合同
作为一个长期的氧气浓缩设备制造商,当我看到一个为卫星项目提供氧气浓缩系统(OCS)的投标机会时,我抓住了这个机会。对于这种类型的系统,规范是正常的,当然电磁兼容性(EMC)要求也包括在内。拥有满足许多项目EMC要求的经验,对要求的审查表明,该列表非常类似于我的公司以前为商业和通用航空批准所满足的EMC测试和评估问题的标准集。一些具体的要求包含了比我记得的历史上我们被要求达到标准的更详细的信息,但我不认为这些细节太过分了。
这项技术并不独特,但需要更多的操作时间才能在空间环境中收集足够的空气,以支持氧气的分离,当然,收集的氧气需要压缩,以维持机组人员和舱外活动(eva)的稳定供应。阀门和传感器的功能将与地面系统相同,因此技术调整将是微小的,并且在我们的能力范围内。
我提交了一份提案,其中包括为一名签约EMC专家提供资金,以支持项目并编写所需的文件,因为我们的工程专业知识主要集中在氧气系统上。我意识到实际购买的系统数量会非常少,所以我考虑了很多非经常性工程(NRE),并考虑了一些研究和开发的成本。
在制定提案的过程中,我经常觉得自己像一只追着车的狗——有很多扩大业务的希望,但现实告诉我,我永远也赶不上。
抓住了——现在怎么办?
正如命运所预料的那样,我赢得了这个项目,在庆祝活动中,我的工程团队提出了“现在怎么办”的问题,那天晚上的睡眠消失了。我脑子里的问题比我注意到的还要多,到凌晨3点,我已经制定了一个管理项目的计划,明确了每个团队成员的角色。到上午7点,EMC的困境迫在眉睫,因为我还没有找到专家——解决方案,找个人。
我联系了我一直使用的测试实验室,发现测试是重点,他们没有资源来支持设计过程。不过,很快就找到了三名自由职业顾问。我联系了他们,发现他们都在做一个全职项目。我和另外两个人讨论了这个项目,并被安排担任领导角色。我选择了一个似乎最适合我的团队,并且在EMC社区和iNARTE认证中具有令人印象深刻的资格。
到目前为止,一个星期已经过去了,由于交付EMI控制计划(EMICP)的时间正在迅速消耗,又需要一个星期才能让EMC专家上船——合同要求在合同授予后60天内交付EMICP。看来卫星制造商想要保证我们了解要求,并有一种方法可以集成到卫星中,并与所有其他系统兼容。
我为EMC专家安排了一次团队介绍会议,以深入了解OCS的功能,并详细介绍系统的各个组件,以监控环境并根据条件控制操作。回顾了电磁兼容要求,并提出了设计概念。两天内安排了一次会议,让她消化需求并检查设计。
了解需求
她在会议开始时简要介绍了EMC以及规范中包含的一些独特要求的基础。罪魁祸首-路径-受害者概念的EMC三位一体支持系统集成计划,该计划确定了一些高风险的兼容性问题,促使定制许多需求限制和测试级别,以将干扰风险降至最低。这次简报让我们意识到,我们系统的某些部分可能是罪魁祸首,而其他部分可能是受害者。
卫星制造商在确定了以下选择后传递了量身定制的EMC要求:
- 强化受害者——使其不那么敏感,限制对干扰的接收,等等。
- 切断路径-隔离电路和线路,屏蔽等。
- 抑制源限制速度,电流,转换等。
从历史上看,我们的EMC设计方法一直遵循以前工作的基本指导,在以前的工作中,屏蔽或滤波器似乎可以解决测试中发现的问题。我们现在面临着更多的挑战,比如靠近敏感设备、附近的天线、严格的重量限制和排气——这些都是我们在地面环境中很容易解决的问题。
我们不得不重新思考我们的设计,从基础上整合解决方案。这就是控制计划成为我们自己的设计指导和合同提交的必要之处。
控制计划
接下来的几天,整个设计团队似乎都集中在EMC问题上,进行了一次又一次的头脑风暴会议,向我们的EMC专家提供产品信息,并接受他们的指导。似乎每一个想法都受到了限制我们必须收集大量的卫星信息大部分是在卫星整合计划中。这项研究确实帮助设计团队理解为什么要定制EMC要求,并且理解这些要求有助于每个人做出更大的贡献。喜欢的东西:
- 为什么在2-3千兆赫频率范围内辐射抗辐射(敏感性)测试水平如此之高——因为发射场在执行任务时使用该频率范围进行无线电通信。
- 为什么RE102在25-200兆赫的限制比标准限制低?卫星上的另一个系统用于绘制人马座附近辐射的宇宙无线电噪声。
- 为什么我们没有使用屏蔽电缆-布线分配电力是由卫星制造商为所有没有屏蔽重量限制的系统定义的。
这些原因提供了更多的细节,可以考虑将设计概念成熟为OCS的方法,为我们提供了一个设计地图。在准备过程中,她确定了一个需求冲突,我们可以通过修改合同来解决这个冲突,而不必因为能够满足规范而提出异议。
控制计划按照DI-EMCS-80199中描述整个系统的内容大纲编制,重点介绍电磁兼容电气和机械控制措施。需求被记录下来,以表明我们理解了需要什么,并且我们对OCS的每个功能都有一种方法。由于控制计划确定了EMC设计的角色和职责,最终的控制计划得到了与项目有利害关系的每个部门的批准。
我们满足了提交日期,在澄清了一些小问题后,我们及时获得了批准,以支持初步设计审查。我们当然意识到,控制计划将在整个设计过程中进行修改,以保持在文件中纳入权衡,因为我们照顾到与空间相关的部件批准的可用性相关的问题。我们通常使用的许多常见部件无法满足工艺和排气的要求,限制了在真空环境中生存或容忍与发射相关的极端振动的能力。
