CN111431502A - 一种用于模拟信号电磁兼容防治的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于模拟信号电磁兼容防治的系统及方法，属于自动化控制监控系统的技术领域，通过对模拟信号传感器的输入电源进行电源传导发射防治；对模拟信号传感器的信号输入进行空间辐射低频保护和空间辐射高频保护，对模拟信号传感器的信号输出进行空间辐射低频保护和空间辐射高频保护；对模拟信号传感器进行接地保护，以避免因空间辐射和电源传导发射的干扰，提高模拟信号传感器的抗辐射干扰能力，进而保护模拟信号传感器能够正常工作。
Description
技术领域
本发明属于自动化控制监控系统的技术领域，主要涉及在线监控、外部及内部环境监测、整个工作过程的防护，适用于对安全性、可靠性要求高的自动化控制设备，具体而言，涉及一种用于模拟信号电磁兼容防治的系统及方法。
背景技术
当前，在医用电气设备中，电子以及信息技术得到了良好的应用，通信技术也在社会生产生活领域得到了良好的应用，医用电气设备的使用面临着复杂的电磁环境。周边设备电磁辐射会对医用电气设备的使用产生干扰，严重时可影响设备的使用性能，甚至造成医疗事故，并且一旦电磁兼容不能满足安全标准，自身的电磁能还会对通信以及其他设备的运行产生不利的影响。
全自动成分血采集系统也随着时代的进步，采用了基于上下位机的工作模式，引入了大量的传感器及执行机构，对血浆采集的整个过程进行监测和干预，实现了高度的自动化。因此全自动成分血采集系统面临着更为复杂的电磁环境，也必须减少系统对外辐射的电磁能。
现有的全自动成分血采集系统大量采用了模拟信号传感器作为监测单元，使得当前全自动成分血采集系统在复杂的电磁环境中存在以下问题：
(1)设备出现异常状态，尤其是偶发性异常，对血员造成血液浪费或感染的风险；
(2)设备出现数据异常，特别是监控系统的异常，会使采集系统误判、误操作，对血员造成心里恐慌、血液浪费；
(3)设备会引起传导发射超标，影响其他设备的正常工作，甚至污染电网；
(4)设备会引起辐射发射超标，对血员的生命安全造成危害。
发明内容
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于模拟信号电磁兼容防治的系统及方法以达到针对空间辐射和电源传导发射的干扰，保护模拟信号传感器能够正常工作的目的。
本发明所采用的技术方案为：一种用于模拟信号电磁兼容防治的系统，该系统包括模拟信号传感器，还包括分别与模拟信号传感器连接的电源传导发射防治模块、空间辐射低频保护模块以及空间辐射高频保护模块，所述电源传导发射防治模块用于对模拟信号传感器的输入电源进行电源传导发射防治；
所述空间辐射高频保护模块用于对模拟信号传感器的信号输入和信号输出进行空间辐射高频保护；
所述空间辐射低频保护模块用于对模拟信号传感器的信号输入和信号输出进行空间辐射低频保护。
进一步地，还包括罩于所述模拟信号传感器外部的金属屏蔽壳，该金属屏蔽壳就近接地以防治空间辐射进入模拟信号传感器，对血员或工作人员带来的静电进行对地释放，可对空间的辐射干扰起到屏蔽的作用，也可将模拟传感器对空间的辐射干扰起到屏蔽的作用。
进一步地，所述电源传导发射防治模块包括共模扼流圈和滤波器，所述共模扼流圈与滤波器连接，滤波器另一端与模拟信号传感器连接，以实现模拟信号传感器的输入电源免受外部电源影响。
进一步地，所述空间辐射低频保护模块包括低频滤波器和磁珠，所述低频滤波器与磁珠连接，磁珠与模拟信号传感器连接，通过对空间辐射的低频保护，可以有效降低空间低频辐射对模拟信号传感器的干扰。
进一步地，所述空间辐射高频保护模块包括高频滤波器和穿心电容，所述高频滤波器与穿心电容连接，穿心电容与高频滤波器连接，通过对空间辐射的高频保护，可以有效降低空间高频辐射对模拟信号传感器的干扰。
在本发明的技术方案中还提供：一种用于模拟信号电磁兼容防治的方法，该方法包括：
对模拟信号传感器的输入电源进行电源传导发射防治；
对模拟信号传感器的信号输入进行空间辐射低频保护和空间辐射高频保护，对模拟信号传感器的信号输出进行空间辐射低频保护和空间辐射高频保护；
对模拟信号传感器进行接地保护。
进一步地，所述电源传导发射防治包括：
通过共模扼流圈抑制共模噪声串入模拟信号传感器的电源部分，通过滤波器滤除来自输入电源的共模干扰和差模干扰。
进一步地，所述空间辐射低频保护包括：
对模拟信号传感器的信号输入依次通过低频滤波器和磁珠进行低频干扰滤除和衰减；
对模拟信号传感器的信号输出依次通过磁珠和低频滤波器进行低频干扰滤除和衰减；
