基于R＆S EMC32软件的等离子过氧化氢灭菌器空间无线传播电磁辐射测试结果分析

高之鹏，曹相军

（河南省医疗器械检验所，河南 郑州 450000）

0 引言

电磁兼容性是研究电磁干扰的学科。电磁兼容性是指处于同一电磁环境中的设备能执行各自功能的共存状态，即要求各自都能正常工作又不相互干扰，达到“兼容”状态。电磁兼容的测试项目有很多，每一个测试项目都是通过模拟电磁环境中的某一种干扰或抗干扰方式对产品所进行测试，以此评价产品干扰或抗干扰的影响程度。在进行电磁兼容测试时需要用到相关的测试软件，而R＆S EMC32软件能够支持军标、汽车电子、工科医和移动通信等各种类型的EMC手动和自动测试。RE（辐射发射）主要测试被测设备通过空间传播的辐射骚扰场强，辐射信号由对数周期天线在对应的频段内进行测量。测试结果将以图形和表格的形式展现出来。

电气设备的种类和功能上的多样化、结构上的复杂化及容量上的大功率化，使得电气设备的电磁兼容很难获得。要使处在同一电磁环境中的各设备各司其职互不干扰地工作，这就要求各设备产生的电磁辐射和传导发射等信号不能超过相关标准的限值。

1 某医用等离子过氧化氢灭菌器空间无线传播电磁辐射测试和结果分析

1.1 试验设置

根据CISPR11/GB4824-2019标准要求，对某型号台式医用等离子过氧化氢灭菌器开展辐射发射试验时，测试所用的试验仪器有对数周期天线、测量接收机、天线塔及转台控制器等[1]。测试布置图可以参考GB4824—2019，测试范围是30 MHz～1 GHz。辐射发射测试时，被测设备（EUT）置于3米法半电波暗室内，在转台上360°旋转，在接收天线分别处于垂直极化和水平极化的情况下，找到最大的辐射点，辐射信号由接收天线接收后，通过电缆传到半点波暗室外的接收机。

1.2 试验结果分析

试验时被测设备处于正常的工作状态，试验结果如图1所示。从图1可以看出，超出限值的频段主要集中在90 MHz～230 MHz之间的频段，显示采样出的5个点的辐射发射的准峰值均超出了标准CISPR11/GB4824—2019规定的限值50，1个点的准峰值超出了标准CISPR11/GB4824—2019规定的限值57，由此可以得出该台设备通过无线传播的电磁干扰是超标的[2]。

2 原因分析及整改方案

2.1 造成辐射发射超标的原因分析

该被测设备由灭菌室、抽真空系统、过氧化氢加注系统、中心控制系统等结构构成，最大工作功率为4.2 kW。基于受测设备的组成结构以及辐射发射超标点对应的频率和设备对应的位置分析，得出造成辐射发射超标的原因可能是以下几点，开关电源性能差，结构屏蔽低，线缆设计有缺陷，关键元器件（触摸屏、开关电源、电机等）选型不当等因素[3]。

2.2 整改方案及结果

根据上述分析做出以下整改方案，整改方案及整改后的结果如下所述。

2.2.1 屏蔽

（1）结构屏蔽。

在设备内部整体上贴屏蔽铜箔纸，同时在触摸屏周围也贴上铜箔纸，并把铜箔纸接至地线上[4]。测试结果仍然不理想，由此可知该措施对减小空间无线辐射发射效果不佳。

图1 试验结果

（2）线缆屏蔽。

受试设备上触摸屏到电源线和开关按钮之间的连接线缆较长，由此在该线缆上包裹铜箔纸，测试结果显示辐射发射并无明显改善[5]。

2.2.2 增加滤波器

（1）开关电源上增加滤波器。

考虑到设备供电电源系统上会存在杂波干扰信号，尝试在控制系统24 V供电电源上加某种型号的直流滤波器，此滤波器是直流三级滤波器，工作电压为DC0 V-DC110 V，滤波范围为5 KHz～30 MHz，测试结果仍然超标，表明在供电电源上增加滤波器对该台设备的空间无线电磁辐射并无明显改善。

（2）真空泵上增加滤波器。

再次尝试在该受测设备的真空泵上增加某种型号的滤波器，该滤波器是交流型三级滤波器，工作频率是50/60 Hz，滤波范围是5 KHz～30 MHz，测试还是超标，再次表明滤波器对该台设备的空间无线电磁辐射没有明显的改善。

2.2.3 替换关键元器件

（1）移除电机控制器。

移除步进电机控制器后，试验测试结果显示在低频70 MHz左右及500 MHz处的电磁辐射得到了很大的改善，取得了一定的效果。

（2）替换触摸屏。

该台设备使用的触摸屏是某种型号的工业组态屏，分辨率是800*600，亮度是200 cd/m2，屏幕是7寸TFT液晶屏，触摸面板是4线电阻式，采用RS485/RS232通信接口，供电电压为DC24 V。

移除触摸屏的供电系统，使其不工作。测试结果如图2所示，由图2可知，在30 MHz～1 GHz所有频段上辐射发射均在规定限值内，由此得出测试通过。

至此可以说明触摸屏是空间无线电磁辐射超标的原因[6-7]。把该型号的触摸屏替换成另一种型号后，测试结果仍如图2所示。

图2 测试结果

3 结语

本文主要采用R＆S EMC32软件测试某医用等离子过氧化氢灭菌器通过空间无线传播电磁干扰的超标问题，结合实际和理论对分析其结果及造成超标的原因，得出相应的整改方案，通过整改方案的实施，得出触摸屏是造成该台设备的辐射发射超标的根源。通过更换合适的触摸屏，完美地解决了辐射发射超标的问题。