测试程序
在DI-EMCS-80201之后,我们的EMC专家继续组装合格测试程序,但为了组装组件评估程序,多次中断工作。我们需要确保许多模块在EMC方面与OCS兼容。模块级别的测试在整个设计过程中不断完成——我们必须在第一次设计迭代中使系统正确,否则将面临彻底的返工以解决故障。
准备测试程序遇到了一个小障碍。虽然许多测试被指定,并且一些限制是量身定制的,但我们对测试标准不确定。在合同的适用文档部分引用了不止一个标准,因此我们必须确定优先级,因为测试配置中包含冲突和差异。
这颗卫星将支持多种类型的项目,每个利益相关者都引用了基于他们标准的兼容性需求。OCS支持整个卫星,因此每个涉众都有兴趣确保他们的系统兼容性需求得到满足。合同中引用的三个标准是:
- AIAA S-121A-2017,空间设备和系统电磁兼容性要求
- GSFC飞行计划和项目通用环境验证标准
- SMC标准SMC- s -008空间设备和系统电磁兼容性要求
这组需求将我们置于一个尴尬的位置,必须将每个标准集成到一个复合测试过程中,考虑每个标准的最坏情况。在某些情况下,测试配置差异要求我们用两种不同的设置来完成一些测试。
为了帮助完成集成多个标准的任务,她准备了一个带有注释的测试列表来组织这个过程。导致集成困难的常见问题是每个标准的配置差异。我们决定选择AIAA标准配置,并将其应用于所有测试。我们要求积分器批准偏差,该偏差被批准了。这使她能够根据最严格的限制和测试级别合并测试。下表提供了她的笔记,以显示标准的差异。
测试方法
表1:电源总线传导干扰,负载诱导,音频 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | CE101方法 | 30赫兹- 150千赫 | 5 μh lisn + 5000 μf | 100→56 dBμA | 电流限位调整 |
戈达德宇航中心 | CE101方法 | 30赫兹- 150千赫 | 10 μf + 10,000 μf | 104→62 dBμA | 差模试验 |
SMC | CE101方法 | 30赫兹- 150千赫 | 5 μh lisn + 10 μf | 100→42.6 dBμA | 0.1 - 30hz未指定 |
表2:电源总线传导干扰,负载诱导,射频 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | MIL-STD-461G CE102方法 | 150 kHz-20 MHz | 5 μh lisn + 5000 μf | 70→60 dBμV | LISN端口测量 |
戈达德宇航中心 | CE101方法 | 150 kHz-50 MHz | 10 μf + 10,000 μf | 62→26 dBμA | 差模试验 定制限制25-200 MHz |
SMC | CE101方法 | 150 kHz-50 MHz | 5 μh lisn + 10 μf | 42.6→26 dBμA | 0.1 - 30hz未指定 定制限制25-200 MHz |
表3:射频共模传导发射、电源和信号电缆 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | CE101方法 | 150 kHz-20 MHz | 5 μh lisn + 5000 μf | 63→20db μ a | 定制限制25-200 MHz |
戈达德宇航中心 | CE101方法 | 30hz - 200mhz | 10 μf + 10,000 μf | 50 dBμ | 定制限制25-200 MHz |
SMC | CE101方法 | 30hz - 50mhz | 5 μh lisn + 10 μf | 50→20db μ a | 0.1 - 30hz未指定 定制限制25-200 MHz |
表4:传导发射,天线端子 不适用-没有天线端口 |
表5:传导发射,差分模式,时域,负载诱发电压瞬态 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | 张仁标准 | 瞬变 | 5 μh lisn + 5000 μf | 50 μS >10%功率 | 外部开关 在LISN测量电压 |
戈达德宇航中心 | 戈达德宇航中心标准 | 瞬变 | 10 μf + 10,000 μf | 1 μS→20mS %的稳态电流 |
在尖峰电流 |
SMC | SMC标准 | 瞬变 涟漪 |
5 μh lisn + 10 μf | 各种各样的 | 周期性的,非周期性的,波动的,涌入的 |
表6:音频传导率,电源引线 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | CS101方法 | 30赫兹- 150千赫 | 5 μh lisn + 5000 μf | 1 v / 4 | 当前有限的 |
