RU2593521C1 - Method of testing systems comprising electroexplosive devices for resistance to action of external electromagnetic fields in objects and device therefor - Google Patents
Method of testing systems comprising electroexplosive devices for resistance to action of external electromagnetic fields in objects and device therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2593521C1 RU2593521C1 RU2015118651/28A RU2015118651A RU2593521C1 RU 2593521 C1 RU2593521 C1 RU 2593521C1 RU 2015118651/28 A RU2015118651/28 A RU 2015118651/28A RU 2015118651 A RU2015118651 A RU 2015118651A RU 2593521 C1 RU2593521 C1 RU 2593521C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- test
- evu
- equivalent
- filament
- optical
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения относятся к испытаниям систем, содержащих электровзрывные устройства, а именно к способу испытаний систем на стойкость к воздействию внешних электромагнитных полей (ЭМП) в составе объектов больших размеров, в том числе бортовых систем и оборудования в составе летательного аппарата в условиях испытательного полигона.The invention relates to tests of systems containing electric explosive devices, and in particular to a method of testing systems for resistance to external electromagnetic fields (EMF) as a part of large-sized objects, including on-board systems and equipment as part of an aircraft in a testing ground.
При разработке ряда объектов техники, в том числе авиационной, одной из важнейших задач является обеспечение безопасности ее эксплуатации в условиях воздействия внешних ЭМП высокого уровня. При воздействии ЭМП на объекты и системы, содержащие электровзрывные устройства (ЭВУ), в их электрических цепях возникают наведенные токи.When developing a number of equipment objects, including aviation, one of the most important tasks is to ensure the safety of its operation under the influence of high-level external electromagnetic fields. Under the influence of EMFs on objects and systems containing electric explosive devices (EEDs), induced currents occur in their electrical circuits.
При достаточной величине наведенного тока может происходить несанкционированное срабатывание ЭВУ с аварийными и катастрофическими последствиями. Для оценки соответствия таких объектов и их систем требованиям по безопасности эксплуатации в условиях воздействия внешних ЭМП проводят специальные натурные испытания, которые предусматривают создание внешних тестовых ЭМП с нормированными характеристиками излучения и определение устойчивости ЭВУ к воздействию этих излучений.If the induced current is sufficient, unauthorized operation of the EVD with emergency and catastrophic consequences can occur. To assess the compliance of such facilities and their systems with operational safety requirements under the conditions of external EMF exposure, special field tests are carried out, which include the creation of external test EMFs with normalized radiation characteristics and determination of the stability of the EED to the effects of these radiations.
Уровень техникиState of the art
Известен способ испытаний объектов на воздействие электромагнитных полей, описанный в монографии В.И. Кравченко. "Грозозащита радиоэлектронных средств". Справочник. М. Радио и связь, 1991, с. 214, 250, 252. Согласно, указанному способу, испытания проводятся путем воздействия на объект и системы ЭМП с нормированными энергетическими параметрами и оценкой стойкости по их реакции на соответствующее воздействие ЭМП (нормальное функционирование - отказ).A known method of testing objects for exposure to electromagnetic fields, described in the monograph V.I. Kravchenko. "Lightning protection of electronic equipment." Directory. M. Radio and Communications, 1991, p. 214, 250, 252. According to the indicated method, the tests are carried out by exposing the object and the EMF system with normalized energy parameters and evaluating the resistance by their reaction to the corresponding EMF effect (normal functioning - failure).
Известен «Способ испытания объектов, содержащих электровзрывные устройства, на воздействие электромагнитных полей», (см. патент РФ №2224222, кл. G01D 21/00, 2002), который позволяет проводить испытания на установках с пониженными уровнями энергетических параметров ЭМП. Достигается это за счет оснащения объектов испытаний более чувствительными ЭВУ (с пониженными параметрами срабатывания) по сравнению с уровнем срабатывания штатных ЭВУ.The well-known "Method of testing objects containing electric explosive devices, the effect of electromagnetic fields" (see RF patent No. 2224222, CL G01D 21/00, 2002), which allows testing on installations with low levels of energy parameters of the electromagnetic field. This is achieved by equipping the test objects with more sensitive EVUs (with lower response parameters) compared to the level of operation of regular EVUs.
Характеристика электромагнитного поля, воздействующего на объект при этих испытаниях, определяются по формуле:The characteristic of the electromagnetic field acting on the object during these tests is determined by the formula:
где Е - напряженность ЭМП, воздействующего на объект;where E is the intensity of the EMF acting on the object;
Езад - заданная напряженность ЭМП, при которой обеспечена работоспособность объекта;E ass - a given EMF strength at which the facility is operational;
Iм сраб - ток срабатывания ЭВУ объекта при испытаниях (указывается в технических условиях на ЭВУ с пониженным порогом срабатывания);I trip set m - operating current EVU object during testing (specified in the technical specifications for EVU reduced activation threshold);
Iо сраб - ток срабатывания штатного ЭВУ объекта (указывается в технических условиях на штатный ЭВУ испытываемого объекта).I o srab - response current of a standard EVU of an object (indicated in the technical specifications for a standard EVU of a tested object).
При практической реализации рассмотренных способов испытаний имеют место следующие ограничения и недостатки:In the practical implementation of the considered test methods, the following limitations and disadvantages occur:
- для достоверного определения уровня защищенности штатного ЭВУ необходимо, как минимум, создать уровень ЭМП, при котором значение наведенного тока приводит к фактическому срабатыванию, как штатного ЭВУ, так и ЭВУ с повышенной чувствительностью;- to reliably determine the level of security of a standard EVU, it is necessary, at a minimum, to create an EMF level at which the induced current value leads to the actual operation of both a standard EVU and an EVA with increased sensitivity;
- результат испытаний на реальном образце, обеспечивает только констатацию факта, либо нормального, либо ненормального функционирования при воздействии заданного ЭМП без возможности анализа и оценки степени устойчивости ЭВУ;- the result of tests on a real sample, provides only a statement of the fact of either normal or abnormal functioning when exposed to a given EMF without the ability to analyze and assess the degree of stability of the EVU;
- оба рассмотренных способа используют тесты проверки типа «годен» / «не годен», при котором достижение приемлемого уровня достоверности оценок, в условиях неполного контроля параметров эксперимента, возможно только путем увеличения объема испытаний с использованием дорогостоящих реальных образцов изделий.- both of the considered methods use validation tests of the “fit” / “unfit” type, in which achieving an acceptable level of reliability of estimates, under conditions of incomplete control of the experimental parameters, is possible only by increasing the volume of tests using expensive real product samples.
В связи со значительным увеличением сроков и стоимости таких испытаний, рассмотренные способы используют в случаях, когда невозможна реализация адекватных инструментальных методов контроля уровней наведенных токов в ЭВУ.In connection with a significant increase in the time and cost of such tests, the methods considered are used in cases where it is impossible to implement adequate instrumental methods for monitoring the levels of induced currents in an EVD.
Известно также устройство "Универсальный экологический измерительный комплекс для определения устойчивости технических средств к воздействию внешних электромагнитных полей", патент РФ 2118475 С1, кл. G12B 17/02, G01R 31/00, 1998, в котором исследуемая электрическая цепь возбуждается нормированными сигналами генератора испытательных помех с частотой заданного внешнего ЭМП и создает в свободном пространстве вокруг объекта испытаний поле напряженностью с электрической составляющей, которая во всех режимах испытаний не превышает уровень 0,2 В/м. Величина электрической составляющей измеряется с помощью приемной антенны и измерительно-вычислительного устройства.Also known device "Universal environmental measuring complex for determining the stability of technical means to the effects of external electromagnetic fields", RF patent 2118475 C1, cl.
Устройство позволяет проводить многоразовые испытания объектов на ранних стадиях разработки объекта с получением количественных оценок электромагнитной стойкости систем в условиях лабораторий, в которых обеспечено экранирование зоны испытаний от естественного внешнего электромагнитного фона с оперативной оценкой функционирования объекта в условиях воздействия ЭМП и выработкой решений по устранению выявленных дефектов.The device allows conducting multiple tests of objects at the early stages of object development with obtaining quantitative estimates of the electromagnetic resistance of systems in laboratories in which screening of the test area from a natural external electromagnetic background is provided with a quick assessment of the object's functioning under conditions of EMF exposure and development of solutions to eliminate identified defects.
