Автореферат (1137190), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Показаноклассическоепредставлениеоднородного экрана, которое базируется на оценки потерь на поглощениеэнергии электромагнитной волны в толще экрана, на отражение энергии отграницы раздела при входе волны в экран, за счет многократных отражений втолще экрана. Анализ аналитических методов расчета неоднородных экрановпоказывает, что основной подход в данном случае базируется на использованиипоправочныхкоэффициентов.достаточнуюдляинженернойАналитическиедеятельностиметодыобеспечиваютточностьивысокуюпроизводительность при программной реализации.Детально проанализированы численные методы расчета, которые могутбытьпримененыприпроектированиинеоднородныхэкранов.Самыйраспространённый метод из всех численных методов, это метод конечныхэлементов.
С помощью метода конечных элементов можно получитьдостаточно точные значения эффективности экранирования в решении задач вквазистатическом приближении и для статических полей. Так как этот методуниверсален, то его можно использовать, как для экранов сплошных, так и дляэкранов с отверстиями, как круглыми, так и щелевыми.Решение задачи с помощью метода конечных элементов можнопредставить в виде последовательности этапов, представленных в виде схемы(Рисунок 1).В итоге была поставлена цель и задачи работы.Во второй главеБыл развит аналитический метод расчёта эффективности экранирования.8Проведённый анализ состояния проблемы показал, что для решенияпоставленной задачи, наиболее предпочтительным является аналитическийметод расчёта эффективности экранирования электромагнитного экрана.
Отчисленного метода, он отличается:• высокой производительностью• возможность встраивать дополнительные процедуры проектирования• относительная простота реализации• возможность оперативного развития по мере уточнения моделейРисунок 1Схема решения задач МКЭНедостатки метода, а именно невысокая точность результата, дляоперативных решений не столь существенны, так как окончательное решениебудет применяться по результатам экспериментального исследования готовогоизделия.Рассмотренные в первой главе элементы теории электромагнитногоэкранированияполучиларазвитиевинженернойпрактикеввидекоэффициентного метода, который позволяет учесть влияние апертур за счётвведения дополнительных коэффициентов.Были рассмотрены неоднородности в экране.
В итоге был сделан вывод,что если необходимо предусмотреть в экране вентиляционные отверстия,9отверстия для кабелей или кнопок, то необходимо учитывать эти отверстия прирасчёте эффективности экранирования перфорированного электромагнитногоэкрана. Для этих целей был предложен коэффициентный метод расчётаэффективности экранирования.Наиболеераспространённыйслучайиспользованияэкранов,этоиспользование экранов в виде металлического листа с отверстиями.Эффективность экранирования в данном случае моно рассчитать по следующейформуле (1):(4)(1)Где– потери на поглощение одиночной апертуры,отражение одиночной апертуры,одиночной апертуры,– потери на– поправочный коэффициент отражения– поправочный коэффициент числа апертур,поправочный коэффициент близости апертур на низких частотах,––поправочный коэффициент близости апертур на высоких частотах.Был представлен алгоритм расчёта эффективности экранированияэлектродинамического экрана (Рисунок 2):В инженерных расчётах для худшего случая все утечки складываютсявместе когерентно.
Когерентно складывается сумма всех утечек с вычисленнойэффективностьюэкранирования.Расчетсуммарнойэффективностиэкранирования, учитывая утечки через отверстия, можно выполнить попредставленной ниже формуле (2):(5)(2)10Где K – коэффициент экранирования сплошного экрана, Kapn –коэффициент экранирования в зоне n утечки, n – число зон апертур,вызывающих утечкиДаннаяформуласоответствуетсамомухудшемуслучаю,когдаскладываются значения коэффициентов экранирования отдельных путейпрохождения электромагнитной волны. Коэффициент экранирования можнорассчитать по следующей формуле (6):(6)Представив выше процедуру решения задач по расчёту эффективностиэкранирования перфорированногоэлектромагнитного экрана,предложенследующий алгоритм расчёта неоднородного электромагнитного экрана(Рисунок 2).Был представлен тестовый расчёт эффективности экранирования.