有效降低空间低频辐射对模拟信号传感器的干扰。
进一步地，所述空间辐射高频保护包括：
对模拟信号传感器的信号输入依次通过高频滤波器和穿心电容进行高频干扰滤除和衰减；
对模拟信号传感器的信号输出依次通过穿心电容和高频滤波器进行高频干扰滤除和衰减；
有效降低空间高频辐射对模拟信号传感器的干扰。
进一步地，所述接地保护通过在模拟信号传感器的外部罩上金属屏蔽壳，金属屏蔽壳用于防治空间辐射进入模拟信号传感器，提高模拟信号传感器的抗静电和抗辐射干扰能力。
本发明的有益效果为：
1.采用本发明所提供的用于模拟信号电磁兼容防治的系统及方法，其通过电源传导发射防治部分、空间辐射低频保护部分以及空间辐射高频保护部分的作用，能够对通过电源线传导过来的共模和差模信号进行衰减和滤除，为模拟信号传感器提供低噪声的电源，以使模拟信号传感器处于安全的工作环境；还可对空间辐射到模拟信号传感器的辐射干扰信号进行衰减和滤除，避免空间辐射干扰信号影响模拟传感器的正常工作，提高模拟信号传感器的抗辐射干扰能力。
附图说明
图1是本发明提供的用于模拟信号电磁兼容防治的系统的整体系统架构框图；
图2是本发明提供的用于模拟信号电磁兼容防治的系统中电源传导防治模块的架构框图；
图3是本发明提供的用于模拟信号电磁兼容防治的系统中空间低频保护模块的架构框图；
图4是本发明提供的用于模拟信号电磁兼容防治的系统中空间高频保护模块的架构框图；
图5是本发明提供的用于模拟信号电磁兼容防治的系统中接地保护的架构框图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
实施例1
在本实施例中具体公开了一种用于模拟信号电磁兼容防治的系统，该系统包括模拟信号传感器，以对模拟信号传感器进行电磁兼容防治，进而使模拟信号传感器处于安全的工作环境下。该系统的具体架构如下：
还包括分别与模拟信号传感器连接的电源传导发射防治模块、空间辐射低频保护模块、空间辐射高频保护模块以及罩于所述模拟信号传感器外部的金属屏蔽壳。
为实现模拟信号传感器的输入电源免受外部电源影响，所述电源传导发射防治模块用于对模拟信号传感器的输入电源进行电源传导发射防治；电源传导发射防治模块包括共模扼流圈和滤波器，由共模扼流圈和滤波器组成二级保护装置，所述共模扼流圈与滤波器连接，滤波器另一端与模拟信号传感器连接。其中，共模扼流圈能够抑制共模噪声串入模拟信号传感器的电源部分，为传感器提供低噪声的直流电源，保护整个传感器正常工作；滤波器能够滤除来自电源的共模干扰和差模干扰，并对高频干扰起到衰减的作用。在实际应用过程中，电源传导发射防治模块的设计由以下几个参数约束：
1)根据模拟信号传感器的功率参数，决定共模扼流圈的选取，如电流、电压等参数；
2)根据模拟信号传感器的工作频点，决定滤波器的工作参数，如滤波器工作频点、滤波器结构。
为提可靠性，电源传导发射防治模块应充分考虑模拟信号传感器的工作状态，设置合理的设计指标，并留有一部分功率裕量。
医用电气设备的使用面临着复杂的电磁环境，为实现对高频部分治理，所述空间辐射高频保护模块用于对模拟信号传感器的信号输入和信号输出进行空间辐射高频保护；空间辐射高频保护模块包括高频滤波器和穿心电容，所述高频滤波器与穿心电容连接，穿心电容与高频滤波器连接。在模拟信号传感器的信号输入和信号输出均连接有空间辐射高频保护模块，且信号输入依次通过高频滤波器、穿心电容进入至模拟信号传感器，模拟信号传感器的信号输出依次通过穿心电容、高频滤波器输出至相应的仪器中，可以有效降低空间高频辐射对模拟信号传感器的干扰。
医用电气设备的使用面临着复杂的电磁环境，为实现对低频部分治理，所述空间辐射低频保护模块用于对模拟信号传感器的信号输入和信号输出进行空间辐射低频保护；空间辐射低频保护模块包括低频滤波器和磁珠，所述低频滤波器与磁珠连接，磁珠与模拟信号传感器连接。在模拟信号传感器的信号输入和信号输出均连接有空间辐射低频保护模块，且信号输入依次通过低频滤波器、磁珠进入至模拟信号传感器，模拟信号传感器的信号输出依次通过磁珠、低频滤波器输出至相应的仪器中，可以有效降低空间低频辐射对模拟信号传感器的干扰。
为提高模拟信号传感器的抗静电和抗辐射干扰能力，将所述金属屏蔽壳选择就近的位置接地以防治空间辐射进入模拟信号传感器，将模拟信号传感器用金属屏蔽壳罩起来进行接地保护，可防治空间辐射进入模拟信号传感器，并且防治血员或者工作人员的静电进入模拟信号传感器。
实施例2
在实施例1的基础上，在本实施例中提供了一种用于模拟信号电磁兼容防治的方法以应用于如实施例1中所公开的用于模拟信号电磁兼容防治的系统中，该方法包括：