Наряду с рядом новых технических возможностей данного устройства, в нем не обеспечена помехозащищенность измерений в условиях интенсивных внешних электромагнитных помех, характерных для открытых площадок испытательных полигонов (могут быть соизмеримы с уровнем внешнего, измеряемого устройством, электромагнитного поля ≤0,2 В/м), не решена задача испытаний объектов, имеющих большое количество цепей, чувствительных к воздействию ЭМП, что является недостатком и ограничением для практического применения устройства при испытаниях систем в составе объекта больших размеров на испытательных полигонах.Along with a number of new technical capabilities of this device, it does not provide noise immunity of measurements in conditions of intense external electromagnetic interference, typical for open areas of test sites (can be commensurate with the level of the external, measured by the device, electromagnetic field ≤0.2 V / m), the problem of testing objects having a large number of circuits sensitive to the effects of electromagnetic fields is not solved, which is a drawback and limitation for the practical use of the device when testing systems in the composition of a large-sized facility at test sites.
Наиболее близким к заявляемому способу, принятым за прототип, являются описания устройства для определения устойчивости технических средств при испытаниях различных изделий корабельной, авиационной и другой техники к воздействию внешних электромагнитных полей (см. стандарт MIL-STD-462D 1993 г., США, ERA Technology Report 94-0049 "Automative Electromagnetic Compatibility", стр. 104-113; Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике, М.: Энергоатомиздат, 1995 г., с. 202-220, где применяются излучающие средства для создания ЭМП с нормированными величинами электрической составляющей.Closest to the claimed method adopted as a prototype are descriptions of a device for determining the stability of technical means when testing various products of ship, aircraft and other equipment to external electromagnetic fields (see standard MIL-STD-462D 1993, USA, ERA Technology Report 94-0049 "Automative Electromagnetic Compatibility", pp. 104-113; Khabiger E. Electromagnetic compatibility. Fundamentals of its provision in engineering, M .: Energoatomizdat, 1995, pp. 202-220, where radiating means are used to create EMF with normalized electric values eskoy component.
Эти поля воздействуют на электрические цепи испытуемых изделий, а результаты испытаний оценивают по сохранению их работоспособности и, при необходимости, дополнительно определяют наведенный в элементах цепей ток различными измерительными средствами. Испытания проводятся с контролем условий испытаний, как на специальных открытых измерительных площадках полигонов, так и в закрытых экранированных и безэховых камерах.These fields act on the electrical circuits of the tested products, and the test results are evaluated by maintaining their performance and, if necessary, additionally determine the current induced in the circuit elements by various measuring means. Tests are carried out with control of the test conditions, both on special open measuring sites of the polygons, and in closed shielded and anechoic chambers.
Схема испытаний такого устройства содержит объект испытаний, генератор испытательных помех, излучающую антенну, приемную антенну, расположенную в зоне объекта испытаний и связанную с измерителем напряженности поля, устройство преобразования, измерительную линию связи с испытуемым объектом, устройство контроля, размещенные на полигонной испытательной площадке.The test circuit of such a device contains a test object, a test noise generator, a radiating antenna, a receiving antenna located in the zone of the test object and connected with a field strength meter, a conversion device, a measuring communication line with the test object, and a monitoring device located on the test site.
С помощью генератора и излучающей антенны, установленной на расстоянии L от объекта, создается ЭМП с напряженностью, заданной величины Ен, которая контролируется с помощью приемной антенны, соединенной с измерителем напряженности поля. В исследуемую электрическую цепь объекта на место штатного элемента, подверженного воздействию ЭМП, устанавливается преобразующее устройство, откалиброванное по току. С его выхода сигнал, пропорциональный наведенному току, по измерительной линии связи поступает на прибор контроля, где фиксируется и сравнивается с допустимым током штатного элемента.Using a generator and a radiating antenna installed at a distance L from the object, an EMF is created with a voltage specified by the value of E n , which is controlled by a receiving antenna connected to a field strength meter. A transducer calibrated by current is installed in the electrical circuit of the object in place of the standard element exposed to EMF. From its output, a signal proportional to the induced current is fed through the measuring communication line to the control device, where it is recorded and compared with the permissible current of the standard element.
В описании преобразующего устройства, откалиброванного по току, нет данных по его помехозащищенности, погрешности, быстродействию и динамическому диапазону измерений наведенного тока, которые определяют метрологические параметры средства испытаний в целом.In the description of the current-calibrated conversion device, there is no data on its noise immunity, error, speed and dynamic range of induced current measurements, which determine the metrological parameters of the test device as a whole.
Известные преобразователи для решения задачи контроля стойкости системы с ЭВУ к воздействию ЭМП используют, в основном, различные типы преобразователей на основе измерения температуры нити накала электровоспламенителя при прохождении по ней наведенного тока.Known converters for solving the problem of monitoring the resistance of a system with an EVD to EMF exposure mainly use various types of converters based on measuring the temperature of the filament of an electric igniter when an induced current passes through it.
Основные недостатки таких преобразователей связаны с необходимостью встраивания в испытательные эквиваленты малоразмерных ЭВУ электронных компонентов с источниками электропитания, подключенных к длинным электрическим проводам для передачи данных в информационную систему со специальными техническими средствами их защиты от воздействия внешнего тестового ЭМП на результат преобразования.The main disadvantages of such converters are related to the need to integrate electronic components with power sources connected to long electrical wires to transmit information to the information system with special technical means to protect them from the effects of an external test EMF on the conversion result in the test equivalents of small-sized EEDs.
Технический результат, на достижение которого направлены изобретения, заключается в повышении эффективности проведения полигонных испытаний натурных крупногабаритных объектов, включающих групповые наборы ЭВУ, размещенные в различных локальных зонах испытываемых объектов; повышении помехозащищенности, надежности и точности измерений на большом удалении от испытываемого натурного объекта, с достоверной передачей измерительной информации от датчиков по оптоволоконному кабелю на устройство управления на расстояния до сотен метров и безопасную работу испытателей при излучении ЭМП высокого уровня в зоне испытаний.The technical result, which the invention is aimed at, is to increase the efficiency of conducting field tests of full-sized large-scale objects, including group sets of EVUs located in various local zones of the tested objects; improving noise immunity, reliability and accuracy of measurements at a great distance from the tested field object, with reliable transmission of measurement information from sensors via fiber optic cable to the control device at distances up to hundreds of meters and the safe operation of testers with high-level electromagnetic radiation in the test zone.
Для получения указанного технического результата в предлагаемом способе испытаний систем объектов, содержащих электровзрывные устройств, на стойкость к воздействию внешних электромагнитных полей в составе объектов, включающем создание тестовых ЭМП, внешних по отношению к испытуемому объекту, с заданными параметрами излучения, которые измеряют датчиком ЭМП, установленным вблизи испытываемого объекта, определение уровня наведенных токов в нитях накаливания испытательных эквивалентов ЭВУ испытываемого объекта при воздействии ЭМП, контроль стойкости объекта с ЭВУ к воздействию внешних ЭМП выполняют путем сравнения полученной оценки значения наведенного тока с допустимым током срабатывания штатного ЭВУ.To obtain the specified technical result in the proposed method for testing systems of objects containing electric explosive devices, on the resistance to external electromagnetic fields in the composition of objects, including the creation of test EMFs external to the test object, with specified radiation parameters, which are measured by the EMF sensor installed near the test object, determining the level of induced currents in the filament of the test equivalents of the EVA of the test object when exposed to electromagnetic fields, The resistance of an object with an EVD to external EMF is controlled by comparing the obtained estimate of the induced current with the allowable trip current of a standard EVU.