Онпоказывает,чтоэффективностьэкранированияперфорированногоэлектромагнитного экрана будет меньше, чем эффективность экранированиялюбой из трёх зон (здесь имеется ввиду, что перфорированный экран состоит изтрёх зон: зоны с круглыми отверстиями, с прямоугольными и зона сплошногоэкрана).Тестовыерасчётыэлектромагнитногоэкранаэффективностипозволяютэкранированияколичественнонеоднородногоподтвердить,чтозатекание электромагнитного поля в экранированную область определяется,прежде всего, неоднородностями, которым при конструировании экранаследует уделять основное внимание.В третьей главеБыло рассмотрено конструкторское проектирование экранов.На сегодняшний день процесс конструирования электромагнитныхэкранов схематически выглядит следующим образом (Рисунок 3):11Было предложено модифицировать этот процесс следующим образом(Рисунок 4):Рисунок 2Алгоритм методики расчёта неоднородного электромагнитного экрана12Рисунок 3Процесс проектирования13Рисунок 4Проектирование электродинамического экранаВ итоге предлагается внедрить программный комплекс на стадиипроектирования, для сокращения конструкторских работ.В работе представлен алгоритм программного комплекса для оценкиэффективности экранирования при конструкторском проектировании экранов(Рисунок 5).В основе программного комплекса оценки эффективности экранированияпри конструировании электромагнитного экрана лежит коэффициентныйаналитический метод расчёта эффективности экранирования, рассмотренныйвыше.Атакжебылпредставленэлектромагнитного экрана (Рисунок 6):14алгоритм3DмоделированияРисунок 5Алгоритм для расчёта эффективности экранирования для неоднородных электромагнитных экранов15Рисунок 6Алгоритм 3D моделирования электромагнитного экранаОсобые трудности представляют резонансные явления в экране, которыетрудно прогнозируемые при расчетах, но играют существенную роль,16поскольку в резонансных областях происходит резкое снижение эффективностиэкранирования.
На основе обработки многочисленных экспериментальныхданных предложен метод нахождения резонансной зоны электромагнитногоэкрана с апертурами. При аналитическом расчёте не учитывается явлениерезонанса, но можно приблизительно вычислить частоту, при которойпроисходит резонанс. Начало резонанса можно определить по формуле (7):,(7)где c - скорость света, l - ширина отверстия, n - число (1, 2 или 4)Частотный диапазон резонансной зоны можно вычислить следующим образом(8):,(8)где h – высота отверстия.Подставив исходные данные в выведенные эмпирическим путёмформулы, мы видим, что вычисленные значения приблизительно сходятся сизмеренными значениями.
В этих областях эффективность экранированияспадает до единиц децибел. Таким способом можно рассчитывать частоты, прикоторых происходит резонанс и для этих частот принимать конструкторскиемеры по повышению эффективности экранирования за счет устранениярезонансных явлений в полости корпуса за счет установки перегородок,применения радиопоглощающих материалов и т.п.Был произведён выбор и обоснование языка программирования длядальнейшей реализации, представленных в работе алгоритмов.В четвёртой главеБыло представлено руководство пользователя программным комплексомSE Calculator.Былапроведенапроверкаадекватностиэкранирования.17расчётаэффективностиБыл произведён расчёт эффективности экранирования перфорированногоэлектромагнитногоэкранаисравненияполученныхрезультатовсрезультатами, полученными в эксперименте, проведённом в АризонскомГосударственном Университете; с результатами расчётов, проведённымиразличнымичисленнымиметодами;атакжесэкспериментами,опубликованными в других статьях.
В итоге было показано, что результаты,полученные аналитическим методом приблизительно схожи с результатами,полученными в эксперименте.Разработан алгоритм (Рисунок 7), позволяющий развить метод расчётаэффективности экранирования с использованием «облачных технологий»,который позволит намного продуктивнее и более качественно разрабатыватьновые электромагнитные экраны, а также быть в курсе последних событий вмире электромагнитной совместимости.Следует особенно отметить, что вся информация, которая появляется вданной реализации, пополняется всем сообществом профессионалов в областиэлектромагнитной совместимости, а не одним человеком или малой группойлюдей.Общие выводыПо результатам исследования могут быть сформулированы следующиевыводы:1.
Выполнен анализ проблемы ЭМС и экранирования, как средстваобеспеченияЭМС.Выявлено,чтоужесточаютсятребованияпомехозащищённости электромагнитных средств, постоянно развиваетсянормативная база, увеличивается мощность и расширяется спектрнепреднамеренных и преднамеренных электромагнитных излучений.18Рисунок 7Развитие метода расчёта экрана с использованием облачных технологий19Из этого можно сделать вывод, что совершенствование расчётныхмоделей экранов, учитывающих реальные особенности конструкций,автоматизацияпроцессарасчётаивстраиваниепроцедурыпроектирования экрана в процедуру конструирования аппаратуры,является актуальной проблемой.2. Произведён анализ методов расчёта эффективности экранирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
