电磁兼容基础知识

1电磁兼容基础知识培训－2电磁波n定义：变化电磁场在空间的传播。n主要性质：－可在真空中传播；－传播速度等于光速：3x108m/s；－电磁波的传播伴随着能量和动量的传播；－无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等构成了电磁波谱；－不同波长（频率）的电磁波有不同的反射、折射、散射以及干涉、衍射、偏振等现象。3电磁波的频谱4电磁波的管理n射频的频谱是非常有用的、非消耗性资源，也是非常有限的资源。只有科学的管理才能使这一宝贵资源既充分发挥作用，又不会给使用者带来麻烦。n信息产业部无线电管理局及其各地的无线电管理局依据《中华人民共和国无线电管理条例》监管无线电频谱。为各种无线电业务划分频带，建立相应的管理法规和标准，调查干扰投诉，调查非法操作和不符合无线电台执照规定的操作，为相关法律诉讼提供有权威的检测报告等。5电磁环境n由所有电磁辐射构成，包括所有频率的电磁波。n自然界产生的电磁辐射－雷电、静电、磁暴；n信息化时代使人为产生的电磁辐射大量增加；n移动电话和笔记本电脑使电磁环境日益恶化。6医疗器械使用中的电磁环境7医用电气设备的电磁干扰8电磁兼容性监督、管理的意义1.防止不符合EMC标准的产品进入市场，保证医疗器械安全、有效，同时限制医疗器械对电磁环境的干扰；2.建立技术壁垒，保护中国市场；3.提高竞争能力，打破国际技术壁垒，促进产品的出口；4.开展EMC认证业务，建立自己的认证体系，与国际体系接轨，服务于企业。9电磁兼容性（EMC）n电磁骚扰electromagneticdisturbance任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。n电磁干扰electromagneticinterference电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。n抗扰度immunity设备或系统的抗干扰能力。n电磁兼容性electromagneticcompatibility设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能忍受的电磁骚扰的能力。10性能降低的现象（抗扰度不合格）YY0505-200536.202.1j)P25n运行模式的改变；n虚假报警；n任何预期运行的终止或中断，即使伴有报警；n显示数值的误差大到足以影响诊断或治疗；n波形上的噪声，难以从生理产生的信号中区分或者这些噪声会影响到对生理产生的信号的判断；n图像上的伪影或失真，此伪影难以从生理产生的信号中区分或失真会影响到对生理产生的信号的判断；n自动诊断或治疗设备和系统在进行诊断或治疗时失效，即使伴随着报警。11性能降低的现象（抗扰度合格）36.202.1*j）P43n影像系统显示的图象有所失真，但失真部分尚属可识别的非生理性图象，并不会影响对疾病的诊断或治疗。n心率监护仪显示的心率可能有错误，但这个量在临床上无明显影响。n患者监护仪在波形上显示出少量的噪声或瞬变，该噪声或瞬变是可识别的非生理性现象，并不影响诊断或治疗。12电磁兼容性电平关系独立变量抗扰度电平抗扰度限值电磁兼容电平骚扰（发射）限值骚扰（发射）电平电平抗扰度设计裕度抗扰度裕度骚扰（发射）裕度骚扰设计裕度电磁兼容裕度13EMC相关术语•统计学的80%/80%准则（合格率/置信度)；•抗扰度电平－将某给定电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。•抗扰度限值－规定的最小抗扰度电平。•抗扰度裕量－装置、设备或系统抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值。•（电磁）兼容电平－预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上的规定的最大电磁骚扰电平。•（骚扰源的）发射电平－用规定方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电平。•（来自骚扰源的）发射限值－规定的电磁骚扰源的最大发射电平。•发射裕量－装置、设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。