对模拟信号传感器的输入电源进行电源传导发射防治，电源传导发射防治包括：通过共模扼流圈抑制共模噪声串入模拟信号传感器的电源部分，以对模拟信号传感器提供低噪音的直流电源，保护整个模拟信号传感器正常工作；通过滤波器滤除来自输入电源的共模干扰和差模干扰，并对高频干扰起到衰减的作用。为提高可靠性，电源传导发射防治应充分考虑模拟信号传感器的工作状态，设置合理的设计指标，并留有一部分功率裕量。
医用电气设备的使用面临着复杂的电磁环境，对模拟信号传感器的信号输入进行空间辐射低频保护和空间辐射高频保护，对模拟信号传感器的信号输出进行空间辐射低频保护和空间辐射高频保护；其中，所述空间辐射低频保护包括：对模拟信号传感器的信号输入依次通过低频滤波器和磁珠进行低频干扰滤除和衰减；对模拟信号传感器的信号输出依次通过磁珠和低频滤波器进行低频干扰滤除和衰减，通过对空间辐射低频保护，可以有效降低空间低频辐射对模拟信号传感器的干扰。
而所述空间辐射高频保护包括：对模拟信号传感器的信号输入依次通过高频滤波器和穿心电容进行高频干扰滤除和衰减；对模拟信号传感器的信号输出依次通过穿心电容和高频滤波器进行高频干扰滤除和衰减，将高频滤波器串入电路，可将高频干扰直接滤除，将穿心电容串入电路，可对高频干扰起到衰减的作用，可以有效降低空间高频辐射对模拟信号传感器的干扰。
对模拟信号传感器进行接地保护，接地保护通过在模拟信号传感器的外部罩上金属屏蔽壳，金属屏蔽壳用于防治空间辐射进入模拟信号传感器，进而防止防治血员或者工作人员的静电进入模拟信号传感器，以提高模拟信号传感器的抗静电和抗辐射干扰能力。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种用于模拟信号电磁兼容防治的系统，该系统包括模拟信号传感器，其特征在于，还包括分别与模拟信号传感器连接的电源传导发射防治模块、空间辐射低频保护模块以及空间辐射高频保护模块，所述电源传导发射防治模块用于对模拟信号传感器的输入电源进行电源传导发射防治；
所述空间辐射高频保护模块用于对模拟信号传感器的信号输入和信号输出进行空间辐射高频保护；
所述空间辐射低频保护模块用于对模拟信号传感器的信号输入和信号输出进行空间辐射低频保护。
2.根据权利要求1所述的用于模拟信号电磁兼容防治的系统，其特征在于，还包括罩于所述模拟信号传感器外部的金属屏蔽壳，该金属屏蔽壳接地以防治空间辐射进入模拟信号传感器。
3.根据权利要求1所述的用于模拟信号电磁兼容防治的系统，其特征在于，所述电源传导发射防治模块包括共模扼流圈和滤波器，所述共模扼流圈与滤波器连接，滤波器另一端与模拟信号传感器连接。
4.根据权利要求1所述的用于模拟信号电磁兼容防治的系统，其特征在于，所述空间辐射低频保护模块包括低频滤波器和磁珠，所述低频滤波器与磁珠连接，磁珠与模拟信号传感器连接。
5.根据权利要求1所述的用于模拟信号电磁兼容防治的系统，其特征在于，所述空间辐射高频保护模块包括高频滤波器和穿心电容，所述高频滤波器与穿心电容连接，穿心电容与高频滤波器连接。
6.一种用于模拟信号电磁兼容防治的方法，其特征在于，该方法包括：
对模拟信号传感器的输入电源进行电源传导发射防治；
对模拟信号传感器的信号输入进行空间辐射低频保护和空间辐射高频保护，对模拟信号传感器的信号输出进行空间辐射低频保护和空间辐射高频保护；
对模拟信号传感器进行接地保护。
7.根据权利要求6所述的用于模拟信号电磁兼容防治的方法，其特征在于，所述电源传导发射防治包括：
通过共模扼流圈抑制共模噪声串入模拟信号传感器的电源部分，通过滤波器滤除来自输入电源的共模干扰和差模干扰。
8.根据权利要求6所述的用于模拟信号电磁兼容防治的方法，其特征在于，所述空间辐射低频保护包括：
对模拟信号传感器的信号输入依次通过低频滤波器和磁珠进行低频干扰滤除和衰减；
对模拟信号传感器的信号输出依次通过磁珠和低频滤波器进行低频干扰滤除和衰减。
9.根据权利要求6所述的用于模拟信号电磁兼容防治的方法，其特征在于，所述空间辐射高频保护包括：
对模拟信号传感器的信号输入依次通过高频滤波器和穿心电容进行高频干扰滤除和衰减；
对模拟信号传感器的信号输出依次通过穿心电容和高频滤波器进行高频干扰滤除和衰减。
10.根据权利要求6所述的用于模拟信号电磁兼容防治的方法，其特征在于，所述接地保护通过在模拟信号传感器的外部罩上金属屏蔽壳，金属屏蔽壳用于防治空间辐射进入模拟信号传感器。
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