1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động kiểm tra đầu đo giám sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu sử dụng trong các phép thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn và phát xạ nhiễu dẫn thuộc tiêu chuẩn MIL-STD 461 F/G

Nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động kiểm tra đầu đo giám sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu sử dụng trong các phép thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn và phát xạ nhiễu dẫn thuộc tiêu chuẩn MIL-STD 461 F/G

Bài báo đã đề xuất được hệ thống có khả năng kiểm tra một cách tự động các đầu đo giám sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu với dải tần hoạt động từ 20 Hz đến 500 MHz. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu đã đưa ra được các công thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa tham số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi và tần số của đầu đo giám sát dòng tín hiệu và đầu ghép dòng tín hiệu nhiễu. Mời các bạn cùng tham khảo! Nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động kiểm tra đầu đo giám sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu sử dụn

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 10

Ngày tạo 4/8/2023 4:07:35 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 10.31 M

Tên tệp

Tải Nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động kiểm tra đầu ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động kiểm tra đầu đo giám sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu sử dụng trong các phép thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn và phát xạ nhiễu dẫn thuộc tiêu chuẩn MIL-STD 461 F/G Nguyễn Tất Nam∗ , Nguyễn Tuấn Đạt∗ ∗ Cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng/Bộ Tổng Tham mưu. Email: {namnguyentat}@gmail.com Bảng I Tóm tắt—Để đảm bảo tính pháp lý của các trang bị đo CÁCLOẠI ĐẦU GHÉP DÒNG TÍN HIỆU VÀ ĐẦU ĐO GIÁM SÁT DÒNG lường trong quá trình sử dụng, giảm thiểu chi phí kiểm ĐƯỢC SỬ DỤNG TẠI P HÒNG THỬ NGHIỆM EMC/T RUNG TÂM G IÁM định/hiệu chuẩn, tối thiểu hóa thời gian thực hiện và tình ĐỊNH C HẤT LƯỢNG hình thực tế tại các đơn vị đo lường trong Quân đội, tác TT Tên, kiểu Đặc tính kỹ thuật giả đưa ra giải pháp kiểm tra/kiểm định đầu đo giám sát I Đầu ghép dòng tín hiệu dòng tín hiệu EMI và đầu ghép dòng tín hiệu nhiễu sử 1 Đầu ghép dòng tín hiệu 9144-1N Dải tần: (0.01÷100) MHz dụng trong các phép thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn 2 Đầu ghép dòng tín hiệu F-120-9 Dải tần: (0.01÷220) MHz và phát xạ nhiễu dẫn thuộc tiêu chuẩn MIL-STD 461 F/G. 3 Đầu ghép dòng tín hiệu 9142-1N Dải tần: (2÷500) MHz Kết quả nghiên cứu của bài báo đã đề xuất được hệ thống II Đầu đo giám sát dòng có khả năng kiểm tra một cách tự động các đầu đo giám 1 Đầu đo giám sát dòng F-52 Dải tần: (0.01÷500) MHz sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu với dải tần hoạt động 2 Đầu đo giám sát dòng 9123-1N Dải tần: (0.01÷500) MHz từ 20 Hz đến 500 MHz. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu đã 3 Đầu đo giám sát dòng 9215-1N Dải tần: 20 Hz đến 500 MHz đưa ra được các công thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa tham số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi và tần số của đầu đo giám sát dòng tín hiệu và đầu ghép dòng tín hiệu nhiễu. Ngoài ra, bài báo còn đưa ra công thức kinh đo giám sát dòng và ghép tín hiệu được sử dụng phổ biến nghiệm về mối quan hệ giữa tham số CF và tần số. trong 01 phép thử nghiệm phát xạ nhiễu dẫn đường dây Từ khóa—Tương thích điện từ trường, tự động, vô nguồn CE101; 04 phép thử miễn nhiễm nhiễu dẫn: miễn tuyến, Matlab. nhiễm nhiễu dẫn đối với dòng cấu trúc CS109; miễn nhiễm nhiễu dẫn trong trường hợp ghép nhiễu cao tần I. GIỚI THIỆU vào bó cáp CS114; miễn nhiễm nhiễu dẫn trong trường Tiêu chuẩn MIL-STD 461F/G đưa ra thủ tục và các hợp ghép nhiễu xung kích thích vào bó cáp CS115; miễn yêu cầu thử nghiệm đối với phát xạ nhiễu điện từ trường nhiễm nhiễu dẫn trong trường hợp ghép nhiễu dạng hình (EMI: Electromagnetic Interference