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医用电气设备电磁兼容概论. 郭旭东. 综合楼 c 区 205 guoxd@usst.edu.cn,55271115. 本课程主要内容. 什么是电磁兼容性？ 国外电磁兼容标准发展情况如何？ YY0505-2005 医用电气设备的电磁兼容要求和试验标准的解读。 产品的电磁兼容性测试需要哪些环境条件和测量设备？. 基本掌握：电磁干扰给人类带来的危害 重点：电磁兼容的基本含义 难点：基本术语的理解. 第一章 绪 论. 1.1 电磁兼容概述. 电磁兼容简称 EMC(ElectroMagnetic Compatibility) ， 是当今国际上被普遍关注的问题。.
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医用电气设备电磁兼容概论 郭旭东 综合楼c区205 guoxd@usst.edu.cn,55271115
本课程主要内容 • 什么是电磁兼容性？ • 国外电磁兼容标准发展情况如何？ • YY0505-2005医用电气设备的电磁兼容要求和试验标准的解读。 • 产品的电磁兼容性测试需要哪些环境条件和测量设备？
基本掌握：电磁干扰给人类带来的危害 • 重点：电磁兼容的基本含义 • 难点：基本术语的理解
第一章 绪 论 1.1 电磁兼容概述 • 电磁兼容简称EMC(ElectroMagnetic Compatibility)，是当今国际上被普遍关注的问题。 • EMC技术是以电磁场理论为依据，以近代统计学和计算机为手段，以试验为基础，涉及到众多技术领域的一门综合性系统工程。
EMC预测分析 EMC设计 EMC技术 EMC测试 EMC管理 它涉及到电波传播、电磁耦合、信号处理、滤波、屏蔽、接地、频谱利用、材料学、生物医学、射频噪声和环境学等跨学科的多种技术领域。EMC测试在其中是一项专业性很强的技术工作。
一、 EMC预测分析 电磁兼容问题处理方法有解决法、规范法和系统流程法等多种方法。 • 解决法是比较原始的手段，适合老产品在改进产品中使用，对于新产品的设计，则是一种冒险的方法，应避免采用； • 规范法要求每个设备或分系统必须满足预先规定的标准，一般80%的电磁兼容问题能解决，但其针对性不够强，且成本较高；
二、 EMC设计 • 系统流程法（System Flow Method）:在医用电气产品设计的研发阶段，从流程上进行设计控制。 • EMC设计从产品的系统角度进行考虑，在产品设计流程的早期阶段就要导入先进的EMC设计策略，产品开发工程人员掌握正确的EMC设计方法，从产品设计的源头上解决EMC问题，确保EMC的设计理念和设计手段在各个阶段得以相应的实施，保证产品最终EMC性能。 • 根据经验，一般情况下，电磁兼容性所需的费用应占系统总成本的5%—10%。
总体设计 原理图设计 PCB设计 结构设计
三、 EMC测试 • 按照《YY0505—2005/IEC 60601—1—2：2001医用电气设备 第1—2部分：安全通用要求 并列标准：电磁兼容 要求和试验》进行电磁兼容干扰和电磁兼容抗干扰检测项目在规定的检测所进行检测.
四、 EMC管理 • 实施系统流程法: • 必须成立电磁兼容技术组或由专业技术人员负责，协调处理各种电磁兼容性事宜； • 根据YY0505标准，制定电磁兼容大纲，规划各种电磁兼容计划，协调各种技术参数， 建立一套规范的EMC设计控制和EMC设计检查表，以确保产品在开发过程中，进行全程的EMC设计控制和管理.
