泄漏电流测试中的人体模拟阻抗

国内统一刊号CN31-1424／TB 2016/6 总第256期0　引言医用计量器具的计量性能关系到患者诊断、治疗和监护的准确有效，然而许多医用计量器具也属于医用电气设备，其电气安全性能则关系到患者及使用者的人身安全。

针对许多医用计量电气设备，如医用超声诊断仪超声源、心电监护仪、高频电刀、婴儿培养箱、血液透析机、注射泵、输液泵等，国家发布实施了相关计量检定规程或校准规范。

在规定计量性能的同时，这些技术规范对电气安全性能，特别是表明设备电击危险防护性能的主要指标——漏电流容许值进行了限定，而对漏电流的测量，则是引用国家标准GB 9706.1-2007《医用电气设备 第1部分：通用安全要求》的相关方法。

因此本文结合该标准浅谈对医用计量电气设备漏电流测量的一些认识。

1　对医用电气设备漏电流的认识漏电流是非预想、非设计需要的电流，是通过绝缘材料泄漏出来的非功能性电流，它会对与设备接触的人体或动物体造成潜在危险。

根据漏电流流经途径和作用形式的不同，可分为对地漏电流、外壳漏电流和患者漏电流三种。

对地漏电流是指由网电源部分穿过或跨过绝缘流入保护接地导线的电流[1]。

外壳漏电流是指在正常使用时，从操作者或患者可触及的外壳或外壳部件(应用部分除外)，经外部导电连接而不是保护接地导线流入大地或外壳其他部分的电流[1]。

患者漏电流是指从应用部分经患者流入地的电流，或是由于在患者身上出现一个来自外部电源的医用计量电气设备的漏电流测量马建民1　钟炜2 / 1.云南省计量测试技术研究院；2.云南省残疾人康复中心非预期电压，而从患者经与设备其他部分相隔离的应用部分流入地的电流[1]。

图1为对地漏电流和外壳漏电流示意图；图2为患者漏电流示意图。

图1　对地漏电流和外壳漏电流示意图图2　患者漏电流示意图2　医用计量电气设备漏电流测量装置相关的计量检定规程、校准规范要求，医用计量电气设备漏电流测量装置（如电气安全分析仪、漏电流测量仪）应符合GB 9706.1-2007标准的要求[2]。

泄漏电流测量 家用电器在工作电压下工作时，将电器外壳与大地绝缘，在此条件下，若将外壳与电器电极用一根导线连接，导线中会有电流流过，这个电流便是泄漏电流。

泄漏电流的存在表明了电器绝缘作用的有限性。

因此，泄漏电流的大小是衡量电器绝缘程度好坏的指标之一，也是家用电器安全的重要指标。

本项目将进行家用电器泄漏电流的测量，学习泄漏电流测量设备的使用及测试方法等。

3畅1　任务与目标　主要任务（１）依据标准设计泄漏电流测试程序。

（２）使用泄漏电流测试仪测量电器产品的泄漏电流。

　项目实训目标（１）了解泄漏电流测量原理。

（２）掌握用泄漏电流测试仪测量电器泄漏电流的方法。

3畅2　项目预备知识3畅2畅1　测试目的绝缘体不导电只是相对的。

随着外围环境条件的变化，实际上没有一种绝缘材料是绝对不导电的。

任何一种绝缘材料，在其两端施加电压，总会有一定电流通过，这种电流的有功分量叫做泄漏电流，这种现象叫做绝缘体的泄漏。

泄漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下，流经绝缘部分的电流。

因此，它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一，是产品安全性能的主要指标。

将泄漏电流限制在一个很小值，这对提高产品安全性能具有重要作用。

家用电器泄漏电流测试的目的就是检测家电产品在规定条件下工作时，其易触及金属或塑料外壳漏电流是否存在使用户发生人身触电的伤害。

在电器产品中，对安全性能要求较高的产品，对泄漏电流都有严格的要求。

多类家用电器产品的特殊要求中都有明确的规定：在型式试验中，如果泄漏电流测试不合格，被视作致命缺陷，不允许复测；在企业产品的出厂试验中，许多电器产品，泄漏电流测试都是必检项目。

因此必须将泄漏电流限制在一个很小值，这对提高产品安全性能具有重要作用。

3畅2畅2　泄漏电流测量原理泄漏电流系指电动器具、电热器具或组合器具（指电动和电热组合器具），在施加的电压作用下，电器中相互绝缘的金属部件之间，或带电部件与接地部件之间，通过其周围的介质或绝缘表面所形成的电流。

