随着医疗仪器设置装备摆设古代化水平的进一步进步,由于搅扰致使仪器设置装备摆设不克不及正常事情,同时有损体系的征象日趋严峻。当电场强度凌驾2.4G时,可以破坏集成电路;假如磁场强度到达0.03G时,可以使无屏障的仪器设置装备摆设误举措。为了无效地克制搅扰,进步仪器设置装备摆设事情的******性,在下层维修职员中宣传、遍及抗电磁搅扰知识,分外是抗电源线上的电磁搅扰知识尤为紧张。本文***其举行******讨论,诚望有所裨益。

1.1搅扰的方法

搅扰分为差模搅扰、共模搅扰和串模搅扰。差模搅扰又叫常模搅扰、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、瞬态渐变、尖峰等。共模搅扰又叫纵模搅扰、不合错误称搅扰和接地搅扰,它是指发生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惹起的搅扰。如变压器漏磁、偏转电场惹起的搅扰等。

1.2搅扰的范例

电源搅扰的范例包罗电压下降、失电、频率偏移、电气噪声、浪涌、谐波失真和瞬变等。

l.3搅扰对医疗仪器设置装备摆设的影响

心脑电图机、监护仪、超声诊断仪、针灸电疗仪或银针间接打仗人体的仪器设置装备摆设等,分外是检测人体生物电信号的仪器设置装备摆设,由于信号十分的薄弱,假如遭到搅扰,***会在检测后果如波形、图形、图像上叠加一品种似于某些病变的畸变形成误诊,同时还会惹起微电击,严峻时另有生命伤害。假如是带有盘算机体系的医学仪器设置装备摆设,当共模搅扰中的尖峰搅扰幅度到达2V~50V,工夫继续数微秒时,可惹起盘算机逻辑错误、丧失等。强磁场会使显像管、X线影像加强管表现图象变形失真;减速器射线偏移;盘算机磁盘、磁卡记载数据毁坏;呼吸机事情失灵;心脏起博器事情生效等。

2克制搅扰的常用办法

2.1接地

在论述接地之前,必需弄清地线与零钱、掩护接地和掩护接零的根本观点。即:地线是指毗连地球通向大地的金属毗连线,而零线是我国电力部分提供的事情线路;掩护接地是将仪器设置装备摆设的金属外壳接上地线,在外壳由于搅扰惹起带电时,电流沿地线流入大地,到达掩护人身和仪器设置装备摆设宁静的目标。而掩护接零是将仪器设置装备摆设的金属外壳与电源的零线毗连起来,在短路时,立刻烧断保险,以到达堵截电源的目标。在这个题目上,不少下层维修职员观点含糊不清,乃至等量齐观[děng liàng qí guān],必需予以区别。

2.1.1仪器设置装备摆设的信号接地

①浮地把电路的“零”电位或设置装备摆设的“零”电位与大众接地体系,或大概惹起环流的大众导线绝缘,即不接地,使此“零”电位绝对于大地的零电位来说是个悬空的“零”电位。常用的办法有变压器断绝和光电耦合断绝。浮地的好处是抗搅扰才能强,缺陷是静电积聚。当电荷积聚到肯定水平后,在设置装备摆设地与大众地之间的电位差大概惹起猛烈地静电放电,而成为毁坏性很强的骚扰源。办理的办法是在浮地与大众地间跨接泄放电阻、阻值的巨细以不影响设置装备摆设泄电流的要求为宜。

②单点接地电路和设置装备摆设中凡必要接地的点都接到被界说的只要一个物理点为接地参考点的点上***称为单点接地。对一个体系假如接纳单点接地,每个设置装备摆设都要有本人的单点接所在,然后各设置装备摆设的地再与体系中******指定的参考接所在相接。缺陷是体系事情频率很高时呈某种电抗效应,惹起接地结果欠安。

③多点接地多点接地是指设置装备摆设中凡需接地的点,都间接接到离它***近的接地立体上。好处是复杂,高频驻波小。缺陷是维护量较大。

④混淆接地集单点和多点接地之长,把必要***近接地的点,***近间接与接地立体相连或对必要高频接地的点,经过旁路电容与接地立体相毗连,其他各点均接纳单点接地。流畅信号波长低于0.05λ时接纳单点接地,接地线长度到达0.05λ以上的***应接纳多点接地。

 

2.2屏障

为了无效地克制设置装备摆设内、内部的辐射电磁能经过空间传达的电磁搅扰,通常接纳的步伐,是屏障。详细有电场、磁场、电磁场屏障三种。理论证明:对带有盘算机体系的仪器设置装备摆设,接纳屏障盘算机主机的办法对电磁搅扰和静电发生的搅扰有很好的克制作用。用差别的屏障方法和质料其结果也各不相反。比方:对1MHz 的搅扰,若用金属网屏障,屏效可达40dB,单层铁皮屏障,屏效可达60dB,用双层铁网屏障,屏效可达100dB。

