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1、医疗设备的谐波保护方案摘要：本文对各种先进医疗设备如磁共振成像(MRI)、全身螺旋CT扫描仪、 高频电刀等供电电源存在的谐波问题提供解决方案。关键字：先进医疗设备谐波保护装置1.概述现代化医疗机构为提高医疗服务水平，不断引入新型、复杂的各种先进医疗 设备如磁共振成像(MRI)、全身螺旋CT扫描仪、高频电刀等等。这些先进的医疗 设备都具有高档的计算机部件和大量的高灵敏微电子器件，对供电电源的谐波质 量要求很高。由于高次谐波的存在，操作人员在工作中经常遇到这些先进的医疗仪器和设 备出现故障，轻则出现数据差错、图像模糊、信息丢失，工作受到干扰。重则硬 件突然损坏，软件遭到冲击，仪器设备无法继续正常工
2、作。特别是检测人体生物 电信号的仪器设备，如心电图机、脑电图机、心电监护仪、超声诊断仪等直接接 触人体的仪器设备，由于信号非常的微弱，如果受到干扰，就会在检测结果如波 形、图形、图像上叠加一种类似于某些病变的畸变(谐波)造成误诊，同时还会 引起微电击，严重时还有生命危险。因此在使用这些先进的医疗仪器设备时，应 采取谐波保护措施，确保仪器设备的安全。谐波保护装置能吸收各种频率各种能 量的谐波干扰，将谐波消除在发生源，自动消除对用电设备产生的随机高次谐波 和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰。二. 谐波的危害电网谐波(分量)的定义为“对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到的 频率为基波频率整数倍的分量
3、”。理想的供电应是单一恒定频率与规定幅值的稳 定电压。但随着各种新型、高效、多功能用电设备的不断更新，这些非线性电气 设备使电网电压、电流波形实际上是不同程度畸变的非正弦波。非正弦波含有会 直接对人体及仪器设备产生危害的高次谐波。对带有计算机系统的医学仪器设备，当尖峰干扰幅度达到2V50V,时间持 续数微秒时，可引起计算机逻辑错误、信息丢失等。谐波干扰会使显像管、X线 影像增强管显示图像变形失真；加速器射线偏移；计算机磁盘、磁卡记录数据破 坏；呼吸机工作失灵；心脏起博器工作失效等。现代医院中含有丰富的现代精密 医疗仪器，谐波污染情况可以说是无处不在。1.手术室手术室中有电刀，除颤器、心电图机等
4、，谐波污染会造成心电图机输出数据 改变和Y计数器软件故障等。2. ICU （重症监护病房）ICU病房在给病人提供支持治疗时，必须在病人附近同时安放和使用许多医 疗设备，如心电监护仪、多功能呼吸机、心电图机、起搏器等。谐波污染严重而 且复杂，更应采取谐波保护措施。3. 放疗科放疗科中移动式放射剂量测量系统（如速率计、校准室等）若遭受高次谐波 干扰，它们内嵌的电子元件可能记录噪声并改变数据输出。4. 医学成像室Y计数仪、移动式X射线机等极易受高次谐波干扰而改变数据输出。5. 医院的信息网络系统医疗的特性决定了医院信息网络系统必须24小时全天候无间隙稳定运转。 高次谐波污染往往使得这些智能化系统设备
5、产生误码、错码，产生误动作；运行 时经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动，甚至可 以使整个网络瘫痪。6. 医院的信息网络系统医疗的特性决定了医院信息网络系统必须24小时全天候无间隙稳定运转。 高次谐波污染往往使得这些智能化系统设备产生误码、错码，产生误动作；运行 时经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动，甚至可 以使整个网络瘫痪。三. 电力侧谐波的治理无法解决医疗设备的干扰问题电力侧谐波的频率远远小于医疗设备工作的信号频率，医院没有大量大型的 变频器、电动机、加热炉等设备，所以治理电力侧谐波无法真正解决医疗设备的 十扰问题。四. 有效的谐波治理方案
6、医院首要解决的是各种医疗设备的正常工作。提供针对电力侧谐波的谐波保 护器（有源方式），以及用户侧谐波的谐波保护（无源方式）。为用户提供谐波 保护的良好电力环境。五. 高次谐波污染的消除高次谐波的十扰对大型医疗设备造成的影响和破坏已有许多实例报道，大量 的事实已经证明，高次谐波污染正是造成大多数医疗仪器设备损坏及运行发生故 障的“杀手”。为保证医疗仪器设备的正常运行，确保医务人员及病人的人身安 全，有必要采取措施从源头对谐波污染进行治理。谐波保护器正是从源头消除谐波污染，为用电设备提供谐波保护。谐波保护 器采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路，对用电设备产生的随机高次谐 波和高频噪声、脉冲尖
