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1不同环境中的电磁场场强电平（摘要）:温切斯特市工程分析中心(WEAC)电磁相容性(EMC)小组研究项目于1994年提供约翰N.Coletta，威廉S.Boivin，LesleyN.Kerr,SeanM.Boyd*,和查尔斯D.哈利斯**不再聘用于WEAC食品药物管理局对保障医疗设备运行的安全有效和电子产品辐射安全法规负责。医疗设备的电磁干扰(EMI)关系到食品药物管理局，医学界和公众。识别EMI的潜在来源和他们发射的电磁骚扰(EMD)特性以及证明各种不同的医疗设备在正常使用期间可能受到辐射对于食品药物管理局至关重要。对于过度幅射EMD和来自众多环境的电磁场(EMF)的公共辐射及辐射源的论证需要食品药物管理局的调查,证明并且开发测量这些源的方法。WEACEMC研究小组用多种测量设备帮助完成对它的研究。表1为测量设备一览表。表1.测量设备的描述。测量设备测量的场频率范围Tektronix公司频谱分析仪2712电场和磁场9kHz-1,000MHzCombinovaMFM10磁场ELF(5-2,000Hz)CombinovaMFM1000磁场VLF(2-400kHz)CombinovaEFM200电场ELF(5-2,000Hz)VLF(2-400kHz)Holaday型HI-4460系统数据显示器,HoladayHI-6005HSE电子射频探头电场RF(0.1MHz-5GH)HoladayHI-4416系统数据显示器,HoladayHI-4433HSE电子射频探头电场RF(0.5MHz-1.5GH)HoladayHI-4416系统数据显示器,HoladayHI-4433LFH磁场射频探头磁场RF(0.3MHz-30.0MHz)电子研究和管理1631.001三维磁场计,1631.002磁场探头磁场VLF-RF(30Hz-300KHz)电的研究和管理1631.001三维磁场计,1631.003磁场探头磁场VLF-RF(3KHz-3MHz)2在救护车周围和救护车内的射频电磁场测量虽然WEAC做的其他研究已经考虑到医院中的一般幅射EM环境,但是需要更多有关其他环境中的情况的信息，预料其他环境中的场强会很高，如紧急事件/运输。救护车就是这种环境的一个例子。为了生命安全，救护车里的多种医疗设备和通讯设备必须处在接近完全密闭的状态下运行。这项研究赋予了现实条件下在救护车里和周围EM场的特点。这项结果可能有助于为在该环境中使用的医疗设备设置适当的EM抗扰度电平。对二种救护车类型:高级的生命维持(ALS)设备类和基本的生命维持(BLS)设备类实施调查。调查是在现场使用救护车移动型无线电作为主要EM能源下进行的。宽频场强的测量集中在救护车内部和周围的各个不同位置，并画出救护车内部和外部的电场骚扰图(见表2)。被调查的救护车共有九辆。除了发射机功率和频率，显示测量的场强由救护车顶部提供的屏蔽和测量探头与天线的接近所决定。该结果表示救护车环境向专门用于紧急医疗救护的医疗设备提出了急待解决的问题。为了保证他们正常运转，运送紧急救护用的医疗设备必须能经受住那些可与这项研究报告相比拟的场强的辐射。表2.被测救护车摘要。救护车型式频率(MHZ)功率(W)最大E外部场强(V/m)最大E内部场强(V/m)1ALS463901.60.42BLS4639018.33.83BLS463904.12.14ALS800512.83.54ALS4682510.21.75BLS80057.513.75BLS8005622.46ALS484399.64.76ALS460252.8***7ALS4843910.23.48ALS391008.31.39BLS900308.53.0***未测量3货物电子监视(EAS)系统周围电磁场强度电平货物电子监视(EAS)在世界各地广泛用于预防盗窃。EAS系统在出口处周围产生电磁(EM)能形成一个EM询问区，被保护物品必须在离开设施之前通过EM询问区。