ЭКОЛОГИЧНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИЩЕННОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ Российский патент 1998 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 и др.

Известны устройства для определения защищенности электрических цепей при испытаниях различных изделий корабельной, авиационной и другой техники от воздействия внешних электромагнитных полей (ЭМП), где применяются мощные излучающие средства для создания высоких 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 [1].

В качестве источников ЭМП обычно применяются штатные образцы - радиолокационные станции, радиостанции и специальные генераторы.

Известно также устройство для определения защищенности, которое выбрано в качестве наиболее близкого устройства того же назначения к заявленному изобретению [2].

На фиг.1 представлено это устройство, которое включает испытуемый объект РО; генератор испытательных помех G; антенну А; измеритель напряженности поля МЕ; приемную антенну, располагаемую в непосредственной близости от объекта испытаний FS; согласующе-преобразующее устройство SP; линия связи с испытуемым объектом W; прибор контроля U; помещение с экранированными стенами SW.

Электронные промышленные устройства обычно подвергаются воздействию длительных и кратковременных ЭМП с частотой сети, обусловленных рабочими режимами электроэнергетического оборудования, аварийными режимами; импульсных полей, создаваемых, например, молнией, токами короткого замыкания, ЭМИ ЯВ и др. ; высокочастотных затухающих полей (при работе разъединителей); высокочастотных ЭМП, излучаемых радио- и телепередатчиками, радиопереговорными устройствами, средствами радиоуправления, электротехническими устройствами и другими источниками.

Для проверки приборов на помехоустойчивость от указанных воздействий устройство, представленное на фиг.1, работает следующим образом.

Испытательные нормированные помехи заданной величины (контролируемые антенной FS) создаются генератором G с антенной А. Тип применяемых генераторов и антенн зависит от вида испытательной помехи (генераторы помех в ближней и дальней зоне, высокочастотные, импульсные и др.; антенны биконические, конические, логарифмические, рамочные и др.).

Величина ЭДС, наведенной в исследуемой цепи объекта через согласующе-преобразующий блок SP, по линии связи W поступает на прибор контроля U.

Оценка результатов испытаний производится путем сравнения наведенного и допустимого тока в элементе испытуемого объекта.

Известные устройства имеют следующие недостатки:
проведение испытаний связано с созданием мощных ЭМП (с напряженностью до 1500 В/м и гигагерцовым диапазоном частот), 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 устройства испытаний обеспечивают лишь разовую реализацию с констатацией факта и без возможного анализа.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение вышеотмеченных недостатков известного устройства 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 генератор испытательных нормированных помех выходом через линию связи соединен со входом согласующе-преобразующего устройства, которое выходом соединено с контрольным объектом.

Сущность изобретения иллюстрируется на фиг.2, где РО - объект испытаний; SP - согласующе-преобразующее устройство; G - генератор испытательных помех; FS - приемная антенна, располагаемая в непосредственной близости к объекту испытаний; МЕ - измеритель напряженности поля; W - линия связи; PP - преобразователь на выходе генератора.

В устройстве генератор G через линию связи W соединен со входом согласующего устройства, которое непосредственно связано с испытуемой цепью объекта РО.

На выходе генератора G введен преобразователь РР, который своим выходом через линию связи W соединен со входом согласующе-преобразующего устройства SP, причем преобразователь РР и устройство SP выполнены в виде электронно-оптического и оптоэлектронного преобразователей соответственно, а линия связи выполнена в виде оптического кабеля. Такое исполнение обеспечивает гальваническую развязку, устраняет влияние подводящих кабелей на результаты испытаний.

Генератор G может быть выполнен в виде источника света с соответствующей модуляцией светового потока и соединен своим выходом с согласующе-преобразующим устройством SP через линию связи W, которые выполнены в виде оптоэлектронного блока и оптического кабеля соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Генератор G (источник сигнала для возбуждения электрической цепи) вырабатывает электрический ток, модулированный по амплитуде с частотой внешнего ЭМП с нормативной электрической составляющей напряженности Ен, который по кабелю W подается в согласующе-преобразующее устройство (SP) с выходным сопротивлением Rвых, равным сопротивлению исследуемого элемента электрической цепи объекта РО. Напряжение на выходном сопротивлении с частотой модуляции возбуждает исследуемую электрическую цепь, которая создает в свободном пространстве напряженность ЭМП с электрической составляющей Ео. Величина Ео измеряется с помощью приемной антенны FS и измерителя МЕ, в качестве которого используется стандартная измерительная аппаратура. Электрическая составляющая Ео создает на сопротивлении входа Rвх ток Io = U/Rвх, где U - напряжение, измеренное на входе измерителя МЕ.

