高之鵬，曹相軍

（河南省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，河南 鄭州 450000）

0 引言

電磁兼容性是研究電磁干擾的學(xué)科。電磁兼容性是指處于同一電磁環(huán)境中的設(shè)備能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求各自都能正常工作又不相互干擾，達(dá)到“兼容”狀態(tài)。電磁兼容的測(cè)試項(xiàng)目有很多，每一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目都是通過模擬電磁環(huán)境中的某一種干擾或抗干擾方式對(duì)產(chǎn)品所進(jìn)行測(cè)試，以此評(píng)價(jià)產(chǎn)品干擾或抗干擾的影響程度。在進(jìn)行電磁兼容測(cè)試時(shí)需要用到相關(guān)的測(cè)試軟件，而R＆S EMC32軟件能夠支持軍標(biāo)、汽車電子、工科醫(yī)和移動(dòng)通信等各種類型的EMC手動(dòng)和自動(dòng)測(cè)試。RE（輻射發(fā)射）主要測(cè)試被測(cè)設(shè)備通過空間傳播的輻射騷擾場(chǎng)強(qiáng)，輻射信號(hào)由對(duì)數(shù)周期天線在對(duì)應(yīng)的頻段內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)試結(jié)果將以圖形和表格的形式展現(xiàn)出來(lái)。

電氣設(shè)備的種類和功能上的多樣化、結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜化及容量上的大功率化，使得電氣設(shè)備的電磁兼容很難獲得。要使處在同一電磁環(huán)境中的各設(shè)備各司其職互不干擾地工作，這就要求各設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射和傳導(dǎo)發(fā)射等信號(hào)不能超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的限值。

1 某醫(yī)用等離子過氧化氫滅菌器空間無(wú)線傳播電磁輻射測(cè)試和結(jié)果分析

1.1 試驗(yàn)設(shè)置

根據(jù)CISPR11/GB4824-2019標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)某型號(hào)臺(tái)式醫(yī)用等離子過氧化氫滅菌器開展輻射發(fā)射試驗(yàn)時(shí)，測(cè)試所用的試驗(yàn)儀器有對(duì)數(shù)周期天線、測(cè)量接收機(jī)、天線塔及轉(zhuǎn)臺(tái)控制器等[1]。測(cè)試布置圖可以參考GB4824—2019，測(cè)試范圍是30 MHz～1 GHz。輻射發(fā)射測(cè)試時(shí)，被測(cè)設(shè)備（EUT）置于3米法半電波暗室內(nèi)，在轉(zhuǎn)臺(tái)上360°旋轉(zhuǎn)，在接收天線分別處于垂直極化和水平極化的情況下，找到最大的輻射點(diǎn)，輻射信號(hào)由接收天線接收后，通過電纜傳到半點(diǎn)波暗室外的接收機(jī)。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)時(shí)被測(cè)設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，超出限值的頻段主要集中在90 MHz～230 MHz之間的頻段，顯示采樣出的5個(gè)點(diǎn)的輻射發(fā)射的準(zhǔn)峰值均超出了標(biāo)準(zhǔn)CISPR11/GB4824—2019規(guī)定的限值50，1個(gè)點(diǎn)的準(zhǔn)峰值超出了標(biāo)準(zhǔn)CISPR11/GB4824—2019規(guī)定的限值57，由此可以得出該臺(tái)設(shè)備通過無(wú)線傳播的電磁干擾是超標(biāo)的[2]。

2 原因分析及整改方案

2.1 造成輻射發(fā)射超標(biāo)的原因分析

該被測(cè)設(shè)備由滅菌室、抽真空系統(tǒng)、過氧化氫加注系統(tǒng)、中心控制系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，最大工作功率為4.2 kW?；谑軠y(cè)設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)以及輻射發(fā)射超標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率和設(shè)備對(duì)應(yīng)的位置分析，得出造成輻射發(fā)射超標(biāo)的原因可能是以下幾點(diǎn)，開關(guān)電源性能差，結(jié)構(gòu)屏蔽低，線纜設(shè)計(jì)有缺陷，關(guān)鍵元器件（觸摸屏、開關(guān)電源、電機(jī)等）選型不當(dāng)?shù)纫蛩豙3]。

