TÉCNICAS E INSTALACIONES DE ENSAYOS EMI/EMC EN AERONAVES
Existen dos técnicas para realizar estos ensayos EMI/EMC:
-CÁMARAS APANTALLADAS ANECOICAS: Son cámaras apantalladas recubiertas de material absorbente de radiación electromagnética. Estas instalaciones se usan para los ensayos de nivel 1 (ensayo individual del equipo o subsistema) de equipos y subsistemas, como por ejemplo: unidades de vuelo, equipos receptores de radiobalizas, etc. Estas instalaciones también se pueden usar para realizar ensayos de nivel 2 (ensayo del sistema completo → aeronave) en las que entra toda la aeronave completa, pero su coste es muy elevado. La principal ventaja de estas cámaras es que aíslan del entorno electromagnético externo. Las técnicas de ensayo que se suelen realizar en estas instalaciones son:
- Emisión radiada: se mide el nivel de emisión electromagnética en forma de radiación del equipo o subsistema, las medidas van desde 20 Hz a 40 GHz.
- Emisión conducida: se mide el nivel de emisión del equipo o subsistema a través de los cables de alimentación del mismo, las medidas van desde 20 Hz a 100 MHz.
- Susceptibilidad radiada: se mide el nivel de susceptibilidad electromagnética en forma de radiación externa del equipo o subsistema, es decir, se miden los niveles de susceptibilidad electromagnética cerca de antenas que transmiten a alta potencia electromagnética. El objetivo es que nuestros equipos funcionen cerca de estos lugares, estas medidas dependen: de 60 a 200 V/m, desde 10 KHz a 1 GHz y de 200 V/m, desde 1 a 18 GHz.
- Susceptibilidad conducida: se mide el nivel de susceptibilidad a una conducción externa a través de los cables de alimentación del equipo o subsistema, sirven para solucionar problemas como subidas o bajadas de tensión, para ello existen unas baterías de reserva, fuentes de alimentación estables, que son medidas de protección.
- Descarga electroestática (radiadas o conducidas): mediante fricción de picos de 25 KV se cargan los equipos, por lo que las memorias del ordenador se pueden resetear o no.
- Pulso EM conducidos desde 7 KHz a 100 MHz
Ejemplo de este tipo de instalaciones de cámaras apantalladas anecoicas:
Figura 14. Cámara apantallada anecoica para ensayos EMC del INTA.
Referencia: http://www.geocities.com/bdelicad/emc.htm http://www.inta.es/es/unidad.asp?Idunidad=357&barra=UNIDAD
Este Laboratorio de Ensayos EMC en Cámara del INTA consiste en una cámara de 24*14*10m con las siguientes características:
Absorbente de forma piramidal de 2,44 m para realizar ensayos a 1,3 y 10 m de distancia y con frecuencia de corte 30 MHz, posibilidad de cubrir el suelo con material absorbente de 36' y actuar como cámara anecoica desde 100 MHz, control automático de la instrumentación durante el ensayo, condiciones de Área Limpia clase 100.000, mesa rotatoria para 10 Tm y 5 m Æ, banco de rodillos desmontable sobre mesa rotatoria con dos motores eléctricos de 100 Kw cada uno, polipasto para equipos de hasta 500 Kg. de peso, cámara GTEM para ensayos de precertificación 6 x 3 x 2,6 m, puerta de acceso de 3,6 x 3,3 m, máxima altura elemento bajo prueba en GTEM 1.250 mm, sistema de detección y extinción automática de incendios, salida de gases para pruebas con vehículo en marcha.
Figura 15. Cámara anecoica para la investigación y realización de medidas de reflectividad de dimensiones 3 x 3 x 7 m, que cuenta con un Analizador de Redes Vectorial HP8510C que cubre el rango de frecuencias de 45 MHz a 50 GHz. Además, se desarrolla el radar instrumental con dispositivos comerciales de gama baja.
