УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, НА ЗАЩИЩЁННОСТЬ ОПАСНЫХ ЦЕПЕЙ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Полезная модель относиться к измерительной технике, в частности к устройствам измерения наведенных токов в цепях электровоспламенительных устройств (ЭВУ), и применяется при испытаниях (сертификации) воздушного судна на стойкость к воздействию внешних электромагнитных полей (ЭМП) в условиях испытательного полигона.
Известен пироэлектрический преобразователь энергии одиночных импульсов тока (патент РФ №2223472, 06.11.2002 г.), содержащий металлический корпус, многослойную структуру, состоящую из теплоизолирующей платы, нижнего электрода, пироэлектрического кристалла, верхнего электрода, одновременно являющегося слоем, поглощающим ИК-излучение, схему усиления. Верхний электрод соединен с выводом схемной земли, а нижний электрод соединен с входом схемы усиления. В состав конструкции введены два электрических контакта, например, в виде штырьков, электрически не связанных с корпусом и элементами схемы усиления, и нить накаливания, имеющая заданное сопротивление, концы которой электрически связаны с введенными контактами, а сама она имеет тепловое соприкосновение с поглощающим ИК-излучение слоем по длине его максимального размера, но гальванически не связана с этим слоем.
Однако недостатком этого устройства является возможность измерять наведенные токи только при импульсных воздействиях внешних ЭМП.
Известен способ испытаний систем, содержащих ЭВУ, на стойкость к воздействию внешних ЭМП в составе объектов и устройство его осуществления (патент РФ №2593521, 19.05.2015 г.), включающий в себя конструктивное решение эквивалента ЭВУ с каналом ввода оптоволоконного сигнала интеррогатора и компоновкой чувствительных элементов на решетках Брэгга внутри ЭВУ, содержащий 4-х штырьковый разъем подключения проводов от штатного источника питания объекта устройства инициирования срабатывания ЭВУ, в котором возбуждаются основные наведенные токи при воздействии внешнего ЭМП, оптический разъем ввода сигнала интеррогатора и вывода оптического сигнала, отраженного решеткой Брэгга, проходной оптический разъем трехканального чувствительного элемента - оптоволоконного преобразователя «ток-температура» эквивалента ЭВУ, оптический разъем оптоволоконного преобразователя «ток-температура», оптоволокно с встроенными решетками Брэгга, оптоволоконный измеритель температуры корпуса ЭВУ, резьбовое соединение для установки эквивалента ЭВУ на место штатного ЭВУ, устройство инициирования ЭВУ - эквивалент резистивного элемента, печатную плату для установки чувствительных элементов в корпусе ЭВУ и их подключения к разъему питания источника инициирования.
Активное сопротивление эквивалента выбирают равным сопротивлению нити накаливания (от 0,6 до 12,0 Ом), а уменьшение его индуктивного сопротивления обеспечивают путем бифилярной намотки спирали. Эквивалент нити накаливания воспламенителя соответствует реальному ЭВУ, так как за счет использования калибровки при оценке рабочих характеристик, определяют их передаточную функцию от эквивалента к реальному ЭВУ, а емкость, образованная входными проводами уменьшается, так как устройство выполнено компактным.
Однако заявленный способ не распространяется на измерение уровня наведенных токов в опасных цепях при воздействии импульсных ЭМП.
Известен способ и система испытания для электропиротехнического инициатора (патент ЕР 2395315 А1, 06.06.2011 г.). Система содержит блок электропиротехнического инициатора, а способ предусматривает оптическое измерение тепла, вызванного электрическим током, где измерение повторяется для разных значений тока. Калибровочная кривая определяется из измерений путем подачи импульсного электрического тока на инициатор. Электропиротехнический инициатор подвергается воздействию электромагнитного поля. Электрический ток, вызванный полем, разогревает электропиротехнический инициатор, который выдает оптическое излучение по оптоволокну в блок анализа.
Однако недостатком этого устройства является возможность измерять только импульсные воздействия.
Известен датчик максимальных наведенных токов в электровзрывном устройстве (полезная модель РФ №176125, 19.07.2017 г.), содержащий первичный преобразователь и устройство формирования сигнала, при этом первичным преобразователем является резистивный элемент пиропатрона, одновременно подключенный к штатной цепи питания и входу масштабного усилителя устройства формирования сигнала, выход которого подключен к устройству выделения абсолютного значения сигнала (выпрямителю), выход выпрямителя подключен к входу пикового детектора.
Недостатком этого технического решения является наличие гальванической связи с измеряемой цепью и внешними электрическими цепями (питания и передача измерительных данных), подвергающихся воздействию внешних ЭМП.
Известно устройство для испытания систем на защищенность опасных цепей от воздействия электромагнитных полей (полезная модель РФ №178693, 22.12.2017 г.), содержащее корпус электровоспламенительного устройства с изолятором, сквозь который проходят контакты, на которых со стороны полости для взрывозажигательного состава закреплены нити накаливания, с другой стороны эти же контакты образуют ответную часть разъема для подключения разъема опасной цепи, на нитях накаливания закреплен цифровой термометр, линия питания и передачи данных которого выведены через отверстие, выполненное в корпусе электровоспламенительного устройства, при этом дополнительно содержит цифровой термометр, предназначенный для измерения температуры окружающей среды, который расположен во внутреннем  пространстве полости для взрывозажигательного состава таким образом, чтобы он не контактировал с нитью накаливания. Цифровые термометры содержат расположенные в едином корпусе: термодатчик, устройство преобразования сигнала, однопроводную цифровую помехозащищенную шину.
