电气隔离技术在医疗设备上的应用.pdf

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1、电工电气(2015No．5)电气隔离技术在医疗设备上的应用信息与交流每{i‘≠“{当赫t兰，t壬电气隔离技术在医疗设备上的应用李传伟，王燕妮(i威海职业学院，山东威海264210；2威海市立医院，山东威海264200)0引言电磁隔离与光耦合一样，通常用于电源系统或模拟隔离器，而非数字器件。电感耦合是通过不随着科技不断发展，大型医疗设备已经成为断变化的磁场通过隔离层实现信息交换，隔离变各大医疗机构的组成基础。例~tIDSA、CT、磁共压器是一个最常见的例子。电感耦合能够降低变压振、ECT等许多大型医疗设备，这些设备内部和外器的共模噪声，并且转换效率不降低。脉冲变压器部的

2、干扰就会使得设备稳定性变差，引起控制系传递的信号可以是频率较高的，最高的可以达到统工作不稳定而产生误动作。要想抑制各种干扰信10MHz，其缺点是容易受到外部电磁场的干扰，因号，通常采用电气隔离技术，也就是将干扰信号与此为了达到技术要求，一般都采取屏蔽技术进行电易干扰的部分隔离开，从而把噪声干扰的路径切磁屏蔽。常见的脉冲变压器隔离技术如图1所示。断，抑制噪声的干扰。1医疗设备常用的电气控制隔离技术切断干扰通道，让现场的采集信号无偏差地传递到测量系统，保证医疗设备获得信息的准确性，通常采用电气隔离技术，目的是把相关的干扰图1电磁耦合技术应用信号滤除掉，提高系统的可靠性。常

3、见的隔离方式电磁隔离具有性能高、体积小、反应速度快等的工作原理及应用电路如下。特点，并且电路简单、功耗较低，这些都是光电耦1．1光电耦合隔离合隔离无法达到的，因此电磁隔离技术应用面不断光电隔离简称光耦，通过完成电一光一电的转扩大。换，从而起到输入、输出隔离的作用，是应用最广1．3继电器隔离泛的隔离方式。继电器是常见的电气隔离器件，可以通过小信光的发射、接收以及信号的放大是构成光耦合号来控制大信号，从而完成电气控制功能，这样可器的主要部分，通过电信号让二极管发光，光信号以将强电信号与弱电信号隔离开来，避免干扰的产促使探测器产生电流信号，电流经过放大输出。这生。典型的继电

4、器控制电路可以通过直流信号控制样输入信号、输出信号在电的传输上是隔离的，会交流输出。极大地降低干扰信号的产生。医疗设备上常用的光1．4电容器隔离电隔离电路还可以通过两侧不同的工作电压来实现不断变化的电场通过电容耦合进行信息传不同的电平转换。输，这种传输方式功耗低、成本低、效率高，并光电隔离技术同样也存在缺点，如功耗较大，特且抗干扰性强，其主要优点是在直流通道上能够保别是信号传输路数较多时更能体现出来。另外电证输出极性的不变。电容隔离的另外一个优点是每路设计相对复杂，LED灯的发光效果变差也会降低个电容的超低容量，可以实现多通道高速数据传输器件的寿命。但是由于光电隔离使

5、用方便，价格较并实现多通道隔离器的微电容几何尺寸。如图2所低，仍为医疗设备电气隔离的首选。示，电容隔离器包含4条通道：2条交流通道和2条1．2电磁隔离直流通道。一58一电气隔离技术在医疗设备上的应用。电工电气(2015No．5)路进行传输。其中光电隔离、电磁隔离和电容隔离是构成数字隔离电路的主要方式。在进行数字信号的隔离时应该从以下几个方面综合考虑：(1)通信速度：不同的隔离方式有不同的通信速度限制，由于不同的数字接口可能有较大的速度差异，而较快通信速度的通信接口隔离成本也较高，因此应该根据实际的应用需求选择合适的隔离解发器方式。(2)功耗限制：不同的隔离方式功耗差别

6、较大，比如光电隔离，由于是使用LED发光的方式传图2电容器隔离技术应用递信号，因此相应的功率较大，在数字信号路数较2医疗设备供电系统电气隔离多时应当考虑相应的功耗问题。(3)电路设计复杂程度：有的隔离期间需要通过一些外部电路的配合电源是为医疗设备提供能量的主要部分，其中才能够实现隔离信号的传递，如果单路信号的隔离电源变压器又是电源的主要构成部分。通常选用电路较为复杂，那么在数字信号路数过多时就会增的隔离变压器一般情况下要比实际容量大1．5倍左加电路设计的复杂程度。右，并且变压器要有良好的接地，变压器两端连接采用双绞线，这样可以很好地降低电源线问干4模拟信号的隔离扰，增

7、强系统的可靠性，同时隔离变压器还具有阻抗变换、稳定系统、降低短路电流等作用。模拟信号隔离就是将前一级的模拟量通过采用对于1：1的隔离变压器，要想达到良好的隔离各种方式，如光、磁等传递到后一级，这期间要求作用，自身需要有隔离设施，即采用屏蔽层进行隔信号能够满足一定的要求，例如误差要小，噪声干离，在原、副绕组之间，绕组引出线端子增加屏扰要达到设备控制要求等。模拟信号通常采用隔离蔽，防止外来电磁干扰。方式如下：模拟光耦隔离，此电路形式简单，容易2．1交流电源供电系统的隔离调整；隔离模块电路，结构简单，不需要调整；A／医疗设备的特殊性，决定了医疗设备供电系统