接地阻抗能力驗(yàn)證的方案設(shè)計與結(jié)果分析

【作者】陳濤，張宜川，盧大偉，郭寶生，魏秉真

1 江蘇省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，南京市，210012

2 中國食品藥品檢定研究院，北京市，100050

3 吉林省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，長春市，130062

接地阻抗能力驗(yàn)證的方案設(shè)計與結(jié)果分析

【作者】陳濤1，張宜川1，盧大偉2，郭寶生3，魏秉真3

1 江蘇省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，南京市，210012

2 中國食品藥品檢定研究院，北京市，100050

3 吉林省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，長春市，130062

接地阻抗測定是一個傳統(tǒng)的能力驗(yàn)證項(xiàng)目，2014年能力驗(yàn)證項(xiàng)目在原有能力驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際檢測需要，創(chuàng)新地引入了電源輸入插口和金屬測試平面這兩個驗(yàn)證點(diǎn)。該文對2014年能力驗(yàn)證的結(jié)果進(jìn)行了分析與討論，提出了接地阻抗測試的注意事項(xiàng)和金屬平面的測試推薦方法。

接地阻抗；能力驗(yàn)證；結(jié)果分析

2014年江蘇省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所協(xié)助中國食品藥品檢定研究院完成了全國醫(yī)療器械檢驗(yàn)體系能力驗(yàn)證（驗(yàn)證項(xiàng)目接地阻抗測定）的實(shí)施工作，主要負(fù)責(zé)樣品的制備與性能考核，并對結(jié)果判定給出了專家實(shí)驗(yàn)室意見。接地阻抗是醫(yī)用電氣設(shè)備重要的安全指標(biāo)，該項(xiàng)目的測試也是醫(yī)用電氣設(shè)備最基本的測試指標(biāo)之一，但不同的實(shí)驗(yàn)室在對標(biāo)準(zhǔn)的理解和實(shí)際操作中也有很多不同之處。本次能力驗(yàn)證在原有能力驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際檢測需要，創(chuàng)新地引入了電源輸入插口和金屬測試平面這兩個測試驗(yàn)證點(diǎn)。本文將分析本次能力驗(yàn)證的結(jié)果，并著重討論金屬測試平面的相關(guān)測試方法。

1　方案的選擇

2007年以來，中國食品藥品檢定研究院已經(jīng)成功地組織了5次有源醫(yī)療器械的實(shí)驗(yàn)室比對工作，2014年的有源設(shè)備能力驗(yàn)證工作圍繞GB 9706.1《醫(yī)用電氣設(shè)備 第1部分：安全通用要求》展開。接地阻抗是電氣設(shè)備的一個重要的檢測項(xiàng)目，所以該項(xiàng)目是一個傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證項(xiàng)目，中國合格評定國家認(rèn)可委員會（CNAS）和全國省級醫(yī)療器械檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)所長論壇均開展過該項(xiàng)工作。本次能力驗(yàn)證在原有能力驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際檢測需要，創(chuàng)新地引入了電源輸入插口和金屬測試平面這兩個測試驗(yàn)證點(diǎn)。

該比對試驗(yàn)以GB 9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)第18章f）要求為基礎(chǔ)，以接近實(shí)際檢測為宗旨，測試盒中嵌入電源輸入插口，測試端子為電源輸入插口中的保護(hù)接地連接點(diǎn)。為了更加接近實(shí)際檢測情況，方案設(shè)計分兩步分別考核日常檢測設(shè)備常出現(xiàn)的兩種可觸及金屬部分“接線柱A”和“金屬外殼B”。測試接口C、和D的目的是監(jiān)測試驗(yàn)時的電壓，從而獲取比對時的過程數(shù)據(jù)。測試原理見圖1。

2　結(jié)果的判定

本次能力驗(yàn)證的樣品均依據(jù)《CNAS能力驗(yàn)證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》進(jìn)行了檢驗(yàn)與確定。結(jié)合比對實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，項(xiàng)目組對所有樣品進(jìn)行了均勻性測試，隨機(jī)選擇了10個樣品進(jìn)行了高溫貯存的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，通過統(tǒng)計學(xué)計算與判定，能力驗(yàn)證樣品的均勻性和穩(wěn)定性滿足要求。

圖1　測試原理圖Fig.1 Test principle diagram

3　測試點(diǎn)A結(jié)果分析

3.1預(yù)處理的地點(diǎn)、溫度、濕度及時間

試驗(yàn)指導(dǎo)書規(guī)定：試驗(yàn)前，將測試盒放置在穩(wěn)定的環(huán)境中（溫度：23±2°C，濕度：30%～75%）進(jìn)行預(yù)處理2 h，使其和環(huán)境達(dá)到平衡。

本次試驗(yàn)規(guī)定的環(huán)境溫度、濕度較寬泛。在開放的環(huán)境中如果溫差小可選擇開放的環(huán)境；如果溫差大不適宜進(jìn)行樣品預(yù)處理，可在特殊的房間或小的試驗(yàn)箱中進(jìn)行。