Emission) và đặc sin tắt dần vào cáp nguồn và cáp tín hiệu CS116 [1], tính miễn nhiễm của thiết bị điện tử và cơ điện tử được [2]. Các đầu đo giám sát dòng và đầu ghép dòng tín sử dụng trong lĩnh vực quân sự [1], [2]. Cụ thể, các tiêu hiệu đóng vai trò rất quan trọng trong việc ghép nhiễu chuẩn này có 4 nhóm phép thử nghiệm tương thích điện vào thiết bị thử nghiệm (EUT: Equipment Under Test) từ trong lĩnh vực quân sự: 03 Phép thử phát xạ nhiễu và giám sát mức/cường độ dòng so với qui định của Tiêu dẫn (CE: Conducted Emission); 09 Phép thử miễn nhiễm chuẩn MIL-STD 461 F/G. Chúng ảnh hưởng trực tiếp nhiễu dẫn (CS: Conducted Susceptibility) đối với MIL- đến kết quả thử nghiệm thiết bị có đạt hoặc không đạt STD 461 F [2] và 10 phép thử miễn nhiễm nhiễu dẫn theo yêu cầu của phép thử nghiệm. Hiện nay, Phòng đo đối với MIL-STD 461G [1]; 03 Phép thử phát xạ bức xạ EMC thuộc Trung tâm Giám định Chất lượng sử dụng (RE: Radiated Emission); 03 phép thử miễn nhiễm bức 03 loại đầu đo giám sát dòng và 03 loại đầu ghép dòng xạ (RS: Radiated Susceptibility). Trong khi đó, các đầu tín hiệu khác nhau như thống kê trong Bảng 1. Tuy nhiên 113
  2. theo khảo sát của tác giả, các cơ sở đo lường trong Quân đội chưa kiểm định hoặc hiệu chuẩn được các thiết bị đo này. Để kiểm định hoặc hiệu chuẩn phải đưa thiết bị sang nước ngoài, thực hiện việc này sẽ mất nhiều thời gian và ảnh hưởng đến nhiệm vụ của Phòng thử nghiệm Đầu ra trở kháng 50 Ohm EMC, chưa kể đến việc tốn kém về mặt kinh phí. đến cáp kết nối đến máy đo Để đảm bảo tính pháp lý của các trang bị đo lường trong quá trình sử dụng, giảm thiểu chi phí kiểm định/hiệu Cuộn thứ cấp chuẩn, tối thiểu hóa thời gian thực hiện và tình hình thực tế tại các đơn vị đo lường trong Quân đội, tác giả đề xuất thực hiện: “Nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động kiểm tra đầu đo giám sát dòng và đầu ghép dòng Vỏ bảo vệ tĩnh điện tín hiệu sử dụng trong các phép thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn và phát xạ nhiễu dẫn thuộc tiêu chuẩn MIL- STD 461 F/G”. Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: Giải pháp thực hiện bao gồm giới thiệu căn bản về đầu đo Cuộn sơ cấp Dòng nhiễu giám sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu và giải pháp thực hiện hệ thống tự động kiểm tra đầu đo giám sát Hình 1. Khối biến áp cao tần căn bản của đầu đo giám sát dòng nhiễu EMI. dòng và đầu ghép dòng tín hiệu ở trong phần II; Phần Bảng II III thực hiện thử nghiệm kiểm tra thực tế đầu đo giám ĐỘ NHẠY CỦA MÁY THU THEO ĐẠI LƯỢNG µA Ở TRỞ KHÁNG CHUYỂN ĐỔI 2 Ω sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu; Cuối cùng, Kết luận Độ nhạy máy thu Độ nhạy máy thu và hướng nghiên cứu tiếp theo ở trong phần IV. TT (µV ) (µA) Ghi chú 1 5 2.5 Zt = 2Ω II. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 2 2 1.0 Zt = 2Ω Để hoàn thành nghiên cứu, tác giả phải thực hiện một 3 1 0.5 Zt = 2Ω 4 0.1 0.05 Zt = 2Ω số công việc như sau: tìm hiểu nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các đầu đo giám sát dòng, đầu ghép dòng tín hiệu và ứng dụng của chúng trong các phép thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn và phát xạ nhiễu dẫn; các 1) Nguyên lý hoạt động của đầu đo giám sát dòng: thủ tục kiểm tra của các Hãng sản xuất các thiết bị đo Để đo mức/cường độ của dòng nhiễu chạy trong vật dẫn này. Trên cơ sở đó, căn cứ vào các trang thiết bị đo hoặc cáp dẫn thì đầu đo giám sát dòng được kẹp qua được trang bị của Trung tâm Giám định Chất lượng để chúng. Cuộn sơ cấp trong Hình 1 thực tế là vật dẫn điện đề xuất xây dựng thủ tục thực hiện kiểm tra phù hợp với để các dòng nhiễu có thể đo lường được. Thực chất, cuộn các đầu đo giám sát dòng, đầu ghép dòng tín hiệu có sơ cấp là một vòng khép kín vì các dòng nhiễu chạy qua dải tần làm việc từ 20 Hz trở lên đến 500 MHz. Đồng vật dẫn hoặc cáp dẫn và quay trở lại nguồn thông qua thời tự động hóa quá trình kiểm tra các thiết bị này để một mặt phẳng đất chung. Đầu ra của cuộn sơ cấp được rút ngắn thời gian đo và giảm thiểu sai sót do người đấu với tải bên trong