无创颅内压检测分析仪电磁兼容性的研究

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。

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目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 本论文的研究内容及结构安排

2 医用电气设备的电磁兼容试验

2.1 医用电气设备电磁兼容试验概述

2.2 医用电气设备电磁兼容试验方法及限值

2.3 本章小结

3 电磁兼容风险分析、技术整改以及试验验证

3.1 无创颅内压检测分析仪概述

3.2 干扰源及耦合途径定位分析

3.3 设备机械结构设计的风险分析

3.4 电磁兼容技术整改

3.5 电磁兼容验证性试验

3.6 本章小结

4 电磁屏蔽效能的定量分析研究

4.1 基于Schelkunoff理论的平面波屏蔽模型推导

4.2 理论平面波屏蔽模型的计算

4.3 复杂箱体的屏蔽模型修正

4.4 试验对比及误差分析

4.5 本章小结

5 PCB电磁仿真

5.1 PCB电磁仿真概述

5.2 仿真PCB的功能及构成

5.3 PCB仿真准备

5.4 PCB信号完整性仿真分析及电路优化设计

5.5 PCB电源完整性仿真分析及电路优化设计

5.6 电路优化讨论

5.7 本章小结

6 结论与展望

6.1 论文结论

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录