所有的實(shí)驗(yàn)室在樣品預(yù)處理過程中，預(yù)處理的溫度、濕度嚴(yán)格按照試驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行試驗(yàn)。有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室預(yù)處理時間較長意義不大。

3.2測試方法的選擇

35家實(shí)驗(yàn)室均使用了數(shù)顯式的接地阻抗測試儀進(jìn)行試驗(yàn)，其中5家使用了兩線測量法，30家使用了四線測量法。

促使農(nóng)村初中英語課堂學(xué)困生的轉(zhuǎn)化需要老師進(jìn)行高效的備課，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際實(shí)現(xiàn)因材施教。首先是備教材，初中英語教材所包含的教學(xué)內(nèi)容豐富，學(xué)困生在學(xué)習(xí)過程中會對其中的一部分內(nèi)容不能夠理解，所以老師要仔細(xì)研讀教材，分別明確語法內(nèi)容、閱讀理解、寫作練習(xí)等知識點(diǎn)的重難點(diǎn)，在教學(xué)的過程中采取合適的教學(xué)方法，合理安排教學(xué)內(nèi)容，保證課堂教學(xué)的有效開展。其次是備學(xué)生，每位學(xué)生的知識基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)方法。學(xué)習(xí)特點(diǎn)都不盡相同，尤其是學(xué)困生在學(xué)習(xí)英語的過程中遇到的困惑會更多，所以老師要全面了解每一位學(xué)生，根據(jù)學(xué)困生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況制定具體的教學(xué)目標(biāo)，最大限度的挖掘他們的潛能，使他們通過學(xué)習(xí)都能夠有所收獲。

根據(jù)基本的物理學(xué)原理，四線測量法能有效地消除接觸電阻和引導(dǎo)線電阻。正常情況下接觸電阻和引導(dǎo)線電阻相對測量值來說較小，可以忽略。但建議在精密測量和測量值處于臨界狀態(tài)時，采用四線制測量方法。

3.3補(bǔ)償功能的使用

3.2提到兩線測量法的設(shè)備不能有效地消除接觸電阻和引導(dǎo)線電阻，但是針對這種情況，某些檢測設(shè)備上設(shè)置了補(bǔ)償功能（OFF SET）。補(bǔ)償功能：將測量值減去預(yù)先記憶的補(bǔ)償值的數(shù)值作為測量值進(jìn)行顯示。該功能可以一定程度上解決接觸電阻和引導(dǎo)線電阻的問題。

對于四線法測量設(shè)備，我們也比較了補(bǔ)償功能（OFF SET）帶來的測試結(jié)果的影響。四線法測量時理論上雖不受引線及接觸電阻的影響，但上報結(jié)果中有采用同樣設(shè)備，采用四端法測量，試驗(yàn)B接觸方式相近，結(jié)果有差異，見表1。

表1　OFF SET比較Tab.1 OFF SET c°mparis°n

經(jīng)過與供應(yīng)商溝通，我們認(rèn)為，四線法在理論上能消除接觸電阻和引導(dǎo)線電阻的影響，但隨著設(shè)備的老化和損耗，測試結(jié)果會有較小的偏差。建議在精密測試時四線法也引入補(bǔ)償功能。

3.4設(shè)備的計量與期間核查

計量周期方面，檢定規(guī)程要求：檢定周期一般不超過一年。接地阻抗作為醫(yī)用設(shè)備判斷安全性很重要的指標(biāo)之一，接地阻抗儀使用頻率非常高，建議嚴(yán)格按照檢定規(guī)程執(zhí)行。

期間核查方面，部分實(shí)驗(yàn)室都未開展期間核查，對于使用頻率高的儀器，進(jìn)行期間核查是必要的。對于如何有效地開展期間核查也是工作中需要思考的，從上報的結(jié)果看主要有以下三種方法：利用標(biāo)準(zhǔn)電阻核查；對同一個樣品定時再測比較；不同設(shè)備對一個樣品測試比較。

4　測試B點(diǎn)結(jié)果分析

測試B點(diǎn)的方法是結(jié)合醫(yī)用電氣設(shè)備日常檢驗(yàn)常見的問題來設(shè)計的，是為了考察對Ⅰ類設(shè)備基本絕緣外殼的接地阻抗測試，是本次能力驗(yàn)證的一次創(chuàng)新。在測試過程中，由于標(biāo)準(zhǔn)中未明確相應(yīng)的測試探頭與測試樣品的接觸方法，具有一定的不確定度。

樣品外殼B是一個已保護(hù)接地的可觸及的金屬平面。在現(xiàn)有的接地阻抗設(shè)備中一般都使用測試夾或測試棒與所測試的部位進(jìn)行連接。通常一端連接在保護(hù)接地端子或設(shè)備電源輸入插口保護(hù)接地連接點(diǎn)或網(wǎng)電源插頭的保護(hù)接地腳，另一端連接在每一個可觸及的金屬部分。在實(shí)際測量的過程中，樣品可觸及的金屬部分由于形狀、位置、尺寸等因素往往與檢驗(yàn)設(shè)備的測試端不能可靠的連接，這必然會影響測試結(jié)果的可靠性。

