ЭКОЛОГИЧНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИЩЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПРИБОРОВ И АГРЕГАТОВ ОБЪЕКТОВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК G12B17/02 

Изобретение относится к созданию электронной аппаратуры, а именно к направлению обеспечения электромагнитной совместимости и может быть использовано при испытаниях по определению защищенности электронных устройств от воздействия электрических и магнитных полей в изделиях корабельной, авиационной, ракетной, автомобильной промышленности, а также атомной энергетики.

Известны способы определения защищенности электрических цепей при испытаниях различных изделий корабельной, авиационной и другой техники от воздействия внешних электромагнитных полей (ЭМП), где с помощью мощных излучающих средств создаются высокие ЭМП с нормированными величинами электрической составляющей. Эти поля воздействуют на электрические цепи подвергаемых испытаниям изделий, а наведенный в элементах цепей ток определяется различными измерительными средствами. Испытания проводятся как на открытых полигонах, так и в закрытых экранированных и безэховых камерах с дорогостоящим оборудованием.

В качестве источников ЭМП обычно применяются штатные образцы - радиолокационные станции, радиостанции и специальные генераторы [1]
Известен также способ определения защищенности, изложенный в военном стандарте [2] который выбран в качестве наиболее близкого способа того же назначения к заявленному изобретению.

На фиг. 1 представлена схема испытаний для определения защищенности электрической цепи по известному способу.

В этом способе с помощью генератора 1 с внутренним сопротивлением Rвн и излучающей антенны 2, установленной на расстоянии L от изделия 3,создается ЭМП заданной величины Ен. Облучению подвергается изделие 3, в котором в исследуемую электрическую цепь 4 на место штатного элемента, подверженного воздействию ЭМП, установлен преобразователь 5, оттарированный по току. С термопары преобразователя 5 величина ЭДС по измерительной цепи 6 поступает на измерительный прибор 7, где фиксируется и сравнивается с допустимым током штатного элемента.

Известные способы имеют следующие недостатки:
проведение испытаний связано с созданием мощных ЭМП (с напряженностью до 1500 В/м), которые создают опасность для здоровья людей и окружающей среды;
создание полигонов, зданий, камер, привлечение дорогостоящего оборудования требуют значительных капитальных вложений, процессы подготовки и проведения испытаний являются весьма трудоемкими, длительными и дорогостоящими.

При этом известные способы испытаний обеспечивают лишь разовую реализацию с констатацией факта и без возможного анализа.

Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеотмеченных недостатков известного способа с получением при использовании следующего технического результата: экологическая безопасность испытаний вследствие отсутствия мощных ЭМП для облучения объектов; повышение экономичности испытаний, так как для их проведения не требуется полигонов, специальных помещений, сложного оборудования, испытания отличаются простотой подготовки и проведения; обеспечение мобильности испытаний вследствие того, что размещение измерительных средств на малой производственной площади или в небольшом автомобиле позволяет оперативно проводить испытания объектов; возможность многоразовых испытаний объекта, проведения анализа и выработки рекомендаций по устранению недостатков в защите конструкции приборов и агрегатов от воздействия внешних ЭМП.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается за счет того, что в исследуемой электрической цепи приборов и агрегатов маломощным источником синусоидального сигнала возбуждают электрический ток с заданной частотой внешнего ЭМП. С помощью приемного устройства измеряют величину электрической составляющей ЭМП, излучаемой возбужденной электрической цепью в свободное пространство, и измеряют напряжение на входе приемного устройства. Измеренные параметры ЭМП в свободном пространстве позволяют расчетным путем определить степень защищенности электрической цепи. Кроме того, особенность способа заключается в том, что для возбуждения электрического тока в исследуемой цепи используется световой поток, модулированный по амплитуде с частотой внешнего ЭМП,а при изменении частоты светового потока в диапазоне различных видов излучений и перемещений приемного устройства формируется частотно-пространственная характеристика интенсивности ЭМП, проникающего в испытываемый объект.

На фиг. 2 показана схема испытания для определения защищенности электрической цепи по заявляемому способу.

В этой схеме испытаний источник синусоидального сигнала для возбуждения электрической цепи 1 вырабатывает электрический ток, модулированный по амплитуде с частотой внешнего ЭМП с нормативной электрической составляющей напряженности Е_н, который по кабелю 2 подается в преобразователь 3 с выходным сопротивлением R_вых, равным сопротивлению исследуемого элемента электрической цепи 4 прибора (агрегата) объекта 5. Напряжение на выходном сопротивлении с частотой модуляции возбуждает исследуемую электрическую цепь 4, которая создает в свободном пространстве напряженность ЭМП с электрической составляющей Е_о. Величина Е_о измеряется с помощью приемной антенны 6 и приемного устройства 7, в качестве которого используется стандартная измерительная аппаратура. В схеме фиг.2 электрическая составляющая Е_о создает на сопротивлении входа приемника R_вх ток I_o U/R_вх, где U напряжение, измеренное на входе приемного устройства.

