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医疗器械EMC辐射发射测试

嘉峪检测网        2019-08-12 16:35

1.定义

 

辐射发射辐射发射主要测试设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度,按照在客户端的典型安装要求对受试设备进行布置,线材要遵从规格书规定的长度和型号;除了36.201.1a规定的设备外,其他设备和系统应根据GB4824(工业、科学和医疗(ISM)射频设备骚扰特性限值和测量方法)进行分组、分类和测试。

 

2.范围

 

辐射发射包含频率为9kHz—18GHz

 

2.1  9KHz—30MHz

 

在这个频段测量磁场H,当EUT较小时,放在大磁环天线(LLA)中,测量骚扰磁场的感应电流;当EUT较大时,采用远天线法,用单小环在规定距离测量骚扰的磁场强度

 

2.2   30MHz—18GHz

 

在这个频段测量电场E:

 

1GHz以下,即30MHz—1GHz所需设备场地大致如下:场地选择在开阔场地或半电波暗室,模拟半自由空间,0.8m高木桌,可360度旋转转台,测量距离为3、10m和相应的限值,天线1—4m高可调,进行天线垂直极化和水平极化测试,宽带天线、同轴电缆、骚扰测量仪组成50Ω匹配传输系统,天线的阻抗、同轴电缆的阻抗和干扰测量仪的输入阻抗都应相等,阻抗不匹配将引起反射,形成驻波,影响读数准确性。骚扰测量仪特性判断,采用准峰值或者峰值测量。

 

1GHz以上,即1GHz—18GHz所需设备场地大致如下在全电波暗室,模拟自由空间,接收天线设置在与EUT统一高度上,转台仍需360度转动,测试距离为3m,采用小口径定向天线,水平和垂直两种状态都要测量,垂直放置时天线的最低端离地应大于25cm,以免影响天线的性能,采用频谱分析仪设在最大保持方式和对数dB显示方式,测量结果用电场强度的峰值或平均值标示(不用准峰值),峰值测量时采用1MHz的分辨率带宽和视频带宽,平均值测量时仍采用1MHz的分辨率带宽但视频带宽应大大缩小至10Hz,相当于加了一个低通滤波器。

 

3.设备分组与分类

 

3.1  设备的分组

 

1组:本为发挥自身功能的需要而有意产生和(或)使用传导耦合射频能量的所有工科医设备。

 

2组:为材料处理而有意产生和(或)使用电磁辐射射频能量的所有工科医设备。

 

大多数类型的设备和系统仅为其内部功能需要而产生或使用RF能量,因此属于1组,如心电图和心磁图设备和系统,脑电图和脑磁图设备和系统等,另外一些预期以非RF电磁形式传递能量给患者的设备和系统也属于1组设备,如医疗成像设备和系统——X射线诊断系统、CT系统、超声诊断系统等;治疗设备和系统——超声治疗系统,输液泵、呼吸机等;只有少数系统和设备是施加RF能量给材料(患者)的,属于2组设备,常见的有磁共振成像系统、透热疗法设备、热疗设备和高频手术系统等。

 

3.2  设备的分类

 

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。

 

B类:家用和直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。

 

4.RE概念介绍

 

4.1  开阔场地

 

开阔场地至少应该在椭圆范围内没有任何可能反射电磁波的物体。EUT和天线放置于椭圆的两个焦点上,骚扰测量仪则放在椭圆外。测试桌天线塔都应是非金属的;地面应铺设金属板或金属栅网,板或网的连接处不应有电不连续点,孔、缝直径小于0.1λ,λ为拟测试的最高频率的波长,对于频率为1GHz,孔、缝直径应小于30mm;开阔场地的环境噪声越小越好,至少应比标准规定的EUT的骚扰限值低6dB。

 

4.2 电磁波的传播与抑制

 

EUT发出的电磁波将在各个金属面上发生发射和多次反射,故测试天线接受到的场强是直达波和反射波的矢量和,因此天线或者EUT的位置稍有变化,测试结果就会有很大不同,也因此在RE测试中,天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都要不断改变,以期检测到设备辐射的最大点。

 

屏蔽室相当于一个矩形波导谐振腔,存在很多谐振频率,如果被测辐射源的频率恰好等于屏蔽室的固有谐振频率,则引起谐振,幅值加大,从而带来很大的测量误差,在屏蔽室内测量EMI常可能高达20dB-30dB的误差。

 

金属板产生发射的原因是金属板的波阻抗(几乎为0)比空气的波阻抗(约377欧姆)小得多,电磁波由空气入射到金属板时由于阻抗不匹配而产生反射。

 

吸波材料通常用泡沫尖劈型介质材料,在碳胶液中渗透碳,使其尖端的波阻抗等于空气波阻抗,然后逐渐减小。吸波材料夹在空气和金属板之间,使波阻抗逐渐过渡从而减小反射。由于渗了碳,吸波材料可以把进入内部的电磁波以热量形式耗散。尖壁长度越长,频率越高,吸波性能就越好,一般长度为I的尖劈材料,其能够吸收的最低频率的波长为I/4.

 

为了缩短尖劈长度,节省所占空间,同时又能保持其低频吸收性能,常在尖劈后面放铁氧体瓦,做成组合式吸波材料,目前30MHz—1000MHz的电波暗室可以完全用铁氧体瓦做吸波材料,不需任何泡沫尖劈材料,在1000MHz以上仍需使用组合式吸波材料。

 

注:电磁波在自由空间、空气中传播无能量损耗,故空气可视为无耗媒质,对电磁波是透明的,电磁波入射到两种不同媒质的界面是会产生反射波和投射波,其强度由两种不同媒质的波阻抗决定。工程塑料、橡胶、玻璃、云母等绝缘材料的波阻抗接近于空气,电磁波由空气进入时几乎无反射、无损耗,但是速度变慢,波长变短,频率仍然不变。

 

5.测试步骤

 

在距EUT(受试设备)外墙3m 处放置天线和接收机,将天线中心调至离地面2m 高度;先关闭受试设备,测试环境噪声电平;开启受试设备,调整布线方式(包括天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度),选择最大辐射点;执行受试设备不同功能,寻找最大辐射模式;旋转天线,分别测试水平和垂直方向辐射骚扰;以受试设备为中心移动天线,尽可能多的选取测试点进行测量;选取最高辐射电平作为测量结果;试验可在开阔场和半电波暗室内进行;关闭设备

医疗器械EMC辐射发射测试

 

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