đầu giám sát dòng nhiễu nhằm thực hiện gây ra. cung cấp một trở kháng chuyển đổi cố định theo dải tần số. A. Giới thiều về đầu đo giám sát dòng 2) Độ nhạy của đầu đo giám sát dòng: Là một hàm Một đầu đo giám sát dòng nhiễu phát xạ điện từ kết hợp của hai tham số: trở kháng chuyển đổi (Zt ) của trường là một biến áp hình xuyến dùng để đo dòng nhiễu đầu đo giám sát dòng và độ nhạy của máy thu ở mức µV phát xạ điện từ trường mà không cần kết nối/tiếp xúc [4]. Bảng II dưới đây đưa ra độ nhạy dựa trên một trở trực tiếp với đối tượng dẫn điện cần đo. Đối tượng dẫn kháng chuyển đổi Zt = 2 Ω ứng với các độ nhạy khác điện được đưa qua khe hở của đầu đo, phần khe hở của nhau của máy thu theo đơn vị µV . Tuy nhiên, tham số đầu đo đóng vai trò như cuộn sơ cấp của biến áp. Cuộn này không ảnh hưởng nhiều đến kết quả đo dòng nhiễu thứ cấp của biến áp được thiết kế phù hợp với hệ thống của đầu đo giám dòng nên không cần thực hiện trong có trở kháng 50 Ω như máy đo nhiễu EMI hoặc máy quá trình kiểm tra. phân tích phổ [3]. Sơ đồ khối căn bản của một đầu đo 3) Trở kháng chuyển đổi và cách xác định mức/cường giám sát dòng như trong Hình 1. độ của dòng nhiễu: Trở kháng chuyển đổi được xác định 114
  3. là tỉ số của điện áp đo được trên tải 50 Ω và dòng chạy KĐ trên cuộn sơ cấp [3]. Đây là tham số quan trọng của đầu Máy đo công suất CS Máy phát đo giám sát dòng của tín hiệu nhiễu cao tần bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả đo. Do vậy, quá trình kiểm tra sẽ tập trung vào việc xác định chính xác giá trị trở Bộ ghép kháng chuyển đổi của đầu đo giám sát dòng. định Hai cách xác định mức/cường độ của dòng nhiễu hướng đo được [3]: Cách 1: Do máy đo EMI chỉ đo được mức của tín Đầu Đầu hiệu nhiễu cao tần theo đơn vị điện áp nên dòng đo đo ghép được thực tế của tín hiệu nhiễu được chuyển đổi theo EUT giám dòng sát tín định luật Ohm dòng hiệu ES IP = , (1) Zt Máy phân tích tín trong đó Es là mức của EMI chạy trên tải 50 Ω đo được Suy hiệu/Máy phân hao tích phổ trên máy đo có đơn vị là µV , Zt là trở kháng chuyển đổi (Ω) đầu đo giám sát dòng ở tần số cần đo, Ip là mức dòng chưa xác định (đơn vị µA) của nhiễu chạy Hình 2. Một cấu hình thử nghiệm khả năng miễn nhiễm nhiễu đối với trên cuộn sơ cấp. tín hiệu nhiễu từ đường cáp tín hiệu của EUT. Cách 2: Sử dụng hệ số hiệu chuẩn/hiệu chính trở cần phải thực hiện kiểm tra hoặc hiệu chuẩn sau một kháng chuyển đổi (CF: Correction Factor) của đầu đo thời gian sử dụng: Hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển giám sát dòng do nhà sản xuất công bố và xác định đổi và Suy hao đặt vào (IL: Insertion Loss). Sở dĩ, tham mức/dòng theo công thức (2): số suy hao đặt vào cần được kiểm tra đối với đầu ghép IP = ES + CF (2) dòng tín hiệu là vì chúng được sử dụng trong trường hợp muốn tính mức dòng ghép tín hiệu nhiễu vào cáp hoặc Hệ số hiệu chuẩn/hiệu chính trở kháng chuyển đổi vật dẫn điện. Ví dụ, trong trường hợp chúng ta có sơ đồ (CF): Theo [3], CF được định nghĩa có giá trị bằng với thử khả năng miễn nhiễm đối với tín hiệu nhiễu cao tần giá trị của Zt theo đơn vị dBΩ nhưng ngược cực tính được ghép vào cáp tín hiệu của EUT như trong Hình nhau. 2. Để tính dòng của tín hiệu nhiễu ghép được đưa vào B. Giới thiệu về đầu ghép dòng tín hiệu từ đầu ghép dòng tín hiệu, chúng ta cần phải có thông tin về tham số suy hao đặt vào của đầu ghép dòng tín Thiết bị này thường được sử dụng trong các phòng thì hiệu. Khi đó, mức dòng của tín hiệu nhiễu được ghép nghiệm để nghiên cứu cho các ứng dụng khoa học hoặc vào được xác định theo công thức (3): ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp. Chúng được thiết kế để tạo ra, điều khiển và đo lường mức năng lượng IInjected [dBµA] = Imonitor [dBµA] + IL[dB] + CL[dB], điện từ trường. Nguyên lý làm việc của thiết bị này là (3) cảm ứng dòng của tín hiệu vô tuyến vào cáp nguồn hoặc cáp tín hiệu của thiết bị cần gây nhiễu để xác định khả trong đó Imonitor là dòng tín hiệu nhiễu được đưa vào năng miễn nhiễm đối với tín hiệu ở tần số vô tuyến. EUT và xác định bằng công thức (2), IL là suy hao Ngoài ra, các