一种电磁屏蔽门屏蔽效能测量方法及系统与流程

1.本发明涉及电磁兼容测量技术领域，具体涉及一种电磁屏蔽门屏蔽效能测量方法及系统。


背景技术：

2.以电磁脉冲、高功率微波武器为代表的新体制电磁强辐射源，和以瞬时大电流放电为主要特征的雷电等自然强电磁辐射源，可对水面舰艇的武器装备造成大规模电磁干扰，甚至电磁毁伤，对水面舰艇的作战能力构成重大威胁。电磁屏蔽室可以隔离电磁干扰，保护舰载敏感电子、电气设备正常工作，在现代水面舰艇上有广泛的应用。
3.屏蔽门作为电磁屏蔽室的重要组成部件，其屏蔽效能直接影响到整个屏蔽室的屏蔽效能，因此屏蔽门的设计生产厂家非常关注屏蔽门的屏蔽特性，通常在屏蔽门出厂之前要进行多轮测试、优化，以保证其屏蔽性能满足要求。
4.根据测试对象不同，目前国内已有多种层面的屏蔽效能测试标准规范，包括针对屏蔽体的gb/t12190-2021《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》、gjb3039-1997《舰船屏蔽舱室要求和屏蔽效能测试方法》、gjb6785-2009《军用电子设备方舱屏蔽效能测试方法》、gjb5240-2004《军用电子装备通用机箱机柜屏蔽效能要求和测试方法》和gjb5792-2006《军用涉密信息系统电磁屏蔽体等级划分和测量方法》等；针对屏蔽材料的gb/t30142-2013《平面型电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》、gb/t25471-2010《电磁屏蔽涂料的屏蔽效能测试方法》、gjb6190-2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》等，针对特殊结构的gjb 5185-2003《小屏蔽体屏蔽效能测量方法》等。
5.屏蔽门和屏蔽室、机柜等屏蔽体不同，屏蔽门自身不形成一个封闭、可供测量的区域，因此针对屏蔽体的测量方法和标准并不直接适用于屏蔽门。针对屏蔽材料的测量方法和标准，主要包括法兰同轴装置法和屏蔽室法，其中法兰同轴装置法适用于电磁屏蔽织物、电磁屏蔽玻璃、电磁屏蔽薄膜等电薄材料(材料厚度小于材料导电波长的1％)，屏蔽门不满足这一条件；屏蔽室法限定测试窗为规定尺寸的正方形，适用于测量电磁屏蔽材料在规定尺寸下的屏蔽效能，而屏蔽门形状大多为非正方形，而且屏蔽门作为一个整体，应测试其整体结构而非局部结构的屏蔽效能。
6.目前，国内没有针对电磁屏蔽门屏蔽效能规定测试方法，导致对屏蔽门屏蔽效能的正确测试和合理评判存在困难。


技术实现要素：

7.本发明的目的就是针对现有应用需求及方法缺项，提供一种电磁屏蔽门屏蔽效能的测量方法及系统，获得电磁屏蔽门的屏蔽效能数据，并提出陪试屏蔽室临界屏蔽效能的计算方法，为屏蔽门屏蔽效能的正确测试和合理评判提供方法依据。
8.本发明一种电磁屏蔽门屏蔽效能测量方法，其技术方案为，包括：
9.将待测试屏蔽门安装于预先制作的陪试屏蔽室上，并保证屏蔽门与陪试屏蔽室良
好的导电连接；
10.在屏蔽门打开状态下，将发射装置置于陪试屏蔽室外，接收装置置于陪试屏蔽室内，发射装置与接收装置之间的间距为指定间距l，将接收装置接收信号的幅值a1作为参考测量值；
11.保持发射装置发射功率不变、发射装置与接收装置之间的间距不变，关闭屏蔽门，将接收装置接收信号的幅值a2作为屏蔽测量值；
12.重复上述过程，完成所有测量频率点a1、a2测试；
13.基于公式计算出屏蔽门在各测量频率点的屏蔽效能，其中，a为常数。
14.较为优选的，所述陪试屏蔽室需满足ser≥se
r0
，其中，ser为陪试屏蔽室的屏蔽效能，se
r0
为陪试屏蔽室的屏蔽效能临界值。
15.较为优选的，所述陪试屏蔽室的屏蔽效能临界值se
r0
通过以下公式计算得到：
