專利名稱：：油量表抗電磁耦合干擾的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種油量表抗電磁干擾的屏蔽體的設(shè)計方法，屬于應(yīng)用基礎(chǔ)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：當(dāng)今電子設(shè)備及電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是多功能、高靈敏度、小型化、集成化，由此伴隨而來的系統(tǒng)電磁兼容性問題異常復(fù)雜。飛機擁有眾多的電子設(shè)備，信號繁多，線路復(fù)雜，電磁環(huán)境十分苛刻。其中電磁耦合干擾是機載設(shè)備出現(xiàn)電磁兼容問題的一個很重要的原因。機載設(shè)備中，油量表是眾多電子設(shè)備之一，其能否穩(wěn)定工作，是確保飛機安全飛行的一個重要原因。實際測試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電臺進行通信時，油量表的油量值會無序跳變，嚴(yán)重影響了飛機的安全飛行。圖3為受干擾油量表的簡單結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為油量表前端傳感器的簡單示意圖。根據(jù)油量表前端傳感器的物理特征，在兩極板間加載電壓源，圖6圖7為采用數(shù)值算法計算出傳感器的在某一頻點輻射方向圖。由于機腹天線為全向天線，與傳感器的相對位置如圖9所示，可知油量表前端傳感器很容易受電磁耦合干擾(頻率依據(jù)機載電臺)。又由于油量表的工作環(huán)境的特殊性，即其前端傳感器需浸入油中，所以需要針對上述特殊情況設(shè)計屏蔽體，用來較好的屏蔽外界電磁波的干擾。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對這一技術(shù)問題提出一種針對油量表的抗電磁干擾的屏蔽體的設(shè)計方法。該方法解決問題簡便明了，工程可實施性好，具有一定的擴展性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)的一種油量表抗電磁干擾屏蔽體的設(shè)計方法，其特征在于包括以下步驟1)確定需要屏蔽的干擾源的頻譜特性；2)確定油量表的敏感特性，對實際受擾的油量表進行敏感度測試，擬合出敏感特性曲線；3)根據(jù)截止波導(dǎo)的相關(guān)理論，根據(jù)實際的屏蔽需求和油量表的工作環(huán)境要求，計算屏蔽體的圓孔尺寸；4)在計算機中建立仿真模型，并進行數(shù)值仿真運算，比對屏蔽效果；5)結(jié)合上述計算結(jié)果，指導(dǎo)加工實物。進一步地在所述步驟l)中，可以根據(jù)需要屏蔽的干擾源給出的頻率和功率技術(shù)指標(biāo)，確定其頻譜特性。在所述步驟l)中，也可通過實際測試的方法確定需要屏蔽的千擾源的頻譜特性，這時采用不同接收頻段的天線和接收機來測量實際干擾源的頻率及幅值。在所述步驟2)中，依據(jù)軍標(biāo)RS103的規(guī)定，使用所需頻率的發(fā)射天線、功率放大器、信號源、場強計、場強探頭對實際受擾的油量表進行敏感度測試。本發(fā)明的優(yōu)點在于1解決了機載油量表受電磁干擾問題。該方法為機載油量表前端傳感器提供一個可以抵御電磁干擾的屏蔽體，使其可以在電磁輻射(根據(jù)機載設(shè)備的頻率)下正常工作，同時又不影響油量表的正常工作。2可實施性好，易于工程實踐。本方法基本從系統(tǒng)的外圍考慮，沒有更改系統(tǒng)內(nèi)部電路，方法簡便，易于工程實踐。其中所設(shè)計的屏蔽體采用合成材料表面鍍銅以及屏蔽體打孔的方法，大大減小了屏蔽體的重量，既滿足機載設(shè)備對重量嚴(yán)格限制的要求，又具有良好透油性，從而不影響傳感器的工作。