đầu ghép dòng tín hiệu còn được sử dụng đặt vào của đầu ghép dòng tín hiệu, CL là suy hao của như một cảm biến (Sensor) để đo dòng EMI. Vật dẫn đoạn cáp nối từ đầu đo giám sát dòng đến đầu ghép điện hoặc cáp được đưa qua khe hở của đầu ghép dòng dòng tín hiệu. tín hiệu và được bao quanh một vòng của cuộn thứ cấp (khi đầu ghép dòng sử dụng cho mục đích ghép tín hiệu C. Giải pháp xây dựng, thực hiện hệ thống tự động nhiễu vào cáp hoặc vật dẫn điện) hoặc được bao quanh kiểm tra đầu đo giám sát tín hiệu và đầu ghép dòng tín một vòng của cuộn sơ cấp (trong trường hợp sử dụng hiệu đầu ghép dòng tín hiệu cho mục đích đo dòng nhiễu). Từ những nội dung đã trình bày ở phần II-A và II-B Do vừa có thể sử dụng để ghép dòng tín hiệu nhiễu đã cho chúng ta thấy đối với hai thiết bị trên có 02 tham vào cáp hoặc vật dẫn điện và sử dụng để đo dòng EMI số cần kiểm tra: Hệ số hiệu chuẩn của trở kháng chuyển nên đầu ghép dòng tín hiệu có hai tham số quan trong đổi (CF) hoặc trở kháng chuyển đổi (Zt ) và suy hao đặt 115
  4. GPIB vào. Do vậy trong phần này, tác giả sẽ tập trung vào Máy tính Phần mềm điều việc phân tích cơ sở lý thuyết và đưa ra giải pháp kiểm USB khiển hệ thống tra hai tham số trên với những trang thiết bị đo lường Tải 50 hiện có ở Phòng thử nghiệm EMC/Trung tâm Giám định Máy phát Vin I Ohm Đầu đo giám 33210A Chất lượng. sát dòng/ Đầu ghép Hiện tại, Phòng thử nghiệm EMC đã có các trang dòng tín hiệu thiết bị đo lường: Máy phân tích mạng vec-tơ N9927A Máy thu Vmo N9030A dải tần từ 30 kHz đến 18 GHz; Máy thu đo N9030A dải Giá hiệu chuẩn tần từ 3 Hz đến 26,5 GHz; Máy phát tín hiệu 33210A Solar 9125-1N tần số thấp từ 1 mHz đến 10 MHz; Tải hấp thụ 50 Ω Hình 3. Sơ đồ kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi dải dải tần từ DC đến 18 GHz; Bộ gá hiệu chuẩn đầu ghép tần từ 20 Hz đến 5 MHz. tín hiệu 9125-1N dải tần từ 20 Hz đến 500 MHz. 1) Hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi của đầu Từ (7), ta có thể dễ dàng tính được Zt ở tần số khảo đo giám sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu: Do đầu sát do đã biết giá trị Vin (là mức của máy phát tần số đo giám sát dòng có dải tần từ 20 Hz đến 500 MHz nên thấp 33210A), Vmo là giá trị đo được ở trên máy thu phải sử dụng hai sơ đồ để kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở N9030A ở tần số kiểm tra. Cứ như vậy, chúng ta có thể kháng chuyển đổi. Sơ đồ thứ nhất sử dụng máy phát tín xác định được Zt trong toàn bộ dải tần từ 20 Hz đến 5 hiệu tần số thấp 33210A và máy thu N9030A để kiểm MHz. tra cho dải tần làm việc từ 20 Hz đến 5 MHz; Sơ đồ Mặt khác, từ [3] ta có hệ số hiệu hiệu chuẩn trở kháng thứ hai sử dụng máy phân tích mạng vec-tơ N9927A để chuyển đổi được xác định: thực hiện kiểm tra cho dải tần từ 5 MHz đến 500 MHz. CF = −20 × log(Zt ). (8) 1.1 Thực hiện kiểm tra hệ số hiệu chuẩn chuyển đổi trở kháng trong dải tần từ 20 Hz đến 5 MHz: Hình 3 hoặc: mô tả chi tiết sơ đồ thực hiện tự động việc điều khiển CF = 20 × log(Vin ) − 20 × log(Vmo ) − 33.98. (9) mát phát tín hiệu và máy thu tín hiệu để tính ra hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi. Chú ý: Trước khi thực hiện tính giá trị CF trong dải Trong sơ đồ này, trở kháng chuyển đổi Zt của đầu tần 20 Hz đến 5 MHz theo sơ đồ Hình 3, để đảm bảo đo giám sát dòng hoặc đầu ghép dòng tín hiệu là mối CF có sai số nhỏ. Chúng ta phải tiến hành loại bỏ sai quan hệ giữa điện áp Vmo của đầu đo giám sát dòng số mức phát của máy phát tín hiệu 33210A và suy hao hoặc đầu ghép dòng tín hiệu và dòng điện I chạy trên của cáp nối từ máy phát tín hiệu tần số thấp đến đầu dây dẫn đặt trong đầu đo giám sát dòng/đầu ghép dòng vào của giá hiệu chuẩn Solar 9125-1N và cáp nối từ tín hiệu. máy thu tín hiệu N9030A đến đầu ra của đầu đo giám Theo định luật Ohm: sát dòng/đầu ghép dòng tín hiệu bằng cách thực hiện Vmo sơ đồ tiền kiểm tra hay hiệu chuẩn hệ thống trước khi Zt = , (4) đo như trong Hình 4. Khi đó Vin trong (7) sẽ được thay I Vin thế bằng V˜in (là giá trị máy thu tín hiệu N9030A đo Trong Hình 3, ta có I = 50 nên (4) có thể viết lại: được