7、峰、电涌等十扰具有抑制和吸收作用；随时跟踪电压波 形，瞬时滤除电源中的尖峰、浪涌（雷电）、杂波，矫正因谐波影响而产生畸变 的电压波形；对噪声进行消化并把被吸收的噪声能量部分返回到电网中以矫正电网波形，使电网电源波形变得光滑清洁，既提高了电网质量，又保证了仪器设备 的正常运行。六. 谐波保护器在医院中的应用通过查阅资料：上海某医院门诊室的ECG （心电图）对电磁辐射特别敏感； 当电外科器械之类的强电磁辐射源接近门诊室时，ECG的输出数据会被噪声污染 所改变，甚至有些时候，有用信号被彻底覆盖而无法识别；当撤走这些电磁辐射 源后，则恢复正常。图1所示为电磁辐射污染情况下,心电图网电源的时域波形和FF
8、T图.从时域 波形上可见许多高频率的尖峰干扰噪声波形，从频谱波形上可见在频率为35kHz 左右有一群能量达20dB的噪声群，在其他频率范围其噪声能量也超过了 15dB， 谐波畸变率大于5%。图2所示为同一台ECG的网电源输入端接上了谐波保护器后 实测的波形。从图可见，网电源的时域波形变得光滑清洁，被污染的尖峰干扰噪 声波形已被谐波保护器所吸收和滤除，从整个频谱曲线图上也清晰地看出除低次 谐波外的高频噪声被清除到非常低的水平（10DB，测试用的示波器1V=0DB），近 似于正常电源水平。M Pds -I.BOOnrsM 2.90msCHI 1QU.-1 当革廿录是mQ TrigdM Pds Di
9、i)QsC：H2 1DDV1 M 29：ims 坐苛TH录是处泌旧REC Tfek 豌惜式瞰关于存图喙 选择储存TEKOflDSBVP图1.心、电图电源在污染情况DH2 八泌E REL：御作gin怡克TO关下存囹喙选择艾i储存FEKLIflJQEM下的时域波形图2.安装HPD后心电图电源的时域波形七. 谐波保护器的主要功能谐波保护器解决了设备遇到的众多问题:1）.自动保护用电设备由于设备自身产生的接地电流在设备和真实地之间会引发一个电压降，当噪 声频率比较高的时候，很容易造成计算机电子设备、PLC、电机电器等电脑死机。谐波保护器能自动消除具有破坏性的高次谐波，高频噪声、浪涌、尖峰瞬变 等，确保
10、了用电设备的使用寿命。2) .净化电源谐波保护器具有很强的抑制和消除能力，最高可消除99%的因各种谐波引起 的电压、电流的畸变，防止谐波引发的计算机屏幕频闪，以及由于开关、短路、 负载变化引起的灯光频闪。3) .保护功率因数补偿设备高次谐波频率可能和杂散的电网电感及功率因数补偿(PFC)设备组合的谐 波频率形成并联谐振回路，谐振电路引起的谐波放大使电压和电流波形畸变更为 严重，从而导致设备过早出现故障。HPD消除了谐波污染，确保了功率因数补偿 设备的使用寿命。4) .防止保护装置的误跳闸八. 结论全面谐波治理方案将为现代化医疗机构安全高效地使用先进的医疗设备带来 保障。有效消除、吸收设备中产生
11、的高次谐波，清洁电能，减少对医疗器械的破 坏和误操作，确保医务人员的正常工作和病人的安全。同时也提高了设备的使用 寿命，减少设备的维修和维护成本。附：名词解释：1.谐波含有率：周期性交流量中含有的第h次谐波分量的方均根值与基波分量 的方均根值之比，用百分数表示。第h次谐波电压含有率 W :月泓=A*o（%）式中Uh第h次谐波电压（方均根值）；U基波电压（方均根值）。2. 总谐波畸变率：周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的 方均根值之比，用百分数表示。电压总谐波畸变率THD :-u谐波电压含量U：H h-2谐波电流含量I：h h=23. HPD（Harmonic Protective
12、 Device）谐波保护器是针对越来越恶劣的电 能质量，为用电设备提供谐波保护的设备。HPD谐波保护器采用了超微晶合金材 料与创新科技的特别电路，对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖 峰、电涌等干扰具有抑制和吸收作用；随时跟踪电压波形,瞬时滤除电源中的尖 峰、浪涌（雷电）、杂波，矫正因谐波影响而产生畸变的电压波形；对噪声进行 消化并把被吸收的噪声能量部分返回到电网中以矫正电网波形，使电网电源波形 变得光滑清洁，既提高了电网质量，又保证了仪器设备的正常运行。4. 谐波：当电网中的电压或电流波形非理想的正弦波时，即说明其中含有频 率高于50Hz的电压或电流成分，我们将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为 谐波。当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，我们将其称之 为电网被污染。电网的污染程度用电压波形畸变率来表示，简称THDuo5. 傅利叶分析：传统的傅立叶变换是一种纯频域分析，它可将一般函数f(t) 表示为一簇标准函数的加权求和，而权函数亦即f的傅立叶变换。即在任意的有 限区间上任意函数都可以转化成单纯的正弦与余弦的和！ f(t)=a+E(acos(kwt)+bsinkwt)(求和范围是 k(0,+8)参考文献：电路原理分析有源谐波治理
