CC BY
5
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 621.396
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-323-324
ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ТОКОВ В ЛИНИЯХ СВЯЗИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
В.Ю. Кириллов, А.А. Торлупа, М.М. Томилин
Приведено описание системы измерения амплитудных значений высокочастотных токов в двухпроводных линиях связи электротехнических комплексов летательных аппаратов. Измерительная система состоит из устройства преобразования высокочастотных токов в импульсные напряжения с дальнейшей цифровой обработкой и представлением результатов преобразования на экране компьютера.
Ключевые слова: высокочастотные токи, линии связи, электротехнические комплексы, летательные аппараты.
При выполнении полетного задания летательный аппарат может подергаться воздействию техногенных высокочастотных электромагнитных полей. Проникая во внутреннее пространство конструкции летательного аппарата электромагнитные поля воздействуют на восприимчивые электрические жгуты бортовой сети, электрические цепи бортовых приборов и устройств электротехнического комплекса. Под воздействием высокочастотных электромагнитных полей от внешних источников в двухпроводных линиях электрических жгутов электротехнических комплексов летательных аппаратов распространяются наведенные высокочастотные кондуктивные электромагнитные помехи [1-5]. Наведенные высокочастотные кондуктивные помехи в электрических жгутах и электрических цепях бортовых приборов и устройств могут значительно снижать качество функционирования электротехнических комплексов. Для защиты от воздействия проникающих в конструкцию летательного аппарата электромагнитных полей выполняют экранирование двухпроводных линий связи в жгутах электротехнических комплексов [6-10] . Подавление наведенных в линиях связи высокочастотных кондуктивных помех осуществляется с помощью, например, низкочастотных электрических фильтров или путем применения радиопоглощающих материалов [11,12].
Для оценивания эффективности экранирования экранов двухпроводных линий и эффективности подавления помех необходимо измерять уровни наводимых в двухпроводных линиях и электрических цепях приборов и устройств электротехнических комплексов высокочастотных токов и напряжений. Учитывая то, что частоты электромагнитных полей, воздействующих электротехнические комплексы летательных аппаратов могут находиться в пределах широкого диапазона, например, от 10 МГц до 15 ГГц, измерение наведенных кондуктивных помех в двухпроводных линиях связи не всегда возможно путем прямого подключения измерительных приборов.
Измерение высокочастотных токов в указанном диапазоне в двухпроводных линиях целесообразно производить на основе измерительной системы. Высокочастотный ток в линии связи, к которой подключается измерительная система преобразуется в импульсное напряжение, амплитуда которого пропорциональна амплитудному значению тока. Импульсное напряжение передается на вход платы сбора данных(ПСД) и далее в виде цифрового кода компьютер с целью дальнейшей обработки для получения результатов преобразования и измерения.
Структурная схема измерительной системы приведена на рис. 1. Измерительная система состоит из следующих основных частей: устройство преобразования высокочастотных токов (УПВТ) в импульсное напряжение ; плата сбора данных; источник электропитания (аккумулятор); персональный компьютер (ПК). Устройство преобразования высокочастотных токов, плата сбора данных и источник электропитания конструктивно размещаются едином корпусе-экране. Корпус-экран предназначен для защиты от воздействия электромагнитных полей высокой частоты. Выходной сигнал с платы сбора данных передается на персональный компьютер по экранированному кабелю. Длина экранированного кабеля должна быть достаточна для установки персонального компьютера в защищенном месте, удаленном от воздействия электромагнитного поля на испытуемые двухпроводные линии, но не более 100 м. Эффективность экранирования корпуса экрана и экранированного измерительного кабеля не менее 20 дБ.
