電磁干擾及其對醫療儀器設備的影響與對策

隨著(zhù)醫療儀器設備現代化程度的進(jìn)一步提高，由于干擾致使儀器設備不能正常工作，同時(shí)有損系統的現象日趨嚴重。當電場(chǎng)強度超過(guò)2.4G時(shí)，可以損壞集成電路；如果磁場(chǎng)強度達到0.03G時(shí)，可以使無(wú)屏蔽的儀器設備誤動(dòng)作。為了有效地抑制干擾，提高儀器設備工作的可靠性，在基層維修人員中宣傳、普及抗電磁干擾知識，特別是抗電源線(xiàn)上的電磁干擾知識尤為重要。本文就其進(jìn)行重點(diǎn)討論，誠望有所裨益。

1 干擾

1.1 干擾的方式

干擾分為差模干擾、共模干擾和串模干擾。差模干擾又叫常模干擾、橫模干擾或對稱(chēng)干擾，它是指疊加在線(xiàn)路電壓正弦波上的干擾，是載流導體之間的干擾。如電網(wǎng)的過(guò)欠壓、瞬態(tài)突變、尖峰等。共模干擾又叫縱模干擾、不對稱(chēng)干擾和接地干擾，它是指產(chǎn)生于電網(wǎng)與零線(xiàn)之間的干擾，是載流導體與大地之間的干擾，是由輻射或干擾耦合到電路中來(lái)的。如尖峰干擾、射頻干擾、零線(xiàn)與地線(xiàn)間的穩態(tài)電壓等。串模干擾是指外界磁場(chǎng)電場(chǎng)引起的干擾。如變壓器漏磁、偏轉電場(chǎng)引起的干擾等。

1.2 干擾的類(lèi)型

電源干擾的類(lèi)型包括電壓降落（如重載接通造成電網(wǎng)電壓下降）、失電（如雷電、變壓器故障或其它因素造成的短時(shí)停電）、頻率偏移（如區域性電網(wǎng)故障或發(fā)電機不穩定等）、電氣噪聲（如開(kāi)關(guān)電源或大功率逆變設備等產(chǎn)生的電磁騷擾、無(wú)線(xiàn)電信號、電廠(chǎng)或工業(yè)電弧等）、浪涌（如突然減輕負載、變壓器抽頭不當等）、諧波失真（如整流、變頻調速和開(kāi)關(guān)電源的工作）和瞬變（如雷擊、大功率開(kāi)關(guān)的切換、對電感性負載的切換）等。

l.3 干擾對醫療儀器設備的影響

心腦電圖機、監護儀、超聲診斷儀、針灸電療儀或銀針直接接觸人體的儀器設備等，特別是檢測人體生物電信號的儀器設備，由于信號非常的微弱，如果受到干擾，就會(huì )在檢測結果如波形、圖形、圖像上疊加一種類(lèi)似于某些病變的畸變造成誤診，同時(shí)還會(huì )引起微電擊，嚴重時(shí)還有生命危險。如果是帶有計算機系統的醫學(xué)儀器設備，當共模干擾中的尖峰干擾幅度達到2V～50V，時(shí)間持續數微秒時(shí)，可引起計算機邏輯錯誤、信息丟失等。強磁場(chǎng)會(huì )使顯像管、X線(xiàn)影像增強管顯示圖象變形失真；加速器射線(xiàn)偏移；計算機磁盤(pán)、磁卡記錄數據破壞；呼吸機工作失靈；心臟起博器工作失效等。

2 抑制干擾的常用方法

2.1接地

在闡述接地之前，必須弄清地線(xiàn)與零錢(qián)、保護接地和保護接零的基本概念。即：地線(xiàn)是指連接地球通向大地的金屬連接線(xiàn)，而零線(xiàn)是我國電力部門(mén)提供的工作線(xiàn)路；保護接地是將儀器設備的金屬外殼接上地線(xiàn)，在外殼由于干擾引起帶電時(shí)，電流沿地線(xiàn)流入大地，達到保護人身和儀器設備安全的目的。而保護接零是將儀器設備的金屬外殼與電源的零線(xiàn)連接起來(lái)，在短路時(shí)，立即燒斷保險，以達到切斷電源的目的。在這個(gè)問(wèn)題上，不少基層維修人員概念模糊不清，甚至混為一談，必須予以區別。

