CN105158562A - 一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，该方法包含：S1，扫频测试系统接入到飞机上；S2，扫频测试系统对飞机进行扫频测试获得电缆线束的转移函数；S3，电流信号发生器产生标准波形的雷电流，并送至上位机处理得出雷电流时域；S4，上位机采用NUFFT算法将标准波形的雷电流时域变换成雷电流频谱；S5，上位机进行电缆频域瞬态响应处理得出电缆频域瞬态响应的序列数据，并通过NUFFT算法将电缆频域瞬态响应的序列数据变换成时域瞬态响应数据。本发明能够获取真实雷电环境下航空器关键电子电气系统电缆束的瞬态响应，分析和判定航空器雷电效应防护能力。

Description

一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法

技术领域

本发明涉及整机雷电效应试验的数据处理技术，特别涉及一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法。

背景技术

雷电间接效应试验主要用来确定飞机电子电气系统连接电缆束上感应的瞬态波形，验证雷电防护设计的效果。整机雷电间接效应试验包含扫频测试和电流脉冲测试两种测试方法。

扫频测试采用频域测量法，通过测量瞬态感应电压/电流与飞机注入电流之间的转移函数来确定瞬态感应。由于该试验技术的复杂性、特殊性，因此试验数据需要经过合适的时频域变换、外推、修正等数据处理技术。

我国在大型客机防雷击技术上尚处于起步阶段，目前国内还没有单位能够开展飞机整机的雷电间接效应试验，目前查不到有关相关研究技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，能够获取真实雷电环境下航空器关键电子电气系统电缆束的瞬态响应，分析和判定航空器雷电效应防护能力。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，其特点是，包含：

S1，扫频测试系统接入到飞机上；其中所述的扫频测试系统包含：

电流信号发生器；功率放大器，其与电流信号发生器输出端相连；网络分析仪，其一端与舱体的电流输入端相连，用于接收电流参考信号，其另一端与飞机内部被测电缆线束位置相连，用于接收电流测试信号；上位机，其与网络分析仪相连；

S2，扫频测试系统对飞机进行扫频测试获得电缆线束的转移函数；

S3，电流信号发生器产生标准波形的雷电流，并送至上位机处理得出雷电流时域；

S4，上位机采用NUFFT算法将标准波形的雷电流时域变换成雷电流频谱；

S5，上位机进行电缆频域瞬态响应处理得出电缆频域瞬态响应的序列数据，并通过NUFFT算法将所述的电缆频域瞬态响应的序列数据变换成时域瞬态响应数据。

所述的步骤S2包含：

S2.1，电流信号发生器对舱体的电流输入端施加一扫频测试电流，得出校准测量数据；

S2.2，电流信号发生器对飞机内部被测电缆线束位置施加一扫频测试电流，得出电缆线束测量数据，所述的电缆线束测量数据与校准测量数据的复数之比为电缆线束的转移函数。

所述的步骤S3包含：

S3.1，电流信号发生器产生标准波形的雷电流，并通过上位机仿真雷电流的波形；

S3.2，上位机计算仿真雷电流的波形得出雷电流时域。

所述的步骤S4后还包含：

步骤S7，设定NUFFT算法的参数使得雷电流频谱计算输出点数与转移函数的测量点数相匹配。

所述的电缆频域瞬态响应处理为：将转移函数和雷电流频谱进行复数相乘。

所述的步骤S5后还包含：

S6，取时域瞬态响应数据的幅度值得到电缆时域响应的波形。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明可以获取真实雷电环境下航空器关键电子电气系统电缆束的瞬态响应，分析和判定航空器雷电效应防护能力。

附图说明

图1为本发明一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法的流程图；

图2为本发明扫频测试系统示意图；

图3为标准雷电流A波形的示意图；

图4为标准雷电流H波形的示意图；

图5输入为雷电流A波形的舱体内部电缆时域瞬态响应波形。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，包含：

S1，扫频测试系统接入到飞机上；其中所述的扫频测试系统包含：

电流信号发生器；功率放大器，其与电流信号发生器输出端相连；网络分析仪，其一端与舱体的电流输入端相连，用于接收电流参考信号，其另一端通过光电转换器与飞机内部被测电缆线束位置相连，用于接收电流测试信号；上位机，其与网络分析仪相连（参见图2）；

扫频测试时注入到飞机附着点的电流为低幅度正弦电流波形。频率范围需要能够表征雷电感应瞬态响应，一般情况，最低的频率为100Hz，从而能够确定渗透和结构电压特性；最高频率需要达到50MHz，从而确定飞机和电缆线束上谐振效应。