Отличительными признаками предложенного способа являются управление режимами работы испытательной системы, с обеспечением точной временной синхронизации всех элементов системы с излучающей антенной формирования внешненего тестового ЭМП с заданными пространственными и поляризационными параметами излучения, обработка данных эксперимента и документирования результатов испытаний, оценка уровня наведенных токов, которую выполняют одновременно для всех эквивалентов ЭВУ, размещенных в различных локальных зонах объекта испытаний, путем измерения температур электродинамических эквивалентов двух нитей накаливания воспламенителей и среды корпуса испытательного ЭВУ многоканальным оптическим интеррогатором с температурными чувствительными элементами на оптоволоконных решетках Брэгга, пространственное разрешение которых обеспечивают выбором различных частот решеток Брэгга, при этом, уровень наведенного тока в каждой нити накаливания воспламенителя оценивают по значениям разностей температур между каждым эквивалентом нити накаливания воспламенителя и температурой корпуса ЭВУ, измеренным после завершения переходного процесса, вызванного воздействием тестового ЭМП, с последующим пересчетом разности температур в уровень наведенного тока, с учетом калибровочной характеристики каждого чувствительного элемента на оптоволоконной решетке Брэгга. Достижение установившегося значения разности температур определяют путем оценки ее относительного изменения по времени t на интервале переходного процесса, вызванного воздействием тестового ЭМП, и достижением этой разностью значения заданного порога, определяемого по данным предварительной калибровки эквивалентов воспламенителей с учетом уравнения теплового баланса ЭВУ:Distinctive features of the proposed method are the control of the test system operation modes, ensuring accurate time synchronization of all system elements with a radiating antenna for forming an external test EMF with specified spatial and polarization radiation parameters, processing of experimental data and documenting test results, estimation of induced currents, which is performed simultaneously for all equivalents of EVD located in various local zones of the test object, put m of measuring the temperatures of the electrodynamic equivalents of two filament igniters and the test case housing with a multi-channel optical interrogator with temperature sensitive elements on Bragg fiber gratings, the spatial resolution of which is ensured by the choice of different frequencies of Bragg gratings, while the induced current level in each incandescent filament is estimated by the values temperature differences between each equivalent igniter filament and temperature A swarm of the EVU case, measured after the end of the transient process caused by the influence of the test EMF, with subsequent conversion of the temperature difference into the induced current level, taking into account the calibration characteristics of each sensitive element on the Bragg fiber optic array. The achievement of the steady-state value of the temperature difference is determined by assessing its relative change in time t on the transient interval caused by the influence of the test EMF and reaching the difference by the specified threshold value, determined from the preliminary calibration of igniter equivalents taking into account the heat balance equation of the EVU:
уравнение теплового баланса каждого эквивалента нити накаливания воспламенителя ЭВУ в виде:the heat balance equation for each equivalent of an EVA igniter filament in the form of:
где Ту - установившееся значение температуры Т эквивалента нити накаливания;where T y - steady value of temperature T equivalent filament;
Т0 - температура окружающей среды;T 0 - ambient temperature;
I - значение тока в эквиваленте нити накаливания;I is the current value in the equivalent of a filament;
Rэ - активное сопротивление эквивалента нити накаливания;R e - active resistance of the equivalent of a filament;
Тп - постоянная времени нагрева чувствительного элемента (решетки Брегга с эквивалентом);Tp is the heating time constant of the sensitive element (Bragg grating with equivalent);
K - общий коэффициент теплоотдачи, учитывающий все виды теплопередачи при нагреве эквивалента при прохождении наведенного тока (Вт/см2 × °С);K is the total heat transfer coefficient, taking into account all types of heat transfer during heating of the equivalent during the passage of the induced current (W / cm 2 × ° C);
F - поверхность охлаждения эквивалента нити накаливания (см2),F is the cooling surface of the equivalent of a filament (cm 2 ),
после завершения переходного процесса и достижения установившегося режима работы чувствительного элемента, оценку значения наведенного тока выполняют по упрощенной формулеafter the transition process is completed and the steady state operation of the sensitive element is reached, the induced current value is estimated using the simplified formula
при этом разность температур (Ty-Т0) измеряют оптоволоконной системой, а множитель 
Полученную оценку значения уровня наведенного тока сравнивают с током срабатывания данного ЭВУ, с учетом нормированного коэффициента защиты для данного типа объекта испытаний. Уровень стойкости ЭВУ к воздействию внешнего ЭМП определяют путем выполнения совместной обработки по заданным алгоритмам результатов измерения временных выборок наведенного тока, синхронизированных с временем включения на излучение, результатами измерения параметров излучения ЭМП.The resulting estimate of the induced current level is compared with the response current of this EVU, taking into account the normalized protection factor for this type of test object. The resistance level of the EVU to the effects of an external EMF is determined by performing joint processing according to the given algorithms of the measurement results of time samples of the induced current, synchronized with the time of switching on the radiation, by the results of measuring the parameters of EMF radiation.
Выполнение такой оценки в силу пропорциональной зависимости квадрата электрического тока, наведенного в нити накаливания ЭВУ, от амплитуды воздействующего тестового ЭМП выполняют в соответствии с формулой (1).Such an assessment, due to the proportional dependence of the square of the electric current induced in the glow plug of the EVU, on the amplitude of the acting test EMF, is performed in accordance with formula (1).
Время завершения переходного процесса определяют по уменьшению относительного изменения разности температур ниже порогового уровня, который определяют при калибровке чувствительных элементов. При этом стойкость ЭВУ определяют путем сравнения полученной оценки значения наведенного тока с током срабатывания данного ЭВУ, с учетом нормированного коэффициента защиты для данного типа объекта испытаний.The transient completion time is determined by reducing the relative change in the temperature difference below the threshold level, which is determined during the calibration of sensitive elements. At the same time, the durability of the EVU is determined by comparing the obtained estimate of the induced current value with the response current of this EVU, taking into account the normalized coefficient of protection for this type of test object.
Для существенного сокращения времени оценки уровня наведенного тока используют процедуру идентификации (И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике, Гос. Издательство Физико-математической литературы, М., 1959, стр. 580.) установившегося значения экспоненциальной функции, которая описывается уравнением теплового баланса при t→∞ по измерению ее параметров на интервале переходного процесса. Оценку установившегося (прогнозного) значения разности температур выполняют по трем измерениям уровня переходного процесса У(ti), У(ti+m) и У(ti+2m), полученным в моменты времени ti, ti+m и ti+2m, удовлетворяющих условию ti+m=(ti+ti+2m)/2, при этом значение квадрата наведенного тока 
Время оценки наведенного тока на основе прогнозного алгоритма с использованием уравнения (2) по сравнению с методом прямого измерения после завершения переходного процесса сокращается более, чем на порядок при незначительном увеличении погрешности оценки.The time to estimate the induced current based on the forecast algorithm using equation (2), compared with the direct measurement method, after completion of the transient process is reduced by more than an order of magnitude with a slight increase in the estimation error.
Уровень стойкости определяют путем сравнения полученной по уравнениям формул (1) и (2) оценок значения наведенного тока с током срабатывания данного ЭВУ с учетом нормированного коэффициента защиты.The resistance level is determined by comparing the estimates of the induced current value obtained with the equations of formulas (1) and (2) with the response current of this EVU taking into account the normalized protection coefficient.
Для достижения названного технического результата в предлагаемое устройство, содержащее генератор испытательных помех, излучающую антенну ЭМП, приемную антенну, расположенную в зоне объекта испытаний и связанную с измерителем напряженности поля, устройство преобразования, измерительную линию связи с испытуемым объектом, устройство контроля, размещенные на полигонной испытательной площадке, дополнительно включены передвижной испытательный стенд, защищенный от воздействия тестового ЭМП, оснащенный оптическим интеррогатором многоканальным, интерфейсом, измерителем уровня излучаемого тестового ЭМП, подключенным к ним через интерфейс устройством автоматического управления режимами работы системы, синхронизации работы всех ее элементов, обработки данных эксперимента и документирования результатов испытаний с обеспечением точной временной синхронизации всех элементов системы с излучающей антенной формирования внешнего тестового ЭМП с заданными пространственными и поляризационными параметрами излучения, установленную на заданном расстоянии от испытываемого объекта, связанную с входом и выходом через усилитель мощности сигнала тестового ЭМП с программно управляемым генератором стандартных испытательных сигналов; приемную антенну измерителя уровня тестового ЭМП в зоне объекта испытаний, выход которой соединен с входом измерителя уровня излучаемого тестового ЭМП. Устройство преобразователя сигналов эквивалентов электровоспламенителей ЭВУ испытуемого объекта выполнено, связанным через оптоволоконный разъем ввода оптического сигнала из прибора контроля - оптического интеррогатора многоканального и приема оптического сигнала - отраженного сигнала эквивалентов электровоспламенителей ЭВУ решеткой Брэгга и оптического сигнала эквивалентов ЭВУ, через кабель связи устройства преобразования, выполненного в виде пассивного многоканального сплиттера.To achieve the named technical result, the proposed device contains a test noise generator, an emitting electromagnetic field antenna, a receiving antenna located in the zone of the test object and connected with a field strength meter, a conversion device, a measuring communication line with the test object, and a monitoring device located on the test ground site, additionally included a mobile test bench, protected from the effects of the test EMF, equipped with an optical interrogator an interface, a level meter of the emitted test EMF, connected to them through an interface with a device for automatically controlling the system’s operating modes, synchronizing the operation of all its elements, processing experimental data and documenting test results with accurate time synchronization of all system elements with a radiating antenna for generating an external test EMF with given spatial and polarization radiation parameters, installed at a given distance from the test The object associated with the input and output through the power amplifier EMI test signal generator controlled programmatically standard test signal; the receiving antenna of the level meter of the test EMF in the area of the test object, the output of which is connected to the input of the level meter of the emitted test EMF. The device of the signal converter of the equivalents of electric igniters of the EVU of the test object is made connected through a fiber optic connector for inputting an optical signal from a control device - an optical multi-channel interrogator and receiving an optical signal - a reflected signal of equivalents of electric igniters of an EVU Bragg grating and an optical signal of equivalents of an EVU through a communication cable of a conversion device made in as a passive multi-channel splitter.
