综合式无损检测系统的电磁兼容设计

　　综合式无损检测系统引入了虚拟仪器概念,利用计算机系统的强大资源和LabVIEW软件,集超声、涡流和声阻三种探伤方法于一体^[1] 。系统既含有模拟电路又含有数字电路;既有高压部分,又有低压部分,这将导致内部电路工作时,高压、瞬时大电流静电放电会产生很强的近场电磁脉冲。系统不可避免地在日益恶化的电磁环境中工作。如果在研制和系统设计过程中,事先缺乏对电磁兼容性问题的系统考虑,就可能使系统在使用中发生部件、组件和单元之间的相互干扰,直接影响系统的可靠性、稳定性和品质指标。由此可见,对系统的电磁兼容性设计必须引起足够的视。

　　1　综合式无损检测系统的电磁干扰分析

　　综合式无损检测系统目前主要应用于航空维修中外场和内场的飞机和发动机等零部件的探伤。由于系统工作在机场,来自机场的通讯设备、飞机上的电子设备、发动机的正常运行或试车等大功率设备的外部电磁干扰多而杂;另一方面,系统功能强大、体积小、内部电路集成度高,既有来自内部模拟电路的干扰,如电阻热噪声、散粒噪声、爆米花噪声、超声波发生器中场效应管的开关噪声、A/D转换电路引起的噪声、连接线引起的噪声等;又有来自内部数字电路(如CPLD等数字逻辑器件、PCI总线和时钟信号)引起的干扰^[2] 等。无论是外部干扰还是内部干扰,如不加以防范,干扰信号会通过空间辐射或地线,耦合到检测系统的其他部分,特别是超声发射/接收卡、涡流信号激励/接收卡、声阻发射/接收卡等电路。相对于接收信号,如干扰信号较强,加之接收电路增益较高,将导致系统无法正常工作;软件程序在运行过程中因为电磁波的干扰而进人某个死循环,或者CPU停止工作,总线出现死态,导致计算机死机。

　　2　综合式无损检测系统的电磁兼容措施

　　2.1　电磁屏蔽

　　综合式无损检测系统的主机机箱是主要的屏蔽体,采用铁磁材料(如高磁导率合金和铁),可以对磁场起到屏蔽的作用。屏蔽效能除了与所选屏蔽材料的导电率、导磁率和厚度有关外,在很大程度上还依

　　赖于屏蔽盒的结构,即其导电连续性。系统设计中对每个模拟电路单元采取局部屏蔽,然后采用整块铜皮材料制作屏蔽盒,并且将其无缝焊接在印制电路板(PCB)上。其上留用的调节孔采用电磁密封衬垫来密封。电磁密封衬垫是一种弹性好、导电性高的材料。将这种材料填充在孔洞处,能保持导电连续性,是解决缝隙电磁泄漏的好方法。

　　2.2　地线的处理

　　地线对电磁兼容性影响很大^[3] 。综合式无损检测系统包含模拟电路、数字电路、功率电路和传感器等。系统中的模拟地作为比较器、运算放大器等模拟电路的零电位;数字地作为各数字电路的零电位,应与模拟地分开,以避免模拟信号受数字脉冲干扰;信号地为传感器或前置放大的地线;功率地是功率电路等大电流装置的地线;机壳地包括底板、机壳和屏蔽罩等。系统地是各种地的最终回流点,直接与大地相连;交流地是交流电源的零电平参考点,交流地上很容易产生各种干扰,因此交流地不能与其他地线连接。