圖1為測量儀器布置圖2為設(shè)計的屏蔽體結(jié)構(gòu)樣圖3為受干擾油量表的簡單結(jié)構(gòu)示意圖4為油量表前端傳感器的簡單示意圖5表示圓波導(dǎo)的前幾個TE模和TM模的截止頻率；圖6圖7為油量表前端傳感器的等效天線方向圖；圖8為油量表系統(tǒng)的敏感特性曲線；圖9為機腹天線與傳感器的相對位置圖io為電磁屏蔽體的屏蔽效果圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明是一種機載油量表的抗電磁干擾屏蔽體的設(shè)計方法，基于截止波導(dǎo)的相關(guān)理論，包括數(shù)學(xué)建模和數(shù)值運算，根據(jù)計算結(jié)果進行屏蔽體的合理設(shè)計。該方法的具體步驟為(1)確定干擾源的頻譜特性確定需要屏蔽的干擾源的頻譜特性，一般機載電臺會給出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，如頻率和功率。若實際電磁環(huán)境不清楚，采用實際測試的方法確定機載干擾源的特性，測試方法有許多種，可采用不同接收頻段的天線和接收機來測量實際干擾源的頻率及幅值；(2)確定油量表的敏感特性。對實際受擾的油量表進行敏感度測試，擬合出敏感特性曲線；測試時，一般可依據(jù)軍標(biāo)的規(guī)定RS103進行。即使用所需頻率的發(fā)射天線、功率放大器、信號源、場強計、場強探頭等構(gòu)成，具體測量時的儀器布置如圖1所示。根據(jù)測試所得的離散點，可擬合出油量表系統(tǒng)的敏感特性曲線，如圖8所示。(3)根據(jù)實際測試的敏感度曲線，確定所設(shè)計的屏蔽體應(yīng)提供的屏蔽效能值。由于設(shè)計屏蔽體時，應(yīng)以系統(tǒng)敏感門限最低值為基礎(chǔ)，以圖8為例，敏感門限最小值為20v/m，若達到軍標(biāo)規(guī)定要求，屏蔽體至少需提供20dB的屏蔽效能值。由于機載油量表前端傳感器工作于飛機油料中，所以根據(jù)傳感器的物理特征設(shè)計出開有圓孔的金屬筒狀屏蔽體。金屬筒上的圓孔可以較好使油料順暢通過而不會影響傳感器的工作。圓孔的大小主要是依據(jù)截至波導(dǎo)的性質(zhì)?，F(xiàn)將相關(guān)理論陳述如下假定電磁波沿e—"M專播，其中k卜k2-々2。我們知道圓波導(dǎo)支持TE、TM型電磁波，對于TE模，Ez=0，而Hz是波方程V2Hz+k2Hz的解。若Hz(p，0，z)=hz(p,-)e"f<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(1)則式(l)可以用圓柱坐標(biāo)系表示成<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(2)這樣可得h)=[Asin(n0)+Bcos(n0)]Jn(kcp)(3)由波導(dǎo)壁上的邊界條件Etan=0，以及圓波導(dǎo)在圓柱坐標(biāo)系中的橫向場的關(guān)系式可得<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage5</formula>是Jn對其自變量的微商，假如J'n(X)的根定義為p'w(4)則可得截止波數(shù)<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage5</formula>a為圓波導(dǎo)的半徑。表1為圓波導(dǎo)TE模前幾項的p'^值。<table>complextableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>可得截止頻率為fk表lPCmn同理對于TM模，其截止頻率為-(5)圖5為TE禾HTM模的截止頻率的相對值。從圖中可見，TEn模的截止頻率最低。由于TEh模的截止頻率最低，遂設(shè)計時以其截止頻率為基準(zhǔn)。求得截止頻率后，依據(jù)下面的公式計算屏蔽效能-其中L為波導(dǎo)的長度，f是干擾信號頻率。除上述原理外，金屬筒開孔時還有以下三個原則a、開同等面積的孔時，盡量用圓孔代替方形孔；b、孔陣列的排列要規(guī)則；c、金屬線盡量不要從孔中穿過。