Кроме того, эквивалент ЭВУ выполнен с проходным оптоволоконным разъемом для ввода оптического сигнала интеррогатора и приема оптического сигнала, отраженного решеткой Брэгга, соединенным с внешней стороны через оптический разъем связи эквивалента ЭВУ с интеррогатором, а с внутренней стороны, через оптический разъем с трехканальным чувствительным элементом - оптоволоконного преобразователя «ток-температура» эквивалента ЭВУ, из трех, встроенных в единое оптоволокно решеток Брэгга, объединенных конструктивно с эквивалентами нитей накаливания электровоспламенителя, соединенных электрически с разъемом эквивалента ЭВУ, установленным с одного его торца, подключаемого к источнику инициирования срабатывания ЭВУ, в электрических цепях которого возбуждаются основные наведенные токи при воздействии внешнего ЭМП.In addition, the EVU equivalent is made with a fiber-optic connector for inputting the optical signal of the interrogator and receiving the optical signal reflected by the Bragg grating connected from the outside through the optical connector of the equivalent of the EVU to the interrogator, and from the inside through the optical connector with a three-channel sensitive element - fiber-to-current-temperature fiber-optic converter of equivalent EVU, out of three Bragg gratings integrated into a single fiber, structurally combined with equivalent filament yarn Libanius electric spark, electrically connected with the connector EVU equivalent set with its one end being connected to a source of initiation triggering EVU, in which electrical circuits are excited by the main currents induced under the influence of external EMI.
Второй торец эквивалента ЭВУ выполнен с резьбовым соединением для установки эквивалента ЭВУ на место штатного ЭВУ испытываемого объекта.The second end face of the EVU equivalent is made with a threaded connection for installing the equivalent of the EVU in place of the standard EVU of the test object.
Для измерения наведенных токов в ЭВУ с двумя нитями накаливания используют три чувствительных элемента на решетках Брэгга, размером несколько мм каждая, которые формируют в одном оптоволокне, разносят друг от друга вдоль волокна на несколько сантиметров и объединяют с электродинамическими эквивалентами нитей накаливания воспламенителей в единую конструкцию.To measure the induced currents in an EEC with two filaments, three sensors are used on Bragg gratings, several mm in size each, which are formed in one optical fiber, spaced several centimeters along the fiber and combined with the electrodynamic equivalents of the ignition filaments in a single design.
Для формирования оптических тестовых сигналов и измерения температуры нитей накаливания всех испытываемых ЭВУ, используют оптический интеррогатор - многоканальный, каждый измерительный канал которого обеспечивает одновременнуюTo generate optical test signals and measure the temperature of the filament of all tested EVAs, an optical interrogator is used - multi-channel, each measuring channel of which provides simultaneous
работу от 40 до 80 оптоволоконных решеток Брэгга, путем выбора различных пространственных частот решеток Брэгга.operation from 40 to 80 fiber Bragg gratings by selecting the different spatial frequencies of the Bragg gratings.
Для уменьшения числа протяженных оптоволоконных измерительных каналов между интеррогатором и набором ЭВУ испытываемой системы включают оптический сплиттер размерности «1×N» с малыми оптическими потерями, при этом, каждый из N оптоволоконных выходных каналов сплиттера обеспечивает работу с тремя температурными чувствительными элементами на решетках Брэгга, которые устанавливают в каждом эквиваленте ЭВУ.To reduce the number of extended fiber-optic measuring channels between the interrogator and the set of EVAs of the system under test, a 1 × N optical splitter with low optical losses is included, each of the N fiber optic output channels of the splitter provides operation with three temperature sensitive elements on the Bragg gratings, which set in each equivalent of EVU.
Более того, для улучшения теплового обмена между эквивалентом нити накаливания ЭВУ и оптоволоконной решеткой Брэгга, эквивалент нити накаливания выполняют в виде бескаркасного спирального проволочного резистора, диаметр и длину которого согласуют с диаметром и линейным размером оптоволоконной решетки Брэгга, при этом активное сопротивление эквивалента выбирают равным сопротивлению нити накаливания (от 0.6 до 12.0 Ом), а малое индуктивное сопротивление эквивалента обеспечивают путем бифилярной намотки спирали.Moreover, to improve the heat exchange between the equivalent of the EVU incandescent filament and the Bragg optical fiber, the equivalent of the filament is made in the form of a frameless spiral wire resistor, the diameter and length of which are consistent with the diameter and linear size of the Bragg optical fiber, and the equivalent active resistance is chosen equal to the resistance incandescent filaments (from 0.6 to 12.0 Ohms), and a small inductive equivalent resistance is provided by bifilar winding of a spiral.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют обеспечить ряд важных преимуществ перед традиционными:Thus, the proposed method and device can provide a number of important advantages over traditional:
- минимальный вес и размеры чувствительных элементов, обеспечивающих размещение не менее трех элементов в ограниченном объеме эквивалента реального корпуса ЭВУ и измерение наведенного тока в широком диапазоне уровней излучения внешних ЭМП;- the minimum weight and size of the sensitive elements, ensuring the placement of at least three elements in a limited amount of equivalent to the real housing of the EVU and measuring the induced current in a wide range of radiation levels of external EMFs;
- применение простых технических решений для реализации электрической идентичности измерительных эквивалентов воспламенителя ЭВУ, в связи с полным отсутствием электродинамических связей между эквивалентами воспламенителей и температурными чувствительными элементами на решетках Брэгга;- the use of simple technical solutions to implement the electrical identity of the measuring equivalents of the igniter of the EVU, due to the complete absence of electrodynamic connections between the equivalents of igniters and temperature sensitive elements on the Bragg gratings;
- малую инерционность (≤1 с), высокую частоту опроса (единицы кГц на датчик) и многоканальность оптоволоконной измерительной системы на основе оптического интеррогатора (несколько десятков решеток Брэгга в одном оптоволокне);- low inertia (≤1 s), high interrogation frequency (units of kHz per sensor) and multichannel fiber-optic measuring system based on an optical interrogator (several tens of Bragg gratings in one optical fiber);
- необходимую точность (не хуже 5%) и возможность наращивания многоканальности системы (формирование нескольких десятков датчиков в одном волоконном измерительном канале интеррогатора), что позволяет проводить испытания крупногабаритных объектов с групповыми наборами ЭВУ, размещенных в различных локальных зонах испытываемых объектов;- the necessary accuracy (not worse than 5%) and the possibility of increasing the multi-channel system (the formation of several tens of sensors in one fiber measuring channel of the interrogator), which allows testing large-sized objects with group sets of EVUs located in different local zones of the tested objects;
- возможность выполнения надежных измерений на большом удалении от испытываемого натурного объекта (не менее 100 м) с достоверной передачей измерительной информации от датчиков по оптоволоконному кабелю на устройство управления и безопасную работу испытателей при излучении ЭМП высокого уровня в зоне испытаний.- the ability to perform reliable measurements at a great distance from the tested field object (at least 100 m) with reliable transmission of measurement information from the sensors via fiber optic cable to the control device and the safe operation of the testers when high-level electromagnetic radiation is emitted in the test zone.
Изобретения решают ряд важных технических проблем, которые обеспечивают:The invention solves a number of important technical problems that provide:
- исключение влияния системы испытаний на антенные факторы ЭВУ;- elimination of the influence of the test system on the antenna factors of the EVD;
- абсолютную устойчивость чувствительных элементов к прямому воздействию на эквиваленты ЭВУ внешнего радиоизлучения, создаваемого системой формирования тестового ЭМП;- the absolute stability of the sensitive elements to a direct effect on the equivalents of the EVA of external radio emission created by the system for the formation of a test EMF;
- идентичность электродинамических параметров эквивалентов воспламенителей ЭВУ параметрам штатных ЭВУ испытываемого объекта, измерение значений наведенных токов как при повышенных, так и при пониженных уровнях излучения внешнего ЭМП, по отношению к значениям, заданным нормативными документами (НТД).- the identity of the electrodynamic parameters of equivalents of ignitors of the EVU to the parameters of the standard EVU of the tested object, the measurement of the induced currents both at high and low radiation levels of the external EMF, in relation to the values specified by regulatory documents (NTD).
