一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及整機(jī)雷電效應(yīng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，特別涉及一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0003]雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)主要用來(lái)確定飛機(jī)電子電氣系統(tǒng)連接電纜束上感應(yīng)的瞬態(tài)波形，驗(yàn)證雷電防護(hù)設(shè)計(jì)的效果。整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)包含掃頻測(cè)試和電流脈沖測(cè)試兩種測(cè)試方法。
[0004]掃頻測(cè)試采用頻域測(cè)量法，通過(guò)測(cè)量瞬態(tài)感應(yīng)電壓/電流與飛機(jī)注入電流之間的轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)確定瞬態(tài)感應(yīng)。由于該試驗(yàn)技術(shù)的復(fù)雜性、特殊性，因此試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)合適的時(shí)頻域變換、外推、修正等數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
[0005]我國(guó)在大型客機(jī)防雷擊技術(shù)上尚處于起步階段，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有單位能夠開(kāi)展飛機(jī)整機(jī)的雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)，目前查不到有關(guān)相關(guān)研究技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，能夠獲取真實(shí)雷電環(huán)境下航空器關(guān)鍵電子電氣系統(tǒng)電纜束的瞬態(tài)響應(yīng)，分析和判定航空器雷電效應(yīng)防護(hù)能力。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，其特點(diǎn)是，包含:
SI，掃頻測(cè)試系統(tǒng)接入到飛機(jī)上；其中所述的掃頻測(cè)試系統(tǒng)包含:
電流信號(hào)發(fā)生器；功率放大器，其與電流信號(hào)發(fā)生器輸出端相連；網(wǎng)絡(luò)分析儀，其一端與艙體的電流輸入端相連，用于接收電流參考信號(hào)，其另一端與飛機(jī)內(nèi)部被測(cè)電纜線束位置相連，用于接收電流測(cè)試信號(hào)；上位機(jī)，其與網(wǎng)絡(luò)分析儀相連；
S2，掃頻測(cè)試系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行掃頻測(cè)試獲得電纜線束的轉(zhuǎn)移函數(shù)；
S3，電流信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流，并送至上位機(jī)處理得出雷電流時(shí)域；
S4，上位機(jī)采用NUFFT算法將標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流時(shí)域變換成雷電流頻譜；
S5，上位機(jī)進(jìn)行電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)處理得出電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)的序列數(shù)據(jù)，并通過(guò)NUFFT算法將所述的電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)的序列數(shù)據(jù)變換成時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0008]所述的步驟S2包含:
S2.1，電流信號(hào)發(fā)生器對(duì)艙體的電流輸入端施加一掃頻測(cè)試電流，得出校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)；
S2.2，電流信號(hào)發(fā)生器對(duì)飛機(jī)內(nèi)部被測(cè)電纜線束位置施加一掃頻測(cè)試電流，得出電纜線束測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的電纜線束測(cè)量數(shù)據(jù)與校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的復(fù)數(shù)之比為電纜線束的轉(zhuǎn)移函數(shù)。
[0009]所述的步驟S3包含:
S3.1，電流信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流，并通過(guò)上位機(jī)仿真雷電流的波形；
S3.2，上位機(jī)計(jì)算仿真雷電流的波形得出雷電流時(shí)域。
[0010]所述的步驟S4后還包含:
步驟S7，設(shè)定NUFFT算法的參數(shù)使得雷電流頻譜計(jì)算輸出點(diǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)移函數(shù)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)相匹配。
[0011]所述的電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)處理為:將轉(zhuǎn)移函數(shù)和雷電流頻譜進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘。
[0012]所述的步驟S5后還包含:
S6，取時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)的幅度值得到電纜時(shí)域響應(yīng)的波形。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明可以獲取真實(shí)雷電環(huán)境下航空器關(guān)鍵電子電氣系統(tǒng)電纜束的瞬態(tài)響應(yīng)，分析和判定航空器雷電效應(yīng)防護(hù)能力。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法的流程圖； 圖2為本發(fā)明掃頻測(cè)試系統(tǒng)示意圖；
圖3為標(biāo)準(zhǔn)雷電流A波形的示意圖；
圖4為標(biāo)準(zhǔn)雷電流H波形的示意圖；
