摘 要：電氣設(shè)備的多樣性使專用系統(tǒng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)存在復(fù)雜的電磁環(huán)境，而保證數(shù)據(jù)采集裝置采集信號(hào)的可靠性是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵要求，作為專用系統(tǒng)中的敏感設(shè)備，數(shù)據(jù)采集裝置的抗擾度指標(biāo)應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。現(xiàn)首先依據(jù)GJB 151B—2013完成數(shù)據(jù)采集裝置的電磁兼容性試驗(yàn)，給出各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果;然后針對(duì)測(cè)試項(xiàng)CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導(dǎo)敏感度進(jìn)行分析整改;最后采取增加共模、差模電感以及濾波電解電容等措施，使其通過(guò)測(cè)試。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集裝置;電磁環(huán)境;敏感設(shè)備;CS114

　　0 引言

　　數(shù)據(jù)采集裝置作為專用系統(tǒng)保護(hù)裝置的一部分，其可靠性直接影響著整個(gè)系統(tǒng)試驗(yàn)的順利實(shí)施，這種可能受電磁干擾影響的設(shè)備被稱為敏感類設(shè)備。在專用系統(tǒng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，多種電氣設(shè)備形成的電磁環(huán)境中存在各式各樣的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，干擾以傳導(dǎo)和輻射的方式進(jìn)入EUT內(nèi)部電路，會(huì)使模擬信號(hào)的輸入/輸出與預(yù)期偏離，造成數(shù)字電路的控制失效或誤動(dòng)作，甚至引起微處理電路的程序出錯(cuò)、存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。通過(guò)系統(tǒng)電磁環(huán)境試驗(yàn)，得到了系統(tǒng)中存在的干擾類型及干擾強(qiáng)度。但干擾源的非理想化及寬頻率范圍的特點(diǎn)[1]，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)存在的干擾源無(wú)法直接模擬，因此，依據(jù)《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求與測(cè)量》(GJB 151B—2013)標(biāo)準(zhǔn)，選取接近的干擾波型及干擾等級(jí)對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行EMC摸底試驗(yàn)，給出試驗(yàn)結(jié)果。其中，在CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導(dǎo)敏感度項(xiàng)目中，在低頻段出現(xiàn)了監(jiān)測(cè)電流值超出合理范圍的情況，通過(guò)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，找出整改方案，并驗(yàn)證其有效性。

　　1 數(shù)據(jù)采集裝置

　　信號(hào)采集作為狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)的前端，其主要功能是通過(guò)傳感器將現(xiàn)場(chǎng)物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再經(jīng)過(guò)調(diào)理、采樣、量化、編碼等步驟轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、發(fā)送[2]。信號(hào)采集的準(zhǔn)確性和可靠性直接影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體性能，因此對(duì)于信號(hào)采集的要求非常高。

　　1.1 裝置組成及原理

　　數(shù)據(jù)采集裝置由電源模塊、信號(hào)采集及處理模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、預(yù)置顯示模塊和故障輸出模塊組成。信號(hào)采集及處理模塊采集電信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，將其轉(zhuǎn)換為4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，發(fā)送至安全監(jiān)控單元;故障信號(hào)輸出至電控裝置，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)功能。數(shù)據(jù)采集裝置原理框圖如圖1所示。

　　1.2 裝置EMC測(cè)試及結(jié)果

　　依據(jù)專用系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)存在的電磁干擾類型及強(qiáng)度，參照《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求與測(cè)量》(GJB 151B—2013)標(biāo)準(zhǔn)，選取了10個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，開(kāi)展數(shù)據(jù)采集裝置電磁兼容性摸底試驗(yàn)。試驗(yàn)要求及結(jié)果如表1所示。

　　本次測(cè)試首先開(kāi)展的是CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導(dǎo)敏感度項(xiàng)目的測(cè)試，優(yōu)化整改通過(guò)測(cè)試后，其他項(xiàng)目在此基礎(chǔ)上均通過(guò)測(cè)試。

　　2 CS114試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

　　CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導(dǎo)敏感度試驗(yàn)的目的是確保采集裝置受到內(nèi)外天線發(fā)射電磁場(chǎng)在其線纜上形成的電流的影響下，性能不下降。干擾采用對(duì)地共模方式施加到EUT各個(gè)被測(cè)接口電纜上[3]。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定的測(cè)試頻段為10 kHz～400 MHz，電流注入，正弦波，1 kHz，占空比50%的脈沖調(diào)制;試驗(yàn)等級(jí)根據(jù)GJB 151B—2013中陸軍限值的規(guī)定，10 kHz～2 MHz按照曲線3規(guī)定的校驗(yàn)限值，2～400 MHz按照曲線4規(guī)定的校驗(yàn)限值的試驗(yàn)信號(hào)(陸軍地面標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行試驗(yàn)，限值曲線如圖2所示。

　　2.1 試驗(yàn)布置

　　數(shù)據(jù)采集裝置安裝在金屬接地平板上，模擬實(shí)際安裝情況。將檢測(cè)探頭置于距數(shù)據(jù)采集裝置5 cm處，將注入探頭置于距檢測(cè)探頭5 cm處，干擾信號(hào)通過(guò)電流鉗感性耦合注入到被測(cè)電纜上。試驗(yàn)布置如圖3所示。

　　2.2 敏感度判據(jù)

　　在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，輸出端串接電流表進(jìn)行測(cè)試，要求數(shù)據(jù)采集裝置的輸出電流范圍為：干擾未施加時(shí)的輸出值±20 mA×1%F.S.，判定合格。

　　2.3 試驗(yàn)結(jié)果

　　2.3.1 完整的電源電纜

　　干擾注入電源線纜(正負(fù)兩根)。干擾未施加時(shí)，輸出電流值為4.002 mA。干擾信號(hào)施加過(guò)程中的電流值范圍如表2所示。

　　2.3.2 電源線正極

　　在電源線正極單獨(dú)施加干擾信號(hào)：全頻段正常。

　　2.3.3 輸入信號(hào)線(正常4.112 mA)

　　輸入信號(hào)線上施加干擾時(shí)的電流值范圍如表3所示。

　　2.3.4 輸出信號(hào)線(正常4.09 mA)

　　輸出信號(hào)線上施加干擾時(shí)的電流值范圍如表4所示。

　　試驗(yàn)分別對(duì)輸入、輸出信號(hào)線及電源線進(jìn)行了電纜束注入傳導(dǎo)敏感度項(xiàng)目的測(cè)試。電源線單線不受注入干擾的影響;雙線及信號(hào)線均有影響，其中在2～100 MHz干擾最強(qiáng)，最強(qiáng)頻點(diǎn)為37 MHz。

　　3 優(yōu)化改進(jìn)及結(jié)果

　　3.1 原因分析

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