世纪汇泽（苏州）检测技术有限公司
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- CS101（25Hz~150kHz电源线传导敏感度）
- CS102（25Hz~50kHz地线传导敏感度）
- CS103（15kHz~10GHz天线端口互调传导敏感度）
- CS104（25Hz~20GHz天线端口无用信号抑制传导敏感度）
- CS105（25Hz~20GHz天线端口交调传导敏感度）
- CS106（电源线尖峰信号传导敏感度）
- CS109（50Hz~100kHz壳体电流传导敏感度）
- CS112（静电放电敏感度）
- CS114（4kHz~400MHz电缆束注入传导敏感度）
- CS115（电缆束注入脉冲激励传导敏感度）
- CS116（10kHz~100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬态传导敏感度）
- RS101（25Hz~100kHz磁场辐射敏感度）
- RS103（10kHz~40GHz电场辐射敏感度）
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- CS102（25Hz~50kHz地线传导敏感度）
- CS103（15kHz~10GHz天线端口互调传导敏感度）
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- CS116（10kHz~100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬态传导敏感度）
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- RS103（10kHz~40GHz电场辐射敏感度）
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客户案例
CASES
EMC标准中的模拟手
发布时间：
2023-05-30 00:00
模拟手, artificial hand, 是电气特性的器件。在电磁兼容测试中，模拟手用于150kHz~30 MHz频率范围 (5MHz~30MHz是最关键的频率)的传导发射试验、电快速脉冲群和传导抗扰度以模拟操作人员手部对测量的影响。。
在一些产品技术规范中,如CISPR 14, IEC60601-1-2, 对没有地线与EUT金属部分连接且正常使用时为手持的EUT,要求使用模拟手。带金属涂层的塑料机壳可能也要使用模拟手。需要带模拟手评估的设备类型有电动工具、家用电器(例如手持式搅拌器)、电话手柄、游戏杆、键盘等。
1, 模拟手和RC元件的结构
模拟手由金属箔(带)和 RC元件组成。
模拟使用者手部接触设备手柄或设备机身处的影响的金属箔带通常为60mm 宽,按规定的方式放在或缠绕在设备上通常被使用者接触的部分。对于键盘,可以用一个金属箔,或更可行地是用一个最大尺寸为100mm×300mm 的金属板放在键盘的上面。
RC元件是由一个C=220pF±20%的电容串联一个510Ω±10%的电阻组成。RC元件和金属箔之间的连接线的长度应为1m。
图 1 模拟手结构
如果把整根互连线看作自由空间的一根线,传导发射试验的上限频率为30MHz时,连接线的电感L应小于1.4μH。对于给定长度的连接线,由该要求和下式可算出线的最小直径(m):
式中:
μ — 介电常数,4π×10-7H/m;
l — 线的长度,单位为米(m);
d — 线的直径,单位为米(m)。
注:当电感符合1.4μH 的要求时,RC网络的阻抗在30MHz时将起主导作用。
2，模拟手的使用的一般原则
RC元件和参考地之间连接线的最大长度通常不超过1m。 当测量电源端口的传导发射时,参考点为AMN的参考地。当测量信号线或控制线的发射时, 参考点为AN的参考地。
使用模拟手的一般原则:
1) RC元件的M端应连到EUT上任何暴露的、不旋转的金属部分
2) 所有随设备提供的固定或可拆卸手柄上缠绕的金属箔。
3) 表面有涂层或漆的金属件被认为是暴露的金属部分,应直接与RC元件相连。
3，模拟手在手持式家用电器和电动工具上的应用:
a) 如果设备外壳全部为金属且已接地时,则无需使用模拟手。
b) 如果设备的外壳为绝缘材料,则应将金属箔缠绕在手柄 B(如图2和图3)和第二手柄D上(如果有)。还应在电机定子铁芯部位用60mm宽的金属箔缠绕机身C(如图2和图3), 或缠绕在变速器上(如果这样能得到更高的骚扰电平)。应将所有的这些金属箔(适用时还包括金属环或套管A)一起连到RC元件的M端子。
图2 便携式电钻
图3 便携式电锯