Результатом изобретений является возможность проведения заявляемым способом испытаний объектов, содержащих электровзрывные устройства, на стойкость к воздействию внешних электромагнитных полей в составе натурных объектов с большим числом ЭВУ (включая группы ЭВУ, локально размещенных на испытуемом объекте больших размеров, в пределах зон однородности формируемого тестового ЭМП), и устройством для его реализации, обеспечивающим одновременное измерение наведенных токов всех ЭВУ с использованием распределенной оптоволоконной измерительной системы на основе решеток Брэгга. Полученный технический результат позволяет проводить испытания на установках, как с нормированными значениями уровня ЭМП, так и на установках с ограниченными техническими возможностями при высокой помехозащищенности системы испытаний и достоверности оценок стойкости опасных цепей к воздействию ЭМП с многократным сокращением времени и затрат на дорогостоящие натурные эксперименты.The result of the inventions is the possibility of the claimed method of testing objects containing electric explosive devices for resistance to external electromagnetic fields as part of field objects with a large number of EVUs (including groups of EVUs locally located on the test object of large sizes, within the uniformity zones of the generated EMF test) , and a device for its implementation, providing simultaneous measurement of the induced currents of all EVUs using a distributed fiber optic meter Bragg grating system. The obtained technical result allows testing at facilities with both normalized EMF levels and at facilities with limited technical capabilities with a high noise immunity of the test system and reliable estimates of the resistance of hazardous circuits to electromagnetic fields, with a multiple reduction in time and cost of expensive full-scale experiments.
Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, представленными на фиг. 1-5:The invention is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-5:
На фиг. 1 изображена принципиальная схема системы для проведения испытаний по заявленному способу.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a system for conducting tests according to the claimed method.
На фиг. 2а) показано конструктивное решение эквивалента ЭВУ, с каналом ввода оптоволоконного сигнала интеррогатора и компоновку чувствительных элементов на решетках Брэгга внутри ЭВУ.In FIG. 2a) shows a constructive solution of the equivalent of an EVU, with an input channel for an optical fiber interrogator signal and the arrangement of sensitive elements on Bragg gratings inside an EVU.
На фиг. 2б) представлена конструкция трехканального оптоволоконного чувствительного элемента на основе встроенных решеток Брэгга.In FIG. 2b) presents the design of a three-channel fiber optic sensor based on integrated Bragg gratings.
На фиг. 3 представлены диаграммы уровня излучения тестового ЭМП, переходной характеристики многоканального преобразователя с чувствительным элементом на решетке Брэгга и выборки измерительной информации для оценки установившегося уровня наведенного тока после завершения переходного процесса, построенных по результатам временной синхронизации всех элементов системы с излучающей антенной формирования внешнего тестового ЭМП с заданными пространственными и поляризационными параметрами излучения.In FIG. Figure 3 shows the radiation level diagrams of the test EMF, the transition characteristic of a multi-channel transducer with a sensitive element on the Bragg grating, and sampling of measurement information to estimate the steady-state level of the induced current after the completion of the transition process, based on the results of the time synchronization of all elements of the system with the radiating antenna for generating an external test EMF with given spatial and polarization radiation parameters.
На фиг. 4а представлены фото экспериментального образца устройства, штатного ЭВУ и его эквивалента (фиг. 4б) и график калибровочной характеристики чувствительного элемента наведенных токов на решетке Брэгга (фиг. 4в).In FIG. 4a presents a photo of an experimental sample of the device, a standard EVU and its equivalent (Fig. 4b) and a graph of the calibration characteristics of the sensitive element of the induced currents on the Bragg grating (Fig. 4c).
На фиг. 5 представлены результаты оценки установившегося значения наведенного тока с использованием алгоритма идентификации по измерениям на интервале времени переходного процесса до t≤Тп.In FIG. 5 presents the results of the assessment of the steady-state value of the induced current using the identification algorithm for measurements on the transient time interval to t≤Tp.
на фиг. 1in FIG. one
1 - испытываемая система,1 - test system
2 - усилитель мощности сигнала тестового ЭМП заданного спектрального диапазона,2 - power amplifier signal test EMF of a given spectral range,
3 - излучающая антенна (формирует тестовое ЭМП с заданными параметрами излучения),3 - a radiating antenna (forms a test EMF with given radiation parameters),
4 - приемная антенна измерителя уровня тестового ЭМП в зоне испытываемой системы,4 - receiving antenna of the level meter test EMF in the area of the tested system,
5 - измеритель уровня излучаемого тестового ЭМП,5 - level meter emitted test EMF,
6 - устройство преобразования сигналов эквивалентов электровоспламенителей ЭВУ (в заявляемом способе - 3-канальное),6 - a device for converting signals of equivalents of electric ignitors of the EVU (in the present method - 3-channel),
7 - оптоволоконный сплиттер с кабелями связи с устройствами преобразования 6 и оптическим интеррогатором 8,7 - fiber optic splitter with communication cables with
8 - интеррогатор оптический многоканальный,8 - interrogator optical multi-channel,
9 - испытательная площадка полигона,9 - test site of the test site,
10 - интерфейсное устройство,10 - interface device
11 - устройство автоматизированного управления режимами работы системы, синхронизации работы всех ее элементов, обработки данных эксперимента и документирования результатов,11 - device for automated control of the system’s operating modes, synchronizing the operation of all its elements, processing experimental data and documenting the results,
12 - программно управляемый генератор стандартных испытательных сигналов,12 is a software-controlled generator of standard test signals,
13 - передвижной испытательный стенд, защищенный от воздействия внешних ЭМП, обеспечивающий безопасную работу операторов по управлению режимами работы системы, обработку данных эксперимента и документирование результатов,13 - a mobile test bench, protected from external EMF, ensuring the safe operation of operators to control system operation modes, processing experimental data and documenting the results,
на фиг. 2а представлено конструктивное решение устройства преобразования сигналов эквивалентов электровоспламенителей ЭВУ с каналом ввода оптоволоконного сигнала интеррогатора и компоновкой чувствительных элементов на решетках Брэгга внутри ЭВУ, где:in FIG. Figure 2a shows a constructive solution for a device for converting signals of equivalents of electric ignitors of an EVU with an input channel for an optical fiber interrogator signal and layout of sensitive elements on Bragg gratings inside an EVU, where:
14 - 4-х штырьковый разъем подключения проводов от штатного источника питания объекта устройства инициирования срабатывания ЭВУ, в которых возбуждаются основные наведенные токи при воздействии внешнего ЭМП,14 - 4-pin connector for connecting wires from the standard power source of the object of the device for initiating the operation of the EVU, in which the main induced currents are excited when exposed to an external EMF,
15 - оптический разъем ввода сигнала интеррогатора и вывода оптического сигнала, отраженного решеткой Брэгга,15 is an optical connector input signal of the interrogator and the output of the optical signal reflected by the Bragg grating,
16 - проходной оптический разъем трехканального чувствительного элемента - оптоволоконного преобразователя «ток-температура» эквивалента ЭВУ,16 - pass-through optical connector of a three-channel sensing element - fiber-optic converter "current-temperature" equivalent of EVU,
17 - оптический разъем оптоволоконного преобразователя «ток-температура»,17 - optical connector of the optical fiber Converter "current-temperature",
18 - оптоволоконный преобразователь «ток-температура»,18 is a fiber-optic current-temperature Converter,
19 - оптоволокно с встроенными решетками Брэгга,19 - fiber with integrated Bragg gratings,
20 - оптоволоконный измеритель температуры корпуса ЭВУ,20 - fiber optic temperature meter housing EVU,
21 - резьбовое соединение для установки эквивалента ЭВУ на место штатного ЭВУ,21 - threaded connection for installing the equivalent of EVU in place of the standard EVU,
28 - устройство инициирования ЭВУ.28 - device initiating the EVD.
22 - печатная плата для установки чувствительных элементов в корпусе ЭВУ и их подключения к разъему питания источника инициирования,22 - printed circuit board for installation of sensitive elements in the housing of the EVU and their connection to the power connector of the initiation source,
на фиг. 2б) представлена конструкция трехканального оптоволоконного чувствительного элемента на основе встроенных решеток Брэгга:in FIG. 2b) presents the design of a three-channel fiber optic sensing element based on integrated Bragg gratings:
17 - оптический разъем оптоволоконного преобразователя «ток-температура»,17 - optical connector of the optical fiber Converter "current-temperature",
19 - оптоволокно с встроенными решетками Брэгга,19 - fiber with integrated Bragg gratings,
на фиг. 3:in FIG. 3:
23 - сигнал включения устройства на излучение тестового ЭМП,23 - signal to turn on the device to the radiation of the test EMF,
24 - нормированная переходная характеристика измерителя температуры при работе устройства на излучение ЭМП,24 - normalized transient response of the temperature meter when the device is operating on EMF radiation,
25 - нормированная переходная характеристика измерителя после выключения работы устройства на излучение ЭМП,25 - normalized transient response of the meter after turning off the device to emit EMF,
26 - установившееся значение нормированной переходной характеристики,26 - steady-state value of the normalized transient response,
27 - измеренное значение наведенного тока, в установившемся режиме.27 is the measured value of the induced current in steady state.
