军用系统对邻近雷击敏感度测试方法介绍

冯学丽

（北京宇航系统工程研究所，北京 100076）

军用系统对邻近雷击敏感度测试方法介绍

冯学丽

（北京宇航系统工程研究所，北京 100076）

国内的军用电磁兼容标准（例如：GJB 1389A《系统电磁兼容性要求》）有介绍雷电的间接效应，来自邻近雷击（云对地）的电磁场模拟参数，缺乏军用系统对邻近雷击的敏感度试验方法。本文从预测试评估、测试系统配置、测试步骤和总结4个方面介绍了军用系统对邻近雷击敏感度测试方法。本测试方法适用于军用航空、海上、空间、地面系统。

待测系统；军用系统；邻近雷击；敏感度；测试方法

中国的军用电磁兼容标准（例如：GJB1389A《系统电磁兼容性要求》）有介绍雷电的直接效应和间接效应，雷电模拟波形及参数，来自邻近雷击（云对地）的电磁场参数，缺乏军用系统对邻近雷击敏感度测试方法。

测试方法是进行电磁环境效应测试的必要条件之一，缺乏测试方法就无法衡量军用系统对邻近雷击的敏感度是否达到要求、是否满足作战时的需要。

本文通过调研国内外雷电测试方法，从预测试评估、测试设备、测试配置、测试步骤、数据提供5个方面介绍了军用系统对邻近雷击敏感度测试方法，最后对此测试方法进行了总结。

本测试方法适用于军用航空、海上、空间、地面系统。

1 预测试评估

预测试评估用来确定主要的电流路径、电磁场入口、试验的方位和配置、待测系统的试验条件、电流测量点。能量耦合分析可以识别采集数据设备（包括电流探头组）的类型和容量需求。

预测试评估的具体内容有：

1）确定待测系统关键的功能和电路，待测系统邻近雷击保护措施和预期的效果，保护措施是否可修复或可更换，待测系统的操作和检查步骤，待测系统的失效判据和安全裕量，需要监测的待测系统的关键数据；

2）确定最大／最小敏感度对应的待测系统的配置和工作模式；

3）确定可能的邻近雷击电磁场入口，主要的电流路径，电流测量的位置；

4）执行能量耦合分析来识别采集数据设备（包括电流探头组）的类型和容量需求，开口式电流探头会被经常使用，它不影响电缆或待测系统壳体屏蔽层的完整性。

之前试验的分析和数据可以用作本次试验的参考，以便更好地确定试验范围。

2 测试设备

测试设备主要由以下几部分组成：

1）邻近雷击模拟器（包括充电器） 通常为1个大的Marx发生器，用来产生邻近雷击脉冲；

2）电流探头 用来测量耦合到待测系统的电流，可能需要几种不同的规格，需要考虑物理尺寸和电流测试能力等因素，开口式电流探头用来测量耦合到待测系统电缆的电流，表面电流探头用来测量耦合到待测系统表面的电流；

3）远置单元 把探头输入的电信号转换为光信号，通过光纤输出，可能需要几种不同的规格，需要考虑物理尺寸和电流／电压处理能力等因素；

4）数字示波器 用来记录和显示电流和电压测量，频率范围为100 k Hz～400 MHz；

5）电场探头和磁场探头 用来校准或实时进行场监测；

6）笔记本电脑和邻近雷击敏感度测试软件 用来执行测试，并处理和存储数据。

3 测试配置

典型的测试配置示意图见图1。邻近雷击模拟器产生的脉冲用大面积的电流传输网格传输（电流传输网格面积的大小的确定，要考虑待测系统的大小），经过放电电阻对接地平板进行放电。通过调节放电电阻可以得到想要的脉冲波形，使试验区域的电磁场参数符合GJB 1389A《系统电磁兼容性要求》的要求。为了减少电磁场对测量信号的干扰，电流探头、电场探头和磁场探头均需要使用远置单元进行电／光转换，通过光纤传输到远处，再与接收设备相连接。

