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電磁干擾及其對醫療儀器設備的影響與對策

作者: 時間:2012-04-10 來源:網絡 收藏

3.4.2 帶屏蔽層的隔離變壓器

在變壓器初次級間增設屏蔽層,并將屏蔽層可靠接地,既可獲得較好的抑制共模干擾,也可利用屏蔽層抑制差模干擾。具體做法是將變壓器屏蔽層接至初級的中線端。例如對50HZ工頻來說,由于初級與屏蔽層構成的容抗很高,仍可通過變壓器效應傳遞到次級,而未被衰減。對頻率較高的共模干擾,由于初級與屏蔽層間容抗變小,使這部分干擾經由分布電容及屏蔽層與初級中線端的連線直接返回電網,而進入次級回路。

3.4.3 超級隔離變壓器

超級隔離變壓器就是性能較完善的多重屏蔽隔離變壓器。具體有雙重屏蔽和三重屏蔽兩種。特點是對共模和差模干擾都有較強的抑制能力。雙重的是一個屏蔽層接變壓器初級的中線,以降低差模干擾;另一層接大地,以抑制共模干擾。三重的靠近初級的屏蔽層接初級中線;中間的屏蔽層接變壓器的外殼后再接大地;靠近次級的屏蔽層,接次級的一個端子。

3.5 交流穩壓器

交流穩壓器的作用是在輸入電壓和負載電流變化時,把其輸出電壓穩定在所允許的范圍內。常用的有鐵磁諧振、參數調整型、伺服型、分級調整寬度、超級隔離、開關型、不間斷和凈化等交流穩壓電源。

3.5.1 鐵磁諧振交流穩壓電源

工作原理是靠改變電感的飽和程度,而使電感與電容諧振來實現調節的。當輸輸入電壓因某種因素過高或過低時,其輸出電壓可隨輸入電壓的高低通過自動調節,從而使輸出電壓保持穩定不變。優點是電路簡單、輸出阻抗高、過載能力強、可靠性較高。缺點是穩壓精度不高、輸出電壓波形失真大、有相移和噪聲。不適宜啟動電流大的負載。

3.5.2 參數調整型交流穩壓電源

典型的是早年的614系列穩壓器。現已被一種改進型參數調整型交流穩壓電源所替代。該電源是在614的基礎上進行了一定的改進,特別是利用可控硅調感技術代替了磁放大器。工作原理是利用可控硅的相位控制來改變電感的參數,實現調節使輸出電壓穩定不變。優點是穩壓精度高(可優于土1%),同第一種比較還可以抑制交流輸出電壓中的部分諧波。缺點是輸入側的電流諧波較大、功率因數較低、有相移。特別是帶非線性負載時可能有低頻振蕩現象。

3.5.3 伺服型交流穩壓電源

該電源就是早期的多抽頭自耦式調壓變壓器。工作原理是監視變壓器輸出電壓的高低的辦法來驅動伺服電動機改變變壓器輸出抽頭的位置,使輸出電壓在維持負載所允許的電壓范圍內。缺點是響應速度低(秒級),調節時會出現許多尖峰和振鈴干擾。

3.5.4 分級調整的寬限交流穩壓電源

該電源和伺服型交流穩壓電源類似,所不同的是多抽頭自耦變壓器的抽頭位置是由繼電器轉換。由于該電源價格低廉,輸入電壓的適應范圍較寬,應用于家用電器的交流穩壓。缺點是穩壓精度不高,在繼電器轉換過程中易產生電火花所帶來的尖峰干擾。

3.5.5 超級隔離變壓器

為了解決了現代電子儀器的小型化、數字化和低功耗化,對電網的瞬變干擾尤其敏感的問題,從而誕生多抽頭的超級隔離變壓器,俗稱凈化電源。對多抽頭的繞組的控制則采用了無觸點的雙向可控硅,數字電路或單片機。有時也稱為數控型凈化電源。優點是:穩壓電源的電壓適應范圍寬、對電網或負載變化的響應速度快(小于10ms)、對存在于電網中瞬變干擾抑制能力強。

