一、EMI的一般性質(zhì)
世界工業(yè)化國(guó)家越來(lái)越依賴(lài)于使用電氣和電子設(shè)備，無(wú)論是在家中，還是在工業(yè)和商業(yè)中，每個(gè)人都受到這種趨勢(shì)的影響。隨著我們的社會(huì)越來(lái)越依賴(lài)于不同類(lèi)型的電氣/電子系統(tǒng)進(jìn)行日?；顒?dòng)，EMI源的數(shù)量和多樣性也可望增加; EMI的相應(yīng)影響可能會(huì)變得更加多樣化，并且可能更加微妙。
如果它們對(duì)公共健康和安全構(gòu)成直接威脅，或者如果它們導(dǎo)致關(guān)鍵的電氣/電子系統(tǒng)發(fā)生故障，例如在醫(yī)療保健設(shè)施，制造業(yè)，通信或國(guó)防中，則這些影響尤其引起關(guān)注。此外，如果EMI水平超過(guò)規(guī)定限值，在不引起故障的情況下，這也引起關(guān)注，因?yàn)樗鼘⑻峁┍纫?guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中假設(shè)的更嚴(yán)重的EMI環(huán)境; 隨后引入該環(huán)境的新設(shè)備和系統(tǒng)因此具有更高的故障概率。
1.通常，影響特定電氣或電子系統(tǒng)的EMI源可歸入“內(nèi)部”EMI和“外部”EMI的兩個(gè)標(biāo)題下，內(nèi)部EMI與系統(tǒng)中存在的器件和元件相關(guān)聯(lián)，例如電阻器，晶體管等。
2.外部EMI由相關(guān)系統(tǒng)外部的源產(chǎn)生，典型的來(lái)源可能是汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)，熒光燈，電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)，微型計(jì)算機(jī)，雷暴，太陽(yáng)能干擾等。
3.外部EMI通常在EMC環(huán)境中具有重要的意義，但是，內(nèi)部噪聲可能會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生基本限制。在本文的其余部分，注意力將僅限于EMI的外部來(lái)源。
4.EMI的影響是設(shè)計(jì)師，制造商，進(jìn)口商，零售商和電氣和電子設(shè)備用戶非常關(guān)注的一個(gè)原因。這些設(shè)備必須設(shè)計(jì)成在其預(yù)期的環(huán)境中令人滿意地運(yùn)行，并且不會(huì)影響現(xiàn)有設(shè)備。換句話說(shuō)，設(shè)備必須設(shè)計(jì)為具有內(nèi)置兼容性。
二、電磁干擾EMI傳播機(jī)制
對(duì)于引起干擾的電磁干擾，它們必須以某種方式傳播。電磁傳播的三個(gè)主要物理機(jī)制是：
1.傳導(dǎo)
2.反應(yīng)耦合
3.輻射。
EMI耦合路徑圖1：EMI耦合路徑的示意圖
1、傳導(dǎo)
電磁能量可以以共?；虿钅＿M(jìn)行，這可以通過(guò)電力電纜，接地導(dǎo)體，信號(hào)電纜，天線饋線或其他低阻抗路徑。在30 MHz以下的頻率下傳導(dǎo)干擾的風(fēng)險(xiǎn)更大。高于該頻率，傳導(dǎo)干擾會(huì)受到很大的衰減，并且其他傳播機(jī)制成為主導(dǎo)。
在醫(yī)院中，EMI通?？梢酝ㄟ^(guò)電源分配網(wǎng)絡(luò)傳播。如上所述，所使用的電纜類(lèi)型及其布局方式會(huì)對(duì)傳導(dǎo)干擾水平產(chǎn)生很大影響。
2、無(wú)功耦合
電磁能量也可以通過(guò)電感或電容的電抗耦合傳播。精確的效果取決于距離，方向，尺寸，接地和其他因素，所有這些都將是系統(tǒng)獨(dú)有的。反應(yīng)耦合可能存在于系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)之間。
通常，電感耦合傾向于與高電流和低阻抗情況相關(guān)聯(lián)，而電容耦合傾向于在高電壓和高阻抗下發(fā)生。通常兩種類(lèi)型一起存在。導(dǎo)線之間的無(wú)功耦合稱(chēng)為串?dāng)_，并且通常在不同類(lèi)型的電纜長(zhǎng)距離捆綁在一起時(shí)發(fā)生。
3、輻射
對(duì)于大約30MHz以上的頻率，輻射往往是主要的傳播機(jī)制。輻射發(fā)射器有兩種類(lèi)型：有意和無(wú)意。有意發(fā)射器，如無(wú)線電和雷達(dá)，會(huì)產(chǎn)生雜散發(fā)射及其預(yù)期信號(hào)。這些可以是預(yù)期信號(hào)的諧波或互調(diào)產(chǎn)物的形式，并且直接與設(shè)備的主要功能相關(guān)聯(lián)。實(shí)用的無(wú)線電發(fā)射器也會(huì)輻射寬帶噪聲。無(wú)意的發(fā)射器，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)或晶閘管驅(qū)動(dòng)器，產(chǎn)生的排放是設(shè)備主要功能的副產(chǎn)品。