图1 典型的邻近雷击敏感度测试配置示意图

使用如下方法。

1）快速响应电流探头用来监测电流和测试能量，远置单元用来转换电信号成光信号，通过光纤传输给屏蔽监测室里的接收器，接收器把光信号重新转换成电信号，处理后用数字示波器接收，并记录在笔记本电脑里做进一步的数据处理。数据处理软件检出想要的测试参数，绘制曲线。

2）沿着试验场所中心轴线向外进行校准，确定符合场强要求的区域。在试验期间，用场强探头监测符合要求的试验区域的场强。

3）至少测试待测系统的2个方位（相对于磁场分量），也就是平行于磁场分量和垂直于磁场分量2个方位。由于系统的复杂程度和预期的多种耦合路径，预测试评估可能确定更多需要测试的方位。对于带有长连接线的配置，应该把连接线支撑在最大耦合处，通常支撑在接地平板上方1 m处。

4）在开始校准和试验之前，应留出足够的时间让测试设备工作稳定。测试过程中，注意检查测试设备是否出现过载情况。

5）测试设备（比如示波器）应按周期到有资质的计量单位进行计量。

4 测试步骤

主要的测试步骤如下。

1）依照图1布置待测系统的邻近雷击敏感度试验。

2）根据预测试评估确定的待测系统的配置和工作模式矩阵来布置待测系统，给待测系统上电，进行试验前基本功能检查。

3）确认仪器设备操作正常，确保人员在安全的距离范围。

4）待测系统被模拟的邻近雷击电磁场照射。每次照射期间，应该按照待测系统的操作规程让待测系统正常运行。每次被照射后，应检测待测系统是否能正常操作、是否出现性能下降、是否发生损坏。

5）如果待测系统没有出现失效，在每个待测系统方位上，待测系统应被照射至少3次。如果出现敏感现象，确定影响到必要恢复步骤的待测系统部件和恢复时间。如果可能（待测系统没有发生损坏），验证敏感现象的可复现性，必要的话，确定极限和安全裕量。如果有异常情况发生，受影响的设备和（或）部件应当被识别出来，重新开关电源来恢复正常的操作，记录恢复时间。

6）在预测试评估确定的不同的方位和若干试验等级（例如50%和100%）下，对待测系统进行测试。

7）对预测试评估确定的所有的待测系统配置和工作模式重复步骤1）－步骤6）。

5 数据提供

数据提供的要求如下。

1）要提供待测系统的详细信息，比如硬件名称、型号、序列号，操作步骤，特定的电起爆装置的参数。2）给出测试配置图或照片。

3）列出所有测试仪器设备的校准信息：校准有效日期、传感器／电缆的校准因子。

4）试验前对测试系统和待测系统的检查结果。

5）纪录待测系统的配置、工作模式、操作步骤。

6）提供测试结果，比如曲线、图和数据表，曲线上应包含极限值。

7）纪录对试验大纲和试验方法要求的偏离。

8）对于测试结果的分析与建议。

6 结 语

本文所介绍的军用系统对邻近雷击敏感度测试方法有以下3个优点：

1）能够有效模拟邻近雷击所产生的电磁场强度及持续时间；

2）适用范围广，可以用来测试军用航空、海上、空间、地面系统；

3）可以测试体积较大的系统，如：装甲车、导弹系统。

邻近雷击模拟器、电流探头、电场探头、磁场探头、远置单元的技术参数，具体的试验场所搭建，以及放电电阻阻值选择等需要进一步的工程实践来进行摸索。

［1］ Test Operations Procedure（TOP）Electromagnetic Environmental Effects System Testing，ADA506300，Survivability，Vulnerability ＆Assessment Directorate（TEDT－WSV－E），US Army White Sands Missile Range，2009．

［2］ GJB 1389A，系统电磁兼容性要求［S］．

O441

A

1008－1542（2011）12－0154－03

2011－06－20；责任编辑：李 穆

冯学丽（1978－），女，湖北鄂州人，硕士，主要从事电磁兼容设计与试验验证方面的工作。