Senin, 24 Agustus 2009

Introduction aux interférences EMI / EMC

Le rayonnement électromagnétique (EMR) et ses effets

Ces dernières années il ya eu beaucoup de discussions et préoccupations au sujet des dangers possibles des rayonnements électromagnétiques (EMR), comprenant à la fois RF (Radio Fréquence) d'énergie et la fréquence d'alimentation (50-60 Hz) des champs électromagnétiques.

Toute la vie sur Terre se sont adaptées pour survivre dans un environnement de faible fréquence naturelle à faible champs électromagnétiques (en plus de champ statique géomagnétique de la Terre). Faible naturel-les champs EM de fréquence proviennent de deux sources principales: le soleil et l'activité orageuse. Mais au cours des 100 dernières années, l'homme fait des champs à des intensités beaucoup plus élevées et avec une distribution spectrale très différentes ont modifié ce contexte naturel EM d'une manière qui ne sont pas encore entièrement compris. Il a été connu depuis le début de la radio que l'énergie RF peuvent provoquer des interférences dans la plupart des systèmes sans fil exploités et dans des dispositifs qui traitent les signaux très faible puissance associés aux systèmes de contrôle et dans les équipements médicaux. Très forte densité de champs électromagnétiques ont été connus pour avoir causé des blessures par le réchauffement des tissus du corps. Il chauffe les risques sanitaires liés sont appelés effets thermiques. En outre, il est prouvé que les champs magnétiques mai produire des effets biologiques à des niveaux d'énergie trop faible pour causer une surchauffe du corps. L'idée que ces effets thermiques mai produisent des conséquences néfastes pour la santé a produit un grand nombre de recherches. Corps humain système nerveux est également connu pour travailler sur l'intensité extrêmement faible des signaux électriques. Très peu a été fait pour étudier l'effet des champs électromagnétiques sur l'homme nerveux et le système de contrôle qui en tant que telle qui laisse beaucoup de champ pour la recherche future.

Les sources potentielles d'EMR La liste pourrait être interminable commençant par AC en apparence inoffensive (courant alternatif) pour tous les dispositifs fonctionnant de manière intentionnelle et non intentionnelle émetteurs. Rayonnement se produit sensible que la taille des composants et des fils reliant les approches d'un dixième de la longueur d'onde de la fréquence de fonctionnement. L'intensité du champ afin rayonnée dépend également sur le pouvoir traitées par le dispositif. Pour nommer un tube de quelques lumières, les bougies, les machines à laver, les systèmes de musique, amplificateurs de puissance, les ordinateurs, les ascenseurs, les climatiseurs, la télévision par câble, écran d'ordinateur, etc tombent tous dans la catégorie des émetteurs non-intentionnelle, mais peuvent être une source potentielle de rayonnements électromagnétiques . Tous les systèmes de radio et télédiffusion, les systèmes de télécommunication et les équipements, les radars, les téléphones portables, etc sont des émetteurs intentionnels de rayonnements électromagnétiques et mai entraîner des effets typiques des systèmes variés en plus de provoquer de graves problèmes d'interférences et affectant le corps humain. Avec l'utilisation croissante des technologies numériques modernes dans presque tous les équipements modernes de traitement et de la communication de la menace de non intentionnel du rayonnement électromagnétique est encore renforcée. Comme tous les signaux numériques ont positivement une très grande bande passante, son utilisation croissante se traduira par des radiations électromagnétiques dans presque toutes les gammes de fréquence il n'y en laissant une possibilité d'affecter la plupart des appareils électroniques et aussi des êtres humains.

Certains type des effets de l'EMR

Interférences électromagnétiques: Les interférences sont les niveaux d'énergie introduits par les systèmes de communications électroniques ou qui ont un effet néfaste sur les autres systèmes. Tout système électronique est capable de recevoir des rayonnements électromagnétiques si la taille des composants ou des fils de liaison des approches d'un dixième de fréquence qui mai être présents dans le milieu environnant en raison de tout émetteur intentionnel ou non. Selon l'intensité de ce rayonnement indésirables reçus il pourrait y avoir des cas de dysfonctionnement de l'appareil de réception de cette énergie. Il ya eu plusieurs cas où une telle condition avait provoqué la défaillance catastrophique des équipements. L'exemple le plus célèbre est l'échec du système électronique de surveillance installé à l'un des navires des forces navales Royaume-Uni pendant la guerre Falkland due au fonctionnement de son propre système de radar installé sur le navire de guerre même. À la suite de cela seulement un système peut être exploité à un moment donné pour résultat la perte du navire. Brouillage intentionnel des appareils récepteurs de radio par les forces de sécurité et de police est l'utilisation de cet effet de rendre inopérants les récepteurs ennemis, mais il peut également survenir en raison de non désirées et non intentionnelles de radiations de champs électromagnétiques.