•（电磁兼容）裕量－装置、设备或系统抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值。参见GB/T4365－2001《电磁兼容术语》。14YY0505在IEC60601系列的位置•IEC60601-1GB9706.1医用电气设备第一部分：安全通用要求－IEC60601-1-1GB9706.15医用电气设备第一部分：安全通用要求：并列标准：医用电气系统安全要求－IEC60601-1-2YY0505医用电气设备第一部分：安全通用要求并列标准：电磁兼容-要求和试验－IEC60601-1-3GB9706.12医用电气设备第一部分：安全通用要求并列标准：诊断X射线设备辐射防护通用要求－IEC60601-1-4医用电气设备第一部分：安全通用要求并列标准：可编程序医用电气系统15YY0505在EMC标准体系中的位置YY0505是产品类标准产品类标准特点：•针对某类产品规定了特殊的电磁兼容要求(发射或抗扰度)以及详细的测量程序。•不需要像基础标准那样规定一般的测试方法。•比通用标准包含更多的特殊性与详细的性能规范。•其测试与限值必需与通用标准协调，如存在偏离，应说明其必要性与合理性，并可增加测试项目与测试电平。基础标准通用标准产品类标准16YY0505－2005主要内容n范围、术语、定义和通用要求（第1、2、3章）n识别、标记共三条（6.1.201.1～6.1.201.3）；n文件随机文件应包括的内容使用说明书，共三条〔6.8.2.201a)、b)、c)〕；1.提供与EMC有关的安装和使用信息和便携式、移动式通信设备的影响；2.提供有关静电放电的信息；3.提供患者生理信号的最小幅值或最小值。技术说明书，共九条〔6.8.3.201a)～i)〕；不同类型的设备应包括的内容。编写电磁环境指南，如滤波、屏蔽和便携式、移动式通信设备距离，以提示用户正确安装和使用设备。作为辅助，在正文中给出8个表（表201～表208），附录BBB中给出13个表（表BBB.1～表BBB.13），制造商应认真编写。其重要性不亚于说明书中的注意事项。n发射和抗扰度的要求和试验方法（第36章）发射（36.201）、抗扰度（36.202）；n附录AAA～附录FFF。17EMC干扰三要素骚扰源耦合通道敏感设备18医用电气设备电磁骚扰的检测项目n保护无线电业务－电源端子传导骚扰限值；－电信端口传导共模骚扰限值；－辐射骚扰的限值；n保护公共电网－谐波电流的限制；－电压波动和闪烁的限制。19保护无线电业务n辐射骚扰（干扰）设备产生的电磁辐射通过空中媒介干扰正常的广播和通讯业务，同时当电磁波遇到正常工作的电气设备的导体（外壳、电源线或信号电缆）会感应干扰电流，影响设备的性能。n传导骚扰（干扰）设备产生的干扰信号通过电源线或信号线以耦合方式（电导性、电容性或电感性）传递给其它设备，造成对其它设备的骚扰。耦合方式电感性耦合方式；nEMC关注的RF频率是9kHz～2.5GHz，低频段（9kHz～数十MHz）传导发射和传导抗扰度是主要问题；高频段（数十MHz～2.5GHz）辐射发射和辐射抗扰度是主要问题。20发射的要求和试验方法（1）nGB4824-2003《工业、科学和医疗（ISM）射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值》列出国际电信联盟（ITU）规定的医疗器械可使用的六个频率范围，如：13.553MHz～13.567MHz、26.957MHz～27.283MHz、40.66MHz～40.70MHz。n在上述频率范围内，医疗设备的电磁发射能量可不受限制。21发射的要求和试验方法（2）n其它频率的医用设备先分类，再分别要求。1.简单电气器件－只包括电动机和开关一类，其电子电路不会产生或使用9kHz以上频率，如牙钻、手术台。采用GB4343.1-2003《电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第1部分：发射要求和试验》22发射的要求和试验方法（3）2.照明设备－手术灯、观片灯等，采用GB17743-1999《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法分类》3.信息技术设备采用GB9254-1998《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》23发射的要求和试验方法（4）4.