Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
1 Miêu tả kịch bản :

1 Miêu tả kịch bản :

Tải bản đầy đủ - 0trang

Tiểu luận Tương thích điện từ

Các bệnh viện nhận thấy thỉnh thoảng có tương thích điện từ. Ở UK sự phá vỡ các thiết

bị y tế từ ảnh hưởng của thiết bị di động được chứng nhận từ cơ quan thiết bị y tế

(MDA) vào năm 1994, và đã bắt buộc nhiều bệnh viện hạn chế sử dụng điện thoại di

động ở bệnh viện.

Hầu hết các vùng giới hạn ở bệnh viện là những vùng chăm sóc chuyên sâu và phòng

cấp cứu. Những vùng đặc trưng này có rất nhiều thiết bị điện tử được hạn chế trong 1

khu vực nhỏ. Thiết bị được tìm thấy trong vùng này được nhóm lại thành 1 đến 3

nhóm:

1. Chuẩn đốn : thiết bị dùng để đánh giá chẩn đốn về tình trạng cho bệnh nhân

và không thường dùng trực tiếp các bệnh nghiêm trọng.

2. Trị liệu : thiết bị dùng để cung cấp vài hình thức điều trị.

3. Khơng y tế : các thiết bị điện tử khác mà không áp dụng trực tiếp y học nhưng

rất quan trọng trong bệnh viện.

Thiết bị chẩn đoán bao gồm máy ghi điện tim ECG và các loại thiết bị theo dõi bệnh

nhân. Loại thiết bị này là loại điển hình để kết nối bệnh nhân với sợi dây cáp dài khoảng

vài mét, nhiều loại khơng bao che. Bộ cảm biến có thể tại điểm cuối của sợi cáp ( Vd: thiết

bị chuyển đổi áp suất,..) hay tại thiết bị cuối cùng ( Vd: máy ghi điện tim,….). Các tần số y

sinh bao phủ trong dải tần từ 1Hz – 200Hz, mà xác định băng thơng cho thiết bị chẩn đốn.

Nguồn cơng suất chính ở tần số 50Hz là 1 nguồn can nhiễu được thừa nhận cho thiết bị

giám sát điện sinh học và kỹ thuật bảo vệ như các bộ lọc khuyết, thường được giới thiệu để

làm nhẹ bớt vấn đề này.

Thiết bị y học có thể bao gồm các loại bơm dùng để đưa các chất lỏng và thuốc. Máy trợ

tim bên ngoài để cung cấp sự hỗ trợ tạm thời cho bệnh nhân; sự thẩm tách; máy khử rung

tim; máy gây tê, gây mê và thơng gió.

Nguy cơ bị ảnh hưởng cao nhất là các thiết bị trị liệu, điển hình là máy gây tê, gây mê,

máy trợ tim bên ngoài và truyền thuốc. Thiết bị chẩn đốn ít ảnh hưởng trực tiếp đến nạn

nhân. Ví dụ nhiễu gây ra việc tự động điều khiển dụng cụ trị liệu (như máy trợ tim bên



17



Tiểu luận Tương thích điện từ

ngồi), sự trục trặc của thiết bị chẩn đốn có thể dẫn đến ảnh hưởng đến sự an toàn của

bệnh nhân.

Các thiết bị y tế khác có thể ảnh hưởng đến sự an tồn của bệnh nhân, bao gồm các thiết bị

công nghệ thông tin, các thiết bị mạng lưới. Ví dụ như việc remote giám sát bệnh nhân qua

mạng LAN.

Các mối đe dọa chính trong mơi trường bệnh viện là khả năng của một chiếc điện thoại di

động được đưa vào rất gần với thiết bị quan trọng trong điều trị, gây ra các lỗi đe dọa.

Thiết bị hoạt động khi không giám sát, chẳng hạn như máy bơm truyền, dẫn đến nguy cơ

cao cho bệnh nhân.



2.2. Phân tích :

2.2.1.



Vấn đề tương thích điện từ của thiết bị di động ở bệnh viện:



Đối với mơi trường này, chúng tơi có thể xác định các giá trị sau cho các tham số có mối

đe dọa chính:

-



Số lượng máy điện thoại cầm tay : từ 1 đến 3 máy



-



Công suất của máy : tối đa.



