刀、X射线机、CT、MRI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,开机后造成其它仪器设备不能正常工作,经过多次分析和检查,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。
2.2.2磁场屏蔽
磁场屏蔽是指对直流或低频磁场的屏蔽。其屏蔽原理是利用屏蔽体的高导磁率、低磁阻特性对磁通所起的磁分路作用,从而削弱屏蔽体内部的磁场。为了减少屏蔽体的磁阻,所用材料必须是高导磁率的,有一定的厚度的材料。被屏蔽物要尽量放在屏蔽体的中心位置,注意缝隙。通风孔等要顺着磁场方向分布。对强磁场的屏蔽可采用双层屏蔽体结构。所有材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和的材料;内层则用易饱和的高导磁材料。反之,所用材料倒过来即可。安装时彼此间的磁路绝缘,无接地要求时用绝缘材料作支撑。有接地要求的可用非铁磁材料的金属作支撑。因屏蔽体兼有电、磁屏蔽功能,通常是要求接地的。
2.2.3电磁场屏蔽
电磁场屏蔽的作用是防止电磁场在空间传播。它是利用屏蔽体金属材料对电磁波的反射和吸收作用来实现的。其过程是:当电磁波达到屏蔽体金属表面时,金属表面就起反射作用,而未被完全反射的电磁波进入屏蔽体内部时,继续向前传播的过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到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多次反射与吸收。
3抑制干扰的技术
3.1专用线路
为了抑制仪器设备间的相互干扰,最简单的方法是采用分相供电制。即:在三线供电线路中认定一相作为敏感设备的供电电源;一相作为外部设备的供电电源;再一相作为常用测试仪器或其它辅助设备的供电电源。这种措施常应用在大型的医疗仪器设备供电系统。
值得注意的是在现代医用电子仪器设备系统中,由于配电线路中非线性负载的使用,造成线路中谐波电流的存在,而零序分量谐波在中线里不能相互抵消,反而叠加,因此过于迁细的中线会造成线路阻抗的增加,干扰也将增加。同时过细的中线还会造成中线过热。
3.2瞬变干扰抑制器
3.2.1气体放电管
俗称避雷管。优点是绝缘电阻高、寄生电容小、浪涌吸收能力强。缺点是对浪涌电压的响应速度低。
3.2.2金属氧化物压敏电阻
压敏电阻的主要参数是标称电压和通流容量。在使用时,压敏电阻的电压选择要考虑被保护线路可能有的波动电压,一般取1.2~1.4倍。如果是交流电路,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。通流容量应根据所需保护的具体场合进行合理的选择。使用时除了安装引线不宜过长,还不宜在高频场合使用。前者因压敏电阻对瞬变干扰吸收时的高速性能级,引线越长感应电压越大,后者因压敏电阻的固有电容。
3.2.3硅瞬变电压吸收二极管
TVS管又叫瞬态电压抑制电路。当瞬态电压保护二极管受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,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护了电子线路的敏感元件。具体又分为单向和双向两种。主要参数是击穿电压、漏电流和电容。特点是响应时间快、浪涌吸收能力高、瞬态功率大、漏电流小、箝位电压易控制、没有损伤极限和体积小等。广泛应用于医疗仪器设备的静电,电感性负载切换时产生的瞬变电压,雷击产生的过电压保护。使用时TVS管的击穿电压要高于被保护电路工作电压的10%。
3.2.4固体放电管
固体放电管的特点是响应速度快,吸收电流大、动作电压稳定、使用寿命长。其工作原理是:当外界干扰低于触发电压时,放电管处于截止状态;当干扰电压超出触发电压时,放电管工作在负阻区。此时电流极大,使干扰能量转移。随着干扰的减少,通过放电管的电流回落,当干扰电流低于维持电流时,放电管从低阻区回到高阻区,完成~次放电过程。
3.3电源线滤波器
电源线滤波器安装在电源与电子设备之间,主要起抑制电能传输中寄生的电磁干扰,提高设备工作可靠性的作用。常用的由无源集中参数构成的单级线路。如图1所示。图中Cx为差模电容,起衰减差模干扰的作用。在220V交流电源中取为几十~几百nF,耐压250VAC。Cy为共模电容,起衰减共模干扰的作用。一般取1nf~4.7nf,耐压3~6KVDC。L1、L2为共模电感,其电感量与通
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