其它设备按照GB4824-2003《工业、科学和医疗（ISM）射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值》分成：A类或B类和1组或2组。详见本标准附录CCCGB4824分类指南。A类非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。（它的电磁环境是较宽松的工业环境。）B类主要目的用于家庭保健环境和连接到公共电网的设备和系统。1组发挥其自身功能无需向患者发射RF。包括大多数医疗器械，如ECG、EEG、EMG、诊断X射线机、CT、超声诊断治疗机、加速器、输液泵、呼吸机。2组施加RF能量给患者。如MRI、短波治疗机、微波治疗机、热疗设备、高频手术设备等。24工科医设备发射的要求和试验方法n按照1组或2组及A类或B类的不同组合，分别采用GB4824-2001《工业、科学和医疗（ISM）射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值》中的相应要求；nGB4824-2001是本专用标准辐射骚扰和传导骚扰要求和试验方法的基础标准。25传导骚扰和辐射骚扰的试验要求n传导骚扰的试验频段：150kHz～30MHz，仅做电源线（带着信号线）；限值单位是μV。由于限值值相差很大，所以用dBμV表示，n辐射骚扰的试验频段：30MHz～1GHz；限值是μV/m，由于数值相差很大，所以用dBμV/m表示；用天线检测，天线与EUT的前端面距离10m。n各个频段，各个组级限值不同，由严到宽排列：1B、2B、1A、2A。26辐射发射测量示意图直射路径EUT测量接收机支撑台地平面反射路径接收天线27分贝制单位（1）•功率分贝值－(dBW)定义：A=10lg(P1/P2)其中P1－某一功率，P2－基准功率，W。例如P2＝1W，P1＝1,000W。则A=30，通常表示为P1的PdbW＝30如果P2＝1mW，则P1的Pdbm＝60•电压分贝值－(dBV)定义：A=20lg(V1/V2)其中V1－某一电压，V2－基准电压，V。例如V2＝1V，V1＝1,000V。则A=60，通常表示为V1的VdbV＝60如果V2＝1mV，V1的VdbmV＝120。28分贝制单位（2）n磁场强度：dBA/m、dBmA/m、dBμA/m。n电场强度：dBV/m、dBmV/m、dBμV/m。n它们与功率或电压相似。n表示两个单位相同的参量之间的倍率关系，无量纲。n相差悬殊的量值多采用dB制，以便表达、叙述和计算。n相关的不同物理量、不同单位之间可以换算。29保护公共电网（1）－谐波电流的限制n医用电气设备中的电容、电感元件会产生高次谐波，使电网的正弦电压畸变。n影响：1.电网功率损耗增大、接地保护失灵、中性线过载，以至着火。2.与电网连接的设备性能下降：电子器件误动作、电容器损坏、元件寿命缩短、骚扰通讯。n本项要求适用于每相电流≤16A的设备。设备分四类（A、B、C、D），各类限值不同。n一般医疗器械属A类。30保护公共电网（2）－电压波动和闪烁的限制n电压波动由医用设备正常运行时引起，给网电源带来持续时间较长的电压波动（至少1s），会干扰其它设备。限制：1.相对稳态电压变化dc≤3%；2.最大相对电压变化dmax≤4%；3.电压变化期间d(t)值超过3％的时间不大于200ms。n闪烁也是由医用设备的负荷引起的，造成公共电网上照明设备亮度不稳定。测试时间：短期闪烁10min.；长期闪烁2h.。31谐波电流、电压波动和闪烁限值和试验的国标•GB17625.1-2003电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)•GB17625.2-1999电磁兼容限值对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制。32医用电气设备电磁兼容要求与试验被测医用电气设备谐波电流的限制GB17625.1*有生命支持和非生命支持之分1.静电放电抗扰度（36.202.2）GB/T17626.2*2.射频电磁场辐射抗扰度（36.202.3）GB/T17626.33.电快速瞬变脉冲群抗扰度（36.202.4）GB/T17626.44.浪涌抗扰度（36