2.2 整改方案及結(jié)果

根據(jù)上述分析做出以下整改方案，整改方案及整改后的結(jié)果如下所述。

2.2.1 屏蔽

（1）結(jié)構(gòu)屏蔽。

在設(shè)備內(nèi)部整體上貼屏蔽銅箔紙，同時(shí)在觸摸屏周圍也貼上銅箔紙，并把銅箔紙接至地線上[4]。測(cè)試結(jié)果仍然不理想，由此可知該措施對(duì)減小空間無(wú)線輻射發(fā)射效果不佳。

圖1 試驗(yàn)結(jié)果

（2）線纜屏蔽。

受試設(shè)備上觸摸屏到電源線和開關(guān)按鈕之間的連接線纜較長(zhǎng)，由此在該線纜上包裹銅箔紙，測(cè)試結(jié)果顯示輻射發(fā)射并無(wú)明顯改善[5]。

2.2.2 增加濾波器

（1）開關(guān)電源上增加濾波器。

考慮到設(shè)備供電電源系統(tǒng)上會(huì)存在雜波干擾信號(hào)，嘗試在控制系統(tǒng)24 V供電電源上加某種型號(hào)的直流濾波器，此濾波器是直流三級(jí)濾波器，工作電壓為DC0 V-DC110 V，濾波范圍為5 KHz～30 MHz，測(cè)試結(jié)果仍然超標(biāo)，表明在供電電源上增加濾波器對(duì)該臺(tái)設(shè)備的空間無(wú)線電磁輻射并無(wú)明顯改善。

（2）真空泵上增加濾波器。

再次嘗試在該受測(cè)設(shè)備的真空泵上增加某種型號(hào)的濾波器，該濾波器是交流型三級(jí)濾波器，工作頻率是50/60 Hz，濾波范圍是5 KHz～30 MHz，測(cè)試還是超標(biāo)，再次表明濾波器對(duì)該臺(tái)設(shè)備的空間無(wú)線電磁輻射沒有明顯的改善。

2.2.3 替換關(guān)鍵元器件

（1）移除電機(jī)控制器。

移除步進(jìn)電機(jī)控制器后，試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示在低頻70 MHz左右及500 MHz處的電磁輻射得到了很大的改善，取得了一定的效果。

（2）替換觸摸屏。

該臺(tái)設(shè)備使用的觸摸屏是某種型號(hào)的工業(yè)組態(tài)屏，分辨率是800*600，亮度是200 cd/m2，屏幕是7寸TFT液晶屏，觸摸面板是4線電阻式，采用RS485/RS232通信接口，供電電壓為DC24 V。

移除觸摸屏的供電系統(tǒng)，使其不工作。測(cè)試結(jié)果如圖2所示，由圖2可知，在30 MHz～1 GHz所有頻段上輻射發(fā)射均在規(guī)定限值內(nèi)，由此得出測(cè)試通過。

至此可以說明觸摸屏是空間無(wú)線電磁輻射超標(biāo)的原因[6-7]。把該型號(hào)的觸摸屏替換成另一種型號(hào)后，測(cè)試結(jié)果仍如圖2所示。

圖2 測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要采用R＆S EMC32軟件測(cè)試某醫(yī)用等離子過氧化氫滅菌器通過空間無(wú)線傳播電磁干擾的超標(biāo)問題，結(jié)合實(shí)際和理論對(duì)分析其結(jié)果及造成超標(biāo)的原因，得出相應(yīng)的整改方案，通過整改方案的實(shí)施，得出觸摸屏是造成該臺(tái)設(shè)備的輻射發(fā)射超標(biāo)的根源。通過更換合適的觸摸屏，完美地解決了輻射發(fā)射超標(biāo)的問題。