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醫療產品EMC測試系統解決方案

2010-04-07 來源:深圳市常寧電子 字號:
     隨著電子技術的飛速發展,現代醫療設備實現了電子化、數字化,不僅提高了醫療質量而且減少了病人的痛苦。但電子化、數字化的醫療設備容易受到電磁干擾問題的困惑。
      電磁干擾的來源主要有:高壓線、高壓電源、高功率脈沖設備、電焊、電機電刷、汽車、電車、可控硅整流設備、通信設備、理療設備、X線設備、高頻手術刀等。干擾設備一方面向空中輻射高頻電磁波,另一方面在交流電源線上產生頻率范圍很寬的電磁干擾。這不僅能使交流電源線上產生高頻電磁干擾,而且能產生瞬間高壓、瞬間電壓下跌、尖峰及脈沖等。電磁干擾輕則影響醫療設備的工作質量,重則使醫療設備無法工作。各種高頻干擾會造成醫療影像設備圖像不清晰,影響診斷和治療。如高頻干擾會使心電圖機、腦電圖機的熱筆劇烈抖動,描出的心電波形上疊加有高頻成分,使醫生無法診斷。高頻干擾還會使B超熒光屏上的圖像不清晰、血球計數儀不能正常工作。從而我們必須將醫療部分的EMC問題重視起來。
     對于醫療電器設備來說,最著名的已實施EMC標準是IEC60601-1-2。這個“-2”標準被稱為“醫療電器設備——第1-2部分:基本安全性和主要性能的一般要求——補充標準:電磁兼容的要求和試驗。”
     以下是醫療器械需達到EMC測試標準EN60101-2 (2007) 的需求,參考標準是按照醫療測試和參考其它所需要的測試標準,測試標準如下:

試驗要求——發射

    在CISPR 11標準(工業的、科學的和醫療的(ISM)射頻設備——電磁分布特性——限值和測量方法)中將ME設備和ME系統分為A級或B級和1類和2類。

A級設備:是使用于幾乎所有設備的設備,但不包括家用和那些直接連接到提供給家用建筑物的公共低壓電網的設備。

B級設備:是適用于所有設備的設備,包括家用和那些直接連接到提供給家用建筑物的公共低壓電網的設備

1類設備:包括所有故意產生或使用電導偶合射頻(RF)能量的ISM設備,這種射頻能量是設備本身的功能所必需的。

2類設備:包括所有故意產生或使用以電磁輻射的形式進行材料處理和電火花腐蝕的設備。

大多數醫療設備是1類設備

   一些2類設備的例子:

l         醫療成像設備(磁共振成像設備)

l         治療設備(電熱療設備包括短波、超短波和微波)

l         治療設備(高熱療設備)

l         高頻手術設備和系統(以為他們向患者使用了RF能量)

我公司將按照以上標準要求為客戶量身定做一套測試系統:

輻射、傳導發射測試:

   這部分測試分為兩部分,一部分是輻射發射測試(30MHz以上),而另一部分是傳導發射測試(30MHz以下)。

   它們都用一個用一個滿足CISPR16-1要求的接收機或頻譜分析儀做主要測量工具,從9kHz - 18GHz的頻率范圍內進行掃描測量.

它的測試過程包括以下測試頻率范圍和測量帶寬:

 頻率范圍  帶寬
 9kHz - 150kHz  200Hz
 150kHz - 30MHz  9kHz
 30MHz - 1GHz  120kHz

    高于1GHz,功率密度測量應該在1MHz 帶寬中進行,改測試最好是使用頻譜分析儀進行測量,因為它掃描頻率范圍寬, 速度快并且非常準確。

測量天線如下:1個混合天線從30MHz1GHz 1個喇叭天線從1 - 18GHz。

    低于30MHz的傳導部分我們使用一個LISN,單相和三相都是根據設備的使用而決定的。 LISNs 同時還有一個模擬手使設備的正確阻抗是正常手操作的,系統配置圖顯示在下頁。

傳導干擾: 規格是按照CISPR 11而定, 對于工業, 科學和醫療應用,只有傳導測試需要使用電源LISN。無論怎樣,有些醫療器械產生不持續干擾, 例如手術臺,在這種情況下設備需要滿足標準CISPR14。

    常寧公司提供的EMC-05系統將輻射傳導發射與輻射傳導耐受測試集合在一套系統中,從而為客戶最大話的節省成本。

 

下頁系統配置圖為傳導和輻射抗干擾與發射雙測試系統:

 

   對于CISPR14,有兩種測量方法,分為斷續和持續。斷續是測量暫變或“clicks”在一個期限所產生的數量。 測量在以下四個頻點進行“150kHz500kHz,1.4MHz 30MHz”。對于這個測試需要用一個獨特的分析儀和一個LISN進行自動化測試。

    另外1個測試是功率電纜干擾測量(騷擾功率),這個測試需要使用吸收鉗和滑道,該測試由5長的電源電纜穿過滑道及吸收鉗再連接到測試EUT上,在隨著吸收鉗的移動中找到電纜所發出的最差的測量情況,所有測量過程都記錄在軟件中;該測試客戶可自由選擇自動測試或是手動測試,而自動測試將是最方便的測試方法。

功率質量測試部分:

EUT受到功率電纜質量影響的時候,功率質量包括以下所有測試。

    系統包括單相及三相供電系統,它們是經過非常精制的控制及濾波處理的,因此可以產生完好的供電。因為在測試過程中需要完好的純凈電源供應所以供電系統是必要的;如果沒有的話,很難辨別問題是出在EUT上還是功率電源上。對于閃爍測試供電具有可校準阻抗等正常的測試條件。

   對于EMSEFT、Surge、DIP等測試,大致都是相同的,首先由供電系統,為測試EUT提供一個純凈電源,在由特殊波形信號發生器將干擾信號以不同相位注入到測試EUT中,完成測試后,觀察EUT的工作情況是否正常。                                                 

    對于磁場測試,供電中一個輸出口連接一個圈形天線并且測試水平已經設置。此應用的場水平設置在3A/m  50Hz60Hz,整個系統完全由電腦控制測試并出測試報告。

    ESD靜電測試中EN61000-4-2 靜電放電測試:這個測試使用ESD靜電模擬器(人工手)對EUT釋放一個或一組上升時間快速的正極或負極高壓脈沖電荷進行干擾。如果EUT是金屬制品,ESD模擬器將以接觸的方式對其進行干擾測試,如果EUT是非金屬制品且帶有縫隙,那么我們將才用空氣放電的方式對EUT進行干擾測試,此測試為手工操作,模擬器是測試工程師在操作中手持以法規規定方式對EUT進行靜電放電測試。

系統由軟件全自動化控制,以下是醫療部分對應參考標準:
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系統由軟件全自動化控制,以下是醫療部分對應參考標準:
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