Рис. 1. Структурная схема системы измерения высокочастотных токов: УПВТ - устройство преобразования высокочастотных токов; ПСД - плата сбора данных; ИАЭП - источник автономного электропитания;
ПК - персональный компьютер
323
Структурная схема устройства преобразования высокочастотных токов приведена на рис.2. Устройство состоит из пироэлектрического преобразователя тока и усилителя [13]. Пироэлектрический преобразователь совместно с усилителем преобразует энергию высокочастотного тока в апериодические импульсы напряжения длительностью несколько сотен миллисекунд. Сопротивление входного резистивного элемента Лк= 1 Ом и , соответственно, мгновенные значения высокочастотного тока в двухпроводной линии и входного напряжения УПВТ численно равны.
Рис. 2. Структурная схема устройства преобразования высокочастотных токов: ППТ - пироэлектрический преобразователь тока; У - электрометрический усилитель; 1 - электрический соединитель; 2 - входной
резистивный элемент
Для цифрового преобразования и передачи выходного напряжения УПВТ используется плата сбора данных ЛА-5 [14 ]. Плата сбора данных предназначена для цифрового преобразования и записи аналоговых входных сигналов в энергонезависимую цифровую память с возможностью их дальнейшей обработки на персональном компьютере. Плата сбора данных состоит из следующих функциональных узлов: аналого-цифровой преобразователь (АЦП); цифровой порт ввода данных; контроллер; энергонезависимое запоминающее устройство; интерфейс ввода вывода. Аналого- цифровой преобразователь осуществляет преобразование входного аналогового сигнала в цифровую форму для дальнейшей передачи его обработки в компьютере. Аналоговый сигнал по входному каналу поступает на усилитель и далее через мультиплексор на АЦП. Цифровой сигнал с выхода АЦП поступает в оперативное записывающее устройство контроллера (ОЗУ). Из ОЗУ сигнал записывается в постоянную память и передается на компьютер по экранированному измерительному кабелю. Частота работы ПСД равна 1 кГц.
Сетевой интерфейс предназначен для организации обмена данными между компьютером и ПСД. Интерфейс позволяет изменять параметры измерения, задавать параметры и обозначение записи данных, считывать записанные данные и другие параметры для работы в системе.
На рис. 3 приведено изображение на экране компьютера импульсного выходного напряжения УПВТ. Первый импульс выходного напряжения возникает при подключении УПВТ измерительной системы к двухпроводной линии с наведенным высокочастотным током. Второй импульс меньшей амплитуды следует за первым при отключении УПВТ от линии. Амплитуда максимального по модулю импульса напряжения на выходе УПВТ пропорциональна амплитудному значению наведенного высокочастотного тока в двухпроводной линии связи.
и [В]
03 0.1 0.1 о -0.1 -0.2 ■0.3 .0 4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Время, [с]
Рис. 3. Временная диаграмма выходного напряжения измерительной системы
Амплитудное значение выходного напряжения УПВТ вычисляется по формуле
и • К
и _ тпсд ' н ,
итвых _ т\г '
Ку
где Ствых -амплитудное значение выходного напряжения УПВТ; Стпсд -амплитудное значения выходного напряжения платы сбора данных; Кн -коэффициент калибровки по напряжению платы сбора данных; Ку- коэффициент усиления платы сбора данных.
Электротехнические комплексы и системы
Коэффициент калибровки по напряжению устанавливает зависимость между значениями выходного напряжения аналого-цифрового преобразователя платы сбора данных и значениями напряжения на входе платы. Для платы сбора данных ЛА-5 коэффициент калибровки по напряжению является безразмерной величиной и задается величиной Кн=16,082. Коэффициент усиления компьютерной программы ЛА-5 Ку выбирается на виртуальной панели платы сбора данных для комфортного наблюдения формы импульсного напряжения на выходе УПВТ и определения амплитудного значения высокочастотного тока в двухпроводной линии.
Для определения амплитудного значения входного напряжения используется коэффициент калибровки УПВТ. Коэффициент калибровки Кс устанавливает зависимость между амплитудными значениями напряжения итвх высокочастотного тока на входном резистивном элементе и выходного Umвых напряжений УПВТ при заданной частоте высокочастотного тока в двухпроводной линии
К _ Ствх .