戈达德宇航中心 | CS101方法 | 30赫兹- 150千赫 | 10 μf + 10,000 μf | 0.1v→1v 0.02 ~ 2w | 电力有限公司 |
SMC | CS101方法 | 30赫兹- 150千赫 | 5 μh lisn + 10 μf | 2v→1v 80 - 2 w |
电力有限公司 |
表7:传导磁化率,天线端口,互调 不适用-没有天线端口 |
表8:传导磁化率,天线端口,不期望信号的抑制 不适用-没有天线端口 |
表9:传导磁化率,天线端口,交叉调制 不适用-没有天线端口 |
表10:传导磁化率,散装电缆注入,扫频 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | CS114方法 | 10 kHz-200 MHz | 5 μh lisn + 5000 μf | 曲线3 | CS114标准法 |
戈达德宇航中心 | CS114方法 | 10 kHz-200 MHz | 10 μf + 10,000 μf | 70 dBμA校准 | 电力有限公司 |
戈达德宇航中心 | CS114方法 | 150 kHz-50 MHz | 10 μf + 10,000 μf | 83.5 dBμA校准 | 电源线测试 电力有限公司 |
SMC | MIL-STD-461C CS02方法 | 150 kHz-50 MHz | 5 μh lisn + 10 μf | 1V (1W有限) | 电容耦合 |
表11:传导磁化率,大量电缆注入,脉冲激励 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | CS115方法 | 冲动 | 5 μh lisn + 5000 μf | 5 | CS115标准法 |
戈达德宇航中心 | CS115方法 | 冲动 | 10 μf + 10,000 μf | 5 | CS115标准法 |
戈达德宇航中心 | CS06方法 | 冲动 | 10 μf + 10,000 μf | 200 v | CS06方法 |
SMC | CS115方法 | 冲动 | 5 μh lisn + 10 μf | 5 | CS115标准法 |
SMC | CS06方法 | 冲动 | 5 μh lisn + 10 μf | 200 v | CS06方法 |
表12:传导磁化率,阻尼正弦瞬态 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | MIL-STD-461G CS116方法 | 10 kHz-100 MHz | 5 μh lisn + 5000 μf | 0.1v→10a | 当前有限的 |
戈达德宇航中心 | N/A | ||||
SMC | MIL-STD-461F CS116方法 | 10 kHz-100 MHz | 5 μh lisn + 10 μf | 0.1v→10a | 当前有限的 包括断电测试 |
表13:传导磁化率,地平面注入,尖刺 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | 张仁标准 | 冲动 | 5 μh lisn + 5000 μf | 10 μS,峰值8V | 适用于隔离底盘 16限制 |
戈达德宇航中心 | N/A | ||||
SMC | SMC标准 | 冲动 | 5 μh lisn + 10 μf | 10 μS,峰值8V | 适用于隔离底盘 16限制 |
表14:传导磁化率,地平面注入,音频 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | 张仁标准 | 30赫兹- 150千赫 | 5 μh lisn + 5000 μf | 1V(10→0.1 A)限流 | 适用于隔离底盘 |
戈达德宇航中心 | N/A | ||||
SMC | SMC标准 | 30赫兹- 150千赫 | 5 μh lisn + 10 μf | 1V(10→0.1 A)限流 | 适用于隔离底盘 |
表15:传导磁化率,地平面注入,射频 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | 张仁标准 | 150 kHz-100 MHz | 5 μh lisn + 5000 μf | 1V (280mA电流限制 | 适用于隔离底盘 |
戈达德宇航中心 | N/A | ||||
SMC | SMC标准 | 150 kHz-100 MHz | 5 μh lisn + 10 μf | 1V (280mA电流限制 | 适用于隔离底盘 |
表16:开关瞬态的敏感性,电源引线,时域 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | 张仁标准 | 瞬态 | 5 μh lisn + 5000 μf | 0v, 100 μs | 电压凹陷 |
戈达德宇航中心 | N/A | ||||
SMC | N/A |