本实施例中，通过舱体模型替代飞机作为验证性实验，开展整机雷电间接效应模拟测试，试验采用了完全导体回路装置，在舱体一端模拟雷击输入点位置注入电流信号，在另一端模拟雷电流退出点位置，电流信号经过模拟机身再通过导体回路装置返回，和信号源一起构成电流通道的回路。

S2，扫频测试系统对飞机进行扫频测试获得电缆线束的转移函数；

S3，电流信号发生器产生标准波形的雷电流，并送至上位机处理得出雷电流时域；

S4，上位机采用NUFFT（非均匀逆向快速傅里叶变换）算法将标准波形的雷电流时域变换成雷电流频谱；

S5，上位机进行电缆频域瞬态响应处理得出电缆频域瞬态响应的序列数据，并通过NUFFT（非均匀逆向快速傅里叶变换）算法将所述的电缆频域瞬态响应的序列数据变换成时域瞬态响应数据。

上述的步骤S2包含：

S2.1，为消除测试仪器系统进行扫频测试而由仪器、电缆、探头等带来的频响误差，需要进行系统校准测试，电流信号发生器对舱体的电流输入端施加一扫频测试电流，得出校准测量数据；

S2.2，电流信号发生器对飞机内部被测电缆线束位置施加一扫频测试电流，得出电缆线束测量数据，电缆线束测量数据与校准测量数据的复数之比为电缆线束的转移函数。

上述的步骤S3包含：

S3.1，电流信号发生器产生标准波形的雷电流，并通过上位机仿真雷电流的波形，根据SAE组织公布的雷电流标准波形，采用A波形的雷电流（参见图3）和H波形的雷电流（参见图4）；

S3.2，上位机通过Matlab计算仿真雷电流的波形得出雷电流时域。

上述的步骤S4后还包含：

步骤S7，设定NUFFT算法的参数使得雷电流频谱计算输出点数与转移函数的测量点数相匹配。

上述的电缆频域瞬态响应处理为：将转移函数和雷电流频谱进行复数相乘。

在具体实施例中，上述的步骤S5后还包含：S6，通过用abs()函数取时域瞬态响应数据的幅度值得到电缆时域响应的波形，时域瞬态响应波形的最大值即为电缆束上感应的实际瞬态电平(ATL)，通过与瞬态控制电平(TCL)和设备瞬态设计电平(ETDL)比较，可以验证雷电防护设计的效果。

综上所述，本发明一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，获取真实雷电环境下航空器关键电子电气系统电缆束的瞬态响应，分析和判定航空器雷电效应防护能力。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，其特征在于，包含：

S1，扫频测试系统接入到飞机上；其中所述的扫频测试系统包含：

电流信号发生器；功率放大器，其与电流信号发生器输出端相连；网络分析仪，其一端与舱体的电流输入端相连，用于接收电流参考信号，其另一端与飞机内部被测电缆线束位置相连，用于接收电流测试信号；上位机，其与网络分析仪相连；

S2，扫频测试系统对飞机进行扫频测试获得电缆线束的转移函数；

S3，电流信号发生器产生标准波形的雷电流，并送至上位机处理得出雷电流时域；

S4，上位机采用NUFFT算法将标准波形的雷电流时域变换成雷电流频谱；

S5，上位机进行电缆频域瞬态响应处理得出电缆频域瞬态响应的序列数据，并通过NUFFT算法将所述的电缆频域瞬态响应的序列数据变换成时域瞬态响应数据。

2.如权利要求1所述的用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，其特征在于，所述的步骤S2包含：

S2.1，电流信号发生器对舱体的电流输入端施加一扫频测试电流，得出校准测量数据；

S2.2，电流信号发生器对飞机内部被测电缆线束位置施加一扫频测试电流，得出电缆线束测量数据，所述的电缆线束测量数据与校准测量数据的复数之比为电缆线束的转移函数。

3.如权利要求2所述的用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，其特征在于，所述的步骤S3包含：

S3.1，电流信号发生器产生标准波形的雷电流，并通过上位机仿真雷电流的波形；

S3.2，上位机计算仿真雷电流的波形得出雷电流时域。

4.如权利要求3所述的用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，其特征在于，所述的步骤S4后还包含：

步骤S7，设定NUFFT算法的参数使得雷电流频谱计算输出点数与转移函数的测量点数相匹配。

5.如权利要求1所述的用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，其特征在于，所述的电缆频域瞬态响应处理为：将转移函数和雷电流频谱进行复数相乘。

6.如权利要求1所述的用于整机雷电间接效应试验的时频域数据处理方法，其特征在于，所述的步骤S5后还包含：

S6，取时域瞬态响应数据的幅度值得到电缆时域响应的波形。