khi máy phát 33210A phát ở mức Vin như trong Vmo Hình 4). Zt = × 50 (5) Thuật toán thực hiện: Vin - Đối với với quá trình tiền kiểm tra hoặc hiệu chuẩn Do Zt thường được biểu diễn ở đơn vị dBΩ để thuận hệ thống trước khi đo như trong Hình 4, thuật toán thực lợi trong quá trình tính toán của công thức (2) hoặc (3) hiện ở trong Bảng III. nên lấy 20×log cơ số 10 của hai vế (5). Khi đó, ta có: - Đối với quá trình kiểm tra trong Hình 3, thuật toán Vmo thực hiện cũng như trong Bảng III, chỉ khác giá trị mức 20 × log(Zt ) = 20 × log( × 50). (6) Vin đo được là Vmo . Sau đó, để tính Zt và CF ta có thêm Khai triển vế phải của (6), ta có: bước 13 tính: 20 × log(Zt ) = 20 × log(Vmo ) − 20 × log(Vin ) Zt = Vmo − A˜0 + 33.98. +20 × log(50). = 20 × log(Vmo ) − 20 × log(Vin ) + 33.98. CF = −Zt . (7) 116
  5. Máy phân tích mạng N9927A dòng tín hiệu Port 2 Vmo (50 Ohm) Giá hiệu chuẩn Solar 9125-1N GPIB Máy tính Bảng III GPIB THUẬT TOÁN TỰ ĐỘNG THỰC HIỆN TIỀN KIỂM TRAPhần mềm Ở MỨC PHÁTđiều Máy tính USB A0 CỦA DẢI TẦN TỪ 20 HZ ĐẾN 5 MHZkhiển hệ thống Phần mềm điều USB khiển hệ thống Khai báo các tham số Tải 50 1 Tần số bắt đầu fstart và tần số kết thúc fstop ; Ohm 2 Máydải Số điểm lấy mẫu trong phát tần từ fstart đến fstop ; Vin I Mức kiểm tra, A0 ; 33210A Vin Đầu đo giám 3 Máy phát sát dòng/ 4 Độ phân giải băng thông, RBW ; 33210A 5 Độ phân giải video, V BW ; Đầu ghép Khoảng thời gian quan sát tín hiệu trên máy đo, dòng tín hiệu 6 Span; 7 Thời gian quét của một thu T ; MáyTrace, Vmo Vin 8 Số lần đo, T 1, T 2; N9038A Máy thu Tính toán N9030A các tham số Giá hiệu chuẩn Bước tần số thay đổi theo hàm tuyến tính, Solar 9125-1N 9 cần tính: GPIB Hình 4. Sơ đồ tiền kiểm tra để loại bỏ sai số mức phát của máy phát F reqcenter =(fstop +fstart )./2; Máy tính và suy hao cáp nối. F reqspan =(fstop -fstart ); Phần mềm điều Kết nối USB khiển hệ thống Máy tính thiết bị RJ-45 Phần mềm điều Kết nối với máy phát tín hiệu tần số thấp 33210A khiển hệ thống 10 qua cổng USB và thiết lập dạng tín hiệu phát là SINE, mức phát A0 có đơn vị là dBm; Kết nối máy thu tín hiệu Máy Vinlập N9030A và thiết phát các tham số của máy33210A đo: Span; RBW; VBW; Port 1 11 Thời gian quét T , mức tham chiếu: (A0 +10); (50 Ohm) Đặt bộ tách sóng: POS PEAK; Kích hoạt Marker; Đặt chế độ: MAX HOLD. Máy phân tích Thực hiện mạng N9927A quá trình đo Máy thu Vin for n=0:L-1 Port 2 N9038A % Thiết lập tần số phát trên máy phát: (50 Ohm) f(n+1,1)=F reqcenter +F reqspan ×(n/(L-1)-0.5); B=[’FREQ ’,num2str(f(n+1,:)), ’ kHz’]; Hình 5. Thực hiện hiệu chuẩn tham số S21 của máy phân tích mạng fprintf(obj2,B); vec-tơ N9927A trong dải tần từ 5 MHz đến 500 MHz % obj2 là biến chỉ máy phát 33210A fprintf(obj2, ’Output ON’); % Chọn cổng vào tín hiệu của N9030A Chú ý: Zt , Vmo , A˜0 , CF là các ma trận điểm tín (obj3 là biến chỉ máy N9030A) hiệu có cùng số cột/hàng. if f(n+1,1)
  6. Bảng IV RJ-45 Máy tính Phần mềm điều THUẬT TOÁN TỰ ĐỘNG THỰC HIỆN KIỂM TRA HỆ SỐ HIỆU CHUẨN khiển hệ thống TRỞ KHÁNG CHUYỂN ĐỔI TRONG DẢI TẦN (5 ÷ 500) MH Z Tải 50 Vin I Ohm Khai báo Port 1 Đầu đo giám (50 Ohm) sát dòng/ các tham số Máy phân tích Đầu ghép 1 Tần số bắt đầu fstart và tần số kết thúc fstop ; mạng N9927A dòng tín hiệu 2 Số điểm mẫu trong dải tần từ fstart đến fstop , point; Port 2 Vmo 3 Mức kiểm tra, power; (50 Ohm) 4 Băng thông trung tần, IF _BW; Giá hiệu chuẩn Tính toán Solar 9125-1N các tham số Bước tần số thay đổi theo hàm tuyến tính, cần tính: Hình 6. Sơ đồ kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi dải 5 F reqcenter =(fstop +fstart )/2; tần từ GPIB 5 MHz đến 500 MHz Máy tính F reqspan =(fstop -fstart ); Phần mềm điều 6 Fre=F reqcenter +F reqspan × ([0:point-1]./(point-1)-0.5); USB khiển hệ thống USB Kết nối Tải 50 thiết bị Máy tính Phần mềm điều Vin Ohm Kết nối với máy phân tích mạng vec-tơ N9927A thông qua địa Máy phát I 33210A GPIB khiển hệ thống Đầu đo giám 7 chỉ IP: 192.168.113.206, Port: 5025; sát dòng/ Đầu ghép NA=TCP_IP(’192.168.113.206’,5025); dòng tín hiệu Thực hiện Máy thu Vinj I MáyN9030A thu Vmo Tải 50 hiệu chuẩn Ohm Đầu ghép N9038A