基于LABVIEW 的泄漏电流人体阻抗计算模型刘晨,沈介明(工业和信息化部电子第五研究所华东分所,江苏苏州215011)摘要:在测量泄漏电流时,通常使用人体阻抗模拟模型来模拟将通过人体的泄漏电流,泄漏电流的大小是评价电子产品性能的重要指标之一。

计量泄漏电流测试仪时要对人体阻抗模型进行检测,不同的人体阻抗网络对应不同的传输特性。

基于LABVIEW 构建了人体阻抗网络的传输特性计算模型,根据泄漏电流测量的相关标准选取了3个模拟人体阻抗网络模型对传输特性进行计算,从而验证了此计算模型的准确性,提供了一种可以快速地计算不同情况、不同类型的人体阻抗模型参数的方法,对于提高电子产品的安全性具有重要的意义。

关键词:泄漏电流;人体阻抗模型;传输特性;实验室虚拟仪器工程平台中图分类号:TP 311.56文献标志码:A文章编号:1672-5468(2021)02-0018-04doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2021.02.004Human Impedance Calculaion Model of LeakageCurrent Based on LABVIEWLIU Chen ,SHEN Jieming(CEPREI-EAST ,Suzhou 215011,China )Abstract :In the measurement of leakage current ,the human impedance simulation model isusually used to simulate the leakage current through the human body.The size of the leakage cur ⁃rent is one of the important indicators for evaluating the performance of electronic products.Whenmeasuring the leakage current tester ,it is necessary to detect the human impedance model ,and different human impedane networks correspond to different transmission characteristics.Based on LABVIEW ,the transmission characteristic calculation model of the human impedance networks is constructed.Three human impedance network simulation models are selected to calculate the trans ⁃mission characteristics according to the relevant standards of leakage current measurement ,which verifies the accuracy of this calculation model and provides a method for quickly calculating human impedance models parameters in different situations and types ,which is of great sig ⁃nificance for improving the safety of electronic products.Keywords :leakage current ;human impedance ;transmission characteristics ;LABVIEW收稿日期:2020-06-04作者简介:刘晨(1991-),女,辽宁沈阳人,工业和信息化部电子第五研究所华东分所(中国赛宝华东实验室)工程师,硕士,主要从事电磁实验室计量检测工作。

人体阻抗模型分析作者：卢岳俊叶青钱雪伟来源：《科技风》2017年第07期摘要：从人体的构成，结合泄漏电流测试，分析常见的四种人体阻抗模型。

关键词：人体阻抗模型；泄漏电流；频率因数Abstract：From the composition of the human body， combined with leakage current test，analysis four kinds of common human body impedance model.Key words：Human body impedance model；Leakage current；Frequency factor1 人体人体是由上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织组成的，不同的组织导电性不同。

人体含有碳、氮、氢、氧、钙、钠等50多种元素，这些元素构成人体的五个主要成分，即水、糖、脂肪、蛋白质、无机盐。

由此可见，人体的体液实质上是一种比较复杂的特殊电解质。

人体内部大部分是导电能力较强的体液，表面则是一层导电能力较差的皮肤。

[ 1 ]2 人体阻抗人体阻抗是皮肤阻抗和皮下其它组织阻抗之和，它是大小不同的电阻和电容的复杂组合。

[ 2 ]角质层在人皮肤最外层的表皮，导电性能较差。

大量的血管分布在表皮下面的真皮和皮下组织里，导电性能较好。

在触电电极和导电性能较好的真皮之间夹了一层导电性较差的表皮，这结构相当于电容，而表皮有汗腺孔，会有少量离子通过，因此皮肤阻抗相当于漏电的电容。

皮肤下由无数细胞组成，含有各种不同的物质。

细胞内有细胞液，导电性较好，细胞膜由脂类物质组成，导电性差，细胞间有组织液，导电性较好，这样三个部分也组成了电容。

同时细胞膜具有选择透过性，可以通过一些特定离子，因此细胞的阻抗相当于漏电的电容。

人体中有无数个细胞，则存在无数类似的电容。

3 人体阻抗模型人体阻抗模型是利用电阻和电容元器件，模拟真实人体阻抗的模型。

人体阻抗模型相当于一个由电阻和电容器构成的复杂的串并联电路。

安规测试面面观–浅谈人体阻抗模型(MD) & 接触电流测试方法前言：在华仪电子前几期的电子报中曾经为各位介绍有关电源泄漏电流测试(Line Leakage Current Test, LLT)或是现在根据IEC60990所描述专为人体的泄漏电流测试称为”接触电流测试(Touch Current Test ,TC Test)”的应用和测试方法。

