摘 要：電氣設備的多樣性使專用系統試驗現場存在復雜的電磁環境，而保證數據采集裝置采集信號的可靠性是對整個系統的關鍵要求，作為專用系統中的敏感設備，數據采集裝置的抗擾度指標應達到標準要求?，F首先依據GJB 151B—2013完成數據采集裝置的電磁兼容性試驗，給出各項測試結果;然后針對測試項CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導敏感度進行分析整改;最后采取增加共模、差模電感以及濾波電解電容等措施，使其通過測試。

　　關鍵詞：數據采集裝置;電磁環境;敏感設備;CS114

　　0 引言

　　數據采集裝置作為專用系統保護裝置的一部分，其可靠性直接影響著整個系統試驗的順利實施，這種可能受電磁干擾影響的設備被稱為敏感類設備。在專用系統試驗現場，多種電氣設備形成的電磁環境中存在各式各樣的傳導干擾和輻射干擾，干擾以傳導和輻射的方式進入EUT內部電路，會使模擬信號的輸入/輸出與預期偏離，造成數字電路的控制失效或誤動作，甚至引起微處理電路的程序出錯、存儲和讀取數據錯誤。通過系統電磁環境試驗，得到了系統中存在的干擾類型及干擾強度。但干擾源的非理想化及寬頻率范圍的特點[1]，導致現場存在的干擾源無法直接模擬，因此，依據《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求與測量》(GJB 151B—2013)標準，選取接近的干擾波型及干擾等級對數據采集裝置進行EMC摸底試驗，給出試驗結果。其中，在CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導敏感度項目中，在低頻段出現了監測電流值超出合理范圍的情況，通過對內部結構進行分析，找出整改方案，并驗證其有效性。

　　1 數據采集裝置

　　信號采集作為狀態監測與診斷系統的前端，其主要功能是通過傳感器將現場物理信號轉換為模擬信號，再經過調理、采樣、量化、編碼等步驟轉化為數字信號，并由計算機進行處理、存儲、發送[2]。信號采集的準確性和可靠性直接影響監測系統的整體性能，因此對于信號采集的要求非常高。

　　1.1 裝置組成及原理

　　數據采集裝置由電源模塊、信號采集及處理模塊、信號轉換模塊、預置顯示模塊和故障輸出模塊組成。信號采集及處理模塊采集電信號，再通過信號轉換模塊，將其轉換為4～20 mA標準信號，發送至安全監控單元;故障信號輸出至電控裝置，實現相應的保護功能。數據采集裝置原理框圖如圖1所示。

　　1.2 裝置EMC測試及結果

　　依據專用系統現場存在的電磁干擾類型及強度，參照《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求與測量》(GJB 151B—2013)標準，選取了10個測試項目，開展數據采集裝置電磁兼容性摸底試驗。試驗要求及結果如表1所示。

　　本次測試首先開展的是CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導敏感度項目的測試，優化整改通過測試后，其他項目在此基礎上均通過測試。

　　2 CS114試驗過程及結果

　　CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導敏感度試驗的目的是確保采集裝置受到內外天線發射電磁場在其線纜上形成的電流的影響下，性能不下降。干擾采用對地共模方式施加到EUT各個被測接口電纜上[3]。依據標準確定的測試頻段為10 kHz～400 MHz，電流注入，正弦波，1 kHz，占空比50%的脈沖調制;試驗等級根據GJB 151B—2013中陸軍限值的規定，10 kHz～2 MHz按照曲線3規定的校驗限值，2～400 MHz按照曲線4規定的校驗限值的試驗信號(陸軍地面標準)進行試驗，限值曲線如圖2所示。

　　2.1 試驗布置

　　數據采集裝置安裝在金屬接地平板上，模擬實際安裝情況。將檢測探頭置于距數據采集裝置5 cm處，將注入探頭置于距檢測探頭5 cm處，干擾信號通過電流鉗感性耦合注入到被測電纜上。試驗布置如圖3所示。

　　2.2 敏感度判據

　　在整個試驗過程中，輸出端串接電流表進行測試，要求數據采集裝置的輸出電流范圍為：干擾未施加時的輸出值±20 mA×1%F.S.，判定合格。

　　2.3 試驗結果

　　2.3.1 完整的電源電纜

　　干擾注入電源線纜(正負兩根)。干擾未施加時，輸出電流值為4.002 mA。干擾信號施加過程中的電流值范圍如表2所示。

　　2.3.2 電源線正極

　　在電源線正極單獨施加干擾信號：全頻段正常。

　　2.3.3 輸入信號線(正常4.112 mA)

　　輸入信號線上施加干擾時的電流值范圍如表3所示。

　　2.3.4 輸出信號線(正常4.09 mA)

　　輸出信號線上施加干擾時的電流值范圍如表4所示。

　　試驗分別對輸入、輸出信號線及電源線進行了電纜束注入傳導敏感度項目的測試。電源線單線不受注入干擾的影響;雙線及信號線均有影響，其中在2～100 MHz干擾最強，最強頻點為37 MHz。

　　3 優化改進及結果

　　3.1 原因分析

　　推薦閱讀：談電氣自動化專業的教學改革