16.se
r0
＝se
ropen
se
d0
k
db
；
17.其中，se
ropen
为陪试屏蔽室开门状态下的屏蔽效能，se
d0
为待测屏蔽门的屏蔽效能设计值，k
db
为信号电平测试误差相关量。
18.较为优选的，所述陪试屏蔽室开门状态下的屏蔽效能se
ropen
通过以下公式计算得到：
[0019][0020]
其中，将发射装置与接收装置均置于陪试屏蔽室外，且使发射装置与接收装置之间的间距保持为所述指定间距l，所述接收装置测得的参考测量值为a0。
[0021]
较为优选的，所述k
db
通过以下公式计算得到：
[0022]kdb
＝-a
·
lgk；
[0023][0024]
其中，δ
db
为容许的信号电平测量误差。
[0025]
本方案还提供一种电磁屏蔽门屏蔽效能测量系统，包括预先制作的陪试屏蔽室、发射装置、接收装置和第一运算模块；
[0026]
所述陪试屏蔽室用于装配待测试的屏蔽门；
[0027]
发射装置包括信号发生器、功率放大器、辐射天线，接收装置包括接收天线、测量接收机(或频谱仪)。
[0028]
所述发射装置和接收装置用于在屏蔽门打开状态下，将发射装置置于陪试屏蔽室外，接收装置置于陪试屏蔽室内，并保证发射装置与接收装置之间的间距为指定间距l，通过接收装置得到参考测量值a1，以及保持发射装置发射功率不变、发射装置与接收装置之间的间距不变，关闭屏蔽门，通过接收装置得到屏蔽测量值a2；
[0029]
第一运算模块，用于接收参考测量值a1和屏蔽测量值a2数据，并基于公式计算出屏蔽门的屏蔽效能sed，其中，a为常数。
[0030]
较为优选的，还包括第二运算模块，所述第二运算模块用于根据公式se
r0
＝se
ropen
se
d0
k
db
计算出陪试屏蔽室的屏蔽效能临界值，并根据ser≥se
r0
输出陪试屏蔽室的屏蔽效能ser，所述陪试屏蔽室依据所述屏蔽效能ser进行制作。
[0031]
本发明的有益效果为：
[0032]
1、利用屏蔽门材质为空气时其屏蔽效能为0的极限条件，推导确定了屏蔽门屏蔽效能参考测量值的测试方法，并通过关门、开门两种状态下屏蔽室屏蔽效能相减得到单独屏蔽门的屏蔽效能。
[0033]
2、为保证测量结果的准确性，本方案对陪试屏蔽室的屏蔽效能进行了限定，降低了屏蔽室泄露对屏蔽门屏蔽效能测量的影响。
附图说明
[0034]
图1为现有屏蔽室参考测量值a0的测试示意图；
[0035]
图2为现有屏蔽室屏蔽测量值a2的测试示意图；
[0036]
图3为屏蔽门和陪试屏蔽室结构模型示意图；
[0037]
图4为本发明一种电磁屏蔽门屏蔽效能测量方法的流程示意图；
[0038]
图5为本发明测试参考测量值a1的布置示意图；
[0039]
图6为本发明测试屏蔽测量值a2的布置示意图。
具体实施方式
[0040]
为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0041]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0042]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0043]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0044]
本方案以gb/t12190-2021《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》、gjb5792-2006《军用涉密信息系统电磁屏蔽体等级划分和测量方法》等现行测试标准规定的电磁屏蔽室屏蔽效能测试方法和系统为基础，提出屏蔽门屏蔽效能测试方法及系统，因此首先简要介绍上述标准的测试方法，再介绍本方案的具体实施方式。根据上述标准，测试步骤如下：