Effets sur l'homme de carrosserie: les tissus du corps qui sont soumis à des niveaux très élevés de l'énergie RF mai souffrent de graves dommages par la chaleur. Ces effets dépendent de la fréquence de l'énergie, la densité de puissance du champ RF qui frappe le corps, et même sur des facteurs tels que la polarisation de l'onde.

Aux fréquences proches de la fréquence de résonance naturelle du corps, l'énergie RF est absorbée plus efficacement, et le chauffage est maximale. Chez les adultes, cette fréquence est généralement d'environ 35 MHz si la personne est au sol, et environ 70 MHz si le corps de la personne est isolée du sol. En outre, les parties du corps mai être de résonance: la tête des adultes, par exemple, en résonance autour de 400 MHz, tandis que les petites tête d'un bébé résonne près de 700 MHz. Body taille détermine ainsi la fréquence à laquelle la plupart de l'énergie RF est absorbée. Comme la fréquence est augmentée au-delà de résonance, moins de chauffage RF se produit en général. Toutefois, d'autres résonances longitudinales se produire aux alentours de 1 GHz à proximité de la surface du corps.

Soins de santé de l'ingénieur: Est-interférence électromagnétique (EMI) devient un problème dans l'environnement des soins de santé? Bien que des interférences électriques dans les hôpitaux est souvent considérée comme rien de plus qu'une simple nuisance, il existe des cas documentés où des pannes d'équipement en raison d'interférences électromagnétiques (EMI) ont conduit à des blessures ou la mort. Quelques exemples tarifs comme suit: - «En 1992, un patient attaché à un moniteur-défibrillateur est mort dans une ambulance en raison d'interférences de la radio d'ambulance empêché la machine de travail (1). «En 1987, les systèmes de surveillance des patients fut incapable d'alarmes en raison d'interférences, deux patients sont décédés à la suite (2).

«En 1993, un patient équipé d'un stimulateur cardiaque, fibrillation ventriculaire est entré en peu de temps après avoir été scannés avec un détecteur de métal en dehors d'une salle d'audience (2).

Comme dans beaucoup d'autres domaines, la quantité et la complexité de l'électronique dans les hôpitaux et autres environnements médicaux augmente d'année en année. Malgré cela, le nombre d'incidents signalés de CEM (compatibilité électromagnétique) des problèmes, heureusement, ne semble pas y avoir de croissance. C'est probablement parce que la plupart des fabricants et concepteurs de produits médicaux électroniques ont développé une bonne connaissance de la CEM. Stimulateurs cardiaques sont des exemples typiques, où leur conception en rapport avec la compacité et l'immunité aux interférences de fréquences radio a grandement amélioré au fil des ans. De nos jours, les stimulateurs cardiaques sont très fiables, mais peut encore échouer dans des conditions extrêmes. Stimulateurs cardiaques ont échoué chez les patients subissant une chirurgie electro (2) et dans d'autres cas où les patients conservés téléphones mobiles dans leurs poches poitrine, à quelques centimètres du stimulateur cardiaque conduit (3). Le fauteuil roulant électrique est un autre exemple typique: il ya beaucoup d'histoires d'interférence des fréquences radio. (RFI) à partir de téléphones portables ou des talkies de police-walkies "à l'origine du fauteuil roulant au lecteur lui-même et de son occupant dans la circulation. Ces histoires sont basées sur des événements réels, des rapports d'incidents aux Etats-Unis dans les années 1990 a incité la Food and Drug Administration (FDA) pour étudier le problème et recommandent que le constructeur change le design de donner une immunité d'au moins 20 V / m pour RFI.

L'utilisation de nombreux articles d'équipement électronique à proximité en milieu hospitalier qui signifie que le même genre de problèmes de CEM sont rencontrés en tant que d'autres types de produits électroniques. Il existe cependant des caractéristiques particulières de l'environnement hospitalier EM:

«Défaillance des dispositifs médicaux peuvent entraîner des blessures ou la mort. «Certains équipements dans les hôpitaux est délibérément conçu pour émettre de l'énergie électromagnétique, souvent pour la thérapie. D'autres équipements, qui mai être situés à proximité, est conçu pour détecter de très petits signaux physiologiques. Cette combinaison a le potentiel de créer des problèmes de CEM. "Aussi dans les hôpitaux, il ya la question de savoir s'il faut interdire ou de restreindre l'utilisation des téléphones mobiles. Ils améliorent les communications mais ne peut interférer avec du matériel critique. «De nombreux dispositifs médicaux sont connectés directement aux patients. Pour les appareils alimentés sur secteur, le concepteur doit éviter un choc électrique ainsi que d'assurer la CEM. Les matériels électroniques sont en constante évolution, donc il ya toujours la possibilité de nouveaux problèmes qui découlent, par exemple ingérence de la part de nouveaux types d'appareils de communications mobiles.