2.1.1 儀器設備的信號接地

①浮地 把電路的“零”電位或設備的“零”電位與公共接地系統，或可能引起環(huán)流的公共導線(xiàn)絕緣，即不接地，使此“零”電位相對于大地的零電位來(lái)說(shuō)是個(gè)懸空的“零”電位。常用的方法有變壓器隔離和光電耦合隔離。浮地的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強，缺點(diǎn)是靜電積累。當電荷積累到一定程度后，在設備地與公共地之間的電位差可能引起劇烈地靜電放電，而成為破壞性很強的騷擾源。解決的方法是在浮地與公共地間跨接泄放電阻、阻值的大小以不影響設備漏電流的要求為宜。

②單點(diǎn)接地 電路和設備中凡需要接地的點(diǎn)都接到被定義的只有一個(gè)物理點(diǎn)為接地參考點(diǎn)的點(diǎn)上就稱(chēng)為單點(diǎn)接地。對一個(gè)系統如果采用單點(diǎn)接地，每個(gè)設備都要有自己的單點(diǎn)接地點(diǎn)，然后各設備的地再與系統中唯一指定的參考接地點(diǎn)相接。缺點(diǎn)是系統工作頻率很高時(shí)呈某種電抗效應，引起接地效果不佳。

③多點(diǎn)接地 多點(diǎn)接地是指設備中凡需接地的點(diǎn)，都直接接到離它最近的接地平面（底板、專(zhuān)用接地母線(xiàn)等）上。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，高頻駐波小。缺點(diǎn)是維護量（銹蝕、松動(dòng)）較大。

④混合接地 集單點(diǎn)和多點(diǎn)接地之長(cháng)，把需要就近接地的點(diǎn)，就近直接與接地平面相連或對需要高頻接地的點(diǎn)，通過(guò)旁路電容與接地平面相連接，其余各點(diǎn)均采用單點(diǎn)接地。流通信號波長(cháng)低于0.05λ時(shí)采用單點(diǎn)接地，接地線(xiàn)長(cháng)度達到 0.05λ以上的就應采用多點(diǎn)接地。

2.1.2 儀器設備的接大地

①儀器設備的接大地 在實(shí)用中除儀器設備內部的信號接地外，還要將儀器設備的信號地、機殼和大地接在一起，并以大地作為儀器設備的接地參考點(diǎn)，從而保證了人身安全和電路工作的穩定。

②接大地的方法 接地電阻的大小是衡量接大地的有效性的重要指標。它取決于接地電極的制作方式和大地自身的性質(zhì)。通常由于地下金屬管道（如自來(lái)水、暖氣、天然氣管等）與大地有較大的接觸面積，其接地電阻較小，人們習慣把它作為接地電極。值得注意的是流入管道的故障電流和雜散電流會(huì )對管道檢修人員造成傷害。有些暖氣管道架設在地下溝道中，與大地接觸不良是不宜用來(lái)接地。煤氣管道、液體燃料管（如石油管），有爆炸性的氣管以及電力線(xiàn)的零線(xiàn)等，則絕對禁止用來(lái)接地，以免發(fā)生危險。

正確的接大地方法是自行埋設接地電極。先在地面潮濕處，挖一深度為兩米以上的坑，放入一根焊有導線(xiàn)直徑為1cm～2cm，長(cháng)為2 M～４Ｍ的銅棒（特殊情況可多根互連成網(wǎng)），然后理上濕土，把導線(xiàn)露出地面。如果土質(zhì)干燥?？稍阢~棒周?chē)钜赃m量的食鹽和水以降低接地電阻，其接地電阻一般可小于4Ω。

醫學(xué)儀器設備的接地必須根據具體儀器設備分別對待，如心電圖機、腦電圖機、胃電圖機、B超等必須單機分別接入大地，千萬(wàn)不要接在同一個(gè)地方。特別是不要與X線(xiàn)機、CT、MRI等接地線(xiàn)接在同一點(diǎn)上，否則會(huì )通過(guò)地線(xiàn)引起極強的干擾，導致無(wú)法正常工作。

2.2 屏蔽

為了有效地抑制設備內、外部的輻射電磁能通過(guò)空間傳播的電磁干擾，通常采取的措施，是屏蔽。具體有電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)屏蔽三種。實(shí)踐證明：對帶有計算機系統的儀器設備，采用屏蔽計算機主機的方法對電磁干擾和靜電產(chǎn)生的干擾有很好的抑制作用。用不同的屏蔽方式和材料其效果也各不相同。例如：對1MHz的干擾，若用金屬網(wǎng)屏蔽，屏效可達40dB,單層鐵皮屏蔽，屏效可達60dB，用雙層鐵網(wǎng)屏蔽，屏效可達100dB。