電磁干擾及其對(duì)醫(yī)療儀器設(shè)備的影響與對(duì)策

3.4.2 帶屏蔽層的隔離變壓器

在變壓器初次級(jí)間增設(shè)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(jí)的中線端。例如對(duì)50HZ工頻來說，由于初級(jí)與屏蔽層構(gòu)成的容抗很高，仍可通過變壓器效應(yīng)傳遞到次級(jí)，而未被衰減。對(duì)頻率較高的共模干擾，由于初級(jí)與屏蔽層間容抗變小，使這部分干擾經(jīng)由分布電容及屏蔽層與初級(jí)中線端的連線直接返回電網(wǎng)，而進(jìn)入次級(jí)回路。

3.4.3 超級(jí)隔離變壓器

超級(jí)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(diǎn)是對(duì)共模和差模干擾都有較強(qiáng)的抑制能力。雙重的是一個(gè)屏蔽層接變壓器初級(jí)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(jí)的屏蔽層接初級(jí)中線；中間的屏蔽層接變壓器的外殼后再接大地；靠近次級(jí)的屏蔽層，接次級(jí)的一個(gè)端子。

3.5 交流穩(wěn)壓器

交流穩(wěn)壓器的作用是在輸入電壓和負(fù)載電流變化時(shí)，把其輸出電壓穩(wěn)定在所允許的范圍內(nèi)。常用的有鐵磁諧振、參數(shù)調(diào)整型、伺服型、分級(jí)調(diào)整寬度、超級(jí)隔離、開關(guān)型、不間斷和凈化等交流穩(wěn)壓電源。

3.5.1 鐵磁諧振交流穩(wěn)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(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的。當(dāng)輸輸入電壓因某種因素過高或過低時(shí)，其輸出電壓可隨輸入電壓的高低通過自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定不變。優(yōu)點(diǎn)是電路簡單、輸出阻抗高、過載能力強(qiáng)、可靠性較高。缺點(diǎn)是穩(wěn)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(dòng)電流大的負(fù)載。

3.5.2 參數(shù)調(diào)整型交流穩(wěn)壓電源

典型的是早年的614系列穩(wěn)壓器。現(xiàn)已被一種改進(jìn)型參數(shù)調(diào)整型交流穩(wěn)壓電源所替代。該電源是在614的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改進(jìn)，特別是利用可控硅調(diào)感技術(shù)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(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)使輸出電壓穩(wěn)定不變。優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓精度高（可優(yōu)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(diǎn)是輸入側(cè)的電流諧波較大、功率因數(shù)較低、有相移。特別是帶非線性負(fù)載時(shí)可能有低頻振蕩現(xiàn)象。

3.5.3 伺服型交流穩(wěn)壓電源

該電源就是早期的多抽頭自耦式調(diào)壓變壓器。工作原理是監(jiān)視變壓器輸出電壓的高低的辦法來驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)改變變壓器輸出抽頭的位置，使輸出電壓在維持負(fù)載所允許的電壓范圍內(nèi)。缺點(diǎn)是響應(yīng)速度低（秒級(jí)），調(diào)節(jié)時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多尖峰和振鈴干擾。

3.5.4 分級(jí)調(diào)整的寬限交流穩(wěn)壓電源

該電源和伺服型交流穩(wěn)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(zhuǎn)換。由于該電源價(jià)格低廉，輸入電壓的適應(yīng)范圍較寬，應(yīng)用于家用電器的交流穩(wěn)壓。缺點(diǎn)是穩(wěn)壓精度不高，在繼電器轉(zhuǎn)換過程中易產(chǎn)生電火花所帶來的尖峰干擾。

3.5.5 超級(jí)隔離變壓器

為了解決了現(xiàn)代電子儀器設(shè)備的小型化、數(shù)字化和低功耗化，對(duì)電網(wǎng)的瞬變干擾尤其敏感的問題，從而誕生多抽頭的超級(jí)隔離變壓器，俗稱凈化電源。對(duì)多抽頭的繞組的控制則采用了無觸點(diǎn)的雙向可控硅，數(shù)字電路或單片機(jī)。有時(shí)也稱為數(shù)控型凈化電源。優(yōu)點(diǎn)是：穩(wěn)壓電源的電壓適應(yīng)范圍寬、對(duì)電網(wǎng)或負(fù)載變化的響應(yīng)速度快（小于10ms）、對(duì)存在于電網(wǎng)中瞬變干擾抑制能力強(qiáng)。

3.5.6 開關(guān)型交流穩(wěn)壓電源

開關(guān)型交流穩(wěn)壓電源采用了先進(jìn)的高頻開關(guān)電源技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：小型、輕量、高效、響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)：復(fù)雜、價(jià)格昂貴。