輻射發(fā)射的有用量度是電場(chǎng)強(qiáng)度，通常以伏特/米表示，V / m。對(duì)醫(yī)院EM環(huán)境的調(diào)查往往發(fā)現(xiàn)外部發(fā)射器（如無(wú)線電和電視桅桿）的場(chǎng)強(qiáng)小于1V / m。標(biāo)準(zhǔn)EN60601-1規(guī)定大多數(shù)設(shè)備的RFI抗擾度高達(dá)3V / m，安全關(guān)鍵設(shè)備的抗RFI抗性高達(dá)10V / m。
應(yīng)當(dāng)注意，在任何給定情況下，EMI傳播很可能是通過(guò)上述機(jī)制中的兩個(gè)或三個(gè)的組合，而不是由于單獨(dú)的單獨(dú)機(jī)制。
三、EMI的來(lái)源
醫(yī)院的典型來(lái)源包括電機(jī)，熒光燈，開(kāi)關(guān)裝置和配備開(kāi)關(guān)模式電源的設(shè)備。
電外科，也稱(chēng)為電烙術(shù)或手術(shù)透熱療法，是醫(yī)院中EMI的重要來(lái)源，超過(guò)1A的電流和超過(guò)4kV的EMF用于切割和凝結(jié)組織。典型頻率為500kHz，足夠高，不會(huì)給患者帶來(lái)電擊。然而，這也意味著設(shè)備會(huì)以此頻率的諧波輻射，特別是在1到10MHz之間。這種類(lèi)型的設(shè)備非常善于產(chǎn)生EMI，它在第二次世界大戰(zhàn)期間被用于干擾雷達(dá)。它可以在1米處產(chǎn)生40-50V / m的場(chǎng)，使得在同一房間內(nèi)使用監(jiān)視器變得困難。起搏器也可能受到影響。屏蔽是不可行的，因?yàn)榛颊邩?gòu)成輻射天線的一部分。但是，通過(guò)仔細(xì)放置引線可以減少問(wèn)題。
SW物理治療的ISM頻率為27MHz ，它將能量沉積到溫?zé)岬慕M織。RF信號(hào)通常是脈沖的，盡管幾乎沒(méi)有證據(jù)表明這對(duì)臨床有益。這通過(guò)解調(diào)產(chǎn)生音頻信號(hào)而產(chǎn)生問(wèn)題，在電話上產(chǎn)生嗡嗡聲。附近的計(jì)算，監(jiān)控和視頻設(shè)備可能會(huì)中斷。更好地屏蔽涂抹器可以減少問(wèn)題。
EMI的另一個(gè)來(lái)源是移動(dòng)無(wú)線電發(fā)射機(jī) - 蜂窩電話和緊急服務(wù)無(wú)線電。這些產(chǎn)生非常高的場(chǎng)強(qiáng)但僅在短距離內(nèi)。理論上，場(chǎng)與天線的距離成反比，可以使用表達(dá)式7√P/ d估算，其中P是以瓦為單位的輻射功率，d是以米為單位的距離。然而，有證據(jù)表明，醫(yī)院走廊對(duì)輻射具有“指導(dǎo)性”影響，而且這些田地的衰退速度略微慢于此。
20世紀(jì)90年代的一些研究表明，各種設(shè)備都容易受到移動(dòng)無(wú)線電發(fā)射機(jī)的RFI影響。幸運(yùn)的是，手機(jī)的EMI不太可能超過(guò)2米。高場(chǎng)強(qiáng)不僅由手機(jī)產(chǎn)生，還由救護(hù)車(chē)和其他緊急車(chē)輛上的發(fā)射器產(chǎn)生。
3.4 EMI的受害者
如果遭受足夠大的干擾，任何設(shè)備都將失效。數(shù)字電路通常更具免疫力，但當(dāng)它們終這樣做時(shí)會(huì)失敗更具災(zāi)難性。電路故障不一定對(duì)患者有害。監(jiān)視器上的搖晃圖片可能被視為僅僅是一種麻煩，而呼吸機(jī)，輸液泵或自動(dòng)除顫器的故障可能是致命的。
設(shè)計(jì)用于拾取電場(chǎng)或磁場(chǎng)的設(shè)備顯然很脆弱，一個(gè)例子是配有telecoil選項(xiàng)或'T-switch'的組聽(tīng)器。這使得輔助設(shè)備能夠從電話中獲取磁場(chǎng)，也可以從會(huì)議廳，教堂等中的特殊安裝的感應(yīng)環(huán)中獲取磁場(chǎng)。不幸的是，該系統(tǒng)容易受到來(lái)自電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電信電纜和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的低頻輻射場(chǎng)的影響，這些輻射場(chǎng)未被覆蓋按EMC標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈兊陀?50kHz。
生理監(jiān)測(cè)設(shè)備容易受到脈沖RF的影響，可以通過(guò)放大器電路中的非線性元件進(jìn)行解調(diào)。有些監(jiān)護(hù)儀直接連接到患者，以檢測(cè)小的生理信號(hào)，如下表所示：
表1：小生理信號(hào)的測(cè)量值
|
測(cè)量 |
典型電壓 |
|
心電圖（ECG） |
為1mV |
|
腦電圖（EEG） |
100μV |
|
肌電圖（EMG） |
10μV |
|
誘發(fā)電位 |
1μV |
眾所周知，腦電圖對(duì)EMI非常敏感，外部起搏器包含ECG傳感器，并且已被證明易受TETRA系統(tǒng)的17Hz脈沖率影響，用于私人無(wú)線電，目前警方和其他緊急服務(wù)部門(mén)正在采用這種方式。
主電源設(shè)備，包括呼吸機(jī)，嘛醉機(jī)和注射泵，也可能容易受到主電源的干擾。電池/電源設(shè)備采用電池供電，主電源連續(xù)充電，對(duì)電源電壓變化具有很好的免疫力，如跌落和跌落。
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