-



Tầm phủ sóng của thiết bị : 1 nguồn tại 1m và 3 nguồn tại 2m.



Việc sử dụng điện thoại di động của nhân viên bệnh viện nghĩa là có 3 nguồn được sử

dụng trong vùng chăm sóc đặc biệt, và tình hình ngày càng gia tăng sử dụng điện thoại di

động ở các khu vực bị hạn chế. Vì vậy việc sử dụng điện thoại di động ở nơi công cộng sẽ

bị hạn chế. Khu vực chăm sóc chuyên sâu có thể ở trong tòa nhà lớn hay ở giới hạn một

cell, và giả định rằng máy di động hoạt động với công suất tối đa. Một điện thoại di động

có thể được di chuyển trong vòng 1m hay ít hơn, tuy nhiên với 3 máy di động thì khu vực

nói chuyện trở nên hạn chế hơn và nằm trong khoảng 2m được xem xét để thực hiện các

tình huống xấu hơn.



18



Tiểu luận Tương thích điện từ

Bảng 2-CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MƠI TRƯỜNG BỆNH VIỆN-2

Peak E Field Strength for One and Three Sources in Overlapping Time-Slots



Đe dọa ở trường tự do:

Cường độ điện trường của 1 nguồn và 3 nguồn ở khoảng cách 1m và 2m được thể hiện ở

hình 5. Những giá trị này được ước lượng từ nguồn đẳng hướng. Ở hệ thống TDMA tín

hiệu từ máy di động được điều chế xung với tần số lặp lại bằng tốc độ khung và chu trình

hoạt động được xác định bởi số lượng khe thời gian ở 1 khung. Kiểu UMTS TDD cũng có

bản chất phân chia theo thời gian với 1 khung 10ms phân chia cho 16 khe thời gian. Kiểu

UMTS FDD khơng có khía cạnh phân chia thời gian vì nó truyền liên tục.

Nếu 3 điện thoại di động TDMA hoạt động ở môi trường đe dọa phụ thuộc khi chúng

truyền trên cùng 1 khe thời gian giống nhau. Sự chồng lấn trong hệ thống TDMA phụ

thuộc vào số các nhà cung cấp dịch vụ, số các khe thời gian trong 1 khung, đồng bộ giữa

trạm gốc và dung lượng của cell. Thực nghiệm chỉ ra rằng có thể có 3 điện thoại trên ở các

khe thời gian chồng chéo lên nhau khi 6 máy điện thoại di động GSM hoạt động trong

không gian hạn chế.

Trong trường hợp không có chồng lấn lên nhau, cường độ trường tối đa là giống nhau tại

những khoảng cách giống nhau. Nếu 3 điện thoại chồng lấn 1 phần hay tất cả ở TDMA thì

trong suốt khoảng thời gian chồng lấn tín hiệu đa sóng mang sẽ được tạo với cường độ

trường tối đa bằng tổng các cường độ trường của mỗi nguồn. Với nguồn tại khoảng cách

2m, kết quả là cường độ trường tối đa cao hơn 50% so với nguồn 1 ở khoảng cách 1m

(theo hình 5).



19



Tiểu luận Tương thích điện từ



Hình CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MƠI TRƯỜNG BỆNH VIỆN-7

Đường bao của tín hiệu từ 3 điện thoại di động GSM hoạt động trên kênh 1, 47 và 124



CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN -8 Đường

bao của tín hiệu từ 3 điện thoại di động GSM hoạt động trên kênh 1, 3 và 5



20



Tiểu luận Tương thích điện từ

Hình 2-2 thể hiện đường bao của tín hiệu GSM với 3 nguồn có cường độ bằng nhau trên

các kênh 1, 47 và 124. Các đỉnh của hình bao có khoảng thời gian 40ns, thời gian xác định

bằng nghịch đảo tổng băng thông của các nguồn ( 25MHz).