dòng tín hiệu 8 S21_Calibration(NA,f_start,f_stop,IF_BW,point,power) Tính CF Giá hiệu chuẩn Solar 9125-1N và Zt GPIB Máy phát Vin 33210A Máy tính fprintf(NA,’FORM ASCii,0’); Phần mềm điều fprintf(NA,’DISPlay:WINDow:TRAC1:Y:AUTO’); USB khiển hệ thống Máy Giá tính hiệu chuẩn RJ-45 Phần mềm điều ref_lev= str2num(query(NA, Solar 9125-1N khiển hệ thống ’DISPlay:WINDow:TRAC:Y:RLEVel?’)); % Vẽ đồ thị biễu diễn CF và tần số: HìnhMáy 7. phát Sơ đồ thựcVinhiện kiểm tra tham số suy hao đặt vào trong dải Port 1 ph2 = plot(Fre,ref_lev*ones(1,point)); tần (0.01 ÷ 5) MHz. 33210A (50 Ohm) grid on Máy phân tích xlim([min(Fre) max(Fre)]) mạng N9927A title(’Correct Factor’) Máy thu Vin Port 2 xlabel(’Frequency [MHz]’) N9038A phân tích mạng vec-tơ N9927A.(50 Ohm) ylabel(’CF [dBΩ]’) Chú ý: trong các bước 7, 8, 10 được thực hiện lần 9 % Bắt đầu quá trình đọc dữ liệu for i=1:50 lượt bằng các hàm con: TCP_IP(·); S21_Calibration(·); data(i,:)=str2num(query(NA,’CALCulate:DATA:FDATa?’)); save_Monitor(·). Zt(i,:)=data(i,:)+33.98; CF(i,:)=-Zt(i,:); 2) Hệ số suy hao đặt vào của đầu ghép dòng tín hiệu: set(ph2,’Ydata’,CF(i,:)); Từ Bảng I cho thấy các đầu ghép dòng tín hiệu có dải % Cập nhật dữ liệu cho đồ thị tần làm việc từ (0.01 ÷ 500) MHz nên việc kiểm tra đối drawnow end với tham số suy hao đặt vào cũng được thực hiện trong CFmean =mean(CF ); hai dải tần số: (0.01 ÷ 5) MHz và (5 ÷ 500) MHz. Sơ Zt =mean(Zt ); đồ thực hiện kiểm tra tham số suy hao đặt vào đối với C=[Fre; CFmean ; Zt ]; dải tần từ 0.01 MHz đến 5 MHz như trong Hình 7. Lưu dữ liệu 10 save_Monitor(C); Đối với thuật toán kiểm tra tự động tham số suy hao đặt vào giống như thuật toán thực hiện trong Bảng III và trong bước 13: IL = Vmo − A˜0 . III. THỬ NGHIỆM KIỂM TRA THỰC TẾ ĐẦU ĐO Đối với dải tần thứ 2, sơ đồ thực hiện kiểm tra tham GIÁM SÁT DÒNG VÀ ĐẦU GHÉP TÍN HIỆU số suy hao đặt vào như trong Hình 8. Tương tự như vậy, thuật toán tự động kiểm tra tham Trong phần này, tác giả tiến hành đánh giá kết quả số suy hao đặt vào đối với dải tần từ 5 MHz đến 500 đạt được bằng giải pháp thực hiện của bài báo đối với MHz cũng được liệt kê gần như trong Bảng IV, chỉ khác các đầu đo giám sát dòng Solar 9215-1N và đầu ghép trong phần bắt đầu quá trình đọc dữ liệu của bước 9 bỏ dòng tín hiệu Solar 9142-1N của Phòng đo EMC như việc tính tham số Zt và CF . Khi đó, giá trị của tham đã liệt kê ở trong Bảng I. Từ kết quả khảo sát về mối số suy hao đặt vào IL bằng giá trị của biến data trong quan hệ giữa hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi và bảng IV. tần số, tác giả sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu 118
  7. RJ-45 Máy tính Phần mềm điều khiển hệ thống Vinj I Port 2 Tải 50 (50 Ohm) Ohm Đầu ghép Máy phân tích dòng tín hiệu mạng N9927A Port 1 Vin (50 Ohm) Giá hiệu chuẩn Solar 9125-1N USB Hình 8. Sơ đồ thực hiện kiểm tra tham số suy hao đặt vào trong dải Máy tính tần (5 ÷ 500) MHz. Phần mềm điều khiển hệ thống GPIB Máy thu Vinj I Tải 50 N9038A Ohm Đầu ghép Hình 10. Sơ đồ thực tế của quá trình kiểm tra tham số hiệu chuẩn trở dòng tín hiệu kháng chuyển đổi trong dải tần từ 20 Hz đến 5 MHz. Máy phát Vin 33210A Solar 9215-1N, S/N:9215140701 140 Giá hiệu chuẩn Solar 9125-1N 120 100 80 Correction Factor [dB ] 60 40 20 0 Hình 9. Sơ đồ thực tế để hiệu chuẩn hệ thống trước khi kiểm tra tham -20 số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi trong dải tần 20 Hz ÷ 5 MHz. -40 -60 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 5 Frequency [MHz] (LS: Least Square) [5] hoặc dùng công cụ Curve Fitting có sẵn trong Matlab để đưa ra công thức kinh nghiệm Hình 11. Kết quả kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi của về mối quan hệ giữa CF và tần số. đầu đo giám sát dòng Solar 9215-1N trong dải tần 20 Hz ÷ 5 MHz. A. Đối với đầu đo giám sát dòng Kết quả cụ thể ở trong công thức (10) và Hình 12. Do đầu đo giám sát dòng Solar 9215-1N có dải tần hoạt động từ 20 Hz đến 500 MHz nên kiểm tra hệ số CF (f ) = 925.70f −0.008635 − 925.10. (10) hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi thiết bị này được thực thi tương ứng trong sơ đồ khối Hình 3 và Hình 6. 