на фиг. 4в:in FIG. 4c:
29 - калибровочная характеристика оптоволоконного измерителя наведенного тока на решетке Брэгга экспериментального образца,29 is a calibration characteristic of a fiber optic induced current meter on the Bragg grating of an experimental sample,
на фиг. 5:in FIG. 5:
30 - переходная характеристика (ПХ) Y(ti) экспериментального образца в кодах АЦП оптоволоконного измерителя наведенного тока на решетке Брэгга (дискретность измерения по времени dti составляет 30 мс, время установления ПХ от 0,1 до уровня 0,9 составляет 1300 мс).30 - transient response (PX) Y (t i ) of the experimental sample in the ADC codes of a fiber-optic induced current meter on a Bragg grating (the measurement discreteness in time dt i is 30 ms, the time to establish a PX from 0.1 to 0.9 is 1300 ms )
31 - прогнозная оценка установившегося значения переходной характеристики Y(ti) в кодах АЦП при ti→∞ по ее измерениям на интервале времени переходного процесса при ti≤Тп в соответствии с уравнением (3),31 is a predictive estimate of the steady-state value of the transient response Y (t i ) in the ADC codes as t i → ∞ from its measurements on the transient time interval at t i ≤Тп in accordance with equation (3),
32 - установившееся значение измеренной переходной характеристики Y(ti) в кодах АЦП при ti→∞.32 is the steady-state value of the measured transient response Y (t i ) in the ADC codes as t i → ∞.
Предлагаемое устройство для испытаний систем объектов, содержащих электровзрывные устройства, на стойкость к воздействию внешних электромагнитных полей, (фиг. 1) содержит передвижной испытательный стенд (13), излучающую антенну (3), размещенной на испытательной площадке полигона для формирования внешнего тестового ЭМП с заданными пространственными и поляризационными параметрами излучения, установленную на заданном расстоянии от испытываемой системы измерения наведенных токов в электровоспламенителях ЭВУ в зоне объекта испытаний, связанную с входом и выходом через усилитель мощности сигнала тестового ЭМП (2) с программно управляемым генератором стандартных испытательных сигналов (12), приемную антенну измерителя уровня тестового ЭМП (4), выход которой соединен с входом измерителя уровня излучаемого тестового ЭМП (5), многоканальное устройство преобразования сигналов эквивалентов электровоспламенителей ЭВУ на решетках Брега (6), связанными через оптоволоконные разъемы пассивного многоканального сплиттера (7) с интеррогатором многоканальным (8), при этом, интегратор многоканальный (8), программно управляемый генератор стандартных испытательных сигналов (12) и измеритель уровня излучаемого тестового ЭМП (5) через интерфейсное устройство (10) по входам и выходам связаны с входом и выходом блока обработки данных эксперимента (11).The proposed device for testing systems of objects containing electric explosive devices for resistance to external electromagnetic fields (Fig. 1) contains a mobile test bench (13), a radiating antenna (3) located on the test site of the test site to form an external test EMF with specified spatial and polarization radiation parameters, installed at a predetermined distance from the test system for measuring induced currents in electric ignitors of the EVU in the zone of the test object, a channel with an input and output through a power amplifier of a test EMF signal (2) with a program-controlled generator of standard test signals (12), a receiving antenna of a level meter of a test EMF (4), the output of which is connected to an input of a level meter of a radiated test EMF (5), multi-channel a device for converting signals of equivalents of electric igniters of EVU on Brega gratings (6), connected through fiber optic connectors of a passive multi-channel splitter (7) with a multi-channel interrogator (8), while the integrator is many channel (8), a program-controlled generator of standard test signals (12) and a level meter of the emitted test EMF (5) through the interface device (10) are connected to the inputs and outputs of the experimental data processing unit (11) via inputs and outputs.
Конструкция испытательного эквивалента ЭВУ включает разъем 14 подключения к штатному источнику устройства инициирования ЭВУ 28, на внешних проводах которого наводится ток пропорциональный уровню испытательного тестового ЭМП, печатную плату (22) в корпусе ЭВУ для подключения к разъему источника инициирования (28), установленных на ней двух эквивалентов нитей накаливания трехканального оптоволоконного преобразователя «ток-температура» (18), объединенных с оптоволоконными измерителями температуры на встроенных в оптоволокно решеток Брэгга (19), оптоволоконный измеритель температуры корпуса ЭВУ (20), при этом оптический сигнал интеррогатор (8) передает в эквивалент ЭВУ и принимает сигнал, отраженный чувствительными элементами на решетках Брэгга через оптический разъем связи (15), проходной оптический разъем (16) и оптический разъем преобразователя «ток-температура» (17). Эквивалент ЭВУ устанавливается на место штатного ЭВУ с использованием резьбового соединения (21).The design of the test equivalent of the EVU includes a
ПримерExample
Созданный в ОАО «ЛИИ им. М.М. Громова» экспериментальный образец систем устройства для испытаний систем объектов, содержащих электровзрывные устройства, на стойкость к воздействию внешних электромагнитных полей в составе объектов больших размеров включает: 11 - устройство автоматизированного управления режимами работы системы, обработки данных эксперимента и документирования результатов с интерфейсным устройством 10 (защищенный Notebook типа CF-53 МК2), 8 - прибор контроля (интеррогатор многоканальный типа Micron Optics Sm 130-700), 7 - оптоволоконный кабель связи устройства преобразования (пассивный 4-х канальный сплиттер типа OC-PLS-1×4-SM-26-M-3.0), 2 - усилитель мощности сигнала тестового ЭМП (Amplifer Research типа 50WD1000), 3 - излучающая антенна (биконическая антенна ETS-LINDGREN типа 3109), 4 - приемная антенна измерителя уровня тестового ЭМП (антенные преобразователи A1, А4), 5 - измеритель уровня излучаемого тестового ЭМП (П3-31), 6 - устройство преобразования сигналов эквивалентов электровоспламенителей ЭВУ (специальная разработка на базе полимидной оптоволоконной решетки Брэгга типа Technica SA с Котр>70%).Created in OJSC “LII named after M.M. Gromova "an experimental model of device systems for testing systems of objects containing electric explosive devices for resistance to external electromagnetic fields as a part of large objects includes: 11 - a device for automated control of system operation modes, processing of experimental data and documentation of results with interface device 10 (protected Notebook type CF-53 MK2), 8 - control device (multichannel interrogator type Micron Optics Sm 130-700), 7 - optical fiber communication cable of the conversion device (passive 4-channel splitter type OC-PLS-1 × 4-SM-26-M-3.0), 2 - signal power amplifier of a test EMF (Amplifer Research type 50WD1000), 3 - radiating antenna (biconical antenna ETS-LINDGREN type 3109), 4 - receiving antenna of the level meter of the test EMF (antenna transducers A1, A4), 5 - level meter of the emitted test EMF (P3-31), 6 - device for converting the signals of the equivalents of electric igniters of the EVU (special development based on the Bragg polymeric fiber optic array type Technica SA with K neg > 70%).
Оптоволоконное многоканальное информационно-измерительное устройство экспериментального образца показано на фото (фиг. 4а).An optical fiber multichannel information-measuring device of an experimental sample is shown in the photo (Fig. 4a).
В качестве объекта исследований при оценке параметров экспериментального образца использован разработанный и изготовленный по заявленному в способе электродинамический эквивалент ЭВУ, широко распространенного пускового устройства ПП22-М с сопротивлением нити накаливания равной 4 Ом (фиг. 4б).As an object of research, when evaluating the parameters of an experimental sample, we used the electrodynamic equivalent of an EVU, a widely used starting device PP22-M with an incandescent filament resistance of 4 Ohms, developed and manufactured according to the method claimed in the method (Fig. 4b).