2.2.1电场屏障

仪器设置装备摆设中电位差别物体间的互相感到可当作是散布电容间的电压分派。为了增加搅扰源对被感到物的搅扰,通常接纳的步伐是:增大搅扰源与被感到物的间隔,减小散布电容;尽大概让被感到物贴近接地板,增大其对地的电容;在两者间参加金属屏障层。屏障层必需是导电精良的导体,要有充足的强度,接地要好。比方心脑电图机、监护仪、针灸电疗仪或银针间接打仗人体的仪器设置装备摆设应阔别超短波医治机、高频电刀、X射线机、CT、MRI及统统能辐射电磁波的医疗设置装备摆设的辐射区内。我市某医院有一台500mAX线机的高压电缆有一处表皮因别的缘故原由被烤焦,开机后形成别的仪器设置装备摆设不克不及正常事情,颠末屡次剖析和反省,才发明是由此而惹起的。可见X线机的高压电缆屏障层的紧张性。

2.2.2磁场屏障

磁场屏障是指对直流或低频磁场的屏障。其屏障原理是使用屏障体的高导磁率、低磁阻特征对磁通所起的磁分路作用,从而减弱屏障体外部的磁场。为了增加屏障体的磁阻,所用质料必需是高导磁率的,有肯定的厚度的质料。被屏障物要只管即便放在屏障体的中心地位,留意漏洞。透风孔等要顺着磁场偏向散布。对强磁场的屏障可接纳双层屏障体布局。一切质料因磁场强度的强弱而定:当要屏障内部强磁场时,外层屏障体用不易滋饱和的质料;内层则用易饱和的高导磁质料。反之,所用质料倒过去即可。安置时相互间的磁路绝缘,无接地要求时用绝缘质料作支持。有接地要求的可用非铁磁质料的金属作支持。因屏障体兼有电、磁屏障功效,通常是要求接地的。

2.2.3电磁场屏障

电磁场屏障的作用是避免电磁场在空间传达。它是使用屏障体金属质料对电磁波的反射和吸取作用来完成的。其历程是:当电磁波到达屏障体金属外表时,金属外表***起反射作用,而未被******反射的电磁波进入屏障体外部时,持续向前传达的历程中会被屏障体金属吸取;当局部未被吸取失的电磁波透过金属抵达屏障体的另一表层时,在金属与氛围接壤上会再次构成反射,重返屏障层外部,如许在屏障体外部构成屡次反射与吸取。

3克制搅扰的技能

3.1公用线路

为了克制仪器设置装备摆设间的互相搅扰,***复杂的办法是接纳分相供电制。即:在三线供电线路中认定一相作为敏感设置装备摆设的供电电源;一相作为内部设置装备摆设的供电电源;再一相作为常用测试仪器或别的帮助设置装备摆设的供电电源。这种步伐常使用在大型的医疗仪器设置装备摆设供电体系。

值得留意的是在古代医用电子仪器设置装备摆设体系中,由于配电线路中非线性负载的利用,形成线路中谐波电流的存在,而零序重量谐波在中线里不克不及互相抵消,反而叠加,因而过于迁细的中线会形成线路阻抗的增长,搅扰也将增长。同时太好了的中线还会形成中线过热。

3.2瞬变搅扰克制器

3.2.1气体放电管

俗称避雷管。好处是绝缘电阻高、寄生电容小、浪涌吸取才能强。缺陷是对浪涌电压的呼应速率低。

3.2.2金属氧化物压敏电阻

压敏电阻的次要参数是标称电压和通流容量。在利用时,压敏电阻的电压选选择思索被掩护线路大概有的动摇电压,一样平常取1.2~1.4倍。假如是交换电路,还要留意电压的无效值与峰值间的干系。比方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掩护的详细场所举行公道的选择。利用时除了安置引线不宜过长,还不宜在高频场所利用。前者因压敏电阻对瞬变搅扰吸取时的高速功能级,引线越长感到电压越大,后者因压敏电阻的固有电容。