[0045]
如图1所示，将发射天线和接收天线都置于屏蔽室外，并保持规定的距离l，通过检测设备测出接收信号a0作为参考测量值；
[0046]
如图2所示，将发射天线置于屏蔽室外，接收天线置于屏蔽室内，保持发射天线和接收天线的距离l不变，测量接收信号的幅值a2；
[0047]
将a0、a2代入公式(1)得到屏蔽室屏蔽效能se
[0048][0049]
式中，a0、a2根据应用场合不同可采用磁场强度、电场强度、电压、功率等物理量，a为常数，当a0、a2表示磁场强度、电场强度、电压时，a取值为20，当a0、a2表示功率时，a取值为10。
[0050]
本方案将屏蔽门安装在陪试屏蔽室上进行测量。要获得屏蔽门的屏蔽效能，需要对式(1)中参考测量值的测量方法进行修正。为便于和屏蔽室参考测量值a0区分，将屏蔽门的参考测量值记为a1。
[0051]
考虑一种极限情形，即屏蔽门材质为空气，此时屏蔽门的屏蔽效能应当等于0，根据(1)可得
[0052][0053]
即
[0054]
a1＝a2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0055]
由于屏蔽门材质为空气对应陪试屏蔽室开门状态，因此式(3)表明，屏蔽门参考测量值a1等于陪试屏蔽室开门时的屏蔽测量值a2，a1的测量方法为：陪试屏蔽室开门状态下，发射天线在屏蔽室外、接收天线在屏蔽室内接发收天线间距为l，接收天线接收到的信号幅值。这与(1)中屏蔽室参考测量值a0的物理含义和测试方法是不同的。
[0056]
进一步，由(1)可得
[0057][0058]
式中，sed为屏蔽门屏蔽效能，表示陪试屏蔽室关门状态下的屏蔽效能，表示陪试屏蔽室开门状态下的屏蔽效能。式(4)表明，屏蔽门的屏蔽效能等于陪试屏蔽室关门、开门两种状态下屏蔽效能的差值。
[0059]
对比上述屏蔽门屏蔽效能测试方法和gb/t12190-2021《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》规定的屏蔽室屏蔽效能测试方法，主要区别在于参考测量值的测量方法不同，而屏蔽测量值的测试方法相同。其他测试配置和参数，例如发射天线和接收天线形式、收发天线距离l、测试频率等参数，和gb/t12190-2021《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》规定的一致，具体信息可参考该标准。
[0060]
在上述a1的确定过程中，一个隐含的前提是陪试屏蔽室的屏蔽效能足够高(理想情况为无限大)，这样由陪试屏蔽室电磁泄露产生的影响足够小，以保证屏蔽门屏蔽效能测量的精度。现实情况是陪试屏蔽室的屏蔽效能总是有限的，因此需要确定：为了满足屏蔽门屏蔽效能测试要求，陪试屏蔽室的屏蔽效能应满足何种要求。屏蔽测量值a2中包含了待测
屏蔽门泄露产生的贡献和陪试屏蔽室泄露产生的贡献，其中仅由屏蔽门泄露产生的贡献记为a
21
，仅由陪试屏蔽室泄露产生的贡献记为a
22
，则在非相关情况下可以得出
[0061][0062]
记并定义δ
db
为允许的信号电平测量误差，即a2与待测屏蔽门泄露a
21
的差(以db表示)，则
[0063][0064]
式中，a
2db
＝a
·
lga2，a
21db
＝a
·
lga
21
。
[0065]
进而得到
[0066][0067]
假定待测屏蔽门的屏蔽效能设计值为se
d0
(单位为db)，由于
[0068][0069]
则陪试屏蔽室的屏蔽效能临界值se
r0
为
[0070][0071]
式中为陪试屏蔽室开门状态下的屏蔽效能，k
db
＝-a
·
lgk。陪试屏蔽室的屏蔽效能ser应大于临界值se
r0
，即
[0072]
ser≥se