表17:辐射发射,磁场 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | RE101方法 | 30赫兹- 100千赫 | 5 μh lisn + 5000 μf | RE101-2曲线 | 泵电机可能出现故障 |
戈达德宇航中心 | RE101方法 | 30赫兹- 100千赫 | 10 μf + 10,000 μf | 未指定 | 默认为AIAA标准限制 |
SMC | RE101方法 | 30赫兹- 100千赫 | 5 μh lisn + 10 μf | RS101-20 dB | 泵电机可能出现故障 |
表18:辐射辐射,电场 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | RE102方法 | 20mhz - 18ghz | 5 μh lisn + 5000 μf | 定制的限制 | 切口的频率 |
戈达德宇航中心 | RE102方法 | 200mhz - 18ghz | 10 μf + 10,000 μf | 定制的限制 | 扩大频率范围 切口的频率 |
SMC | RE102方法 | 14khz - 18ghz | 5 μh lisn + 10 μf | 定制的限制 | 切口的频率 |
表19:辐射发射、天线杂散和谐波输出 不适用——没有天线 |
表20:辐射磁化率,磁场 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | MIL-STD-461G RS101方法 | 30赫兹- 100千赫 | 5 μh lisn + 5000 μf | 180→116 dBpT | 标准测试 |
戈达德宇航中心 | RS101方法 | 30赫兹- 100千赫 | 10 μf + 10,000 μf | 未指定 | 默认限制为AIAA标准限制 |
SMC | RS101方法 | 30赫兹- 100千赫 | 5 μh lisn + 10 μf | 180→116 dBpT | 标准测试 |
表21:辐射磁化率,电场 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | MIL-STD-461G RS103方法 | 2 MHz-18 GHz | 5 μh lisn + 5000 μf | 定制的限制 | 测试水平升高的缺口带 |
戈达德宇航中心 | MIL-STD-461F RS103方法 | 2 MHz-18 GHz | 10 μf + 10,000 μf | 定制的限制 | 测试水平升高的缺口带 |
SMC | MIL-STD-461F RS103方法 | 10 kHz-40 GHz | 5 μh lisn + 10 μf | 定制的限制 | 测试水平升高的缺口带 |
表22:传导磁化率,闪电诱发瞬态,电缆和电源引线 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | MIL-STD-461G CS117方法 | 瞬态 | 5 μh lisn + 5000 μf | 定制的限制 | 生存-不可操作 |
戈达德宇航中心 | N/A | ||||
SMC | RTCA DO-160第22节 | 瞬态 | 5 μh lisn + 10 μf | 定制的限制 | 生存-不可操作 |
表23:静电放电易感性,人员承担 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | MIL-STD-461G CS118方法 | 瞬态 | 5 μh lisn + 5000 μf | 8千伏/15千伏 | IEC 61000-4-2等效 |
戈达德宇航中心 | N/A | ||||
SMC | IEC 61000-4-2 | 瞬态 | 5 μh lisn + 10 μf | 4级 | MIL-STD-461G CS118等效 |
表24:辐射磁化率,磁场和电场(感应)场 | |||||
标准 | 测试参考 | 频率 | 配置 | 限制 | 笔记 |
张仁 | N/A | ||||
戈达德宇航中心 | N/A | ||||
SMC | SMC标准 | 瞬态 | 5 μh lisn + 10 μf | 200v, 10 μs | Spike测试电缆和底盘 |
测试
测试似乎持续了很久,我们遇到了一些问题。总的说来,事情进展得相当顺利。深入的分析和控制计划工作指导我们开发了一种能够满足EMC要求的产品,集成的测试程序在问题提出之前回答了测试实验室的问题。
总结
我们接受了EMC方面的教育,并意识到我们需要专家的支持,这将继续是事实——毕竟我们是产品设计师,对EMC有基本的了解。这位专家具有处理细节的技能,希望我们能够在未来的项目中聘请这样一位知识渊博的人。
本文讨论的产品是虚构的,但过程是真实的。在大多数情况下,您不会遇到多个标准的要求—这将由采购机构解决。然而,接近需求应该遵循一个有组织的方法,注意细节。
希望你会发现这些信息有用,我欢迎提问。如果您有一个与EMC相关的主题想要回顾,请告诉我,我将尝试把它放在以后文章的队列中。beplay官方免费下载