溫宇標 黃勇 劉海 伍倚明 廣東省醫(yī)療器械質量監(jiān)督檢驗所 （廣東 廣州 510663）

內(nèi)容提要：通過對傳導抗擾度試驗方面的原理簡單分析，分析了使用耦合去耦網(wǎng)絡和注入鉗兩種不同方法的布置，進一步探討了該項目的難點，并例舉若干實際案例，加深了對該試驗理論方面的應用和認識，也為醫(yī)用電氣設備傳導抗擾度方面的問題提供了相關整改思路。

醫(yī)用電氣設備與人們的健康和安全息息相關，因此設備本身在使用過程中的安全也逐漸引起了人們的重視，電磁兼容方面的性能是醫(yī)用電氣安全的重要部分。其中，電磁兼容由發(fā)射和抗擾度兩部分組成，所有的醫(yī)用電氣設備都應該盡可能地提高抗擾度方面的能力，以確保醫(yī)生和患者在使用設備過程更安全更有效。本文主要對抗擾度中的一個常見項目傳導抗擾度進行分析，結合測試原理和布置，分析其中的難點，同時例舉了幾個不合格的案例，進一步加深對醫(yī)用電氣設備傳導抗擾度這個試驗的理解和應用。

1.測試原理及方法

傳導抗擾度試驗（CS）根據(jù)YY0505-2012的要求，醫(yī)用電氣設備的CS測試的范圍是150kHz～80MHz[1]。在通常情況下，CS的騷擾源來自射頻發(fā)射機的電磁場，會作用于和設備有連接的整條電纜。雖然被干擾設備的尺寸要比騷擾信號的波長小很多，相比之下，設備引線（包括電源線，通信線和各種互連線等）的長度則可能達到干擾波的幾個波長或以上。當有騷擾電流流經(jīng)設備，則設備的引線就變成了被動天線接收到射頻場的感應，最終以射頻電壓或電流形成的近場電磁場影響設備的工作[2]。此外，CS試驗分為兩種，包括電源端口和信號、互連線端口的CS試驗，以此來評估相關電氣設備對傳導騷擾的抗干擾能力。

對醫(yī)用電氣設備進行本試驗之前，首先應分析設備的端口以及電纜情況，以便決定使用何種方法進行干擾試驗。一般而言，對電源端口可以使用耦合去耦網(wǎng)絡的方法，根據(jù)供電情況選用，單相帶地的設備選擇CDN-M3，不帶地則選擇CDN-M2，如果是三相設備，則選擇CDN-M5。對于信號和互連線端口的注入，一般采用鉗注入的方法，包括電流鉗和電磁鉗，需要注意的是，YY 0505標準要求了醫(yī)用電氣設備患者耦合電纜應使用電流鉗注入，只有電流鉗不適用情況下才使用電磁鉗。此外，患者耦合點應端接模擬手，并且用510Ω和220pF電容串聯(lián)的RC元件連接到參考地平面，作為高阻抗射頻路徑的模擬。對于患者耦合電纜端，如果無法提供150Ω輔助設備阻抗，則用電流鉗注入，而患者耦合端不去耦也符合了實際情況。所有患者耦合電纜應逐個地或成束地進行試驗。對于非患者耦合電纜的試驗，如EUT互連線，I/O線，適配器輸出線等應遵循電磁鉗優(yōu)先原則[3]。

2.測試布置

由GB/T 17626.6-2017標準可知，CS的試驗模型模擬了EUT處于實際騷擾源形成的電場和磁場之中，實現(xiàn)的方法就是使EUT盡可能連接到兩個150Ω共模阻抗之間，其中一個阻抗提供了射頻信號源，而另外一個則提供了電流回路[2]。其中，流經(jīng)EUT的共模電流產(chǎn)生的電磁場的示意圖見圖1。

如前面所述，對于使用耦合去耦網(wǎng)絡（CDN）的試驗布置，標準中有明確的描述，具體包括了EUT的射頻信號端與電流回路端的搭接情況，部件之間的距離要求等都做出了規(guī)定，測試時應盡量按照進行布置，見圖2所示。

CDN的作用主要有兩個，一是耦合的功能，主要通過電阻和電容的組合，使干擾信號耦合到EUT的相應線纜上。二是去耦的功能，即通過電感和電容的組合，使輔助測試端產(chǎn)生高阻抗，盡可能地避免干擾信號的流入對非受試設備造成干擾，促使干擾電流盡可能地流向EUT的方向，從而對非受試設備起到保護的作用。