r0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0073]
当a0、a2表示磁场强度、电场强度、电压时，a取值为20，δ
db
、k典型值数据以及对应的k
db
，如表1所示。
[0074]
表1δ
db
、k、k
db
典型值数据(a＝20)
[0075]
δ
db
kk
db
00∞10.515.8720.762.3331.000.02
[0076]
当a0、a2表示功率时，a取值为10，δ
db
、k典型值数据以及对应的k
db
，如表2所示。
[0077]
表2δ
db
、k、k
db
典型值数据(a＝10)
[0078]
δ
db
kk
db
00∞10.761.1621.23-0.9031.73-2.38
[0079]
综上，已知待测屏蔽门的屏蔽效能设计值se
d0
、允许的信号电平测量误差δ
db
，测
量陪试屏蔽室开门状态下的屏蔽效能se
ropen
，即可根据式(9)和式(10)，得到陪试屏蔽室应满足的屏蔽效能要求ser。
[0080]
实施例一
[0081]
如图4所示，本发明一种电磁屏蔽门屏蔽效能测量方法包括以下步骤：
[0082]
步骤1，将待测试的屏蔽门安装于预先制作的陪试屏蔽室上；
[0083]
步骤2，如图5所示，在屏蔽门打开状态下，将发射装置置于陪试屏蔽室外，接收装置置于陪试屏蔽室内，并保证发射装置与接收装置之间的间距为指定间距l，将接收装置接收信号的幅值a1作为参考测量值；
[0084]
步骤3，如图6所示，保持发射装置与接收装置之间的间距不变，关闭屏蔽门，将接收装置接收信号的幅值a2作为屏蔽测量值；
[0085]
步骤4，基于公式计算出屏蔽门的屏蔽效能sed，其中，a为常数,当a1、a2表示磁场强度、电场强度、电压时，a取值为20，当a1、a2表示功率时，a取值为10。
[0086]
在步骤1之前，需要按照本方案设定的要求制作陪试屏蔽室。具体的要求如下：
[0087]
1、通过以下公式计算得到k
db
：
[0088]kdb
＝-a
·
lgk；
[0089][0090]
2、通过计算出陪试屏蔽室开门状态下的屏蔽效能se
ropen
；
[0091]
3、结合se
ropen
、k
db
，依据公式se
r0
＝se
ropen
se
d0
k
db
计算出陪试屏蔽室的屏蔽效能临界值se
r0
；
[0092]
4、设定一个合适的ser值，使陪试屏蔽室的屏蔽效能ser满足ser≥se
r0
。
[0093]
实施例二
[0094]
本方案还提供一种电磁屏蔽门屏蔽效能测量系统，包括预先制作的陪试屏蔽室、发射装置、接收装置和第一运算模块。
[0095]
所述陪试屏蔽室用于装配待测试的屏蔽门；
[0096]
发射装置包括信号发生器、功率放大器、辐射天线，接收装置包括接收天线、测量接收机(或频谱仪)。
[0097]
所述发射装置和接收装置用于在屏蔽门打开状态下，将发射装置置于陪试屏蔽室外，接收装置置于陪试屏蔽室内，并保证发射装置与接收装置之间的间距为指定间距l，通过接收装置得到参考测量值a1，以及保持发射功率、发射装置与接收装置间距不变，关闭屏蔽门，通过接收装置得到屏蔽测量值a2；
[0098]
第一运算模块，用于接收参考测量值a1和屏蔽测量值a2数据，并基于公式计算出屏蔽门的屏蔽效能sed，其中，a为常数。
[0099]
较为优选的，还包括第二运算模块，所述第二运算模块用于根据公式se
r0
＝se
ropen
se
d0
k
db
计算出陪试屏蔽室的屏蔽效能临界值，并根据ser≥se
r0
输出陪试屏蔽室的屏蔽效
能ser，所述陪试屏蔽室依据所述屏蔽效能ser进行制作。
[0100]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。