Mesures correctives: Assurer la compatibilité électromagnétique des appareils ou composants: compatibilité électromagnétique décrit un état dans lequel les environnements électromagnétiques produites par des phénomènes naturels et par d'autres appareils électroniques et électriques ne provoquent pas d'interférences dans les équipements électroniques et de systèmes d'intérêt. Afin d'atteindre cet état, il est nécessaire de réduire les émissions provenant de sources qui sont contrôlables, ou pour accroître l'immunité de l'équipement qui mai être touchés, ou faire les deux. Pour tenter d'éliminer toute possibilité d'ingérence de la diminution des émissions et d'immunité pourrait accroître encore supporter des coûts élevés pour l'industrie et pourrait empêcher l'apparition de nouvelles technologies. Par exemple, une restriction abaissant la puissance d'émission des téléphones cellulaires afin que les consommateurs pourraient mettre leur téléphone cellulaire au-dessus de tout équipement électronique, il pourrait compromettre le rendement et la viabilité économique de tels systèmes de communication. D'autre part, une exigence que tous les équipements électroniques publicitaires accomplir sans défaillance, à des niveaux ambiants de 50 V / m ferait peser une charge financière pour les fabricants d'une large gamme d'équipements. Voici quelques-unes des techniques utilisées pour contrer les effets d'EMI:

Élimination à la source: une technique efficace pour éliminer les interférences à travers l'identification et l'élimination de la source. En théorie, cela représente sans doute le plus efficace de toute mesure, mais n'est pas pratique dans la plupart des situations, alors que cela nécessiterait la source à être périodiquement ou handicapés de l'exploitation. Grounding un point de la terre représente un point de référence commun pour un ou des dispositifs multiples fonctions pour assurer la sécurité ou à l'équipement et l'opérateur, et ses effets de fournir une certaine immunité au bruit et les interférences. Certains de transmission et autres appareils électroniques exigent la terre suffisante pour assurer le bon fonctionnement. Le conducteur utilisé pour justifier l'équipement devrait être la plus courte longueur nécessaire pour éviter une condition de la boucle au sol. Cela pourrait aboutir à un transfert d'énergie par conduction aux dispositifs connectés.

Les filtres de l'utilisation de filtres sélectionnés permet de fréquences de passer par le périphérique connecté, tout en rejetant ou en atténuant les fréquences qui sont en dehors de la spécification du filtre. Des exemples incluent des filtres passe-bas, passe-bande et passe-haut.

Blindage. Une manière efficace utilisé pour réduire au minimum et, dans certains cas d'éliminer, EMI est de protéger efficacement les composantes de l'interaction avec l'énergie électromagnétique. Cette technique est souvent coûteux et les principales causes des problèmes de conception d'ingénierie, en particulier pour protéger complètement un appareil, qui dispose que les matières conductrices complètement enfermer l'équipement ou de circuits. Toute séparation dans le matériau de blindage réduit l'efficacité de la technique de blindage.

Conclusion

Avec l'utilisation croissante du spectre en raison d'équipements de communication moderne et aussi l'utilisation des dernières techniques de traitement numérique de la plupart des dispositifs, il est nécessaire de fixer les lignes directrices pour les normes d'émission. La mesure des rayonnements non essentiels par tout dispositif devrait être limitée à la mesure du possible sans augmenter le coût du produit. Diverses agences gouvernementales et non gouvernementales doivent présentera au niveau national et international pour coordonner et uniformiser les limites de rayonnement admissible

REFERENCES

(1) Banana Skins », Royaume-Uni EMC Journal, vol. 15, p. 8 Février 1998.

(2) Healthcare Engineering: Les derniers développements et des applications, je Mech E, London, 25-26 nov. 2003 et Jeffrey L Silberberg, «dégradation des performances des dispositifs médicaux électroniques en raison d'interférences électromagnétiques vol Ingénierie de la conformité. 10 p. 25 1993.

(3) Medical Devices Agency, à la compatibilité électromagnétique des appareils médicaux aux communications mobiles, MDA PB 9702, 1997.

A propos de l'auteur: L'auteur a 28 années d'expérience dans le domaine des télécommunications. Il est M. Sc (Physique) et a M. Tech de l'Indian Institute of Technology Kanpur. Il a travaillé dans différentes capacités, y compris ndian Army Signal Corps, directeur régional de l'un des principaux Telecom Company. Actuellement il est professeur associé à l'une des principales écoles d'ingénieurs en Inde du Nord.
Auteur: Lieutenant-colonel Anil Kumar Nigam

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