При проведении исследований получены оценки, подтверждающие реализацию основных параметров экспериментального образца и оптоволоконной многоканальной измерительной системы:When conducting research, estimates were obtained that confirm the implementation of the main parameters of the experimental sample and the fiber-optic multichannel measuring system:
- СКО аппроксимации калибровочной характеристики измерительного тракта экспериментального образца (фиг. 4в) линейным полиномом не превышает 1,3%;- the standard deviation of approximation of the calibration characteristics of the measuring path of the experimental sample (Fig. 4c) by a linear polynomial does not exceed 1.3%;
- постоянная времени чувствительных элементов на решетках Брэгга: не более 1200 мс;- time constant of the sensitive elements on the Bragg gratings: no more than 1200 ms;
- чувствительность по току оптоволоконного преобразователя: не хуже 2 мА;- current sensitivity of the fiber optic converter: not worse than 2 mA;
- точность измерения значения наведенного тока: не хуже 5% от текущего значения;- accuracy of measurement of the induced current value: not worse than 5% of the current value;
- работоспособность системы при длине волоконных кабелей между датчиками и системой: не менее 30 м.- the performance of the system with the length of the fiber cables between the sensors and the system: at least 30 m.
Временные диаграммы основных электрических сигналов: сигнала включения устройства на излучение тестового ЭМП (23), определяющих синхронизацию режимов управления излучением тестового ЭМП, построения нормированной переходной характеристики измерителя температуры в ЭВУ при излучении ЭМП (24), измеренное значение наведенного тока в установившемся режиме (27), выбор измерительной информации для ее последующей обработки и характер изменения температуры чувствительного элемента представлены на фиг. 3.Timing diagrams of the main electrical signals: the signal to turn on the device for the radiation of the test EMF (23), which determine the synchronization of the control modes of the radiation of the test EMF, the construction of the normalized transient response of the temperature meter in the EEC with EMF radiation (24), the measured value of the induced current in the steady state (27) , the choice of measurement information for its subsequent processing and the nature of the temperature change of the sensitive element are presented in FIG. 3.
Экспериментальные оценки калибровочной и нормированной переходной характеристик экспериментального образца, а также результат восстановления установившегося значения переходной характеристики по трем измерениям ее значений на интервале переходного процесса в соответствии с заявленным алгоритмом идентификации представлен на фиг. 5.Experimental estimates of the calibration and normalized transient characteristics of the experimental sample, as well as the result of the restoration of the steady-state value of the transient response from three measurements of its values on the transient interval in accordance with the claimed identification algorithm, are presented in FIG. 5.
Результаты проведенных исследований экспериментального образца подтверждают техническую реализуемость заявляемого способа испытаний систем, …и устройства…The results of the research of the experimental sample confirm the technical feasibility of the proposed method for testing systems, ... and devices ...
Устройство работает следующим образомThe device operates as follows
В соответствии с заданием на испытания в устройство автоматизированного управления (11) вводят исходные параметры программы управления, с помощью которой формируют последовательности управляющих сигналов, задающих испытательные режимы работы оборудования, порядок и временные интервалы их включения, выключения, выборки измерительной информации.In accordance with the test task, the initial parameters of the control program are introduced into the automated control device (11), with the help of which they form sequences of control signals specifying the test operating modes of the equipment, the order and time intervals of their switching on, off, and sampling of measurement information.
Управляющие сигналы из устройства автоматизированного управления (11) через интерфейсное устройство (10) поступают в программно управляемый генератор стандартных испытательных сигналов (12), измеритель уровня излучаемого ЭМП (5) и оптический многоканальный интеррогатор (8).The control signals from the automated control device (11) through the interface device (10) enter a program-controlled generator of standard test signals (12), a level meter of the emitted electromagnetic field (5), and an optical multi-channel interrogator (8).
По сигналам управления (11) программно управляемый генератор (12) формирует тестовый радиосигнал заданного уровня и несущей частоты, который поступает на вход усилителя мощности (2), с выхода усилителя мощности (2) усиленный радиосигнал поступает на излучающую антенну (3), которая формирует ЭМП с заданными значениями частоты, уровня и поляризации.According to the control signals (11), a program-controlled generator (12) generates a test radio signal of a given level and carrier frequency, which is fed to the input of the power amplifier (2), and from the output of the power amplifier (2), the amplified radio signal arrives at the radiating antenna (3), which generates EMF with preset values of frequency, level and polarization.
Через интерфейсное устройство (10) в устройство автоматизированного управления (11) поступают синхронизированные выборки фактических значений уровня ЭМП, формируемого антенной (3) с заданными параметрами излучения в месте размещения объекта испытаний (1), который измеряет приемная антенна (4) измерителя уровня излучаемого тестового ЭМП (5), а также результаты измерения многоканального устройства преобразования установившихся значений наведенных токов в эквивалентах электровоспламенителей ЭВУ (6).Through the interface device (10), the automated control device (11) receives synchronized samples of the actual values of the EMF level formed by the antenna (3) with the given radiation parameters at the location of the test object (1), which is measured by the receiving antenna (4) of the level meter of the emitted test EMF (5), as well as the measurement results of a multichannel device for converting the steady-state values of induced currents into equivalents of electric ignitors of the EVU (6).
С интеррогатора (8) через оптические разъемы (15), проходной (16) и (17) вводят оптический сигнал в трехканальный чувствительный элемента оптоволоконного преобразователя «ток-температура» (18) эквивалента ЭВУ и принимают в интеррогатор оптический сигнал, отраженный решеткой Брэгга (19). Устройство автоматизированного управления (11) выполняют совместную обработку по заданным алгоритмам результатов измерения временных выборок наведенного тока, синхронизированных с результатами измерения параметров излучения ЭМП, и оценку стойкости электровоспламенителей ЭВУ к воздействию внешнего ЭМП.An optical signal is introduced from the interrogator (8) through the optical connectors (15), passage (16) and (17) into the three-channel sensing element of the fiber-optic current-temperature converter (18) of the EEC equivalent and the optical signal reflected by the Bragg grating is received into the interrogator ( 19). The automated control device (11) performs joint processing according to the given algorithms of the measurement results of time samples of the induced current, synchronized with the results of measuring the parameters of the EMF radiation, and evaluating the resistance of the electric igniters of the EVU to external EMF.
Заявленные способ и устройство обеспечивают проведение натурных испытаний систем, содержащих электровзрывные устройства, на стойкость к воздействию внешних электромагнитных полей в составе больших объектов при повышении помехозащищенности, достоверности и точности измерений и сокращении времени проведения дорогостоящих экспериментов за счет одновременного измерения наведенных токов для большого числа электровоспламенителей ЭВУ с автоматизированным управлением режимами испытаний и синхронизацией работы испытательного оборудования в масштабе времени близком к реальному.The claimed method and device provide full-scale testing of systems containing electric explosive devices for resistance to external electromagnetic fields in large objects while increasing noise immunity, reliability and accuracy of measurements and reducing the time of conducting expensive experiments by simultaneously measuring the induced currents for a large number of electric ignitors with automated control of test modes and synchronization of the test equipment Ania on a time scale close to real.