1.2 EMC试验技术的发展 • 随着测试技术的发展以及测试对象的细分，EMC测试也越来越有与产品功能测试融为一体的趋势。 • 在产品的EMC测试过程中必须随时监测被测设备(以下简称EUT)的工作情况。作为未来发展中逐步完善的EMC测试系统应该包括EUT监测设备和具备对EUT进行功能性测试的设备。
EMC试验技术在不断发展。 • 虚拟仪器技术使得测试系统引入人工智能。内装自检技术的应用实现了被测系统的自动检测和故障诊断。 • 展望未来，随着测试技术向多媒体化、网络化的迈进，一种新的测试体系会逐步建立起来，
国际上具有权威的世界贸易组织WTO在WTO／TBT协议中规定了签字国必须依照国际标准或其中有关部分制定自己的技术法规和标准。国际上具有权威的世界贸易组织WTO在WTO／TBT协议中规定了签字国必须依照国际标准或其中有关部分制定自己的技术法规和标准。 • 欧洲已经采用CE标记，所谓CE标记是指欧共体对于符合它在官方公报上颁布的一项有关EMC指令要求的标记。
1.3 电磁干扰的危害 • 随着科学技术的进步，人类正进入信息化社会。人类的生存环境也同电磁环境相互交融。早在1975年专家学者就曾预言，随着城市人口的迅速增长，汽车、通信、计算机与电子、电气设备大量进入家庭，空间人为电磁能量每年增长7％～14％. • 25年环境电磁能量密度最高可增加26倍，50年可增加700倍，2l世纪电磁环境会日益恶化。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运转，是一个亟待解决的问题，另一方面，如何降低恶劣的电磁环境对人体及生态产生的不良影响，也是一个不容忽视的问题。
在人们的生活中，电磁兼容效应普遍存在，形式各异。如果电磁兼容效应严重，则将导致严重的故障或事故，同时对人体健康也有影响。在人们的生活中，电磁兼容效应普遍存在，形式各异。如果电磁兼容效应严重，则将导致严重的故障或事故，同时对人体健康也有影响。
电磁干扰危害的实例（交通、医疗、军事、信息领域）电磁干扰危害的实例（交通、医疗、军事、信息领域） • 2001年 8月19日上海机场上空受电磁波干扰的报导说：上海仙霞路和南汇惠南镇地区附近的几个寻呼台发出的电磁波给上海虹桥、浦东两大国际机场的地空通信、飞行安全带来不利影响。此外，在飞行航线上，飞机也受到无线电广播台的干扰。
2001年10月26日上午8时，民航华北空管局北京区域管制中心的地空通讯频率受到了严重干扰，以至不能正常工作。为了保障空中飞机的安全，区域管制中心不得不采取限制飞行流量的措施。2001年10月26日上午8时，民航华北空管局北京区域管制中心的地空通讯频率受到了严重干扰，以至不能正常工作。为了保障空中飞机的安全，区域管制中心不得不采取限制飞行流量的措施。
美国航空无线电委员会(Radio Technical Commission for Aeronautics，RTCA)在一份文件中提到，由于没有采取对电磁骚扰的防护措施，一位旅客在飞机上使用调频收音机，使导航系统的指示偏离10°以上。因此，在国际上，对舰载、机载、星载及地面武器、弹药的电磁环境都有严格要求。1993年美国西北航空公司曾发表公告，限制乘客使用移动电话和调频收音机等，以免骚扰导航系统。
2000年,日本一家医院在输液抢救一名老年病人时,输液泵受到手机的无线电发射干扰而失控,停止输液。 • 1998年，美国德克萨斯州有两家医院使用的无线医疗远程监护设备受到干扰而停止工作。
在美国，一名安装了电动控制假肢的人在驾驶摩托车经过高压线时，由于电动假肢受到干扰而发生误动作，造成了车毁人亡的惨剧。在美国，一名安装了电动控制假肢的人在驾驶摩托车经过高压线时，由于电动假肢受到干扰而发生误动作，造成了车毁人亡的惨剧。 • 广州一名安装了心脏起搏器的病人，在用手机进行通话时，起搏器受到干扰而工作不正常，险些失去生命。