Hình 2-3 thể hiện đường bao tạo bởi 3 nguồn GSM trên kênh 1, 3 và 5. thời gian của các

đỉnh bây giờ sẽ dài hơn bởi vì băng thơng của tín hiệu nhỏ hơn nhiều, tuy nhiên chu kỳ

hoạt động của các đỉnh là giống nhau. Sự điều chế tín hiệu sóng mang là tham số thứ 2 khi

xem xét tạm thời của hệ thống đường bao không thay đổi như GSM và PCN.

Ở UMTS cường độ trường nguồn thứ 3 tại khoảng cách 2m lớn hơn 50% so với cường độ

trường tại nguồn thứ 1 tại khoảng cách 1m.Tuy nhiên nguồn thứ 3 được truyền với cơng

suất tối đa và duy trì một lượng thời gian đáng kể, và thấp hơn đáng kể so với GSM.

Kiểu TDD của UMTS phân chia thời gian với chiều dài khung 10ms được chia cho 16 khe

trong khoảng thời gian là 625µs. Một máy phát có thể dùng nhiều hơn 1 khe thời gian để

truyền dữ liệu hay cung cấp các dịch vụ tương thích. Tốc độ của khung là 100Hz với chu

kỳ làm việc cơ bản là 1/16=6.26%. Tuy nhiên với nhiều khe thời gian được sử dụng trong

1 khung sóng hài của TDD sẽ phụ thuộc vào các khe thời gian sử dụng đúng.

Thiết bị Potential Victim :

Thiết bị trị liệu y tế được sử dụng để cung cấp một số hình thức điều trị cho bệnh nhân và

do đó có khả năng gây tổn hại đáng kể. Nó thường được sử dụng trong các điều kiện được

giám sát nhưng điều này không phải là luôn luôn như vậy. Thiết bị như vậy phải xem an

toàn là quan trọng. Nhiều loại thiết bị này sử dụng hệ thống điều khiển điện tử kỹ thuật số

và do đó nó tồn tại tính nhạy cảm giống loại thiết bị điện tử. Khi xem xét khả năng miễn

nhiễm của các thiết bị điện thoại di động tại 2 GHz, lưu ý rằng khẩu độ và chiều dài dây

cáp là 7.5 cm, sẽ có cộng hưởng.

Trong các thiết bị đo lường khả năng miễn nhiễm, chương trình điều trị của chúng ta nói

chung là khá miễn nhiễm (> 30V/m) để mơ phỏng tín hiệu GSM và TETRA mặc dù các

máy bơm truyền và ống tiêm bị lỗi tại 11V/m và 18V/m.



21



Tiểu luận Tương thích điện từ

Thiết bị chẩn đốn được sử dụng để theo dõi bệnh nhân và do đó thường liên quan đến các

cáp kết nối đến bệnh nhân. Các loại cáp thông thường dài khoảng 3m và hoặc là

không được bảo vệ hồn tồn hoặc một phần. Do tính chất của họ loại thiết bị này có thể

cho tần số thấp đi qua (1-200 Hz) với tính nhạy cảm với EMI rất cao; Can thiệp một vài

millivolts của tần số thấp có thể gây ra lỗi trong các hệ thống. Điều này là mối quan tâm

đặc biệt trong trường hợp ở đó thiết bị chẩn đốn được sử dụng để điều khiển tự động một

quá trình điều trị, chẳng hạn như máy điều hòa nhịp tim ở ngồi.

Chế độ UMTS TDD với tốc độ khung 100 Hz là có lẽ chỉ đủ cao để ngăn chặn hầu hết

những vấn đề được thấy với TETRA tốc độ khung 17 Hz chống lại thiết bị y tế chẩn đốn.

Tình hình sẽ được cải thiện hơn nữa bởi các 'đỉnh' trường cấp thấp hơn được tạo ra bởi

điện thoại di động UMTS là 14dB, ít hơn TETRA, tại cùng một khoảng cách giống nhau.

Cable Coupled Threat

Các cáp của thiết bị y tế, điển hình là thiết bị chẩn đốn, giống như băng thơng rộng phân

bố các anten ở tần số cao sử dụng hệ thống vơ tuyến di động. Để dự đốn EMI trong tải

cáp, các kiểu được tạo bởi các kết nối cân bằng cao và các kết nối cân bằng thấp để phạm

vi mức giao thoa có thể xuất hiện ở hệ thống thực.

