某系留氣球氣壓測量設(shè)備的電磁兼容性改進

摘 要：某系留氣球氣壓測量設(shè)備用于測量系留氣球氦氣囊、副氣囊、尾翼、整流罩4個氣囊壓力與大氣靜壓。為實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)自動控制，氣囊壓力必須測量準確。氣壓測量設(shè)備一旦受到電磁干擾而導(dǎo)致測量值偏差，自控控制設(shè)備將可能發(fā)出錯誤指令導(dǎo)致嚴重后果。結(jié)合電磁兼容理論和實際，經(jīng)過大量的電磁環(huán)境實驗和實際安裝測試，重新設(shè)計的氣壓測量設(shè)備能有效屏蔽干擾。

關(guān)鍵詞：系留氣球；氣壓測量；電磁干擾

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.217

0 引言

系留氣球是一種無動力氣球飛行器，氣球用系纜與地面設(shè)施連接，球體內(nèi)充氦氣，依靠浮力懸停在空中。系留氣球一般由球體、系纜、錨泊設(shè)備、測控、供電、負載等主要部分組成。

氣壓測量設(shè)備用于測量系留氣球氦氣囊、副氣囊、尾翼、整流罩4個氣囊壓力與大氣靜壓。通過風機閥門的控制，實現(xiàn)對4個氣囊壓力自動調(diào)節(jié)，因此氣囊壓力必須測量準確。受電磁干擾的氣囊測量值會導(dǎo)致計算機發(fā)出錯誤指令而引發(fā)災(zāi)難性后果。

1 球載電磁環(huán)境分析

用電設(shè)備之間形成電磁干擾必須同時具備三個要素：干擾源、耦合通道和敏感設(shè)備，如圖1所示。干擾源輻射出的電磁能量經(jīng)某種耦合通道進入敏感設(shè)備，導(dǎo)致敏感設(shè)備出現(xiàn)非期望的效果，這一過程稱作電磁干擾效應(yīng)。盡管球載環(huán)境下，電磁干擾十分復(fù)雜，但由于原氣壓測量盒有一定的屏蔽效果，已長期在各種環(huán)境下正常使用。

2 原盒體設(shè)計及測量值受干擾情況

某系留氣球氣囊測量值在使用中出現(xiàn)固定周期的波動，呈明顯下降的波形，原盒體設(shè)計和氣囊壓力受擾情況如圖1所示。

3 改進后的盒體設(shè)計及氣囊壓力測量值

為解決外界電磁干擾，作者嚴格按照GJB151A-97的電磁環(huán)境實驗要求進行改進，分別對盒體外形結(jié)構(gòu)、電信號、電纜進行電磁屏蔽設(shè)計。外形結(jié)構(gòu)采用密封腔體結(jié)構(gòu)，電纜采用屏蔽電纜，電信號分別按照電源、信號進行濾波器設(shè)計。改進后的盒體將原4個電連接器變成1個，盒體上蓋板采用鑲嵌式設(shè)計并增加屏蔽材料完好接觸，線纜中增加濾波器對電源信號濾波，氣壓管開口處改成內(nèi)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

同時還增加軟件的卡爾曼濾波算法，使氣壓測量值更平滑，改進后的氣壓盒設(shè)計及氣囊壓力受擾情況如圖2所示。

對比改進前和改進后，相同環(huán)境下的氣囊壓力測量值，可以看出，密閉腔體結(jié)合電磁濾波器和卡爾曼濾波等多項屏蔽措施的處理切實有效，能去除電磁干擾造成的影響，并能適應(yīng)更嚴酷的電磁環(huán)境。

4 結(jié)語

設(shè)計師在設(shè)計時應(yīng)該嚴格按照項目的電磁兼容性總體要求，并結(jié)合產(chǎn)品所處的具體的位置、電磁環(huán)境和可能的外部環(huán)境，在電磁屏蔽結(jié)構(gòu)和電信號屏蔽上增加相關(guān)設(shè)計，使自己設(shè)計的產(chǎn)品能適應(yīng)大多數(shù)使用環(huán)境。學習電磁兼容理論知識、增加實踐設(shè)計，不斷嘗試和驗證，有利于提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性。

參考文獻：

[1]聞映紅.Clayto n R Paul.電磁兼容導(dǎo)論[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[2]楊士元.電磁屏蔽理論與實踐[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006.

作者簡介：譚學林（1987-），男，碩士，工程師，研究方向：機載雷達設(shè)計。