1) Dải tần số từ 20 Hz đến 5 MHz: Sơ đồ thực tế 2) Dải tần số từ 5 MHz đến 500 MHz: Thực hiện của quá trình hiệu chuẩn hệ thống trước khi kiểm tra kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi của và việc kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi đầu đo giám sát dòng Solar 9215-1N (có số hiệu: lần lượt minh họa như ở trong Hình 9 và Hình 10. Kết 9215140701) đối với dải tần từ 5 MHz đến 500 MHz quả kiểm tra của hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi như trong sơ đồ Hình 6. Sơ đồ kiểm tra thực tế được bằng đề xuất của bài báo được minh họa trong Hình 11. minh họa ở trong Hình 13. Kết quả cụ thể của hệ số hiệu Sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu để tìm ra mối chuẩn trở kháng chuyển đổi của đầu đo giám sát dòng quan hệ giữa tham số CF và tần số của đầu đo giám sát Solar 9215-1N được thể hiện trong Hình 14. Tương tự dòng 9215-1N trong dải tần (20 Hz ÷ 500 MHz) là một như phần trên, kết quả cụ thể về mối quan hệ giữa CF hàm mũ với sai số ước lượng trung bình là 0.19 dBΩ. và tần số được thể hiện trong công thức (11) với sai số 119
  8. Solar 9215-1N, S/N:9215140701 Solar Type 9215-1N S/N: 9215140701 140 90 Measured Approx 120 80 100 70 80 60 Correction Factor [dBΩ] Correction Factor [dB ] 60 50 40 40 30 20 20 0 10 -20 0 -40 -10 -60 5 10 100 500 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Frequency [MHz] Frequency [MHz] Hình 12. Mối quan hệ gần đúng của hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển Hình 14. So sánh hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi của đầu đo đổi của đầu đo giám sát dòng Solar 9215-1N trong dải tần 20 Hz ÷ giám sát dòng Solar 9215-1N trong dải tần (5÷500) MHz đo được 5 MHz. với kết quả của Hãng Solar công bố từ năm 2014. Solar Type 9215-1N S/N: 9215140701 -4 -6 Measured Correction Factor [dBΩ] -8 Approx -10 -12 -14 -16 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Frequency [MHz] Hình 15. Mối quan hệ gần đúng giữa CF và tần số của đầu đo giám sát dòng Solar 9215-1N trong dải tần (5÷500) MHz. Hình 13. Sơ đồ ghép nối thực tế để kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi của đầu đo giám sát dòng Solar 9215-1N trong dải B. Đối với đầu ghép dòng tín hiệu tần (5÷500) MHz. Kiểm tra tham số hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển ước lượng trung bình là 0.33 dBΩ và Hình 15. đổi và hệ số suy hao đặt vào đối với đầu ghép dòng tín hiệu Solar 9142-1N (có số hiệu: 9142140702) như trong CF(f) = a1 ∗ sin(b1 ∗ f + c1) + a2 ∗ sin(b2 ∗ f + c2) sơ đồ khối của Hình 6 và Hình 7. Sơ đồ kiểm tra thực +a3 ∗ sin(b3 ∗ f + c3) + a4 ∗ sin(b4 ∗ f + c4) tế lần lượt được minh họa ở trong Hình 16. . +a5 ∗ sin(b5 ∗ f + c5) + a6 ∗ sin(b6 ∗ f + c6) Chú ý: Sơ đồ ghép nối thực tế kiểm tra suy hao đặt +a7 ∗ sin(b7 ∗ f + c7) + a8 ∗ sin(b8 ∗ f + c8), vào với đầu ghép dòng tín hiệu Solar 9142-1N tương tự (11) như trong Hình 16, chỉ khác là phải đổi lại vai trò cổng trong đó: a1 = 28.41 ; b1 = 0.008087; c1 = -3.702; 1 và cổng 2 của máy phân tích mạng. a2 = 22.040; b2 = 0.01236; c2 = -1.9410; Kết quả thử nghiệm cụ thể của hệ số hiệu chuẩn trở a3 = 7.3260; b3 = 0.01800; c3 = -0.4762; kháng chuyển đổi và hệ số suy hao đặt vào đo được a4 = 0.8678; b4 = 0.17980; c4 = 1.8440; minh họa lần lượt ở trong Hình 17 và Hình 18 (có so a5 = 0.4644; b5 = 0.09905; c5 = 0.2751; sánh với kết quả công bố của Hãng Solar năm 2014). a6 = 0.3234; b6 = 0.19960; c6 = 0.4062; So sánh kết quả đạt được ở Hình 17 và Hình 18 với a7 = 0.1766; b7 = 0.06081; c7 = -5.2730; kết quả của Hãng Solar công bố năm 2014 cho thấy sau a8 = 0.3939; b8 = 0.04154; c8 = -0.9893. hơn 4 năm được hiệu chuẩn, dạng đồ thị của hệ số hiệu 120