Пользуясь свойством взаимности для линейной электрической цепи при известном допустимом значении электрического тока для исследуемого элемента электрической цепи I_н, определяем максимально допустимое значение электрической составляющей Е_мах напряженности внешнего ЭМП для исследуемой цепи
Е_мах I_н•Е_о•R_вх/U.

При условии, что Е_н/Е_мах ≅ 1, степень защищенности М исследуемой электрической цепи определяется по выражению:
М Е_н•U/(I_н•Е_о•R_вх) ≅ 1.

В испытаниях, проведенных с использованием заявляемого способа, в качестве источника синусоидального сигнала для возбуждения электрической цепи 1 (фиг. 2) был использован световой поток, создаваемый лазерным модулятором и модулированный по амплитуде с частотой внешнего ЭМП с нормативной электрической составляющей напряженностью Е_н. Световой поток по оптическому кабелю (ВОЛС волоконно-оптическая линия связи) 2 подавался в преобразователь 3. Подача в прибор (агрегат) электрического тока связана с решением вопроса устранения влияния поля подводящего кабеля 2, поэтому для возбуждения исследуемой электрической цепи в качестве преобразователя 3 был применен оптоэлектронный преобразователь. Сигнал на выходе оптоэлектронного преобразователя 3 незначителен по мощности. Возбуждаемая им напряженность Ео не превышает значения 0,02 В/м и не оказывает вредного влияния на человека и окружающую среду. Приемная антенна 6 устанавливалась на расстоянии L ≥ 0,05 м от испытываемого объекта 5. В качестве приемного устройства 7 использовался селективный микровольтметр со встроенным генератором.

В процессе испытания по заявляемому способу осуществлялось изменение частоты светового потока во всем требуемом диапазоне различных видов излучений, при этом в течение времени воздействия каждого из видов излучений путем перемещения приемного устройства по определенной траектории в свободном пространстве была сформирована частотно-пространственная характеристика электрической составляющей, излученной исследуемой электрической цепью. Полученная информация об интенсивности ЭМП, излучаемого из различных элементов объекта, позволила определить каналы проникновения ЭМП в испытываемый объект и выработать рекомендации по защите электрических цепей.

Изложенные сведения свидетельствуют о том, что заявленный способ предназначен для использования в промышленности, в частности, в судостроительной, авиационной, ракетной, автомобильной и в атомной энергетике; для заявленного способа подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к электронной промышленности и предназначено для защиты электрических цепей и элементов, в них входящих, в составе различных изделий от воздействия внешних электромагнитных полей (ЭМП), создаваемых мощной излучающей аппаратурой. Исследуемую цепь возбуждают маломощным источником синусоидального сигнала с частотой заданного внешнего воздействия ЭМП. Электромагнитное поле, излученное в свободное пространство, измеряют с помощью стандартной аппаратуры, сравнивают с максимальным значением заданного внешнего ЭМП и расчетным путем определяют степень защищенности элемента цепи. Для обеспечения электрической развязки исследуемого изделия с измерительной аппаратурой возбуждение цепи осуществляют по оптическому кабелю. Способ позволяет обеспечить экологическую безопасность, мобильность и повысить экономичность испытаний. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Экологический способ определения защищенности электрических цепей приборов и агрегатов объектов от воздействия внешних электромагнитных полей (ЭМП), заключающийся в измерении параметров электрических цепей и сравнении их с нормативными значениями, отличающийся тем, что в исследуемой электрической цепи возбуждают электрический ток с частотой внешнего ЭМП, с помощью приемного устройства измеряют величину электрической составляющей напряженности ЭМП, излучаемой возбужденной электрической цепью в свободное пространство, измеряют напряжение на входе приемного устройства и определяют степень защищенности от воздействия внешних ЭМП по выражению
M E_н • U/I_н • E₀ • R_в х ≅ 1,
где M степень защищенности от воздействия внешних ЭМП;
E_н нормативная величина напряженности внешнего ЭМП;
U измеряемое напряжение на входе приемного устройства;
I_н нормативная величина допустимого значения тока электрической цепи;
E₀ измеряемая величина напряженности ЭМП, излучаемого электрической цепью в свободное пространство;
R_в х входное сопротивление приемного устройства. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в свободном пространстве формируют световой поток, модулируют его интенсивность с частотой внешнего ЭМП, подводят к исследуемой электрической цепи, преобразуют в электрическое напряжение, которое прикладывают к исследуемой цепи.