Referencia: http://www.inta.es/es/unidad.asp?Idunidad=357&barra=UNIDAD
- PLATAFORMAS DE ENSAYO EN CAMPO ABIERTO: Son instalaciones de ensayo alejadas de edificios, líneas de alta tensión, sin cableado bajo tierra con terreno que forma una masa perfecta
Figura 16. Plataforma de 2.500 m^2, diseñada especialmente para la realización de ensayos de compatibilidad electromagnética y con acceso directo desde la pista de aterrizaje del aeropuerto de Torrejón de Ardoz, de Madrid.
Referencia: http://www.geocities.com/bdelicad/emc.htm
Estas instalaciones de ensayo de usan para cubrir los ensayos de nivel 2 (ensayo del sistema completo → aeronave) para sistemas como aviones, helicópteros y otros sistemas no aeronáuticos. Se suelen llevar a cabo las técnicas de medida de las aeronaves expuestas a Campos Radiados de Alta Intensidad (HIRF).
Las técnicas que se utilizan por debajo de los 500 MHz son técnicas indirectas de ensayo por la dificultad de generar campos de alta intensidad a estas frecuencias, generándose por tanto campos de baja intensidad y luego es extrapolan las medidas a alta intensidad.
Las técnicas más importantes son:
- LLDCI (Low Level Direct Current Injection): Esta técnica se utiliza para frecuencias de 10 Khz. a 30 MHz. Consiste en hacer pasar una corriente a través del fuselaje de la aeronave, normalizando esta corriente medida con respecto a la corriente que se induciría cuando sobre dicha aeronave incidiera un frente de onda de 1 V/m que previamente se ha calculado mediante un software de simulación.
- LLSC (Low Level Swept Coupling): Esta técnica se utiliza para frecuencias de 1 MHz a 400MHz. Es similar a la anterior, pero en este caso antes de medir la corriente inducida en los mazos de los equipos críticos de la aeronave, lo que se hace es calibrar el campo eléctrico E para las polarizaciones vertical y horizontal, y para las 4 posiciones de la aeronave 0º, 90º, 180º y 270º, para posteriormente normalizar la corriente medida a 1 V/m.
Figura 17. Laboratorio móvil de ensayos para la realización de pruebas y la verificación de los requisitos de compatibilidad electromagnética en aeronaves en la banda comprendida entre 10 KHz y 18 GHz. Este laboratorio móvil dispone de: GPU (Groung Power Unit), banco hidráulico, grupo electrógeno, cámara semianecoica (para ensayos en tierra con radar activado), control automático de la instrumentación durante el ensayo.
Referencia: http://www.inta.es/es/unidad.asp?Idunidad=357&barra=UNIDAD
Con estas dos técnicas, lo que se obtiene es la función de transferencia del sistema completo en función de la frecuencia para un campo incidente de 1 V/m. Por tanto relaciono el campo radiado externo con la corriente inducida en los cables de alimentación del equipo o subsistema crítico. Para la generación del campo externo se utilizan antenas como se puede ver en la siguiente figura:
Figura 18. Creación de campos externos mediante la colocación de antenas. Se relacionará el campo radiado externo con la corriente inducida en los cables de alimentación del equipo o subsistema crítico.
Referencia: http://www.geocities.com/bdelicad/emc.htm
- LLSF (Low Level Swept Field): Esta técnica se utiliza para frecuencias de 500 MHz a 18 GHz. Se mide el campo interno local dentro del fuselaje del equipo crítico, en lugar de la corriente que circula por los mazos de cable. Dependiendo del espacio para la medida se medirá el campo en varios puntos o se utilizaran unas palas movidas por un motor de corriente continua para reverberar (hacer reflexión la luz en un cuerpo que moleste) el campo E en el entorno del equipo y así medir el peor de los casos.
– Susceptibilidad radiada en microondas: Esta técnica se utiliza para frecuencias mayores a 500 MHz. No es una técnica indirecta y se radian campos de varios cientos de V/m en onda continua y más de 2000 V/m cuando son campos pulsados.