Камера отличается особой компоновкой, специально разработанной системой заземления и использованием гибридного радиопоглощающего материала комбинированной высоты. Это позволяет проводить высокоточные измерения индустриальных радиопомех, обеспечивая соответствие продукции, выпускаемой самим предприятием и сторонними организациями, требованиям Технического регламента Таможенного союза.
Комплекс оснащен самыми точными на сегодняшний день радиотехническими средствами измерений как зарубежного, так и отечественного производства. Благодаря тому, что широкие измерительные возможности сконцентрированы в рамках единого испытательного комплекса, он является уникальным для мировой практики.
Во ВНИИФТРИ особо отмечают, что при его создании использованы преимущественно отечественные приборы, устройства и материалы, по своим свойствам соответствующие лучшим зарубежным аналогам. Весь программно-математический аппарат для проведения измерений и обработки их результатов разработан специалистами института. Будучи эталонной площадкой для проведения испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС), комплекс обеспечивает гарантированное признание за рубежом результатов испытаний, проведенных в России.
«Все научные метрологические институты развитых стран мира оснащены испытательными площадками эталонного класса, — рассказал “Стимулу” начальник научно-исследовательского отделения обеспечения единства измерений при разработке, испытаниях и применении продукции ВНИИФТРИ Максим Шкуркин. — Это и Национальный институт стандартов и технологий в США, и Национальная физическая лаборатория в Великобритании, и Национальный институт метрологии в Китае. Теперь и в России во ФГУП ВНИИФТРИ — центре государственных первичных эталонов — появился такой инструмент. В отличие от существующих в нашей стране испытательных комплексов коммерческого класса разработанная камера и комплекс на ее основе являются эталонными, то есть обеспечивают наилучшие показатели точности при измерении нормируемых параметров электромагнитной совместимости, а также антенн, используемых для испытаний на ЭМС».
Новая камера предназначена для испытаний автомобильных компонентов на ЭМС в соответствии со строгими требованиями нового межгосударственного стандарта ГОСТ CISPR 25-2023 для испытательных площадок ЭМС, включая предельно допустимое отклонение напряженности электрического поля (±6 дБ для 90% частот).
Испытаний в таких условиях требуют, например, современные системы управления двигателем, блоки управления бортовой сетью, системы беспроводной связи (включая модули Bluetooth, Wi-Fi, и LTE/5G), а также радиочастотные идентификаторы для систем доступа без ключа и электронные компоненты систем активной безопасности, такие как радары и системы предотвращения столкновений.
Испытательный комплекс построен с учетом стандартов CISPR 12 и CISPR 25. Это межгосударственные стандарты, регламентирующие средства и методы испытаний как транспортных средств, моторных лодок и иных устройств с двигателями внутреннего сгорания, так и электронных и электрических компонентов, устанавливаемых на эти средства. Комплекс позволит проводить высокоточные измерения индустриальных радиопомех, создаваемых транспортными средствами и их электронными компонентами. Их соответствие стандарту обеспечит безопасность пассажиров и пешеходов, экологическую безопасность ТС, позволит оптимизировать работу двигателя, а также избежать возможных сбоев в работе аварийных служб, навигационных систем, средств радиосвязи, вызванных индустриальными радиопомехами.
Будучи эталонной площадкой для проведения испытаний на электромагнитную совместимость, комплекс обеспечивает гарантированное признание за рубежом результатов испытаний, проведенных в России
«Для обеспечения безопасности дорожного движения любое транспортное средство, являющееся объектом технического регулирования, должно соответствовать обязательным требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 018/2011 “О безопасности колесных транспортных средств” и правил Европейской экономической комиссии ООН № 10, в том числе по уровню допускаемой помехоэмиссии и устойчивости к индустриальным радиопомехам. Оценка соответствия или несоответствия транспортного средства, его электронного и электрического компонента регламентированным нормам ЭМС осуществляется на этапе их испытаний перед выходом в обращение на рынок. Именно для таких испытаний нужны специализированные измерительные комплексы и испытательное оборудование, которые обеспечивают возможность измерений показателей ЭМС с требуемой точностью», — пояснил Максим Шкуркин.
Наиболее распространенные проблемы, связанные с несоблюдением требований по электромагнитной совместимости, — некорректная работа электронных устройств вплоть до их полного отказа. Это относится к внутрисистемной ЭМС. Пренебрежение правилами проектирования и разработки на уровне межсистемной ЭМС — взаимодействия между системами — влечет за собой снижение уровня помехоустойчивости и помехоэмиссии. Это может стать причиной серьезных происшествий с существенными экономическими, техническими, людскими и даже военно-политическими потерями.
Одним из наиболее известных исторических событий, связанных с недостаточным обеспечением ЭМС, стал пожар на авианосце ВМС США «Форрестол» 29 июля 1967 года. Он был вызван самопроизвольным пуском ракеты из-за скачка напряжения при переключении источников питания. В результате инцидента погибло 134 человека, ранен 161. Материальный ущерб составил 72 млн долларов (650 млн долларов в нынешних ценах), не считая стоимости сгоревших самолетов.
Одним из наиболее известных исторических событий, связанных с недостаточным обеспечением ЭМС, стал пожар на авианосце ВМС США «Форрестол» 29 июля 1967 года. Он был вызван самопроизвольным пуском ракеты из-за скачка напряжения при переключении источников питания
«Другая нашумевшая история случилась в ходе Фолклендской войны в мае 1982 года, — рассказывает Максим Шкуркин. — Не без помощи Советского Союза противокорабельная ракета аргентинских ВВС поразила британский эсминец “Шеффилд”. При организации сеанса космической связи корабельные радиолокационные станции были выключены, так как формировали радиопомехи и мешали этому сеансу как раз из-за электромагнитной несовместимости. Отключением РЛС воспользовались аргентинцы для нанесения удара. В результате инцидента планы на быструю победоносную операцию были сорваны. Великобритания потеряла эсминец — штаб ПВО всей операции, одну ядерную боеголовку (минимум), 20 человек убитыми, 28 ранеными. “Шеффилд” стал первым британским военным кораблем, уничтоженным после Второй мировой войны».