本次能力驗(yàn)證中，各實(shí)驗(yàn)室均積極認(rèn)真地開展實(shí)驗(yàn)，提出了一系列的測試接觸方法，其中有5家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了相關(guān)的摸底實(shí)驗(yàn)，比較了不同的方案，給出測試結(jié)果。結(jié)果匯總分析階段，吉林省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所與本課題組針對測試點(diǎn)B進(jìn)行了深入地探討。

綜合各實(shí)驗(yàn)室提供的過程與結(jié)果，課題組經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)，經(jīng)專家委員會討論認(rèn)可，提出了如下關(guān)于測試點(diǎn)B的幾點(diǎn)建議。

4.1接觸方式的選擇

綜合各實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果，可以將接觸方式分為三類：點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸，見圖2。

圖2　三種接觸方式Fig.2 Three kinds °f c°ntact

接地阻抗測試時要求接觸良好，避免因?yàn)榻佑|不良造成的電阻增大，在三種接觸方式中，線接觸和面接觸都有可能由于測試夾或者測試表面不平整造成接觸不良，從而使測試結(jié)果存在偏差。點(diǎn)接觸在保證接觸面積的情況下，相對接觸良好。因此，我們建議采取有一定接觸面積的點(diǎn)接觸來進(jìn)行試驗(yàn)。

4.2測試時的壓力

GB 9706.1-2007《醫(yī)用電氣設(shè)備 第1部分：安全通用要求》第58章保護(hù)接地——端子和連接中58.2的要求：對于內(nèi)部保護(hù)接地的連接，允許用螺釘、焊錫、鉗壓、纏繞或可靠的壓力接觸。

從上述標(biāo)準(zhǔn)條款看出保護(hù)接地要求可靠的壓力接觸，在測試中為了避免誤差，我們的測試探頭與測試表面也應(yīng)施加一定的壓力。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，我們可以得到從0～50 N范圍內(nèi)，電阻值遞減；大于50 N，電阻值基本穩(wěn)定，重復(fù)性較好，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。雖然，該測試結(jié)果的差異較小，在實(shí)際檢驗(yàn)工作中意義不大，但是對于測量判定的臨界值和能力驗(yàn)證時還是有必要考慮的。因此，我們建議在測試中應(yīng)施加50 N以上的應(yīng)力。

表2　不同力值對測試結(jié)果的影響Tab.2 Effect °f different f°rce values °n test results

5　結(jié)論

傳統(tǒng)的接地阻抗能力驗(yàn)證僅考慮了測試點(diǎn)A的情況，側(cè)重點(diǎn)更多的是考察設(shè)備的狀況；本次能力驗(yàn)證引入了電源輸入插口和金屬測試平面這兩個創(chuàng)新點(diǎn)，結(jié)合了實(shí)際檢測的需要，對人員的操作方法和標(biāo)準(zhǔn)理解進(jìn)行了初步的能力驗(yàn)證，更能發(fā)現(xiàn)日常檢驗(yàn)中存在的問題。

本次能力驗(yàn)證中各實(shí)驗(yàn)室上報的結(jié)果較為集中，且實(shí)驗(yàn)室設(shè)備良好，能夠符合GB 9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)的測試要求，滿足服務(wù)監(jiān)管的需求。本次能力驗(yàn)證提出了在接地阻抗測試中需要注意的測試方法選擇、補(bǔ)償功能和期間核查等三個方面的技術(shù)要點(diǎn)，給出了日常檢驗(yàn)中已保護(hù)接地的可觸及的金屬平面的測試推薦性方法。

[1] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. GB 9706.1-2007醫(yī)用電氣設(shè)備第1部分:安全通用要求[S].

[2] 中國合格評定國家認(rèn)可委員會. CNAS-GL03 CNAS能力驗(yàn)證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南[S].

Scheme Design and Results Analysis of Ground Bond Proficiency Testing

【 Writers 】CHEN Tao1, ZHANG Yichuan1, LU Dawei2, GUO Baosheng3, WEI Bingzhen3
1 Jiangsu Province Medical Instrument Testing Institute, Nanjing, 210012
2 National Institutes for Food and Drug Control, Beijing, 100050
3 Medical Device Test Institute of Jilin Province, Changchun, 130062

【 Abstract 】Grounding impedance measurement is a traditional proficiency testing programs, 2014 proficiency testing program on the basis of original ability to verify, combined with actual detection need, innovation introduced two verification point of the power input socket and metal plane testing. This paper analyzes and discusses the results of the ability verification in 2014, and puts forward the points of attention and the recommended method of metal plane test.

ground bond, proficiency testing, result analysis

TM934.1

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.06.018

1671-7104(2015)06-0454-03

2015-06-05

盧大偉，E-mail: ludawei@nifdc.°rg.cn