醫(yī)療設(shè)備測試關(guān)鍵在于為保留訊號之完整性。為了達(dá)到準(zhǔn)確的量測及評估,設(shè)計者必須要保持訊號形狀、頻率、振幅和其他電性參數(shù),如圖所示。
因為儀器正確操作與否關(guān)乎到病人的生死,所以客戶須選擇非常高效能的儀器,例如利用最先進技術(shù)的任意波形產(chǎn)生器(ArbitraryWaveformGenerator)來模擬用途廣泛的醫(yī)療狀況。然而,通常開發(fā)人員很少會注意到測試儀器與待測物(DUT)所組成的訊號切換(SignalSwitching)系統(tǒng)。由于一般正常人平均心臟跳動約每分鐘70次(bpm),當(dāng)客戶選擇一個5MHz訊號頻寬的低價位訊號切換系統(tǒng),去量測一分鐘70次心臟跳動率是絕對足夠的。
[@B]訊號切換系統(tǒng)優(yōu)劣為醫(yī)療設(shè)備量測效能關(guān)鍵[@C]訊號切換系統(tǒng)優(yōu)劣為醫(yī)療設(shè)備量測效能關(guān)鍵
當(dāng)訊號切換時,會有些技術(shù)上的問題產(chǎn)生。對于頻寬而言,不僅是訊號的基頻元素重要,訊號的形狀也很重要。范圍寬的頻率可以組成窄的時間脈沖,窄的脈沖及快速上升和下降的脈沖,是由很多倍數(shù)的基頻之頻率元素所組成。雖然從心律調(diào)整器與心臟去顫器所產(chǎn)生的是適度的振幅大小,但是模擬心臟的電子訊號一般在低的毫伏特(mV)范圍就足夠了。
上述問題所造成的結(jié)果是,測試系統(tǒng)可能無法將打算測試的訊號,傳遞至待測物,而且可能會接收到來自待測物意想不到的響應(yīng)訊號。測試系統(tǒng)設(shè)計者面臨的困難情況是要重新設(shè)計訊號切換系統(tǒng),或者直接放棄它,再重新開始。
一個較好的經(jīng)驗法則是,訊號的頻寬(BW)與形狀可由公式BW=0.35/tr看出,其中tr是訊號的上升時間。例如,心律調(diào)整器與心臟去顫器所產(chǎn)生大約20ns訊號的上升時間,其須保持至少17MHz頻寬的訊號形狀之完整性;在這個例子中,5MHz訊號切換的頻寬是不夠的。所以具有更大的頻寬之解決方案,將會是新訊號切換系統(tǒng)所需要的。
除此之外,如果訊號切換系統(tǒng)沒有適度的遮蔽與隔離,較低的訊號(指毫伏特)就很容易受到對等或是更高訊號的干擾。為了避免降低訊號品質(zhì)或造成量測錯誤,一個較高性能的訊號切換解決方案必須要有很好的遮蔽與隔離設(shè)計,以預(yù)防任何外部的雜訊與干擾。
當(dāng)測試系統(tǒng)設(shè)計者在設(shè)計醫(yī)療設(shè)備自動化測試系統(tǒng)時,過往的經(jīng)驗會使訊號切換系統(tǒng)成為最容易被忽視和低估的部分。一般工程師重心都花費在選擇訊號測量分析以及模擬訊號產(chǎn)生儀器,通常這時選擇的訊號切換解決方案,往往就無法完全地與測量儀器相互配合。
工程師之所以優(yōu)先選擇所熟悉的測試儀器,是因為在求學(xué)時期、工作實驗室測試產(chǎn)品,或者是驗證新產(chǎn)品設(shè)計中,曾經(jīng)使用這些儀器設(shè)備。由另一個角度來看,工程師可能都只有短時間的測試使用,并沒有真正很長時間使用訊號切換系統(tǒng)來做連續(xù)測試。
在實際的操作過程中,選擇一個合適的訊號切換系統(tǒng)是很不容易的,因為工程師往往在自動化量測系統(tǒng)的設(shè)計上缺乏實務(wù)經(jīng)驗。他們習(xí)慣于用手動的方式來移動測試探棒,并且小心地連接探棒和接地端夾至待測物,利用適當(dāng)布線與纜線接頭的連接,以確保訊號的傳送。
因此,一個好的自動化測試系統(tǒng)如何精確地將所要傳送的電子訊號經(jīng)由訊號切換系統(tǒng)傳遞到接收端而不失真,一開始就必須選擇適當(dāng)?shù)挠嵦柷袚Q解決方案,其中性能指標(biāo)包括:高頻訊號效能、穩(wěn)定可靠度、雜訊隔離及遮蔽、訊號切換時間及次數(shù)等等之處理能力。
目前訊號切換測試系統(tǒng)最大的挑戰(zhàn)是,當(dāng)工程師在系統(tǒng)設(shè)計的過程中一旦發(fā)現(xiàn)訊號切換有問題,不僅會浪費許多偵錯訊號的時間,更將耗費昂貴的維修成本。這將會比醫(yī)療測試儀器設(shè)備的選擇,也就是在自動化測試系統(tǒng)上的整體測試之性能相比,有更具深遠(yuǎn)的影響。
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