基于虚拟仪器的航空质量流量计的电磁兼容研究

1     引 言

    飞机燃油量质量参数是飞机在飞行中需要实时监测的一个重要参数，现代飞机装备了大量复杂的内部散发非功能性电磁干扰能量的设备，并且在空战中，敌方也施加 强的电磁干扰，这些干扰严重时，甚至使质量流量计完全丧失功能。为了适应21 世纪第四代战斗机战术性能、生存性和可靠性的要求，研制了新型机载质量流量计测量系统。

    质量流量计测量系统的电磁兼容性分别从干扰源、干扰路径、受扰设备三个方面进行了系统的EMC 分析，并提出系列有效的 EMC 措施，使该质量流量计测量系统的抗干扰能力得到提高，从而保证其电磁兼容性和整机可靠性。该研究所采取的 EMC措施具有较广泛的工程应用价值^[1-3]。

2 质量流量计的实验测试系统及工作原理

    所研究的质量流量计功能是：（1） 控制飞机发动机的输出功率；（2） 准确测量已用航空煤油的用量，以此可知飞机所剩油料，确保飞机能够安全返航。为了能使试验更真实、准确的测量出质量流量计的质量流量，需要试验装置能够调 整流体的流量和密度的大小。实验采用称重法，即通过调节稳压箱的高度和前后截止阀的开度来实现测量系统管道中流量的大小。在测试系统中，测量质量流量的标 准仪器为高精度的电子秤，并可通过调整加热装置来实现油料密度的变化。质量流量计实验装置的结构如图 1 所示。信号测量框图如图 2 所示，本装置信号采集系统，为能检验流量计的 EMC 能力，在测试中将加入与机载环境相同的干扰信号。若采用VC++或 C++等高级语言编程，实现起来较繁锁，为此 PC 机上的显示系统中我们采用了用美国 NI 公司开 LabVIEW 进行可视化编程。

3 机载环境下质量流量计测量系统的干扰源^[4-6]

3.1 航空点火器

    由于质量流量计测量系统的一次性元件靠近航空发动机非常近，从而航空电子点火装置对他的影响非常严重。飞机由于在空中对发动机进行二次点火时，电子点火装 置将产生很高的电压、电流，而该信号为瞬态高功率，瞬态电压可达约-4000V，电流可达到13 500 A，干扰信号的频谱通常在 0.1 MHz～1 000 MHz之间，点火系统通常工作在脉冲点火状态，利用傅里叶级数可将点火脉冲分解成许多频率分量，点火线圈在这些谐波中的较高频率分量作用下，将产生高频电 磁辐射，火花塞的中心电极对于高频点火脉冲可等效为具有一定电感量的电感线圈，他与其壳体之间又可等效为一电容器，由此形成一个 LC 并联回路，因此他将对点火脉冲中的某一谐波形成高频振荡，对外辐射电磁波，故在其周围将产生很强的电磁场能量。取本质量流量计系统测量回路附近电子点火装 置一段有限长直导线进行分析，如图 3所示，当取一段导线长度 5cm、电感约为 1μH/m 进行计算，他一微段电流 Idl 在空间任意点 A（x，y）产生的磁场为：