с и
твых
Амплитудное значение напряжения Ствх высокочастотного тока на входном резистивном элементе УПВТ пересчитывается по формуле
и • К • К
и _ тпсд ' ^ с' н •
твх
K у
Для высокочастотного синусоидального тока частотой 100 МГц в двухпроводной линии амплитудное значение выходного напряжения платы сбора данных |Umпсд| =0,31В. При экспериментально определенном коэффициенте калибровки УПВТ Кс=20, выбранном коэффициенте усиления Ку=10, и с учетом коэффициента калибровки по напряжению Еп платы сбора данных, напряжение высокочастотного тока на входе УПВТ ^вх =0,1 В что, при входном сопротивлении резистивного элемента УПВТ равным 1 Ом соответствует амплитудному значению наведенного тока ^=0,1 А.
Относительная погрешность измерения амплитудных значений высокочастотных токов зависит от погрешности определения коэффициента калибровки УПВТ и погрешности дискретно-цифрового преобразования аналогового напряжения на выходе УПВТ. Экспериментально определенная результирующая погрешность измерения амплитудных значений высокочастотных токов в двухпроводных линиях связи, с помощью данной системы измерения, в частотном диапазоне 10-100 МГц не превышает 5=3%.
Список литературы
1. Кириллов В. Ю., Марченко М. В., Томилин М. М. Электромагнитная совместимость бортовой кабельной сети летательных аппаратов. М.: Изд-во МАИ, 2014.178 с.
2. Аверин С.В., Кириллов В.Ю., Машуков Е.В., Резников С.Б., Шевцов Д.А. Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых кабелей беспилотных летательных аппаратов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2017. № 3. С.113-117.
3. Балюк Н.В., Кечиев Л.Н., Степанов П.В. Мощный электромагнитный импульс: воздействие на электронные средства и методы защиты М.: ООО «Группа ИДТ», 2008. 478с.
4. Уильямс Т. «ЭМС для разработчиков продукции» М.: "Издательский дом Технологии", 2003.
540 с.
5. Уильямс Т. Армстронг К. ЭМС для систем и установок. М.: ИДТ, 2004 г. 507 с.
6. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике. М.: Энергоатомиздат,
1995. 295с.
7. Шваб А.Й. Электромагнитная совместимость. М.: Энергоатомиздат, 1995. 467с.
8. Кужекин И.П., Ларионов В.П., Прохоров Е.Н. Молния и молниезащита. М.: Знак, 2003. 329с.
9. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. М.: Радио и связь,1987 г. 256с.
10. Кечиев Л.Н. Экранирование радиоэлектронной аппаратуры. Инженерное пособие. М.: Грифон, 2019.
720 с.
11. Барнс Дж., Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами. М.: Мир, 1990.
238с.
12. Кириллов В.Ю. Жуков П.А. Торлупа А.А. Применение радиопоглощающих материалов для ослабления высокочастотных помех в электрических цепях электротехнических комплексов летательных аппаратов // Электричество. 2022. № 4. С.66-71.
13. Бзыта В.И. Варюхин Е.Г. Рекин И.Б. Сидорюк П.А. Бесконтактный пироэлектрический способ измерения величин высокочастотных наведенных токов. Сборник докладов девятой российской научно-технической конференции» Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность ЭМС-2006» СПб.,2006.
14. Руднев Шиляев. Автономные сетевые регистраторы ЛА-5. [Электронный ресурс]. URL: www.rudshel.ru (дата обращения 26.01.2023).