Claims (8)
где Ту - температура эквивалента нити накаливания;
Т0 - температура окружающей среды;
I - значение тока в эквиваленте нити накаливания;
Rэ - активное сопротивление эквивалента нити накаливания;
Т - постоянная времени нагрева чувствительного элемента (решетки Брэгга с эквивалентом);
K - общий коэффициент теплоотдачи, учитывающий все виды теплопередачи при нагреве эквивалента при прохождении наведенного тока (Вт/см2×°С);
F - поверхность охлаждения эквивалента нити накаливания (см2), при этом завершение переходного процесса оценивают по относительному изменению разности температур и ее сравнения с заданным пороговым уровнем, множитель
where T y is the temperature of the equivalent filament;
T 0 - ambient temperature;
I is the current value in the equivalent of a filament;
R e - active resistance of the equivalent of a filament;
T is the heating time constant of the sensitive element (Bragg grating with equivalent);
K - total heat transfer coefficient taking into account all kinds of heat upon heating by passing equivalent of the induced current (W / cm 2 × ° C);
F is the cooling surface of the equivalent filament (cm 2 ), while the completion of the transition process is evaluated by the relative change in temperature difference and its comparison with a given threshold level, the multiplier
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015118651/28A RU2593521C1 (en) | 2015-05-19 | 2015-05-19 | Method of testing systems comprising electroexplosive devices for resistance to action of external electromagnetic fields in objects and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015118651/28A RU2593521C1 (en) | 2015-05-19 | 2015-05-19 | Method of testing systems comprising electroexplosive devices for resistance to action of external electromagnetic fields in objects and device therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2593521C1 true RU2593521C1 (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=56613300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015118651/28A RU2593521C1 (en) | 2015-05-19 | 2015-05-19 | Method of testing systems comprising electroexplosive devices for resistance to action of external electromagnetic fields in objects and device therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2593521C1 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU176125U1 (en) * | 2017-07-19 | 2018-01-09 | Королев Дмитрий Николаевич | MAXIMUM Induced Current Sensor in an Electrical and Explosive Device |
| RU178693U1 (en) * | 2017-12-22 | 2018-04-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | DEVICE FOR TESTING SYSTEMS INCLUDING ELECTRIC IGNITION DEVICE ON THE PROTECTION OF HAZARDOUS CIRCUITS FROM EXPOSURE TO ELECTROMAGNETIC FIELDS |
| RU2664763C1 (en) * | 2017-11-14 | 2018-08-22 | Королев Дмитрий Николаевич | Measurement system of induced currents in resistive elements of electroexplosive device (eed) |
| RU186811U1 (en) * | 2018-07-12 | 2019-02-04 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | DEVICE FOR TESTING SYSTEMS INCLUDING ELECTRIC IGNITION DEVICE ON THE PROTECTION OF HAZARDOUS CIRCUITS FROM EXPOSURE TO ELECTROMAGNETIC FIELDS |
| RU2684686C1 (en) * | 2018-07-19 | 2019-04-11 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Device for non-contact determination of conductor temperature, through which current flows |
| RU2702407C1 (en) * | 2019-02-18 | 2019-10-08 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" (АО "АвтоВАЗ") | Method for testing antenna cables of vehicles for noise immunity to electromagnetic interference |
| RU2702453C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-10-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action |
| CN110455134A (en) * | 2019-09-04 | 2019-11-15 | 中国人民解放军陆军工程大学 | Electro explosive device ignition test macro and method under a kind of radio frequency continuous wave |
| CN110567613A (en) * | 2019-07-24 | 2019-12-13 | 中国人民解放军陆军工程大学 | Exposed bridge wire optical fiber temperature measurement calibration system and prediction method for electric explosion device under steady state |
| RU2791675C1 (en) * | 2022-03-17 | 2023-03-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Method for testing an object containing critical elements for current protection and simulators of critical elements |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2014625C1 (en) * | 1991-06-27 | 1994-06-15 | Павлычев Владимир Александрович | Gear for testing of radio electronic equipment in current-conducting cases for resistance to action of electromagnetic field |
| RU2096839C1 (en) * | 1997-02-17 | 1997-11-20 | Государственное научно-производственное предприятие (ГНПП) "Регион" | Ecology-proof method for testing protection of electric circuits of electric equipment against electromagnetic fields |
| RU2118475C1 (en) * | 1998-03-20 | 1998-08-27 | Государственное научно-производственное предприятие "Регион" | Universal ecological measurement complex determining stability of technical aids to effects of external electromagnetic fields |
| RU2224222C2 (en) * | 2002-01-03 | 2004-02-20 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Method for testing of objects containing electroblasting devices for effect of electromagnetic fields |
-
2015
- 2015-05-19 RU RU2015118651/28A patent/RU2593521C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2014625C1 (en) * | 1991-06-27 | 1994-06-15 | Павлычев Владимир Александрович | Gear for testing of radio electronic equipment in current-conducting cases for resistance to action of electromagnetic field |
| RU2096839C1 (en) * | 1997-02-17 | 1997-11-20 | Государственное научно-производственное предприятие (ГНПП) "Регион" | Ecology-proof method for testing protection of electric circuits of electric equipment against electromagnetic fields |
| RU2118475C1 (en) * | 1998-03-20 | 1998-08-27 | Государственное научно-производственное предприятие "Регион" | Universal ecological measurement complex determining stability of technical aids to effects of external electromagnetic fields |
| RU2224222C2 (en) * | 2002-01-03 | 2004-02-20 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Method for testing of objects containing electroblasting devices for effect of electromagnetic fields |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU176125U1 (en) * | 2017-07-19 | 2018-01-09 | Королев Дмитрий Николаевич | MAXIMUM Induced Current Sensor in an Electrical and Explosive Device |
| RU2664763C1 (en) * | 2017-11-14 | 2018-08-22 | Королев Дмитрий Николаевич | Measurement system of induced currents in resistive elements of electroexplosive device (eed) |
| RU178693U1 (en) * | 2017-12-22 | 2018-04-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | DEVICE FOR TESTING SYSTEMS INCLUDING ELECTRIC IGNITION DEVICE ON THE PROTECTION OF HAZARDOUS CIRCUITS FROM EXPOSURE TO ELECTROMAGNETIC FIELDS |
| RU186811U1 (en) * | 2018-07-12 | 2019-02-04 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | DEVICE FOR TESTING SYSTEMS INCLUDING ELECTRIC IGNITION DEVICE ON THE PROTECTION OF HAZARDOUS CIRCUITS FROM EXPOSURE TO ELECTROMAGNETIC FIELDS |
| RU2684686C1 (en) * | 2018-07-19 | 2019-04-11 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Device for non-contact determination of conductor temperature, through which current flows |
| RU2702453C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-10-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action |
| RU2702407C1 (en) * | 2019-02-18 | 2019-10-08 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" (АО "АвтоВАЗ") | Method for testing antenna cables of vehicles for noise immunity to electromagnetic interference |
| CN110567613A (en) * | 2019-07-24 | 2019-12-13 | 中国人民解放军陆军工程大学 | Exposed bridge wire optical fiber temperature measurement calibration system and prediction method for electric explosion device under steady state |
| CN110455134A (en) * | 2019-09-04 | 2019-11-15 | 中国人民解放军陆军工程大学 | Electro explosive device ignition test macro and method under a kind of radio frequency continuous wave |
| CN110455134B (en) * | 2019-09-04 | 2023-11-10 | 中国人民解放军陆军工程大学 | Ignition test system and method for radio frequency continuous wave electric explosion device |
| RU2791675C1 (en) * | 2022-03-17 | 2023-03-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Method for testing an object containing critical elements for current protection and simulators of critical elements |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2593521C1 (en) | Method of testing systems comprising electroexplosive devices for resistance to action of external electromagnetic fields in objects and device therefor | |
| US7377689B2 (en) | Transformer temperature monitoring and control | |
| CN100373745C (en) | Apparatus and method for analysis of electric power transmission link status | |
| Rahmatian et al. | 230 kV optical voltage transducers using multiple electric field sensors | |
| EP3675075A2 (en) | Power converter failure detection and prevention | |
| US9297837B2 (en) | Optical sensor for non-contact voltage measurement | |
| CN103344809B (en) | The measurement mechanism of managing security tools and instruments withstand voltage test leakage current and measuring method | |
| de Paulis et al. | Detectability of degraded joint discontinuities in HV power lines through TDR-like remote monitoring | |
| CN103278261B (en) | High-stability distributed type fiber temperature detection device and calibration method | |
| EP2725367A1 (en) | Method and device for monitoring partial discharges | |
| CN108872739B (en) | Equivalent test method for electromagnetic radiation effect of glowing bridge wire type electric explosion device | |
| CN108872740B (en) | Method for calibrating and predicting ignition temperature rise of exposed bridge wire of electric explosion device under steady state | |
| CN104481608A (en) | Temperature measuring device, aerial turboprop engine and temperature measuring method | |
| RU2684686C1 (en) | Device for non-contact determination of conductor temperature, through which current flows | |
| dos Santos et al. | Datacenter thermal monitoring without blind spots: FBG-based quasi-distributed sensing | |
| CN209606320U (en) | All -fiber humidity sensing device | |
| Berger et al. | Spread spectrum techniques for measurement of dielectric aging on low voltage cables for nuclear power plants | |
| RU178693U1 (en) | DEVICE FOR TESTING SYSTEMS INCLUDING ELECTRIC IGNITION DEVICE ON THE PROTECTION OF HAZARDOUS CIRCUITS FROM EXPOSURE TO ELECTROMAGNETIC FIELDS | |
| RU2664763C1 (en) | Measurement system of induced currents in resistive elements of electroexplosive device (eed) | |
| Lu et al. | Temperature rise test method of hot bridgewire EED under steady conditions | |
| CN115842182A (en) | Distributed optical fiber temperature measurement system and temperature measurement method for cascade energy storage battery | |
| RU137374U1 (en) | FIBER OPTICAL DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE DISTRIBUTION | |
| Saxena et al. | Studies on thermal profile measurement and fire detection in a power supply cable of a synchrotron radiation source by Raman optical fiber distributed temperature sensor system | |
| CN210400660U (en) | Exposed bridge wire optical fiber temperature measurement and calibration system of stable and constant electric explosion device | |
| RU176125U1 (en) | MAXIMUM Induced Current Sensor in an Electrical and Explosive Device |