Безэховые камеры, исходя из названия, предназначены для формирования условий, при которых не будет эха, то есть отражений. В данном случае отражений электромагнитных волн. Тем самым обеспечивается соблюдение основного условия для достоверных антенных и полевых (электромагнитных) измерений — условия свободного пространства. То есть при распространении электромагнитных волн в камере они не испытывают отражений от стен, потолка и пола камеры, а поглощаются специальным радиопоглощающим материалом, которым облицованы все внутренние поверхности этой камеры. Такие полностью безэховые камеры применяют для измерений характеристик антенн, радиолокационных и связных станций, средств радионавигации, радиолокационных измерений.
Камера становится полубезэховой, когда одна из ее поверхностей не покрыта радиопоглощающим материалом. Чаще всего такой поверхностью является пол. Вместо поглотителя используется металлическая пластина заземления, то есть практически идеальный отражатель.
В 70-х годах прошлого столетия с целью обеспечения единства, воспроизводимости и точности измерений было предложено измерять напряженность электрического поля радиопомех над металлической подстилающей поверхностью, не пренебрегая отражением от этой поверхности в результатах измерений, а учитывая его. Первые испытательные площадки представляли собой свободную от сторонних предметов, зданий и сооружений область, покрытую металлической сеткой, тканью или настилом.
Камера становится полубезэховой, когда одна из ее поверхностей не покрыта радиопоглощающим материалом. Чаще всего такой поверхностью является пол. Вместо поглотителя используется металлическая пластина заземления, то есть практически идеальный отражатель
Из-за зависимости результатов измерений от погодных условий и атмосферных воздействий, а также от влияния сторонних радиопомех такие открытые площадки начали защищать с помощью экранирующих и радиопоглощающих материалов. Таким образом появился новый класс безэховых камер — полубезэховые экранированные камеры, которые в настоящее время являются основным видом испытательного оборудования, применяемого для измерений излучаемых радиопомех, то есть для испытаний на ЭМС. Однако открытые испытательные площадки больших геометрических размеров, например площадка 80 × 50 метров компании Keysight (США), также применяются, но в большей степени для выполнения прецизионных измерений параметров антенн, используемых для испытаний на ЭМС.
Сфера применения безэховых и полубезэховых камер чрезвычайно широка и охватывает все области знаний, связанные с распространением электромагнитных волн. Это незаменимый инструмент, который всегда используется при создании радиоэлектронной, электронной, электрической продукции как на этапе разработки и отладки, так и при выпуске в обращение и в ходе эксплуатации.
«В безэховых и полубезэховых камерах формируются различные нормированные условия испытаний, — пояснил Максим Шкуркин. — В БЭК — условия свободного пространства, то есть отсутствие отражений, а в ПБЭК — условия абсолютных отражений от подстилающей поверхности. Если измерительная (испытательная) задача требует соблюдения условий свободного пространства, то ее решают в БЭК. К таким задачам относят измерения характеристик антенн (антенны связи, навигации, радиолокации и так далее), радиолокационные измерения, измерения характеристик электромагнитных полей. Если требуется наличие отражающей подстилающей поверхности и отсутствие отражений от других объектов, то ее решают в ПБЭК. Как правило, это задачи ЭМС и некоторые виды антенных измерений, но в целях решения задач ЭМС».
«Нашу камеру мы возвели примерно за год, ввели в строй в середине 2023-го, — рассказывает Максим Шкуркин. — Затем закупали необходимое оборудование, которое позволило на базе этой камеры проводить испытания. А нынешней осенью, получив все оборудование, провели аттестацию. При создании камеры труднее всего было смоделировать в ней электродинамические процессы, чтобы определить оптимальные места размещения ее рабочих зон. Непросто было монтировать гибридный радиопоглощающий материал, а также обеспечить требуемые значения отклонения уровня пола камеры от плоской поверхности. Этому параметру уделили особое внимание. Дело в том, что при выполнении радиоизмерений любые отклонения плоскости пола от поверхности первого порядка приводят к изменению фазовых соотношений прямой и отраженной от пола электромагнитных волн, а это в конечном счете увеличивает погрешности измерений. При размерах пола камеры 19 × 12 метров амплитуда вариаций его уровня не превысила четырех миллиметров».
Комплекс средств для проведения высокоточных измерений параметров ЭМС позволяет проводить испытания медицинской техники, оборудования для атомных станций, авиационной и космической техники, а также тестировать крупногабаритные объекты, включая автотранспорт с двигателями внутреннего сгорания, гибридные автомобили, электромобили, а также радиоэлектронные автомобильные компоненты.
Кроме обеспечения условий свободного пространства конструкция камеры обеспечивает экранирование радиоизлучений, то есть минимизирует влияние сторонних радиопомех на результаты измерений, выполняемых внутри камеры. Работает также принцип взаимности: процессы, происходящие внутри камеры, остаются скрытыми для внешнего наблюдателя. Второе свойство экрана используется для защиты персонала от интенсивных электромагнитных излучений при испытаниях продукции на устойчивость к излучаемым радиопомехам, когда формируются электромагнитные поля напряженностью до 200 В/м и выше, а также для обеспечения заданных требований по защите информации от негласного съема.
Темы: Инновации