在一次手术中，一台塑料焊接机对病人的监控系统产生了干扰，致使没有探测到病人手臂中的血液循环停止，后来这位病人的手臂只得切除掉。在一次手术中，一台塑料焊接机对病人的监控系统产生了干扰，致使没有探测到病人手臂中的血液循环停止，后来这位病人的手臂只得切除掉。
20世纪70年代，美国研制的“防空计算机系统”在运行过程中，曾两次发出“前苏联要袭击美国”的紧急警报,致使基地的导弹推出弹井且顶上了发射架，轰炸机、战斗机也发动起来了，士兵爬上了运兵车，作好了战斗准备。场面顿时一片混乱，如临大敌。后来中心控制室发现，是中心计算机受电磁骚扰产生了误触发，结果是一场虚惊。20世纪70年代，美国研制的“防空计算机系统”在运行过程中，曾两次发出“前苏联要袭击美国”的紧急警报,致使基地的导弹推出弹井且顶上了发射架，轰炸机、战斗机也发动起来了，士兵爬上了运兵车，作好了战斗准备。场面顿时一片混乱，如临大敌。后来中心控制室发现，是中心计算机受电磁骚扰产生了误触发，结果是一场虚惊。
美国纽约某银行在一次结算时，突然发现欠另一家银行350亿美元巨款，银行总经理闻知后，当即吓得昏了过去，后经逐级查账后发现，是计算机在运行中出了错，也是由于外来电磁骚扰所致。
电磁干扰对设备的危害 • 电磁干扰: 随着科学技术的发展，人们在生产及生活中使用的电气及电子设备的数量越来越多，这些设备在运转的同时，往往要产生一些有用或无用的电磁能量，这些能量会影响其他设备或系统的工作。 • 有人将电磁干扰的危害程度分为灾难性的、非常危险的、中等危险的、严重的和使人烦恼的5个等级。
电磁干扰造成的灾难性后果 • 电磁信息泄密使企业科技和商业机密被竞争对手轻易获取，严重影响企业的生存和发展；电磁波的辐射，造成国家政治、经济、国防和科技等方面的重要情报泄密，关系到国家的保密安全问题。
1976年～1989年我国南京、茂名和秦皇岛等地的油库及武汉石化厂，均因遭受雷击引爆原油罐，造成惨剧。雷击引起的浪涌电压，属于高能电磁骚扰，具有很大的破坏力。1976年～1989年我国南京、茂名和秦皇岛等地的油库及武汉石化厂，均因遭受雷击引爆原油罐，造成惨剧。雷击引起的浪涌电压，属于高能电磁骚扰，具有很大的破坏力。
1992年6月22日傍晚，雷电击中北京国家气象局，造成一定的破坏和损失。因为雷击有直接雷击和感应雷击两种，而避雷针只能局部地防护直接雷击，对感应雷击则无能为力，故对感应雷击应采用电磁兼容防护措施。据悉，绝大部分的雷灾事故中受损的是电视、电话、监测系统和电脑等高科技产品。灾情有的造成整个计算机网络系统瘫痪，有的造成通信系统不畅，有的还造成辖区大面积停电。1992年6月22日傍晚，雷电击中北京国家气象局，造成一定的破坏和损失。因为雷击有直接雷击和感应雷击两种，而避雷针只能局部地防护直接雷击，对感应雷击则无能为力，故对感应雷击应采用电磁兼容防护措施。据悉，绝大部分的雷灾事故中受损的是电视、电话、监测系统和电脑等高科技产品。灾情有的造成整个计算机网络系统瘫痪，有的造成通信系统不畅，有的还造成辖区大面积停电。
2000年1至8月份，广州市因雷击造成的死伤多达67人，其中死亡人数多达20人。同时，雷击已经成为酿成广州电气火灾的第二大罪魁祸首。房屋和电器等损毁也较1999年严重，经济损失愈亿元。2000年1至8月份，广州市因雷击造成的死伤多达67人，其中死亡人数多达20人。同时，雷击已经成为酿成广州电气火灾的第二大罪魁祸首。房屋和电器等损毁也较1999年严重，经济损失愈亿元。
电磁场对人体的危害 • 在现代社会，随着电子产品的日益增多，电磁分布也日益复杂，只要有人的地方，无处不存在着电磁场。而居于电磁场周围的生物和非生物都要受到它的影响。任何事物都有两面性，电磁波也不例外。 • 电磁波辐射继水源、大气和噪声之后成为第四大环境污染源。现在，世界各国都对此极其关注，在这方面作了大量的研究并制定了防备措施。广大的公众也对此有很大的兴趣，关心电磁辐射对人体的影响。