将特别设计的EAS标识贴到这些货物上，EAS标识在通过EAS的EM询问区之前必须无效或去消以避免警报发声。最近的科学文献报告记载：EAS系统发射的EM能可能干扰敏感电子医疗设备的正常运转。由于EAS系统和电子医疗设备之间存在电磁干扰(EMI)的可能，电场和磁场的现场测量应在各种不同类型的EAS系统附近进行。测量场强电平在四类EAS系统周围进行:音频磁场,脉冲谐振磁场,无线电频率,和微波.(见表3)某些型式的EAS系统(尤其脉冲谐振磁场)所发射的信号调制模式显示出更有可能造成电子医疗设备EMI的原因。这项研究通过对发射EM能的EAS附加特殊特性来补充该场中的其他工作。定量数据可用于显示医疗设备的EMI与特殊场强电平和信号微波的联系。这是食品药物管理局、电子医疗设备产业和EAS产业为EAS和医疗设备之间减少潜在的EMI所做的一些努力之一。表3.EAS系统的测量摘要。EAS型式EAS系统发射信号频率发射信号特性场强A/mV/m音频磁场A1218HZ连续波587.4***A2218HZ连续波374.3***A3366HZ连续波181.8***A4530HZ连续波302.5***脉冲磁场谐振P158KHZ60HZPM,10%负载周期24.5***P2131KHZ15HZPM,50%负载周期1.5***P3131KHZ15HZPM,50%负载周期0.8***无线电频率RF18.8-10.2MHZ300HZ频率调制0.1***RF28.8-10.2MHZ300HZ频率调制0.21.8RF38.8-10.2MHZ300HZ频率调制0.14.1MWM1915MHZ连续波***22.1***不测量PM=脉冲调制所有测量离地板上100cm处进行所有测量不靠近设备20cm4金属探测器周围的电磁场描述在八个手持型和十个扫描型金属探测器周围进行磁场强度测量。方法与早先研究电子物品监视(EAS)设备使用的相类似,除笛卡尔宁可使用的圆筒形坐标系统外。使用的特殊磁场探头专为测量金属型探测器而设计。磁场强度的测量集中在实验室的金属探测器上进行。其余数据集中在机场终端、联邦和州政府建筑物及一所地区中学处测量。扫描型金属探测器有比手持型金属探测器(见表5)高得多的磁场强度(见表4)。手持型探测器的磁场信号频率在89到133KHz间,而扫描型探测器磁场信号频率则在0.1到3.5KHz之间。所有手持型金属探测器的波形是正弦曲线；与之很不相同的扫描型金属探测器的波形是锯齿形和脉冲形。由於扫描型金属探测器的磁场强度较高和其磁场的脉冲特性，扫描型金属探测器比手持型设备对医疗设备的电磁干扰(EMI)可能造成的风险要高。表4.从扫描型金属探测器测得的最大磁场场强位置设备主要频率(KHz)合成的最大场(A/m)P-P联邦建筑物10.5192.8联邦建筑物20.5153.2联邦建筑物30.5188.2中学40.5145.8中学50.1158.5机场60.2286.1国家建筑物70.2283.0机场80.2216.7机场93.585.1机场100.2299.35.从手持式金属探测器测得的最大磁场场强位置设备主要频率(KHZ)合成的最大场(A/m)RMSWEAC实验室194.82.1联邦建筑物294.82.4联邦建筑物394.82.2中学494.81.8联邦建筑物596.72.1机场694.31.9机场789.41.1机场8132.91.25射频识别(RFID)系统产生的电磁场描述在医疗设备使用环境中电磁骚扰的另一个潜在来源是射频识别(RFID)系统。这些发射电磁(EM)能的无线数据系统跟踪和记录各种不同的数据标识。一个RFID系统由一架收发机、一根天线或线圈、以及转发器或标识所组成。从六个不同RFID系统验证电磁场:4个存取控制系统，一个无现金追踪系统,和一个现金交易系统。有一些旧的连续正弦波场;还有更多的复合波形。电和磁场的骚扰是各向异性的。场强随距离快速下降。磁场电平与早先的测量系统相比很小.(电子的货物监视和金属探测器系统)表6显示遇到的场强电平摘要。