  9. Solar Type 9142-1N S/N: 9142140702 50 40 30 20 Insertion Loss [dB] 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 2 10 100 500 Frequency [MHz] Hình 18. Hệ số suy hao đặt vào trong dải tần từ (2 ÷ 500) MHz của Hình 16. Sơ đồ ghép nối thực tế để kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở đầu ghép dòng tín hiệu Solar 9142-1N. kháng chuyển đổi của đầu ghép dòng tín hiệu Solar 9142-1N trong dải tần (2 ÷ 500) MHz. Solar Type 9142-1N S/N: 9142140702 Solar Type 9142-1N S/N: 9142140702 50 Measured -20 Approx 40 30 -22 Correction Factor [dBΩ] 20 Correction Factor [dB ] 10 0 -24 -10 -20 -26 -30 -40 -28 -50 2 10 100 500 Frequency [MHz] -30 Hình 17. Hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi trong dải tần từ (2 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 ÷ 500) MHz của đầu ghép dòng tín hiệu Solar 9142-1N. Frequency [MHz] chuẩn trở kháng chuyển đổi và hệ số suy hao đặt vào Hình 19. Mối quan hệ gần đúng giữa CF và tần số của đầu đo ghép không có thay đổi nhiều. dòng tín hiệu Solar 9142-1N trong dải tần (2÷500) MHz. Sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu để tìm mối quan hệ kinh nghiệm giữa CF và tần số. Kết quả cụ thể được thể hiện ở trong công thức (12) với sai số ước a4 = 12.42; b4 = 0.03442; c4 = -1.170; lượng trung bình là 0,41 dBΩ và Hình 19. a5 = 06.39; b5 = 0.04452; c5 = -0.694; a6 = 00.58; b6 = 0.17740; c6 = 03.018; C(f) = a1 ∗ sin(b1 ∗ f + c1) + a2 ∗ sin(b2 ∗ f + c2) a7 = 02.78; b7 = 0.05035; c7 = 0.9141; +a3 ∗ sin(b3 ∗ f + c3) + a4 ∗ sin(b4 ∗ f + c4) a8 = 00.23; b8 = 0.06854; c8 = -0.765. . +a5 ∗ sin(b5 ∗ f + c5) + a6 ∗ sin(b6 ∗ f + c6) +a7 ∗ sin(b7 ∗ f + c7) + a8 ∗ sin(b8 ∗ f + c8), (12) IV. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP trong đó: a1 = 47.43; b1 = 0.00790; c1 = -3.573; THEO a2 = 29.54; b2 = 0.01672; c2 = -2.755; Bài báo đã thành công trong việc đưa ra và thực hiện a3 = 19.82; b3 = 0.02641; c3 = -2.189; giải pháp kiểm tra hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển 121
  10. đổi của đầu đo giám sát dòng và hệ số hiệu chuẩn trở trình tự động đo, đọc giá trị dòng tín hiệu nhiễu đo được kháng chuyển đổi, hệ số suy hao đặt vào của đầu ghép từ các bài thử nghiệm CE101, CS109, CS114, CS115 dòng tín hiệu. Ngoài ra, tác giả cũng đã đề xuất thuật và CS116 mà không cần phải tải toàn bộ file dữ liệu đo toán tự động kiểm tra các tham số quan trọng trên, giúp của đầu đo giám sát dòng hoặc đầu ghép dòng tín hiệu rút ngắn thời gian thực hiện và hạn chế sai sót do người Hướng nghiên cứu tiếp theo: Trên cơ sở kết quả đạt sử dụng. được của bài báo sẽ tiến hành khảo sát đánh giá hệ số Kết quả thực hiện của bài báo giúp cho cán bộ nhân suy hao đặt vào và hệ số hiệu chuẩn trở kháng chuyển viên trong Phòng thử nghiệm EMC chủ động trong việc đổi của đầu ghép dòng tín hiệu và hệ số hiệu chuẩn đánh giá chính xác giá trị của hệ số hiệu chuẩn trở trở kháng chuyển đổi của đầu đo giám sát dòng tín hiệu kháng chuyển đổi và suy hao đặt vào của các đầu đo dùng cho các phép thử nghiệm thuộc tiêu chuẩn về EMC giám sát dòng và đầu ghép dòng tín hiệu được sử dụng áp dụng cho thiết bị dân dụng. trong các phép thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn như CS109, CS114, CS115, CS116 và phép thử nghiệm phát TÀI LIỆU THAM KHẢO xạ nhiễu dẫn CE101 thuộc MIL-STD 461 F/G mà không [1] MIL-STD-461G (12/2015), “Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and cần phải gửi đi hiệu chuẩn ở nước ngoài, giúp tiết kiệm equipment”; chi phí. [2] MIL-STD-461F (12/2007), “Requirements for the control of Mặt khác, kết quả nghiên cứu cũng đưa ra được các electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment”; công thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa hệ số hiệu [3] Solar Electronics Company, EMI Current Measurement using chuẩn trở kháng chuyển đổi và tần số giúp cho người Solar Type 9215-1N Current Probe, User Manual; sử dụng tính toán một cách nhanh chóng giá trị của hệ [4] ETS-Lindgren, Model 94456 Current Probe, User Manual, 2002; [5] Hastie T., Tibshirani R., and Friedman J. H. (2009), The elements số hiệu chuẩn trở kháng chuyển đổi tại tần số bất kì mà of statistical learning : data mining, inference, and prediction, không cần nhìn vào đồ thị. Ngoài ra, nhờ có các công Springer, New York. thức kinh nghiệm cũng giúp đơn giản hóa các chương 122
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học