3.2.3硅瞬变电压吸取二极管

TVS管又叫瞬态电克制制电路。当瞬态电压掩护二极管遭到反向瞬态高能量打击时,以1×10-12s的速率,将其南北极间的高阻抗酿成低阻抗,吸取高达数千瓦的浪涌功率,使南北极间的电压箝位于一个预定值,无效地掩护了电子线路的敏感元件。详细又分为单向和双向两种。次要参数是击穿电压、泄电流和电容。特点是呼应工夫快、浪涌吸取才能高、瞬态功率大、泄电流小、箝位电压易控制、没有毁伤极限和体积小等。普遍使用于医疗仪器设置装备摆设的静电,电理性负载切换时发生的瞬变电压,雷击发生的过电压掩护。利用时TVS管的击穿电压要高于被掩护电路事情电压的10%。

3.2.4固体放电管

固体放电管的特点是呼应速率快,吸取电流大、举措电压波动、利用寿命长。其事情原理是:当外界搅扰低于触发电压时,放电管处于停止形态;当搅扰电压凌驾触发电压时,放电督工作在负阻区。此时电流极大,使搅扰能量转移。随着搅扰的增加,经过放电管的电流回落,当搅扰电流低于维持电流时,放电管从低阻区回到高阻区,完成~次放电历程。

3.3电源线滤波器

电源线滤波器安置在电源与电子设置装备摆设之间,次要起克制电能传输中寄生的电磁搅扰,进步设置装备摆设事情******性的作用。常用的由无源会合参数组成的单级线路。如图1所示。图中Cx为差模电容,起衰减差模搅扰的作用。在220V交换电源中取为几十~几百nF,耐压250VAC。Cy为共模电容,起衰减共模搅扰的作用。一样平常取1nf~4.7nf,耐压3~6KVDC。L1、L2为共模电感,其电感量与经过电流的巨细有关,对共模电流有很好的滤波结果。典范值为几百 nH~几mH。R起消弭滤波器上大概呈现的静电积聚。滤波器对电磁搅扰的克制作用的优劣不但与它的设计与实践事情条件有关,还与它的安置状况有关。因而,安置时肯定要确保滤波器外壳与设置装备摆设的金属外壳打仗精良后,再与大地******打仗,同时,还要思索输出和输入线路之间不存在耦合,公道布置滤波器的引线安置地位。******的措施是电源线不间接进入设置装备摆设机箱,而是颠末滤波之后再进入,使用机壳的天然屏障,把电源线搅扰扫除在设置装备摆设之外。

进步滤波器功能的步伐:一是利用带地线电感的滤波器。如许可以克制地线上的搅扰。二是接纳多级滤波器。三是滤波器与吸取器件组合利用。四是利用新型软磁质料。五是加接有耗元件。

3.4断绝变压器

断绝变压器的作用是完成电路的电气断绝,办理由地线环路带来的设置装备摆设间的互相搅扰。

3.4.1平凡断绝变压器

平凡断绝变压器在低级与次级间不设屏障层,它是经过输出与输入间的电断绝,从而办理大众地的题目。好处是对共模搅扰有肯定的克制作用,其巨细可用首次级间的散布电容和设置装备摆设对地散布电容的比值来预算。通常首次级间的散布电容为几百Pf,设置装备摆设对地散布电容为几~几十nF,因而共模搅扰的衰减值在 10~20倍左右。缺陷是对共模搅扰的克制结果因绕组间的散布电容随频率降低而降落。

3.4.2带屏障层的断绝变压器

在变压器首次级间增设屏障层,并将屏障层******接地,既可取得较好的克制共模搅扰,也可使用屏障层克制差模搅扰。详细做法是将变压器屏障层接至低级的中线端。比方对50HZ工频来说,由于低级与屏障层组成的容抗很高,仍可经过变压器效应通报到次级,而未被衰减。对频率较高的共模搅扰,由于低级与屏障层间容抗变小,使这局部搅扰经过散布电容及屏障层与低级中线真个连线间接前往电网,而进入次级回路。

3.4.3超等断绝变压器

超等断绝变压器***是功能较美满的多重屏障断绝变压器。详细有双重屏障和三重屏障两种。特点是对共模和差模搅扰都有较强的克制才能。双重的是一个屏障层接变压器低级的中线,以低落差模搅扰;另一层接大地,以克制共模搅扰。三重的接近低级的屏障层接低级中线;两头的屏障层接变压器的外壳后再接大地;接近次级的屏障层,接次级的一个端子。

3.5交换稳压器

交换稳压器的作用是在输出电压和负载电流变革时,把其输入电压波动在所容许的范畴内。常用的有铁磁谐振、参数调解型、伺服型、分级调解宽度、超等断绝、开关型、不中断和污染等交换稳压电源。

3.5.1铁磁谐振交换稳压电源

事情原理是靠改动电感的饱和水平,而使电感与电容谐振来完成调治的。当输输出电压因某种要素过高或过低时,其输入电压可随输出电压的上下经过主动调治,从而使输入电压坚持波动稳定。好处是电路复杂、输入阻抗高、过载才能强、******性较高。缺陷是稳压精度不高、输入电压波形失真大、有相移和噪声。不相宜启动电流大的负载。