电磁污染源很广泛，它就在我们生活的周围，几乎包括所有的家电，只是污染程度有强弱之分罢了。计算机首当其冲，是因为人们必须与它面对面地操作，而且长时间接触，不像电视机能远距离接触。电磁污染源很广泛，它就在我们生活的周围，几乎包括所有的家电，只是污染程度有强弱之分罢了。计算机首当其冲，是因为人们必须与它面对面地操作，而且长时间接触，不像电视机能远距离接触。
微机等荧光屏可产生相当强的电磁辐射，对人体健康不利，对孕妇的影响更明显，对1～3个月的胎儿危害更大。据美国的一项报告，德伯特公司有12名孕妇在荧光屏前工作，一年间竟有7名孕妇流产，1名孕妇早产；国防兵役局有15名孕妇在荧光屏前工作，有7人流产，3人产下畸形婴儿。像这样的例子数不胜数。据来自美国的一项研究发现，每周操作计算机达20小时的孕妇，在妊娠3个月内流产的可能性是通常情况下的两倍。微机等荧光屏可产生相当强的电磁辐射，对人体健康不利，对孕妇的影响更明显，对1～3个月的胎儿危害更大。据美国的一项报告，德伯特公司有12名孕妇在荧光屏前工作，一年间竟有7名孕妇流产，1名孕妇早产；国防兵役局有15名孕妇在荧光屏前工作，有7人流产，3人产下畸形婴儿。像这样的例子数不胜数。据来自美国的一项研究发现，每周操作计算机达20小时的孕妇，在妊娠3个月内流产的可能性是通常情况下的两倍。
当今世界移动通信发展迅速。我国移动电话手机用户至1999年底已达到4300万，全世界手机用户达到4亿。据预测，到2000年，我国手机用户将达到7000万，全世界用户将达到5亿。再过5年，我国手机用户将超过美国与日本，成为世界上手机用户最多的国家。到2010年，我国手机用户将达到2亿。手机持有者希望在任何地方都能获得通信服务，这就势必要求移动通信基站无处不在。当今世界移动通信发展迅速。我国移动电话手机用户至1999年底已达到4300万，全世界手机用户达到4亿。据预测，到2000年，我国手机用户将达到7000万，全世界用户将达到5亿。再过5年，我国手机用户将超过美国与日本，成为世界上手机用户最多的国家。到2010年，我国手机用户将达到2亿。手机持有者希望在任何地方都能获得通信服务，这就势必要求移动通信基站无处不在。
手机、无绳电话对人体的危害及其防治措施是人们日常生活中最关注，同时也是国际上最热点的问题，因为它们用天线直接对着人的脑部辐射电磁波。更为严重的是，人们都习惯于将手机紧紧贴着耳朵讲话，20％以上的辐射功率都被脑部吸收了。关于手机辐射对人体的影响，世界各国都在研究。手机、无绳电话对人体的危害及其防治措施是人们日常生活中最关注，同时也是国际上最热点的问题，因为它们用天线直接对着人的脑部辐射电磁波。更为严重的是，人们都习惯于将手机紧紧贴着耳朵讲话，20％以上的辐射功率都被脑部吸收了。关于手机辐射对人体的影响，世界各国都在研究。
一位意大利企业家使用手机，工作效率大增，可3年后他的头部发现癌瘤，从CT确诊癌瘤部位恰好位于手机天线顶端习惯放置的部位。一位意大利企业家使用手机，工作效率大增，可3年后他的头部发现癌瘤，从CT确诊癌瘤部位恰好位于手机天线顶端习惯放置的部位。 • 1994年一位美国商人使用移动电话4年后，同样也发现了头部癌肿，经治疗无效死亡。
美国研究人员赖·亨利博士在不久前布鲁塞尔召开的国际移动电话安全会议上报告说，移动电话发射的微波可导致实验室中的老鼠暂时丧失某些能力。他在一项实验中对老鼠进行了大约45分钟低能量辐射——大体上相当于一部移动电话发射的能量，结果发现，老鼠在接受辐射后短时间内产生了头脑混乱。他认为，移动电话很可能对哺乳动物的脑细胞造成不良影响，因为这种辐射改变了细胞组织，因此也改变了脑细胞执行任务的方法。美国研究人员赖·亨利博士在不久前布鲁塞尔召开的国际移动电话安全会议上报告说，移动电话发射的微波可导致实验室中的老鼠暂时丧失某些能力。他在一项实验中对老鼠进行了大约45分钟低能量辐射——大体上相当于一部移动电话发射的能量，结果发现，老鼠在接受辐射后短时间内产生了头脑混乱。他认为，移动电话很可能对哺乳动物的脑细胞造成不良影响，因为这种辐射改变了细胞组织，因此也改变了脑细胞执行任务的方法。
