电磁干扰及其对医疗仪器设备的影响与对策

2009-10-19 16:45:40来源: 互联网

  摘要:随着医疗仪器设备现代化程度的进一步提高,由于干扰致使仪器设备不能正常工作,同时有损系统的现象日趋严重。当电场强度超过2.4G时,可以损坏集成电路;如果磁场强度达到0.03G时,可以使无屏蔽的仪器设备误动作。为了有效地抑制干扰,提高仪器设备工作的可靠性,在基层维修人员中宣传、普及抗电磁干扰知识,特别是抗电源线上的电磁干扰知识尤为重要。本文就其进行重点讨论,诚望有所裨益。

1 干扰

  1.1 干扰的方式

  干扰分为差模干扰、共模干扰和串模干扰。差模干扰又叫常模干扰、横模干扰或对称干扰,它是指叠加在线路电压正弦波上的干扰,是载流导体之间的干扰。如电网的过欠压、瞬态突变、尖峰等。共模干扰又叫纵模干扰、不对称干扰和接地干扰,它是指产生于电网与零线之间的干扰,是载流导体与大地之间的干扰,是由辐射或干扰耦合到电路中来的。如尖峰干扰、射频干扰、零线与地线间的稳态电压等。串模干扰是指外界磁场电场引起的干扰。如变压器漏磁、偏转电场引起的干扰等。

  1.2 干扰的类型

  电源干扰的类型包括电压降落(如重载接通造成电网电压下降)、失电(如雷电、变压器故障或其它因素造成的短时停电)、频率偏移(如区域性电网故障或发电机不稳定等)、电气噪声(如开关电源或大功率逆变设备等产生的电磁骚扰、无线电信号、电厂或工业电弧等)、浪涌(如突然减轻负载、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工作)和瞬变(如雷击、大功率开关的切换、对电感性负载的切换)等。

  l.3 干扰对医疗仪器设备的影响

  心脑电图机、监护仪、超声诊断仪、针灸电疗仪或银针直接接触人体的仪器设备等,特别是检测人体生物电信号的仪器设备,由于信号非常的微弱,如果受到干扰,就会在检测结果如波形、图形、图像上叠加一种类似于某些病变的畸变造成误诊,同时还会引起微电击,严重时还有生命危险。如果是带有计算机系统的医学仪器设备,当共模干扰中的尖峰干扰幅度达到2V~50V,时间持续数微秒时,可引起计算机逻辑错误、信息丢失等。强磁场会使显像管、X线影像增强管显示图象变形失真;加速器射线偏移;计算机磁盘、磁卡记录数据破坏;呼吸机工作失灵;心脏起博器工作失效等。

2 抑制干扰的常用方法

  2.1接地

  在阐述接地之前,必须弄清地线与零钱、保护接地和保护接零的基本概念。即:地线是指连接地球通向大地的金属连接线,而零线是我国电力部门提供的工作线路;保护接地是将仪器设备的金属外壳接上地线,在外壳由于干扰引起带电时,电流沿地线流入大地,达到保护人身和仪器设备安全的目的。而保护接零是将仪器设备的金属外壳与电源的零线连接起来,在短路时,立即烧断保险,以达到切断电源的目的。在这个问题上,不少基层维修人员概念模糊不清,甚至混为一谈,必须予以区别。

  2.1.1 仪器设备的信号接地

  ①浮地 把电路的“零”电位或设备的“零”电位与公共接地系统,或可能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隔离和光电耦合隔离。浮地的优点是抗干扰能力强,缺点是静电积累。当电荷积累到一定程度后,在设备地与公共地之间的电位差可能引起剧烈地静电放电,而成为破坏性很强的骚扰源。解决的方法是在浮地与公共地间跨接泄放电阻、阻值的大小以不影响设备漏电流的要求为宜。

  ②单点接地 电路和设备中凡需要接地的点都接到被定义的只有一个物理点为接地参考点的点上就称为单点接地。对一个系统如果采用单点接地,每个设备都要有自己的单点接地点,然后各设备的地再与系统中唯一指定的参考接地点相接。缺点是系统工作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,都直接接到离它最近的接地平面(底板、专用接地母线等)上。优点是简单,高频驻波小。缺点是维护量(锈蚀、松动)较大。

  ④混合接地 集单点和多点接地之长,把需要就近接地的点,就近直接与接地平面相连或对需要高频接地的点,通过旁路电容与接地平面相连接,其余各点均采用单点接地。流通信号波长低于0.05λ时采用单点接地,接地线长度达到 0.05λ以上的就应采用多点接地。

  2.1.2 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考点,从而保证了人身安全和电路工作的稳定。

  ②接大地的方法 接地电阻的大小是衡量接大地的有效性的重要指标。它取决于接地电极的制作方式和大地自身的性质。通常由于地下金属管道(如自来水、暖气、天然气管等)与大地有较大的接触面积,其接地电阻较小,人们习惯把它作为接地电极。值得注意的是流入管道的故障电流和杂散电流会对管道检修人员造成伤害。有些暖气管道架设在地下沟道中,与大地接触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,以免发生危险。

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

  

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关键字:医疗仪器  抑制  干扰  屏蔽  接地  隔离变压器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2009/1019/article_807.html
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