某系留氣球氣壓測量設備的電磁兼容性改進

摘 要：某系留氣球氣壓測量設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。為實現壓力調節自動控制，氣囊壓力必須測量準確。氣壓測量設備一旦受到電磁干擾而導致測量值偏差，自控控制設備將可能發出錯誤指令導致嚴重后果。結合電磁兼容理論和實際，經過大量的電磁環境實驗和實際安裝測試，重新設計的氣壓測量設備能有效屏蔽干擾。

關鍵詞：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施連接，球體內充氦氣，依靠浮力懸停在空中。系留氣球一般由球體、系纜、錨泊設備、測控、供電、負載等主要部分組成。

氣壓測量設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，實現對4個氣囊壓力自動調節，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致計算機發出錯誤指令而引發災難性后果。

1 球載電磁環境分析

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

2 原盒體設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固定周期的波動，呈明顯下降的波形，原盒體設計和氣囊壓力受擾情況如圖1所示。

3 改進后的盒體設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的電磁環境實驗要求進行改進，分別對盒體外形結構、電信號、電纜進行電磁屏蔽設計。外形結構采用密封腔體結構，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網結構。

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，相同環境下的氣囊壓力測量值，可以看出，密閉腔體結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，并能適應更嚴酷的電磁環境。

4 結語

設計師在設計時應該嚴格按照項目的電磁兼容性總體要求，并結合產品所處的具體的位置、電磁環境和可能的外部環境，在電磁屏蔽結構和電信號屏蔽上增加相關設計，使自己設計的產品能適應大多數使用環境。學習電磁兼容理論知識、增加實踐設計，不斷嘗試和驗證，有利于提高產品的環境適應性。

參考文獻：

[1]聞映紅.Clayto n R Paul.電磁兼容導論[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：機載雷達設計。