利用电磁场对人体的影响，目前产生了新式的杀伤性武器。科学家发现，当电子束以光速或接近光速的速度通过等离子体时，会产生出定向微波能量，这种微波能量比大功率雷达用的微波功率要高几个量级。如果将这种波束能量加以会聚，就可能研制出直接杀伤对方战斗成员的电磁武器。利用电磁场对人体的影响，目前产生了新式的杀伤性武器。科学家发现，当电子束以光速或接近光速的速度通过等离子体时，会产生出定向微波能量，这种微波能量比大功率雷达用的微波功率要高几个量级。如果将这种波束能量加以会聚，就可能研制出直接杀伤对方战斗成员的电磁武器。
美国已研制成功强微波发生器和高增益定向天线，可以发射出高强度的微波射束。据报道，人员直接遭到这种波束的“闪击”，可以造成神经细胞的功能混乱，出现神经错乱、晕头转向等现象；造成心房纤颤或心力衰竭，引起心脏病，甚至使心脏和呼吸功能停止，从而造成人员猝死。美国已研制成功强微波发生器和高增益定向天线，可以发射出高强度的微波射束。据报道，人员直接遭到这种波束的“闪击”，可以造成神经细胞的功能混乱，出现神经错乱、晕头转向等现象；造成心房纤颤或心力衰竭，引起心脏病，甚至使心脏和呼吸功能停止，从而造成人员猝死。
电磁干扰日益严重的原因归纳为以下几个方面:电磁干扰日益严重的原因归纳为以下几个方面: （1）雷电（包括核爆炸等强电磁脉冲）； （2）静电及所有电气的动作（包括正常及非正常的）过程。例如这几种情况：卫星通信，飞机航行的智能化；高层建筑、通信无线塔、超高压输电线路、油库群、港口建筑；
（3）工厂自动化生产线、电气牵引馈电系统的谐波，大型医疗设备。物理仪器，家用仪器，电动工具、移动电话、遥控仪表、集成模块，印刷电路板等。（3）工厂自动化生产线、电气牵引馈电系统的谐波，大型医疗设备。物理仪器，家用仪器，电动工具、移动电话、遥控仪表、集成模块，印刷电路板等。
（4）绝缘物体的相对摩擦也会产生可怕的静电效应。例如，高速飞行器与大气的相对运动、合成材料的缠绕、流体（石油、天然气等）的高速传输、化纤织物与人体的摩擦等。（4）绝缘物体的相对摩擦也会产生可怕的静电效应。例如，高速飞行器与大气的相对运动、合成材料的缠绕、流体（石油、天然气等）的高速传输、化纤织物与人体的摩擦等。 • 由于静电积聚的隐蔽性和释放过程的突发性，造成的危害程度不亚于谐波和强电磁脉冲。
凡有电磁现象存在的地方都有EMC问题： 在工作运行期间，通过辐射把“电磁垃圾”排向空中骚扰其它用电产品；通过滤波器把“电磁垃圾”注入地下，形成地电流，还会对其它用电产品造成共模骚扰；通过电源线把“电磁垃圾”送到低压电网，会骚扰电网。
第二章 电磁兼容常见术语 一、电磁兼容性 ElectroMagnetic Compatibility 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
二、电磁环境相关 1.电磁环境 electromagnetic environment 存在于给定场所的所有电磁现象的总和。 通常，存在着自然界产生的电磁辐射和人为产生的电磁辐射。
典型的电磁环境 (1)自然界产生的电磁辐射 自然界产生的电磁辐射主要是天电干扰，其中尤其以雷电产生的称之为“浪涌”的电磁干扰最为厉害。 (2)人为产生的电磁辐射 无线电广播、电视、无线电通讯 高压输电线路、大功率的电气、电子设备等所产生电磁辐射。
2.医疗设备的电磁环境 现代医疗设备中不仅使用了各种高敏感性电气、电子元件和部件，并且与电脑、移动通讯系统等结合组成地区广泛的远程医疗诊断网络，它们在工作时向周围发射不同频率范围、不同电磁场强度的有用或无用的电磁波，影响无线电广播通讯业务和周围其他设备的工作，而且它们在共同的电磁环境中还可能受到周围电力、电子设备以及医疗设备之间的相互干扰。