Hình 28 thể hiện hàm truyền của nguồn lưỡng cực đơn từ 1m đến 3m 115Ω loại cáp xoắn

không bọc để cường độ trường tối đa (13.4V/m for GSM). Có sự khác nhau lên đến 30dB

với đầu cuối cân bằng thấp. Bảng 6 thể hiện đỉnh điện áp tải ước lượng từ hàm truyền ở

hình 28 cho số nguồn máy di động cầm tay ở công suất tối đa.



22



Tiểu luận Tương thích điện từ

Bảng 2-CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MƠI TRƯỜNG BỆNH VIỆN-3

Đỉnh điện áp tải cho loại cáp không bọc 3m, Against a Single Source



2.3 Xác định nhiễu điện từ trong những trường hợp giả định điển hình:

Những phần bên dưới xem xét nhiễu điện từ (“threat”) trong những trường hợp giả định

điển hình đã nêu ở mục trên.

2.3.1 Trường hợp trong bệnh viện

Nhiễu điện từ (EM) gây ra từ những thiết bị di động cầm tay trong môi trường bệnh viện

đã được thảo luận ở mục 2.1.1, trong cả 3 trường hợp, trường hợp này là điển hình nhất.

Xem xét về nhiễu trường bức xạ, những giá trị trong bảng 5 có thể được so sánh với những

tiêu chuẩn kiểm tra đã được thảo luận trước đó, và nó có thể được kết luận rằng những

trường vượt quá tiêu chuẩn kiểm tra có thể được tính đến.



23



Tiểu luận Tương thích điện từ

Bảng CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN-4

Cường độ điện trường E tối đa cho 1 và 3 nguồn khi các khe thời gian chồng lấn



Những phép đo trên những thiết bị dễ bị ảnh hưởng chỉ ra rằng hầu hết vấn đề xảy ra liên

quan tới tốc độ khung TDMA. Những tiêu chuẩn kiểm tra hiện tại về vấn đề này được giới

thiệu gần đây trong tiêu chuẩn cơ bản ENV 50204, nhưng nó đưa ra cách tiếp cận linh hoạt

hơn, đề cập tới nhiều tốc độ và duty cycles.

Bảng CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN-5

Cường độ trường E tối đa cho 1 và 5 nguồn trong các khe thời gian chồng lấn



Đối với trường hợp trong bệnh viện, những con số này đã vượt ngưỡng tiêu chuẩn thử

nghiệm là 4.23 V/m (mức đỉnh khi không điều chế) và 5.4 V/m ( được điều chế) đã được

thảo luận ở trên. Mức nhiễu này nên được xem là một trường hợp xấu nhất không quá

nghiêm trọng ở mức độ ngày càng tăng của điện thoại di động. Tuy nhiên, với thiết bị hệ

thống UMTS, do công suất thấp và không dựa vào khe thời gian, không vượt ngưỡng tiêu

chuẩn thử nghiệm, ngay cả trong những điều kiện xấu nhất.



24



Tiểu luận Tương thích điện từ

Trong chừng mực nhiễu được quan tâm, tương tự như trường hợp ở bệnh viện, nhưng với

những mức thấp hơn, do suy hao từ thiết bị cầm tay đến cáp bị tác động.

2.2.2 Tóm lược khả năng nhiễu EM:

Sự phân bố của các thiết bị vô tuyến cũng như các hệ thống bị ảnh hưởng bởi chúng trên

thực tế hầu như là vơ hạn, do đó việc nghiên cứu ảnh hưởng của nhiễu EM sẽ chỉ quy về

một số trường hợp điển hình cụ thể. Trong 3 trường hợp nên trên, ngoài việc dẫn ra những

điều kiện xấu nhất có thể xảy ra, trường bức xạ và cáp ghép nối có thể được tạo ra bởi

những phân bố xấu nhất của thiết bị di động, vượt mức EMC tiêu chuẩn thử nghiệm và gần

với mức nhiễu bán dẫn. Sự biến đổi của cả môi trường và thiết bị bị ảnh hưởng, cáp kết nối

liên quan, gây khó khăn cho thống kê chi tiết. Do đó việc đo lường và mơ hình hóa được

thực hiện đầy đủ, thống nhất để mang lại độ tin cậy trong nghiên cứu về các cơ chế liên

quan tới EMC.