c) 如果设备外壳的一部分为金属,另一部分为绝缘材料且为绝缘手柄时,应在手柄B和D[图 2)]处用金属箔缠绕。如果电机处的机身是非金属的,则用60mm 宽的金属箔在电机定子铁芯位的机身C处缠绕;或缠绕在齿轮箱上(如果是绝缘承重材料且测出了更大的骚扰电平)。机身的金属部分A、缠绕手柄B和D的金属箔以及机身C处的金属箔相连后再连到RC元件的端子M。
d) 当Ⅱ类设备(即双重绝缘,没有地线)有A和B两个绝缘手柄和金属机身C时,例如电锯[图3),应将金属箔缠绕在手柄A和B。在A和B处的金属箔和金属机身C相连后再连到RC元件的M端子。
根据以往的经验，模拟手对不同产品的影响也不一样。对于电吹风、电发夹的这一类的设备影响较小，而对电钻、电锯、角磨等手持式电动工具的影响就相对较大。
4，模拟手在信息技术设备上的应用:
图4和图5给出了针对电话手柄和键盘的ITE设备的例子。对于电话手柄,60mm 宽的金属箔缠绕在手柄上并有一些重叠。对于键盘,金属箔或印制电路板宜尽量覆盖整个按键区。
当使用印制电路板时,需将金属一面放在键盘上,但尺寸不得超过300mm×100mm。
图4 模拟手应用于电话手柄
图5 模拟手应用于典型的键盘
5，对于医疗器械设备，模拟手的使用:
ME设备对模拟手的使用较为广泛，在传导发射、电快速瞬变脉冲群、传导抗扰度测试中都可能用到。世纪汇泽实验室在日常测试中发现：模拟手的使用及放置位置对于医用电气设备的传导发射、电快速瞬变脉冲群和传导抗扰度试验的试验结果有不可忽略的影响。根据世纪汇泽的经验，依据IEC60601-1-2, 模拟手的使用应遵循：
在传导发射试验中，简单电气器件如某些牙钻机可依据CISPR14-1/GB4343.1来进行测试;与ME设备或ME系统连接的信息技术设备可按 CISPR11/GB/T9254要求进行测试。
在IEC60601-1-2/YY9706.102中规定了试验时，ME设备和ME系统的患者耦合部件在试验期间按以下规定端接。在任何情况下,在注入端和患者耦合点之间不使用去耦装置:
—对于与患者没有导电接触的患者耦合点,端接GB/T6113.102规定的模拟手和RC元件。模拟手金属箔的尺寸大小和放置位置模拟正常使用时与患者耦合的相似的面积和位置。模拟手的金属箔连到RC元件的M端,RC元件的另一端连到接地参考平面。
—对于与患者有导电接触的患者耦合点,RC元件的M端(见GB/T6113.102)直接连接到患者耦合点,RC元件的另一端接到接地参考平面。如果M端接到耦合点后难以验证ME设备或ME系统的正常运行时,可在模拟手的金属箔(见GB/T6113.102)和患者耦合点之间使用最大厚度为5mm的绝缘材料。这时,模拟手的金属箔大小和放置位置模拟正常使用时患者耦合的相似面积和位置。RC元件的M端连到金属箔而不连接患者耦合点,RC元件的另一端在任何情况下都连到接地参考平面。
—对于具有多个患者耦合点且预期连接单一患者的ME设备和ME系统,每个患者耦合点和每个患者耦合部件使用上述规定的模拟手。模拟手连接到一个公共接点,且该公共接点按GB/T6113.102的规定与RC元件M端相连。对于预期连接多个患者的ME设备和ME系统,按上述规定使用模拟手,并对每个患者使用单独的公共接点和RC元件,以模拟患者的电容耦合效应和射频阻抗。RC元件的另一端在任何情况下都连到接地参考平面。
图6多参数患者监护仪测试布置图
—如果一个患者生理模拟器预期模拟患者生理信号,也模拟患者电容耦合效应和患者射频阻抗,则在耦合点与接地参考平面之间,患者生理模拟器应提供等效于上述规定的模拟手和RC元件的阻抗。
除了患者耦合电缆按上述规定进行试验外,手持的ME设备和在正常使用中预期手持的ME设备部件使用GB/T6113.102规定的模拟手进行试验,该模拟手的尺寸和放置位置模拟正常使用时与操作者耦合处相似的面积和位置。模拟手的金属箔连接到GB/T6113.102 规定的RC元件的M端,而RC元件的另一端连到接地参考平面。
6，结束语
模拟手对传导测试、电快速脉冲群和传导抗扰度具有较大的影响，大概是由于原本辐射向空间的电磁波经由金属箔沿导线通过RC元件返回EUT，因此，模拟手的规范使用对于检测工作的严谨性和测试准确性具有重要的意义。在实际使用中，有些AMN、LISN已经内置了RC元件，使用者只需采用导线连接金属箔即可。由于笔者能力所限，文中难免有差错，欢迎同好们来世纪汇泽共同探讨。
参考资料
IEC 60601-1-2: 2014+A1:2020 ED4.1
YY9706.102—2021
GB4343.1—2018
CISPR14-1:2020
GB/T6113.102：2018
CISPR16-1-2:2014
CISPR 32:2015+AMD1:2019
GB/T 9254.1-2021