圖5輸入為雷電流A波形的艙體內(nèi)部電纜時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)波形。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖，通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0016]如圖1所示，一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，包含:
SI，掃頻測(cè)試系統(tǒng)接入到飛機(jī)上；其中所述的掃頻測(cè)試系統(tǒng)包含:
電流信號(hào)發(fā)生器；功率放大器，其與電流信號(hào)發(fā)生器輸出端相連；網(wǎng)絡(luò)分析儀，其一端與艙體的電流輸入端相連，用于接收電流參考信號(hào)，其另一端通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器與飛機(jī)內(nèi)部被測(cè)電纜線束位置相連，用于接收電流測(cè)試信號(hào)；上位機(jī)，其與網(wǎng)絡(luò)分析儀相連(參見(jiàn)圖2)；
掃頻測(cè)試時(shí)注入到飛機(jī)附著點(diǎn)的電流為低幅度正弦電流波形。頻率范圍需要能夠表征雷電感應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)，一般情況，最低的頻率為100Hz，從而能夠確定滲透和結(jié)構(gòu)電壓特性；最高頻率需要達(dá)到50MHz，從而確定飛機(jī)和電纜線束上諧振效應(yīng)。
[0017]本實(shí)施例中，通過(guò)艙體模型替代飛機(jī)作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展整機(jī)雷電間接效應(yīng)模擬測(cè)試，試驗(yàn)采用了完全導(dǎo)體回路裝置，在艙體一端模擬雷擊輸入點(diǎn)位置注入電流信號(hào)，在另一端模擬雷電流退出點(diǎn)位置，電流信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬機(jī)身再通過(guò)導(dǎo)體回路裝置返回，和信號(hào)源一起構(gòu)成電流通道的回路。
[0018]S2，掃頻測(cè)試系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行掃頻測(cè)試獲得電纜線束的轉(zhuǎn)移函數(shù)；
S3，電流信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流，并送至上位機(jī)處理得出雷電流時(shí)域；
S4，上位機(jī)采用NUFFT (非均勻逆向快速傅里葉變換)算法將標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流時(shí)域變換成雷電流頻譜；
S5，上位機(jī)進(jìn)行電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)處理得出電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)的序列數(shù)據(jù)，并通過(guò)NUFFT (非均勻逆向快速傅里葉變換)算法將所述的電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)的序列數(shù)據(jù)變換成時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0019]上述的步驟S2包含:
S2.1，為消除測(cè)試儀器系統(tǒng)進(jìn)行掃頻測(cè)試而由儀器、電纜、探頭等帶來(lái)的頻響誤差，需要進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)測(cè)試，電流信號(hào)發(fā)生器對(duì)艙體的電流輸入端施加一掃頻測(cè)試電流，得出校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)；
52.2，電流信號(hào)發(fā)生器對(duì)飛機(jī)內(nèi)部被測(cè)電纜線束位置施加一掃頻測(cè)試電流，得出電纜線束測(cè)量數(shù)據(jù)，電纜線束測(cè)量數(shù)據(jù)與校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的復(fù)數(shù)之比為電纜線束的轉(zhuǎn)移函數(shù)。
[0020]上述的步驟S3包含:
53.1，電流信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流，并通過(guò)上位機(jī)仿真雷電流的波形，根據(jù)SAE組織公布的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形，采用A波形的雷電流(參見(jiàn)圖3)和H波形的雷電流(參見(jiàn)圖4)；
S3.2，上位機(jī)通過(guò)Matlab計(jì)算仿真雷電流的波形得出雷電流時(shí)域。
[0021]上述的步驟S4后還包含:
步驟S7，設(shè)定NUFFT算法的參數(shù)使得雷電流頻譜計(jì)算輸出點(diǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)移函數(shù)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)相匹配。
[0022]上述的電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)處理為:將轉(zhuǎn)移函數(shù)和雷電流頻譜進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘。
[0023]在具體實(shí)施例中，上述的步驟S5后還包含:S6，通過(guò)用abs()函數(shù)取時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)的幅度值得到電纜時(shí)域響應(yīng)的波形，時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)波形的最大值即為電纜束上感應(yīng)的實(shí)際瞬態(tài)電平(ATL)，通過(guò)與瞬態(tài)控制電平(TCL)和設(shè)備瞬態(tài)設(shè)計(jì)電平(ETDL)比較，可以驗(yàn)證雷電防護(hù)設(shè)計(jì)的效果。
[0024]綜上所述，本發(fā)明一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，獲取真實(shí)雷電環(huán)境下航空器關(guān)鍵電子電氣系統(tǒng)電纜束的瞬態(tài)響應(yīng)，分析和判定航空器雷電效應(yīng)防護(hù)能力。