3.5.7 不間斷電源

不間斷電源目前有電動(dòng)機(jī)——發(fā)電機(jī)組、靜態(tài)后各式和靜態(tài)在線式三類。

①電動(dòng)機(jī)一發(fā)動(dòng)機(jī)組　主要由直流電動(dòng)機(jī)（交流電經(jīng)整流后供電）驅(qū)動(dòng)的慣性飛輪和交流發(fā)電機(jī)組組成。當(dāng)電網(wǎng)電壓停電時(shí)，利用飛輪的慣性儲(chǔ)能，使發(fā)電機(jī)在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)供電；與此同時(shí)啟動(dòng)備用的柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)油機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速相同時(shí)，油機(jī)離合器與發(fā)電機(jī)相連，完成由市電到油機(jī)的轉(zhuǎn)換。它是較早發(fā)展的一種不間斷電源。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)：體積大、噪聲大。

②靜態(tài)后備式　電網(wǎng)正常時(shí)，靜態(tài)后備式不間斷電源處在旁通狀態(tài)，即市電經(jīng)輸入濾波器、靜態(tài)轉(zhuǎn)移開關(guān)直接輸送給負(fù)載；與此同時(shí)，市電通過充電器向蓄電池充電。這時(shí)逆變器不工作。只有當(dāng)市電斷電時(shí)，才將靜態(tài)轉(zhuǎn)移開關(guān)切換到逆變器一側(cè)，經(jīng)過24ms后逆變器啟動(dòng)，將蓄電池中儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)換成交流電，輸給負(fù)載。優(yōu)點(diǎn)：簡單、小巧、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：輸出電壓直接受電網(wǎng)波動(dòng)的影響，抗電網(wǎng)中的突變干擾能力差。

③靜態(tài)在線式　該電源的工作過程是市電先經(jīng)整流后對(duì)蓄電池充電，再由蓄電地給逆變器供電，經(jīng)逆變、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻后為負(fù)載供給交流電源。斷電時(shí)蓄電池不再充電，而逆變器供電的狀態(tài)不變，所以不間斷電源給負(fù)載繼續(xù)提供交流電源。當(dāng)逆變器發(fā)生輸出過電壓、過電流或不間斷電源故障時(shí)逆變器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，并通過靜態(tài)轉(zhuǎn)移開關(guān)轉(zhuǎn)到旁通位置，直接由市電給負(fù)載供電。優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)和擴(kuò)展能力強(qiáng)。該電源的容量（幾KVA～幾百KVA）較大，三相大功率的常用醫(yī)院電子計(jì)算機(jī)及監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。

4 在醫(yī)療儀器設(shè)備中的應(yīng)用

上述各種方法和抗干擾技術(shù)已廣泛應(yīng)用于心腦電圖機(jī)、監(jiān)護(hù)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(yī)療診斷、治療儀器設(shè)備之中。例如：超聲診斷儀電路較為復(fù)雜，由換能器（探頭）檢測的信號(hào)較為微弱，對(duì)抗電源干擾有較高要求，若稍不注意就會(huì)在信號(hào)上疊加干擾信號(hào)而無法正確診斷，機(jī)器除了采用了外殼接地，內(nèi)部特別是對(duì)電源部分采用了嚴(yán)格地屏蔽措施，但對(duì)周邊環(huán)境要求也有很高。例如我市有一家醫(yī)院購置了一臺(tái)新的B超儀，放置的房間已經(jīng)遠(yuǎn)離醫(yī)院內(nèi)易產(chǎn)生干擾源，開機(jī)后熒屏上有較強(qiáng)的干擾信號(hào)，經(jīng)過反復(fù)分析排查發(fā)現(xiàn)是離醫(yī)院1KM處市廣播電臺(tái)的信號(hào)引起，后在電源線上繞了幾圈導(dǎo)線（相當(dāng)于電感）接地后，干擾排除。

ECG—6511、ECG－ll系列心電圖機(jī)從電路上看，可以說是醫(yī)療儀器設(shè)備防干擾措施和抗干擾技術(shù)綜合應(yīng)用的典范。它集機(jī)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(hù)電路，在放大電路前級(jí)采用了浮地技術(shù)，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(shí)為了減少50Hz的交流電對(duì)共模信號(hào)的干擾，采用了右腿驅(qū)動(dòng)電路?；颊叩挠彝炔恢苯咏拥亍⒍峭ㄟ^限流電阻與驅(qū)動(dòng)放大器相連，當(dāng)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(shí)，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(yōu)先使用交流電源的先進(jìn)供電電源等。