依據(jù)上述原則，設(shè)計的屏蔽體如圖2所示即具有一定厚度的筒狀結(jié)構(gòu)，在筒的柱面開有許多圓孔，筒的材料為表面鍍銅的合成材料。(4)在計算機中建立仿真模型，并進行數(shù)值仿真運算，比對屏蔽效果，圖10為屏蔽效果圖。圖中顯示了在開孔直徑為lcm，厚度為2cm的電場的分布圖，其中淺色區(qū)域為屏蔽體的包圍空間，可以看出屏蔽效果很顯著，圖中所用輻射源為平面波，考慮到屏蔽體的屏蔽效能隨外界干擾頻率的升高而降低的特性，所選頻率為電臺最高工作頻率，幅值為lv/m。(5)結(jié)合上述計算結(jié)果，指導(dǎo)加工實物。權(quán)利要求1.一種油量表抗電磁耦合干擾的設(shè)計方法，其特征在于包括以下步驟1)確定需要屏蔽的干擾源的頻譜特性；2)確定油量表的敏感特性，對實際受擾的油量表進行敏感度測試，根據(jù)測試所得的離散點，擬合出敏感特性曲線；3)根據(jù)截止波導(dǎo)的相關(guān)理論，實際的屏蔽需求和油量表的工作環(huán)境要求，設(shè)計抗電磁干擾的屏蔽體；4)在計算機中建立仿真模型，并進行數(shù)值仿真運算，比對屏蔽效果；5)結(jié)合上述計算結(jié)果，指導(dǎo)加工實物。2.如權(quán)利要求1所述的油量表抗電磁干擾屏蔽體的設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟l)中，根據(jù)需要屏蔽的干擾源給出的頻率和功率技術(shù)指標(biāo)，確定其頻譜特性。3.如權(quán)利要求3所述的油量表抗電磁干擾屏蔽體的設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟l)中，采用不同接收頻段的天線和接收機來測量實際干擾源的頻率及幅值。4.如權(quán)利要求1所述的油量表抗電磁干擾屏蔽體的設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟2)中，依據(jù)軍標(biāo)RS103的規(guī)定，使用所需頻率的發(fā)射天線、功率放大器、信號源、場強計、場強探頭對實際受擾的油量表進行敏感度測試。5.如權(quán)利要求1所述的油量表抗電磁干擾屏蔽體的設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟3)中，根據(jù)傳感器的物理特征設(shè)計出開有圓孔的金屬筒狀屏蔽體，依據(jù)截至波導(dǎo)的性質(zhì)設(shè)計圓孔的大小。6.如權(quán)利要求6所述的油量表抗電磁干擾屏蔽體的設(shè)計方法，其特征在于設(shè)計圓孔的大小時，以圓波導(dǎo)的截止頻率最低的截止頻率為基準(zhǔn)，求得截止頻率后，依據(jù)下面的公式計算屏蔽效能<formula>seeoriginaldocumentpage2</formula>其中SE為屏蔽效能，L為波導(dǎo)的長度，f是干擾信號頻率。全文摘要本發(fā)明涉及油量表抗電磁干擾屏蔽體的設(shè)計方法，包括步驟1)確定需要屏蔽的干擾源的頻譜特性；2)確定油量表的敏感特性，對實際受擾的油量表進行敏感度測試，擬合出敏感特性曲線；3)根據(jù)截止波導(dǎo)的相關(guān)理論，根據(jù)實際的屏蔽需求和油量表的工作環(huán)境要求，計算屏蔽體的的圓孔尺寸；4)在計算機中建立仿真模型，并進行數(shù)值仿真運算，比對屏蔽效果；5)結(jié)合上述計算結(jié)果，指導(dǎo)加工實物。本發(fā)明解決了機載油量表受電磁干擾問題，使其可以在電磁輻射下正常工作，同時又不影響油量表的正常工作，所設(shè)計的屏蔽體重量輕，具有良好的透油性，使得油量表傳感器的工作不受影響。文檔編號G01F15/00GK101344417SQ20081011936公開日2009年1月14日申請日期2008年9月4日優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日發(fā)明者侯燕春,義王,蘇東林,閆照文,陳文青申請人:北京航空航天大學(xué)