但在这一期的的电子报中我们将为各位介绍有关接触电流测试不可少的部份就是人体阻抗模型(Measuring Device, MD)，我们要知道因为是模拟人体的阻抗，所以会有男生和女生的差异，还有也会因为生病，人体的阻抗结构也会有所改变，当然外在因素如:触电的电压/频率、触电时间、接触面积、湿度环境都会有着绝对密切的关系。

人体阻抗模型Measuring Device(MD)人体的阻抗基本上可分为两种，一是皮肤阻抗(Skin Impedance)，一为人体内部阻抗(Internal Impedance)，所以总的人体阻抗(ZT)的定义为皮肤阻抗(Zp)与人体内部阻抗(Zi)的向量和。

人体阻抗的等效电路就如(图一)所示，其中Zp1及Zp2代表人身上任何两处，Zi代表人体内部的阻抗，人体阻抗分为皮肤阻抗和人体内阻抗的原因，乃是因为这两种阻抗无论是阻抗值或特性均有很大的差异：(图一)人体阻抗的等效电路(1) 皮肤阻抗Zp (Skin Impedance)人体的皮肤阻抗基本上是非常近似一个电阻和一个电容并联的等效阻抗，影响皮肤阻抗的因素很多如: 电压、频率、触电时间、接触面积、接触力度、皮肤湿度，甚至呼吸的状况都有关系。

底下将说明电压高低、频率大小、时间长短和湿度对人体皮肤阻抗的影响。

电压的影响：当电压在50V 以下时，皮肤的阻抗明显受到接触面积、室温及呼吸状况的影响；但当电压在50V以上时，皮肤阻抗则明显下降到几乎可以忽视的地步。

频率的影响：'当频率越高时，皮肤阻抗则越低，这也是为什么皮肤的阻抗等效电路会采用一个电容和一个电阻并联的原因。

学术论文接触电流测量中使用的模拟人体网络的校准倪　华　金雷鸣/上海市质量监督检验技术研究院 该文通过介绍接触电流，引出相关标准中对应的测试接触电流所需的三种模拟人体阻抗网络，对其计量属性进行分析，提出了几种校准方法，并对测得的数据进行分析，选择最佳的校准方法以及所必需配置的仪器。

关键词接触电流；模拟人体阻抗网络 ；校准 ；高频电流0　引言接触电流是漏电流的一种，漏电流是指设备在外界施加电压的作用下，相互绝缘的金属部件之间或带电部件与接地部件之间，通过其周围的介质或绝缘表面所形成的电流。

泄漏电流可分为两种：1型电流，在正常条件或单一故障条件下，当人体接触连接到不同电源系统的接地或不接地的Ⅰ类或Ⅱ类设备时流过人体的电流；2型电流，在正常条件下流过Ⅰ类设备的保护导体的电流。

将流过人体的电流（1型电流）称为接触电流。

因此对接触电流的定义是：当人体或动物接触一个或多个装置的或设备的可触及零部件时，流过他们身体的电流。

接触电流对人体的效应主要有四种：感知、反应、摆脱和电灼伤。

感知阈值是能引起人体任何感觉的最小电流值；反应阈值是通过人体能引起肌肉不自觉收缩的最小电流值；摆脱阈值是手握电极的人能自行摆脱电极的最大电流值；电灼伤是电流流过或穿过人体表皮而引起的皮肤或器官的灼伤的电流值。

四种人体效应中，感知、反应和摆脱与接触电流的峰值有关，并且随频率变化而不同；电灼伤与接触电流的有效值有关，而与频率无关。

所以对于电击而言是测量电流的峰值，对电灼伤则是测量电流的有效值。

1　相关标准中的模拟人体阻抗网络接触电流简单地说是流过人体的电流，为能测量电子、电气产品所产生的接触电流，就需要使用模拟人体阻抗网络来模拟测量流过人体的电流。

人体总阻抗由阻性分量和容性分量组成，经研究分析采用1750Ω±250Ω的电阻值模拟人体电阻，用0.105μF~0.160μF的电容量模拟人体电容，总的原则是模拟时间常数为225μs±15μs 为前提，这样使测得的电流既模拟了人体阻抗又具有可比性。