2.3



Kỹ thuật Mitigation ( Kỹ thuật làm nhẹ đi):



Ở những phần đầu có nhắc đến một trong những kĩ thuật mitigation có thể được gắn với

nhà sản xuất thiết bị di động và nhà khai thác mạng di động. Điều này được hiểu là những

tham số khác nhau của điện thoại / mạng và những phương thức ghép kênh khác nhau có

thể biến đổi để giảm thiểu nhiễu EM tiềm tàng mà không gây hại cho hoạt động của mạng.

Tuy nhiên, rõ ràng là có quá nhiều tham số liên quan, nên ý định này khó thực thi. Cụ thể

một vài mối quan hệ, ví dụ như quan hệ về pha giữa những thiết bị di động ảnh hưởng tới

nhiễu EM, sẽ phụ thuộc vào những tham số như khoảng cách, và tham số này không phụ

thuộc vào nhà sản xuất thiết bị hay nhà khai thác dịch vụ. Do đó kỹ thuật mitigation thực

tế là một cách thức đơn giản hơn. Những phần tiếp sau sẽ phác ra những kỹ thuật

mitigation thiết thực có thể được dùng để giảm thiểu nguy cơ của những tương tác điện từ

giữa điện thoại di động và môi trường thiết bị điện xung quanh.

2.3.2 Các thử nghiệm thêm về chống nhiễu EM

Chương trình nghiên cứu chỉ ra rằng những tiêu chuẩn thử nghiệm khả năng chống nhiễu

EM hiện tại có nhiều hạn chế trong đánh giá độ nhạy của thiết bị trước nhiễu EM từ một

và nhiều nguồn thiết bị di động. Những điểm quan trọng của trường nhiễu khơng được đề



25



Tiểu luận Tương thích điện từ

cập trong tiêu chuẩn hiện hành là: TDMA Bursting và Ảnh hưởng băng rộng (Wideband

Effects)

 TDMA Bursting:

Hệ thống thông tin di động tế bào hiện tại (GSM, PCN, TETRA) và một số hệ

thống thông tin vô tuyến như DECT sử dụng TDMA như một phần của hệ thống đa

truy cập. UMTS cũng sử dụng một phần TDMA. Trường điện từ nhiễu sinh ra bởi

những hệ thống sử dụng điều chế xung được xác định bởi tham số TDMA, cụ thể là

tốc độ khung và duty cycle. Ví dụ, EN60601-1-2, chỉ cho phép điều chế biên độ với

sóng mang 26MHz tới 1GHz, tại một tần số điều chế, thiết bị xử lý tín hiệu thơng

dải (nếu khơng quy định dải thơng thì xác định dải 1kHz). Khơng có dự phòng cho

điều chế xung chữ nhật từ nguồn TDMA. Thử nghiệm gần nhất tương thích với

EN60601-1-2 là điều chế AM tại tốc độ lặpTDMA, điều này có thể khơng đầy đủ

nếu một vài hài của tốc độ khung lọt vào những băng tần nhạy của một bộ phận nào

đó của thiết bị.

 Những ảnh hưởng băng rộng ( wideband effects):

Nhiều thiết bị di động hoạt động cùng lúc sẽ kết hợp với nhau tạo nên một tín hiệu

tổng hợp, băng thơng của tín hiệu này xác định dựa vào tần số của những kênh

đường lên (up-link). Nếu những nguồn nhiễu ở những khe thời gian chồng lấn nhau

thì trường nhiễu với những đường bao băng cơ bản phức tạp tại băng thông này có

thể được tạo ra trong những lúc chồng lấn.

Những tham số vừa được xác định cho thiết bị thử nghiệm chống nhiễu gây ra từ

thiết bị di động gồm:

 Tần số sóng mang của máy thu phát cầm tay ( băng thông của hệ thống viễn

thông tác động vào )

 Băng thông kênh truyền

 Công suất tối đa của thiết bị thu phát cầm tay

 Tham số TDMA: tốc độ xung và duty cycle



26



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

1 Miêu tả kịch bản :

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×