Измеренные параметры ЭМП в свободном пространстве позволяют расчетным путем определить степень защищенности электрической цепи. Например, при испытаниях на высокочастотные ЭМП степень защищенности от их воздействия М может быть определена как
M = Eн•U / (Iн•Eo•Rвх) ≤ 1.

где Ен - нормативная величина напряженности ЭМП;
U - измеряемое напряжение на входе измерителя МЕ;
Iн - нормативная величина допустимого значения тока электрической цепи;
Ео - измеряемая величина напряженности ЭМП, излучаемой электрической цепью в свободное пространство;
Rвх - входное сопротивление измерителя МЕ.

Кроме того, особенность устройства заключается в том, что для устранения влияния линии связи W для возбуждения исследуемой электрической цепи сигналы генератора G преобразуются электронно-оптическим преобразователем (РР), световой поток проходит по линии связи W, выполненной в виде оптического кабеля, и преобразуется оптоэлектронным преобразователем SP. В измеритель МЕ вводится вычислительный комплекс, который при перемещении приемной антенны FS вдоль объекта формирует частотно-пространственную картину ЭМП в свободном пространстве.

При применении в качестве генератора G источника света с модуляцией светового потока, модулированный с частотой внешнего ЭМП световой поток поступает по оптическому кабелю к оптоэлектронному преобразователю (SP), преобразуется в электрический ток, возбуждающий испытуемую цепь объекта РО.

При работе устройства сигналы, возбуждаемые генератором G, маломощны. Возбуждаемая им напряженность не превышает 0,2 В/м и не оказывает вредного влияния на человека и окружающую среду.

В связи с этим при использовании предлагаемого изобретения получаются следующие технические результаты:
экологическая безопасность вследствие отсутствия мощных ЭМП;
повышение экономичности испытаний, так как для их проведения не требуется полигонов, зданий, сложного оборудования, испытания отличаются простотой подготовки и проведения;
обеспечивается мобильность испытаний вследствие того, что размещение измерительных средств на малой производственной площади или в небольшом автомобиле позволяет оперативно проводить испытания;
возможность многоразовых испытаний объекта, проведения анализа и выработки рекомендаций по устранению недостатков.

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

Экологичный измерительный комплекс для определения защищенности электрических цепей в составе радиоэлектронных изделий от воздействия внешних электромагнитных полей (ЭМП) предназначен для обеспечения электромагнитной совместимости электронной аппаратуры. Отличительной особенностью является то, что в качестве излучателя используется исследуемая цепь испытываемого изделия. В измерительном комплексе использовано два раздельных канала: канал возбуждения и измерительный канал. Каждый канал содержит электронно-оптический и оптоэлектронный преобразователи, соединенные оптическими кабелями, осуществляющими гальваническую развязку между испытываемым изделием и измерительной аппаратурой. Наведенный ток в цепи изделия определяется измерением и сравнением его с заданной нормативной напряженностью внешнего ЭМП. Электромагнитные поля, возбуждаемые комплексом, экологически безопасны для обслуживающего персонала. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Экологичный измерительный комплекс для определения защищенности радиоэлектронных технических средств от воздействия внешних электромагнитных полей, содержащий генератор испытательных нормированных помех, располагаемую в непосредственной близости от контролируемого объекта приемную антенну, связанную с измерителем напряженности электрического поля, линию связи, через согласующе-преобразующее устройство соединенную с испытуемым объектом, отличающийся тем, что указанный генератор выходом через линию связи соединен с входом согласующе-преобразующего устройства, которое выходом соединено с контролируемым объектом. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что снабжен преобразователем испытательных нормированных помех, входом соединенным с выходом генератора, а выходом через линию связи с входом согласующе-преобразующего устройства, при этом согласующе-преобразующее устройство и преобразователь испытательных нормированных помех выполнены соответственно в виде оптоэлектронного и электронно-оптического преобразователей, а линия связи выполнена в виде оптического кабеля. 3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что согласующе-преобразующее устройство, линия связи и генератор выполнены соответственно в виде оптоэлектронного устройства, оптического кабеля и источника света с модуляцией светового потока.