无创颅内压检测分析仪电磁兼容性的研究

发布时间：2017-06-22 23:06

  本文关键词：无创颅内压检测分析仪电磁兼容性的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：医疗器械作为一种特殊且重要的商品,关系着公众的身体健康和生命安全。而电磁兼容性作为医用电气设备的一项重要指标,对保障设备安全有效及提高产品可靠性而言越来越重要。本论文以某无创颅内压检测分析仪为研究对象,可以为医用电气设备的产品电磁兼容性设计提供可供参考的流程。先后以定性(干扰源及耦合途径定位、机械结构风险分析)、定量(屏蔽效能模型分析)的方法对其电磁兼容性做了研究分析,在技术整改后进行验证性试验证实了研究分析的有效性和正确性。并在此基础上对主机信号采集调理PCB进行了电磁仿真分析,提出了电路优化设计的方案。本文工作主要包括以下几个部分:(1)介绍医用电气设备电磁兼容试验及其对应标准,根据标准和实践经验对每项试验的试验方法、设备布置和试验限值做了详细的描述;(2)采用频谱分析仪及近场探头对研究设备进行了干扰源和耦合途径的定位,发现设备干扰源为主板、采集卡、开关电源和显示器,耦合途径为患者电缆、电源线和内部USB线缆。定位后根据主机的机械结构设计进行了风险分析,提出了降低电磁兼容风险的方法,并采购相关元器件及材料做主机进行了技术整改。于整改之后进行了电磁兼容全项目的验证性试验,均一次性通过,证实了风险分析及技术整改的有效性;(3)基于经典Schelkunoff理论推导出理论平面波屏蔽模型,通过对箱体的实际孔隙进行屏蔽模型修正,推导出可以应用在工程实践中的屏蔽效能计算模型,并通过试验验证了模型的正确性;(4)采用CST PCB STUDIO对主机阻抗信号采集调理PCB进行了电磁仿真并对电路优化设计进行了讨论。针对信号完整性和电源完整性选取具有代表性的走线和网络进行仿真,通过仿真证实,较宽的布线间距或较短的耦合长度、较小的介质厚度、合理的端接匹配处理均可以大大减小传输线间的串扰噪声问题;合理的传输线阻抗匹配、稳定的传输信号可以抑制信号反射的问题;而稳定的PDN系统,电源/地平面去耦处理可以减小电压噪声。
【关键词】：电磁兼容 医用电气设备 无创颅内压检测分析仪 屏蔽效能 PCB仿真
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH776;TN03
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景9-12
• 1.1.1 电磁兼容定义9
• 1.1.2 医用电气设备的电磁兼容性9-10
• 1.1.3 医用电气设备电磁兼容标准10
• 1.1.4 国外医用电气设备电磁兼容研究现状10-11
• 1.1.5 国内医用电气设备电磁兼容研究现状11-12
• 1.2 课题研究意义12-13
• 1.3 本论文的研究内容及结构安排13-15
• 2 医用电气设备的电磁兼容试验15-33
• 2.1 医用电气设备电磁兼容试验概述15-17
• 2.1.1 电磁兼容试验项目及标准15-16
• 2.1.2 发射试验分组16
• 2.1.3 符合性判据及基本性能的确定16-17
• 2.2 医用电气设备电磁兼容试验方法及限值17-32
• 2.2.1 传导发射试验17-18
• 2.2.2 辐射发射试验18-20
• 2.2.3 谐波失真试验20-22
• 2.2.4 电压波动和闪烁试验22
• 2.2.5 静电放电试验22-24
• 2.2.6 射频电磁场辐射试验24-25
• 2.2.7 电快速瞬变脉冲群试验25-27
• 2.2.8 浪涌试验27-28
• 2.2.9 射频场感应的传导骚扰试验28-29
• 2.2.10 在电源供电输入线上的电压暂降、短时中断和电压变化试验29-31
• 2.2.11 工频磁场试验31-32
• 2.3 本章小结32-33
• 3 电磁兼容风险分析、技术整改以及试验验证33-55
• 3.1 无创颅内压检测分析仪概述33-35
• 3.1.1 无创颅内压检测分析仪设备原理33
• 3.1.2 无创颅内压检测分析仪设备构成33
• 3.1.3 电磁兼容调研不合格项及数据33-35
• 3.2 干扰源及耦合途径定位分析35-44
• 3.2.1 实验设备概述35-36
• 3.2.2 机箱外部及患者电缆定位36-40
• 3.2.3 机箱内部定位40-43
• 3.2.4 干扰源及耦合途径的定位43-44
• 3.3 设备机械结构设计的风险分析44-47
• 3.3.1 设备接地分析44
• 3.3.2 设备电缆间互连分析44-45
• 3.3.3 设备抗静电放电分析45
• 3.3.4 设备滤波需求分析45-46
• 3.3.5 设备屏蔽需求分析46-47
• 3.4 电磁兼容技术整改47-50
• 3.5 电磁兼容验证性试验50-53
• 3.5.1 辐射发射验证试验50-52
• 3.5.2 电快速瞬变脉冲群验证试验52-53
• 3.6 本章小结53-55
• 4 电磁屏蔽效能的定量分析研究55-75
• 4.1 基于Schelkunoff理论的平面波屏蔽模型推导55-59
• 4.1.1 电磁屏蔽的定义55
• 4.1.2 基于Schelkunoff理论的屏蔽效能模型55-56
• 4.1.3 介质波阻抗的计算56-57
• 4.1.4 平面波屏蔽模型的推导57-59
• 4.2 理论平面波屏蔽模型的计算59-65
• 4.2.1 屏蔽材料参数59
• 4.2.2 趋肤深度的计算59-61
• 4.2.3 吸收损耗的计算61-62
• 4.2.4 反射损耗的计算62-63
• 4.2.5 多次反射损耗的计算63-64
• 4.2.6 理论平面波屏蔽模型的计算值64-65
• 4.3 复杂箱体的屏蔽模型修正65-71
• 4.3.1 修正系数的引入及模型的建立65-66
• 4.3.2 修正系数的计算66-69
• 4.3.3 修正屏蔽模型的计算69-71
• 4.4 试验对比及误差分析71-73
• 4.5 本章小结73-75
• 5 PCB电磁仿真75-93
• 5.1 PCB电磁仿真概述75-76
• 5.1.1 PCB电磁仿真的方法与意义75
• 5.1.2 仿真工具（CST PCB Studio）简介75-76
• 5.2 仿真PCB的功能及构成76
• 5.3 PCB仿真准备76-80
• 5.3.1 文件加载及布线检测76-78
• 5.3.2 IBIS模型数据库的加载78-79
• 5.3.3 仿真流程79-80
• 5.4 PCB信号完整性仿真分析及电路优化设计80-87
• 5.4.1 3D PEEC信号串扰仿真分析80-84
• 5.4.2 2D TL反射仿真分析84-87
• 5.5 PCB电源完整性仿真分析及电路优化设计87-89
• 5.6 电路优化讨论89-91
• 5.6.1 抑制信号串扰的电路优化措施89-90
• 5.6.2 抑制信号反射的电路优化措施90
• 5.6.3 抑制电压噪声的电路优化措施90-91
• 5.7 本章小结91-93
• 6 结论与展望93-95
• 6.1 论文结论93
• 6.2 后续工作展望93-95
• 致谢95-97
• 参考文献97-101
• 附录101-111
• A. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录101
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目101
• C. 电磁兼容试验数据101-111

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