表6.最大场强电平。系统型式在任何距离上的最大值(A/m)距离(cm)在任何距离上的最大值(V/m)距离(cm)信用卡控制1（英国四大银行发行的）2.41054.0910信用卡控制20.353.6510信用卡控制34.32022.1220信用卡控制4本底5本底5追踪14.21019.4510交易14.31021.0910荧光灯装置幅射电磁能的描述这项研究使用了电气和电子工程协会(IEEE)对于从视频显示器终端测量幅射电磁场的标准方法修正案(IEEE-P1140)，来测量荧光灯管，镇流器和小型荧光灯(CFLs)幅射性发射。使用各种不同的场强计测量荧光灯装置和CFLs周围的甚低频，很低频和射频(ELF，VLF和射频)的电和磁场强度。示波器和频谱分析仪用于分析发射和确定操作频率。测量十一个CFLs和五个荧光灯配置(见表7和8)。所有的场以1/r²的比率随距离下降。频谱分析仪显示荧光灯装置和CFLs是EM辐射的宽频段源。该项目开发的方法可能被食品药物管理局和医学界用于测量来自附加的或新的科技照明系统的发射。收集的数据可能用于建立医疗设备的抗扰度试验电平和照射限值。6表7.CFL最大场强电平。灯管ID瓦特灯管外型最大电场(V/m)最大磁场(A/m)ELFVLFRFELFVLFRFCFL1*9单u管53.71.00.20.4350.0011NDCFL2*284u管51.916.42.70.0220.0014NDCFL3*243u管50.113.32.00.0220.0011NDCFL4*16球形60.50.70.20.1980.0014NDCFL5*15子弹形60.30.90.20.0900.0008NDCFL6*27线组管49.016.31.20.0240.0024NDCFL730循环67.920.82.60.0230.0149NDCFL815蜗线线圈64.112.32.80.0290.0130NDCFL9203正方形u管65.412.11.50.0390.0141NDCFL1015线圈54.116.51.80.0260.0112NDCFL1120线圈/扩散器53.021.31.70.0270.0274ND白织灯60标准灯泡48.80.10.13NDNDND注意:所有读数取自离灯管中心50cm处的场强计。*=60HZ供电的CFL。(注：较低频的VLF和射频电平)所有读数取自不接地的场强计。ND=在本底之上不可检测表8.距离为30cm处最大场强的测量。场E-场强(V/m)H-场强(A/m)ELFVLFRFELFVLF2'管低频镇流器3091.80.30.6ND4'管低频镇流器1886.82.32.50.014'管高频镇流器15.231.45.50.30.038'管低频镇流器2816.40.72.60.018'管高频镇流器19.8369.70.50.057更换能源有效照明系统之前及之後WEAC对电及磁场的测量WEAC实验室更换能源有效照明为变更前和变更后测量几个室的EM环境提供了极好的机会。测量使用了早先的研究项目中开发的方法。更换测量显示变更到高频后,能源有效照明引人注目地改变了EM环境。经发现：换成能源有效照明改变周围的EM环境在较低频率中小于1，但在较高频率元件中却很大。(见表9)室1和2从低频镇流器换成能源有效的高频镇流器。室3从低频镇流器变成能源有效低频镇流器。医护人员和医疗设备用户在调查任何可疑设备的EMI时，应该知道这一点。与这些源的间隔距离愈大就愈能减少干扰发生的机会。许多设备正在承受照明的检查，更新设计既减少他们的能源成本也改进照明系统的效率。照明显示用电既简单又最大。1990年在美国商业广告建筑物中的耗电达39%。更换能源有效荧光灯照明使用40%的较少能源，而若使用标准灯则要提供98%能源。由于这些原因导致包括高频电子镇流器的能源有效照明的普遍使用。WEAC的电磁相容性(EMC)研究小组评价了医院和非医院环境中存在的幅射电磁场和EMD，研究表明头顶上的荧光灯是幅射电磁(EM)场的重要源。