同樣，對于使用注入鉗的方式，具體的試驗布置示意圖如圖3所示。

3.難點分析

①對于某些使用特定工作頻率的產(chǎn)品，而且探頭的頻率工作在0.15～80MHz這段范圍內(nèi)，例如超聲治療類的設備，探頭在幾兆赫茲到幾十兆赫茲不等；②交流供電端缺乏相關濾波措施的設備；③信號線缺乏屏蔽和濾波措施，信號處理方面對干擾信號極為敏感的設備；④高等級的干擾電平，對設備的干擾較大。

圖1.流經(jīng)EUT 的共模電流產(chǎn)生的電磁場的示意圖

圖2.使用CDN 的試驗布置示意圖

4.整改案例及分析

通常，設備在CS試驗中出現(xiàn)的不合格現(xiàn)象和原因不盡相同，但解決的辦法一般有以下幾種：①完善屏蔽；②良好接地；③加強濾波[4]。

通常屏蔽的方法是最直接有效的，下面舉兩個案例進行簡單分析。

4.1 案例1

設備：某多功能健康檢查儀，主要用于體溫，血壓、脈搏和血氧等參數(shù)的測量。

問題描述：對體溫探頭線進行電流鉗的CS測試時，出現(xiàn)體溫數(shù)據(jù)不再變化，采集的數(shù)據(jù)傳輸中斷的現(xiàn)象。

對策說明：對體溫探頭線內(nèi)增加金屬屏蔽層以屏蔽外部的電磁干擾，如圖4所示，重新測試合格。

圖3.使用注入鉗的試驗布置圖

圖4.體溫探頭線增加屏蔽前后對比圖

4.2 案例2

設備：某牙科綜合治療機。

問題描述：對腳踏開關線進行電流鉗注入的CS測試，出現(xiàn)牙科椅升降卡頓、停止現(xiàn)象。

對策說明：經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)該腳踏開關線是非屏蔽線，干擾信號可以直接作用到線上，隨后進入主板，從而影響牙科椅的正常升降功能。

整改情況：把腳踏開關線換成帶屏蔽的腳踏開關線，復測合格。

然而，有些時候看似屏蔽，實際沒有達到完全屏蔽，例如“豬尾巴”現(xiàn)象，或者屏蔽層有漏洞和巨大縫隙，對于實際整體的屏蔽效果而言則大打折扣，下面舉例分析。

4.3 案例3

設備：某溫度和脈搏血氧儀。

問題描述：在傳導抗擾度試驗中使用鉗注入的方法，干擾過程出現(xiàn)脈搏參數(shù)異?，F(xiàn)象。

對策說明：通過分析樣品，發(fā)現(xiàn)血氧探頭線纜已經(jīng)是屏蔽線纜，但是轉接頭處有一小段卻沒有屏蔽，因此最后決定加強屏蔽措施。

整改情況：如圖5整改前后血樣探頭公插示意圖中紅色箭頭所示，將血氧探頭的公插改為增加鐵殼屏蔽的公插，不合格問題得到解決。

當然，面對復雜的EMC問題，通常不能只靠單一手段來解決，而應該多管齊下，例如下面這種案例所示。

4.4 案例4

設備：某低頻治療儀。

問題描述：在CS測試過程，對信號線施加干擾，出現(xiàn)信號輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象。

對策說明：通過分析，干擾從信號線直接耦合進去主機，因此考慮從源頭進行處理。

整改情況：處理方案是把信號線更換為屏蔽線，同時在主機端線纜入口處并聯(lián)一個103的電容進行濾波，復測結果合格。

屏蔽和濾波雖然效果很好，但是或多或少會涉及到產(chǎn)品成本或者工藝的變化，比較而言，良好的接地有時候可以成為成本最低的EMC設計和整改措施，當然要視具體情況而定，下面舉例簡要分析。

4.5 案例5

設備：某聽力計。

問題描述：對電源端進行CS試驗，出現(xiàn)鍵盤無法操作的現(xiàn)象。

對策說明：分析原因是CS干擾對鍵盤上的芯片電路造成了干擾，而這塊電路板上原有一個接地點，但分析發(fā)現(xiàn)該接地線很細，同時螺絲墊片出現(xiàn)松動現(xiàn)象，且墊片接口處噴漆過多，以上種種原因導致板子看似接地，實則懸空，接地阻抗較大，從而導致對地電位發(fā)生變化，造成了干擾現(xiàn)象的出現(xiàn)。

圖5.整改前后血樣探頭公插示意圖

圖6.鍵盤和金屬底架之間加強接地處理

整改情況：更換鍵盤和金屬底架上連接的接地線，對接口處的噴漆進行打磨處理，保證良好接地，如圖6所示，最終復測合格。

5.小結

對醫(yī)用電氣設備而言，CS試驗也是容易出現(xiàn)不合格的項目之一，整改難度較大。但只要對該試驗的測試目的、原理及相關要求充分了解，同時對設備的工作模式、原理、結構等進行深入分析研究，就能找到“準快多省優(yōu)”的解決方案。