电磁兼容实验室建设方案

医用电气设备电磁兼容实验室建设方案

【摘要】近年来，医用电气设备的电磁兼容问题频发，日益成为制造商、医院和管理部门关注的热点，从2014 年1 月1 日开始，我国将开始实施新版YY0505的电磁兼容试验和测量技术系列标准,首次将三类医疗器械纳入强制检验范围，这对于整个电磁兼容行业的发展具有重大意义。本文结合EMC具体试验要求，详细介绍了医用电气设备电磁兼容实验室的建设方案。

【关键词】医用电气设备；电磁兼容性；屏蔽；半电波暗室；设备管理；

1、引言

随着国内外越来越多的电磁兼容标准的制定和强制性执行，电气和电子产品的电磁兼容性(EMC)问题日益受到各国政府和国内外厂商的重视。国内各行各业先后引进了针对不同产品的电磁兼容实验室，如通信、电力、家电、汽车等。然而，由于医疗器械行业与其他行业相比，有着特殊性和多样性，同时医用电气设备的测试环境与商用设备相比也有不同之处，医用电气设备的电磁兼容标准YY0505一直没有得到实施。如今，我国的医用电气设备的电磁兼容标准成为强制性执行的标准，为配合其实施，需要建立医用电气设备专门的电磁兼容实验室，以保证医疗器械产品的安全、有效。

2、医用电气设备电磁兼容实验室的硬件建设及基本配置

2.1母体建筑及基础设施

母体建筑的设计首先要考虑足够的天花板高度以容纳所建的半电波暗室及其它附属设施。同时综合考虑其占地面积、结构承载、空间尺寸、供电、换气、空调及防水因素。母体建筑的地板主要承担所有屏蔽体和安装部分的重量及负荷，因此需要特别注意。建筑地面需要精心铺设，要求地面的波纹度在数米的范围内不超过几毫米。

由于暗室与母体建筑之间所涉及的接口问题比较多，而国内建筑公司对其中的一些要求缺少可借鉴的经验，所以尽量让土建设计单位、施工单位与暗室厂商进行交流和沟通[1]。

2.2电波暗室

2.2.1电波暗室的选择

电磁兼容半电波暗室主要用于替代无电磁波干扰的开阔试验场进行电磁辐射骚扰测量和电磁辐射敏感度测量。由于半电波暗室的测试环境需要模拟开阔试验场地的电磁波传播条件，故暗室尺寸应以开阔试验场的结构要求为依据。按电波暗室的尺寸大小可分为预测试电波暗室、3 m法电波暗室、5 m法电波暗室、10 m法电波暗室和30 m法电波暗室。目前，半电波暗室的常用规格主要是3 m法(约9 m长×6 m

宽×6 m高)和10m法电波暗室(约20 m长×12 m宽×9 m高)[2]。根据标准要求，30MHz～lGHz的测试要在10米半电波暗室内进行，而1GHz以上的测试要在3米的全电波暗室内进行。当被测设备特别大时，在3米的电波暗室中，测试天线可以覆盖的区域可能无法将整个被测设备覆盖，这时可能出现测试结果不准确的情况，而这个问题可以在10米电波暗室获得解决。

2.2.2电波暗室的建造

拼装式壳体由成型钢板(在四边经两次弯板制成)和螺栓固定模块构成。任意相邻两块屏蔽模块间都有导电衬垫，以保证优良的射频屏蔽和电连续性。这种方式具有结构轻，易于装配，便于将来维修和拆卸且施工周期短等优点。

2.2.3半电波暗室的主要性能指标[3]

半电波暗室的性能指标主要包括：屏蔽效能、归一化场地衰减、传输损耗、场均匀性和电压驻波比等。

表一半电波暗室的性能指标

2.3电磁兼容实验室的基本配置

电磁兼容实验室的基本配置包括：半电波暗室、控制室、功放室和电磁兼容测试评估系统。半电波暗室主要由屏蔽体、屏蔽门、吸波材料、金属接地平板、滤波

器、转台、天线塔、信号接口板、供电与照明设备、通风与空调设备(波导窗)、火警与消防设备、视频监控、接地等部分组成；控制室主要由电磁干扰测试系统、电磁敏感度测试系统、EUT监测设备、CCTV监视系统等部分组成，此外控制室还应提供测试人员的工作环境；功放室主要由进行电磁敏感度测试的功率放大器组成；电磁兼容测试评估系统主要由满足标准要求的测量仪器、测量软件、自动测试系统以及评估系统组成。

3、医用电气设备的电磁兼容测试[4]

3.1 静电测试

静电测试，是为模拟静电对被测设备的影响而设计的测试，该测试中用两种常见的放电方式：空气放电和接触放电对被测设备进行测试。根据目前最新版本的标准要求，静电发生器的接触放电电压至少要达到8kV，空气放电电压至少要达到15kV。

3.2 辐射抗扰测试

辐射抗扰测试，是为模拟空间中射频信号对被测设备的影响而设计的测试，要专门为这个测试修建一个全电波暗室。本项测试的信号源的频率范围要求已经达到

6GHz，该频率范围可以覆盖5.8GHz无线通讯产品发射瓣信号。根据标准要求，在全频段范围内，其辐射场强分为四级，最高级别的辐射场强为30V／m。辐射场强的大小与功率放大器和发射天线相关。目前在国内，能够在6GHz频率上达到30V／m场强发射的天线和功率放大器都比较少。

3.3 电快速脉冲群测试

电快速脉冲群测试，是为模拟电路中的大电流触点颤动对被测设备的影响而设计的测试。在该测试中，干扰信号是通过电源线加到被测设备中，当有一些大型设备的中间连线不能断开时，就要用容性耦合钳将干扰信号馈入需要测试的位置。3.4 浪涌测试

浪涌测试，是为模拟当雷击馈入电源线时被测设备有无异常反映面设计的测试。对于雷电能量的模拟，我们需要一个浪涌发生器，一般情况下，浪涌信号是加注在电源线上的。根据标准要求，浪涌发生器产生的开路电压分四级，从第一级到第三级分别对应着0.5kV，lkV，2kV，最高级四级对应的电压是4kV。

3.5 传导抗扰测试

传导抗扰测试，主要是模拟低频辐射对被测设备的影响。特别对被测设备中各种门电路的抗扰性能是一种考察。当很多设备在一起工作时，被测设备一定会受到来自设备外界，通过辐射方式加在设备上的骚扰，这些信号会导致被测设备内部电路工作的异常，比如异常的高电平会导致控制信号的混乱。该测试需要一个信号源和功率放大器，要求的起始频率从150kHz开始，到230MHz结束，最大电压为10V。

3.6 工频磁场抗干扰测试