3.5.6 開關型交流穩壓電源

開關型交流穩壓電源采用了先進的高頻開關電源技術。優點:小型、輕量、高效、響應速度快。缺點:復雜、價格昂貴。

3.5.7 不間斷電源

不間斷電源目前有電動機——發電機組、靜態后各式和靜態在線式三類。

①電動機一發動機組 主要由直流電動機(交流電經整流后供電)驅動的慣性飛輪和交流發電機組組成。當電網電壓停電時,利用飛輪的慣性儲能,使發電機在短時間內繼續供電;與此同時啟動備用的柴油發電機組,當油機轉速與發電機組轉速相同時,油機離合器與發電機相連,完成由市電到油機的轉換。它是較早發展的一種不間斷電源。優點:穩定可靠。缺點:體積大、噪聲大。

②靜態后備式 電網正常時,靜態后備式不間斷電源處在旁通狀態,即市電經輸入濾波器、靜態轉移開關直接輸送給負載;與此同時,市電通過充電器向蓄電池充電。這時逆變器不工作。只有當市電斷電時,才將靜態轉移開關切換到逆變器一側,經過24ms后逆變器啟動,將蓄電池中儲存的電能轉換成交流電,輸給負載。優點:簡單、小巧、價格便宜。缺點:輸出電壓直接受電網波動的影響,抗電網中的突變干擾能力差。

③靜態在線式 該電源的工作過程是市電先經整流后對蓄電池充電,再由蓄電地給逆變器供電,經逆變、穩壓、穩頻后為負載供給交流電源。斷電時蓄電池不再充電,而逆變器供電的狀態不變,所以不間斷電源給負載繼續提供交流電源。當逆變器發生輸出過電壓、過電流或不間斷電源故障時逆變器會自動關閉,并通過靜態轉移開關轉到旁通位置,直接由市電給負載供電。優點:保護和擴展能力強。該電源的容量(幾KVA~幾百KVA)較大,三相大功率的常用醫院電子計算機及監護系統。

4 在中的應用

上述各種方法和抗干擾技術已廣泛應用于心腦電圖機、監護儀、超聲診斷儀,電子脈沖治療儀針灸電療儀或銀針直接接觸人體等醫療診斷、治療儀器之中。例如:超聲診斷儀電路較為復雜,由換能器(探頭)檢測的信號較為微弱,對抗電源干擾有較高要求,若稍不注意就會在信號上疊加干擾信號而無法正確診斷,機器除了采用了外殼接地,內部特別是對電源部分采用了嚴格地屏蔽措施,但對周邊環境要求也有很高。例如我市有一家醫院購置了一臺新的B超儀,放置的房間已經遠離醫院內易產生干擾源,開機后熒屏上有較強的干擾信號,經過反復分析排查發現是離醫院1KM處市廣播電臺的信號引起,后在電源線上繞了幾圈導線(相當于電感)接地后,干擾排除。

ECG—6511、ECG-ll系列心電圖機從電路上看,可以說是設備防干擾措施和抗干擾技術綜合應用的典范。它集機殼接地,放電管、二極管、浮地、屏蔽,變壓器隔離,光電耦合為一體。在輸入回路采用了放電管和二極管等組成的高壓去顫保護電路,在放大電路前級采用了浮地技術,使前置放大器的地線和主放大器、主電源(電源變壓器)的地線相互隔離。同時為了減少50Hz的交流電對共模信號的干擾,采用了右腿驅動電路?;颊叩挠彝炔恢苯咏拥?、而是通過限流電阻與驅動放大器相連,當患者和地之間由于干擾或其它原因引起的高電壓或漏電時,右腿放大器立即飽和,將高電壓和漏電流旁路。另外還采用了變壓器隔離電路,和優先使用交流電源的先進供電電源等。



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