Однако в полезной модели не обеспечивается достаточный уровень помехозащищенности используемого канала электропитания и передачи данных на основе однопроводной цифровой шины в условиях воздействия тестовых ЭМП с напряженностью более 200 в/м.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении точности и помехозащищенности измерения величин наведенных токов как импульсного, так и непрерывного воздействия.
Для достижения этого технического результата в устройстве для испытания систем, включающих электровоспламенительное устройство, на защищенность опасных цепей от воздействия электромагнитных полей, содержащее корпус электровоспламенительного устройства, в котором находится изолятор, сквозь который проходят контакты, на которых со стороны полости для взрывозажигательного состава закреплены нити накаливания, а с другой стороны эти же контакты образуют ответную часть разъема для подключения разъема опасной цепи, непосредственно на нитях накаливания с обеспечением теплового контакта закреплены миниатюрные терморезисторы, которые подключены к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), соединенному с микроконтроллером, подключенным к светодиоду, который имеет возможность подключения с помощью оптоволоконного кабеля к аппаратуре сбора и записи измерительных данных, при этом к АЦП, микроконтроллеру, светодиоду подключен автономный источник питания, установленный вместе с ними в корпусе электровоспламенительного устройства.
В устройстве используют миниатюрные терморезисторы с габаритами не более 0,6×0,3×0,3 мм, что обеспечивает уменьшение погрешности и инерционности измерительных каналов при температурной разрешающей способности 0,01°С.
Более того, передачу измерительных данных выполняют по оптоволоконному кабелю, не чувствительному к воздействию внешних электромагнитных полей, что обеспечивает необходимую помехозащищенность измерительных каналов при воздействии высоких уровней напряженности тестовых электромагнитных воздействий в условиях натурных испытаний.
Таким образом, технический результат достигается за счет использования в предлагаемой полезной модели миниатюрных терморезисторов, размещенных непосредственно на нитях накаливания ЭВУ с обеспечением теплового контакта, измерения их температуры, с преобразованием с помощью АЦП и светодиода в цифровой оптический сигнал и его передачей по оптоволоконному кабелю, обеспечивая малую инерционность, разрешающую способность 0,01°С и высокую помехозащищенность измерительного канала при передаче данных в условиях испытательного полигона при воздействии тестовых ЭМП напряженностью ≥200 в/м на дальности от объекта испытаний ≥50 м.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом на фиг. 1, на котором изображена структурная схема.
Устройство для испытания систем на защищенность опасных цепей от воздействия электромагнитных полей содержит корпус (6) электровоспламенительного устройства с изолятором, сквозь который проходят контакты, на которых со стороны полости для взрывозажигательного состава закреплены нити накаливания (1), а с другой стороны эти же контакты образуют ответную часть разъема для подключения разъема к опасной цепи, где на нитях накаливания (1.1), (1.2) с обеспечением теплового контакта закреплены непосредственно миниатюрные терморезисторы (2.1), (2.2),
подключенные к аналогово-цифровым преобразователям (АЦП) (3.1), (3.2), соединенным через микроконтроллер (4) со светодиодом (5), и установленные в едином корпусе (6). Автономный источник питания (9), установленный в корпусе (6), подключен к АЦП (3), микроконтроллеру (4), светодиоду (5). Нити накаливания (1) соединены с электрическими цепями (10) инициирования ЭВУ воздушного судна. Светодиод (5) подключен к аппаратуре сбора и записи (7) на базе ПЭВМ с помощью оптоволоконного кабеля (8). При этом терморезисторы (2.1), (2.2), АЦП (3.1), (3.2), микроконтроллер (4) и светодиод (5) образуют два идентичных измерительных канала, обеспечивающие испытания пиропатронов с двумя каналами инициирования и сокращение времени испытаний за счет одновременного измерения наведенных токов в двух нитях накаливания.
Работа устройства для испытания систем на защищенность опасных цепей от воздействия электромагнитных полей осуществляется следующим образом.
Устройство помещают на объекте вместо штатного ЭВУ пиропатрона и подключают к штатным цепям инициирования, формирующим основную составляющую наведенного тока при воздействии ЭМП от тестового генератора, имитирующего внешнее ЭМП, который наводит ток в штатной цепи (фиг. 1). Наведенный ток вызывает нагрев нитей накаливания (1.1), (1.2) и измерительных терморезисторов (2.1), (2.2), находящихся в тепловом контакте с нитями накаливания (1.1), (1.2). Измерение температуры измерительных терморезисторов (2.1), (2.2) преобразуется в АЦП в цифровой код и через светодиод (5) передается с помощью оптоволоконного кабеля (8) в аппаратуру сбора и записи (7) на базе ПЭВМ, размещенную на удалении не менее 50 м от объекта, где цифровой код обрабатывают по заданным алгоритмам с оценкой уровня наведенного тока.
Таким образом, полезная модель измеряет величины наведенных токов от воздействия внешнего тестового импульсного или непрерывного ЭМП и повышает точность и помехозащищенность измеренной информации.