3.5.2参数调解型交换稳压电源

典范的是从前的614系列稳压器。现已被一种改良型参数调解型交换稳压电源所替换。该电源是在614的底子上举行了肯定的改良,分外是使用可控硅调感技能取代了磁缩小器。事情原理是使用可控硅的相位控制来改动电感的参数,完成调治使输入电压波动稳定。好处是稳压精度高,同******种比力还可以克制交换输入电压中的局部谐波。缺陷是输出侧的电流谐波较大、功率因数较低、有相移。分外是带非线性负载时大概有低频振荡征象。

3.5.3伺服型交换稳压电源

该电源***是晚期的多抽头自耦式调压变压器。事情原理是监督变压器输入电压的上下的措施来驱动伺服电念头改动变压器输入抽头的地位,使输入电压在维持负载所容许的电压范畴内。缺陷是呼应速率低,调治时会呈现很多尖峰和振铃搅扰。

3.5.4分级调解的脱期交换稳压电源

该电源和伺服型交换稳压电源相似,所差别的是多抽头自耦变压器的抽头地位是由继电器转换。由于该电源******昂贵,输出电压的顺应范畴较宽,使用于家用电器的交换稳压。缺陷是稳压精度不高,在继电器转换历程中易发生电火花所带来的尖峰搅扰。

3.5.5超等断绝变压器

为理解决了古代电子仪器设置装备摆设的小型化、数字化和低功耗化,对电网的瞬变搅扰尤其敏感的题目,从而降生多抽头的超等断绝变压器,俗称污染电源。对多抽头的绕组的控制则接纳了无触点的双向可控硅,数字电路或单片机。偶然也称为数控型污染电源。好处是:稳压电源的电压顺应范畴宽、对电网或负载变革的呼应速率快、对存在于电网中瞬变搅扰克制才能强。

3.5.6开关型交换稳压电源

开关型交换稳压电源接纳了******的高频开关电源技能。好处:小型、轻量、高效、呼应速率快。缺陷:庞大、******昂贵。

3.5.7不中断电源

不中断电源现在有电念头——发电机组、静态后百般和静态在线式三类。

①电念头一发起机组次要由直流电念头驱动的惯性飞轮和交换发电机组构成。当电网电压停电时,使用飞轮的惯性储能,使发电机在短工夫内持续供电;与此同时启动备用的柴油发电机组,当油机转速与发电机组转速相反时,油机聚散器与发电机相连,完成由市电到油机的转换。它是较早开展的一种不中断电源。好处:波动******。缺陷:体积大、噪声大。

②静态后备式电网正常时,静态后备式不中断电源处在旁通形态,即市电经输出滤波器、静态转移开关间接保送给负载;与此同时,市电经过充电器向蓄电池充电。这时逆变器不事情。只要当市电断电时,才将静态转移开关怀换到逆变器一侧,颠末2~4ms后逆变器启动,将蓄电池中贮存的电能转换成交换电,输给负载。好处:复杂、玲珑、******廉价。缺陷:输入电压间接受电网动摇的影响,抗电网中的渐变搅扰才能差。

③静态在线式该电源的事情历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、稳频后为负载供应交换电源。断电时蓄电池不再充电,而逆变器供电的形态稳定,以是不中断电源给负载持续提供交换电源。当逆变器产生输入过电压、过电流或不中断电源妨碍时逆变器会主动封闭,并经过静态转移开关转到旁通地位,间接由市电给负载供电。好处:掩护和扩展才能强。该电源的容量较大,三相大功率的常用医院电子盘算机及监护体系。

4在医疗仪器设置装备摆设中的使用

上述种种办法和抗搅扰技能已普遍使用于心脑电图机、监护仪、超声诊断仪,电子脉冲医治仪针灸电疗仪或银针间接打仗人体等医疗诊断、医治仪器设置装备摆设之中。比方:超声诊断仪电路较为庞大,由换能器检测的信号较为薄弱,反抗电源搅扰有较高要求,若稍不留意***会在信号上叠加搅扰信号而无法准确诊断,呆板除了接纳了外壳接地,外部分外是对电源局部接纳了严厉地屏障步伐,但对周边情况要求也有很高。比方我市有一家医院置办了一台新的B超仪,安排的房间曾经阔别医院内易发生搅扰源,开机后荧屏上有较强的搅扰信号,颠末重复剖析排查发明是离医院1KM处市播送电台的信号惹起,后在电源线上绕了几圈导线接地后,搅扰扫除。