[0025]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包含: Si，掃頻測(cè)試系統(tǒng)接入到飛機(jī)上；其中所述的掃頻測(cè)試系統(tǒng)包含: 電流信號(hào)發(fā)生器；功率放大器，其與電流信號(hào)發(fā)生器輸出端相連；網(wǎng)絡(luò)分析儀，其一端與艙體的電流輸入端相連，用于接收電流參考信號(hào)，其另一端與飛機(jī)內(nèi)部被測(cè)電纜線束位置相連，用于接收電流測(cè)試信號(hào)；上位機(jī)，其與網(wǎng)絡(luò)分析儀相連； S2，掃頻測(cè)試系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行掃頻測(cè)試獲得電纜線束的轉(zhuǎn)移函數(shù)； S3，電流信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流，并送至上位機(jī)處理得出雷電流時(shí)域； S4，上位機(jī)采用NUFFT算法將標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流時(shí)域變換成雷電流頻譜； S5，上位機(jī)進(jìn)行電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)處理得出電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)的序列數(shù)據(jù)，并通過(guò)NUFFT算法將所述的電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)的序列數(shù)據(jù)變換成時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。2.如權(quán)利要求1所述的用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的步驟S2包含: S2.1，電流信號(hào)發(fā)生器對(duì)艙體的電流輸入端施加一掃頻測(cè)試電流，得出校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)； 52.2，電流信號(hào)發(fā)生器對(duì)飛機(jī)內(nèi)部被測(cè)電纜線束位置施加一掃頻測(cè)試電流，得出電纜線束測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的電纜線束測(cè)量數(shù)據(jù)與校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的復(fù)數(shù)之比為電纜線束的轉(zhuǎn)移函數(shù)。3.如權(quán)利要求2所述的用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的步驟S3包含: 53.1，電流信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流，并通過(guò)上位機(jī)仿真雷電流的波形； S3.2，上位機(jī)計(jì)算仿真雷電流的波形得出雷電流時(shí)域。4.如權(quán)利要求3所述的用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的步驟S4后還包含: 步驟S7，設(shè)定NUFFT算法的參數(shù)使得雷電流頻譜計(jì)算輸出點(diǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)移函數(shù)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)相匹配。5.如權(quán)利要求1所述的用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)處理為:將轉(zhuǎn)移函數(shù)和雷電流頻譜進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘。6.如權(quán)利要求1所述的用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的步驟S5后還包含: S6，取時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)的幅度值得到電纜時(shí)域響應(yīng)的波形。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于整機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)的時(shí)頻域數(shù)據(jù)處理方法，該方法包含：S1，掃頻測(cè)試系統(tǒng)接入到飛機(jī)上；S2，掃頻測(cè)試系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行掃頻測(cè)試獲得電纜線束的轉(zhuǎn)移函數(shù)；S3，電流信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流，并送至上位機(jī)處理得出雷電流時(shí)域；S4，上位機(jī)采用NUFFT算法將標(biāo)準(zhǔn)波形的雷電流時(shí)域變換成雷電流頻譜；S5，上位機(jī)進(jìn)行電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)處理得出電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)的序列數(shù)據(jù)，并通過(guò)NUFFT算法將電纜頻域瞬態(tài)響應(yīng)的序列數(shù)據(jù)變換成時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠獲取真實(shí)雷電環(huán)境下航空器關(guān)鍵電子電氣系統(tǒng)電纜束的瞬態(tài)響應(yīng)，分析和判定航空器雷電效應(yīng)防護(hù)能力。
【IPC分類(lèi)】G01R23/16, G01R31/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105158562
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510706329
【發(fā)明人】王萬(wàn)富, 方金鵬, 陳奇平, 王曉冰, 張慧媛
【申請(qǐng)人】上海無(wú)線電設(shè)備研究所
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日