一、适用范围：本操作规程适用于TCL空调器（中山）有限公司内部执行。

本操作规程规定了 7611型泄漏电流测试仪的操作使用规范。

二、开机前检查：1.检查设备电源线、测试线等是否完好。

2.检查被测机的功率,运行电流不得超过30A。

3.将被测物所需的工作电源接到本仪器的被测物工作电源输入端子上（工作电源必须是单相式非平衡电源，同时要求确认火线必须接到本仪器待测物工作电源的L输入端子上，而中性线必须接到N输入端子上）。

4.将测试插座接线盒里的“L”和“N”测试线分别接到本仪器背面板上的“L”和“N”输出端子上，然后再将“G”线‘接到背面板上的“GND”端子上。

5.把仪器背面板电源电压选择开关拨到“220Vac”位置上，确认仪器有良好的接地点后，把仪器的电源插头插入电源插座上。

三、开机操作程序：打开设备电源开关以后按以下步骤进行参数设定:1.按“LOCK”键，按数字键输入正确的密码后按“ENTER”确认，解除仪器锁定。

2.按“MEMORY”键，选择程式记忆组。

（1-9组）3.按“TRIP”键，用数字键设定泄漏电流上限值。

4.按“DELAY”键，用数字键设定测试时间。

5.重复按“LINE”键选择一种工作电源为状态设定。

6.重复按“PROBE”键选择“G-L”为泄漏电流测量位置。

7.重复按“MD”键选择“D”为人体阻抗模拟电路。

8.当需多步骤测试时，按“STEP”键进行下一步骤测试设置（方法同1-7步），按面板上的“CONNECT”键进行连接（在步骤代码的后面带有“—”的字符号表示在本步骤测试完毕后连结下一步骤的测试）。

四、运行中操作程序：1.将被测物的测试线连接好。

2.将被测物的三孔插头插入测试插座内。

3.按下仪器前面板上绿色的“TEST”按钮开关，仪器便自动进行测试，当测试合格时，“PASS”指示灯亮，仪器“哗”的一声确认合格。

当被测物测试不合格时，面板上“FAIL”指示灯亮，仪器发出不间断“哗”报警声。

医用电气设备泄漏电流测试作者：栾良良王艳林王晓飞邵海明来源：《现代电子技术》2013年第02期摘要：泄漏电流是医用电气设备的一个重要指标。

根据IEC 60601⁃1国际标准，详细介绍了医用电气设备漏电流的分类、测试网络的来源、故障状态，并分析泄露电流在各种状态下的容许值，为检测医用电气设备的可靠性提供依据。

关键词：IEC 60601⁃1；泄漏电流；故障状态；容许值中图分类号：TN98⁃34 文献标识码：A 文章编号：1004⁃373X（2013）02⁃0158⁃04医用电气设备有很多安全指标，而漏电流是最能体现出其安全性的参数之一。

它体现设备中起防电击作用电气绝缘特性，即能否使穿过绝缘电流限制在规定的范围之内。

泄漏电流，不仅是能体现实际工作情况下的安全电参数，而且也对人体安全有直接影响的电参数。

因为在电源线一端接地，人体接触设备外壳的情况下，泄漏电流通过人体流向大地，可能对人身安全产生威胁。

因此泄漏电流是检验安全性能最重要的技术指标之一。

医用电气设备的泄漏电流分为对地泄露电流、外壳泄露漏电流、患者泄露电流、患者辅助电流。

1 人体阻抗网络模型医用设备泄漏电流都会有一个严格的阈值，不允许超过其阈值。

限制设备的泄漏电流值是为保证设备在正常或单一故障状态下不会对身体产生威胁。

故障状态下，当人体接触设备可触及部分时，流过人体的电流不会对人体安全造成威胁。

因此在测量泄漏电流的过程中，对测量装置引入模拟人体阻抗网络。

IEC 60601⁃1标准中规定了医用泄漏电流的测量装置，如图1、图2所示。

其中，[R1]=（1±0.5）kΩ；[R2]=（1±0.5）kΩ；[C1]=（0.015±0.000 75）μF。

该网络可用用图2简化。

对于交流、直流及频率小于等于1 MHz的复合波形而言，测量装置对泄漏电流、患者辅助电流源加上大约1 000 Ω的阻性阻抗。

图1中的测量仪器对从直流到小于等于1 MHz的频率交流必须有一个约1 MΩ或更高的阻抗。