Кириллов Владимир Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, kaf309@mai.ru, Россия, Москва, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет),
Торлупа Андрей Александрович, аспирант, kaf309@mai.ru, Россия, Москва, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет),
Томилин Максим Михайлович, канд. техн. наук, доцент, kaf309@mai.ru, Россия, Москва, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
MEASUREMENT OF HIGH-FREQUENCY CURRENTS IN COMMUNICATION LINES OF AIRCRAFT ELECTRICAL
COMPLEXES
V.Yu. Kirillov, A.A. Torlupa, M.M. Tomilin
The description of the system for measuring the amplitude values of high-frequency currents in two-wire communication lines of electrical complexes of aircraft is given. The measuring system consists of a device for transformation high-frequency currents into impulse voltages with further digital processing and presentation of the conversion results on a computer screen.
Key words: high-frequency currents, communication lines, electrical complexes, aircraft.
Kirillov Vladimir Yurievich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, kaf309@mai.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Torlupa Andrey Alexandrovich, postgraduate, kaf309@mai.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Tomilin Maksim Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, kaf309@mai.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University)
УДК 629.113
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-326-327
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОКОМПОНЕНТОВ В СОСТОЯНИИ ПОСТАВКИ В АВТОСБОРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
А.В. Крицкий, В.Н. Козловский, Е.В. Стрижакова, В.Д. Мосин
В статье представлены результаты анализа существующей на автосборочных предприятиях системы контроля качества электрокомпонентов в состоянии поставки.
Ключевые слова: автомобиль, бортовой электротехнический комплекс, качество, надежность.
Общие аспекты декларирования несоответствий на этапе входного и внутреннего контроля. Изделия (модули, детали, узлы или сырье, поставляемое поставщиком) могут быть задекларированы в случаях: не выполнения технических требований на комплектующие; выявления несоответствия на заводе при физической приемке изделия; если продукция требует доработки или замены, уровень ответственности поставщика определяется после анализа; если продукция повреждена по причине упаковки или при транспортировании и ответственность поставщика подтверждается [1, 2, 3].
Индикатор и принцип расчета. Точное число изделий с несоответствиями, поставленных поставщиком, определяется по следующим правилам: ориентировочная оценка на базе выборки не допускается; продукция, возвращаемая поставщику для анализа, не декларируется, она декларируется после получения информации о точном числе изделий с несоответствиями от поставщика; при поставке комплектов деталей в «синхронном» режиме, подсчет основывается на автомобилях: полученное количество равняется 1 и число деталей с несоответствиями ограничивается 1 независимо от числа деталей с несоответствиями в комплекте; при поставке сырья для декларирования материалов используется единица, соответствующая единице, используемой при заводской административной приемке.
ррдо _ Число изделий,задекларированных как имеющие несоответствия за конкретны период ^ 1000000 (1)
Число изделий,поставленных поставщиком за этот период
Все несоответствия декларируются как «технические», за исключением идентификационных несоответствий. Когда ярлык соответствует требованиям, но идентификатор не верен, деталь декларируется как имеющая идентификационное несоответствие.
Декларирование выполняется службой качества поставок в отношении изделий с несоответствиями, выявленных заводом по согласованию с поставщиком. В случае спора, служба качества, служба производства и служба производства силовых агрегатов определяют сторону виновную в несоответствии. Управление качества службы закупок отвечает за доведение результатов до потребителей и поставщиков (рис. 1).
Важно рассмотреть существующие подходы и инструменты контроля и мониторинга качества электрокомпонентов автомобиля в контексте организации процесса и с учетом полученных ранее данных о качестве автомобилей в период эксплуатации. То есть необходимо детализировать этапы контроля качества с точки зрения существующей практики, и посмотреть какие дефекты по группе электрокомпонентов выявляются в процессе производства автомобилей и сравнить их с дефектами в эксплуатации. Таким образом, можно более обоснованно совершенствовать производственные инструменты контроля и мониторинга качества электрокомпонентов, с прицелом на повышение качества автомобилей в эксплуатации.
Необходимо сразу же выделить важный аспект, который касается того, что на отечественных, в отличие от иностранных автосборочных предприятий, до сих пор действуют системы входного статистического контроля качества поступающей продукции от поставщиков.
