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红外成像跟踪系统中的电磁兼容问题研究

导读: 本文以某种红外成像跟踪系统为研究对象,对其电磁环境进行了分析,并对其设计和运行过程中的电磁兼容问题进行了研究与改进,解决了图像传输和目标跟踪的不稳定问题。

1 引言

  电磁兼容(electro magnetic compatibility,emc)是一门以电磁场理论为基础,包含了信息、电工、电子、通信、材料、结构等学科的边缘学科,也是一门研究在有限的空间、时间和频率资源条件下,各种电工电子设备或系统在同一电磁环境中可以相互兼容而不致引起其性能降低的应用科学技术[1]。随着大规模集成电路和电力电子技术的飞速发展,电机及其控制系统已经成为一种将电机、功率电子、微电子融为一体的综合性自动化系统,也使系统电磁环境的复杂性成倍增加。在这种复杂的电磁环境中,如何尽量减小各设备间的电磁影响,保证系统和各设备的正常运行,是一个需要深入研究的课题。本文以某种红外成像跟踪系统为研究对象,对其电磁环境进行了分析,并对其设计和运行过程中的电磁兼容问题进行了研究与改进,解决了图像传输和目标跟踪的不稳定问题。

2 红外成像跟踪系统简介

  红外成像跟踪系统是一种集光、机、电为一体的平台系统,其主要功能是对红外目标进行稳定成像与跟踪系统结构框图如图1所示。

  台体采用三自由度框架式结构,可以实现滚转、俯仰及方位轴上的运动。红外成像组件安装在台体上,用来敏感目标和背景的红外红辐射并转换为电信号送给信号处理电路。信号处理电路在实时图像中区分目标和背景,截获目标,跟踪目标图像,将跟踪误差信号送至平台控制电路,同时将图像信号送入显示器实时显示。平台控制电路根据目标角误差信号形成控制信号,经功率放大后驱动台体转动,保证稳定跟踪目标并使目标成像位于图像的中心。速率陀螺和电位计敏感台体的运动,并将台体运动的速度和位置信息反馈回平台控制电路,实现闭环控制。除台体及安装在台体上的电机、速率陀螺、电位计和红外成像组件外,整套系统都安装在一个长宽高分别为40cm×20cm×20cm的舱体中,所有电源及信号的走线均位于舱体上下表面的两个布线槽中,舱体纵剖面和横剖面示意图如图2所示。在这套系统中,既有高频信号电路又有低频信号电路,既有强电电路又有弱电电路,既有频繁开关动作的电路又有对扰动极为敏感的微弱信号电路,电磁环境比较复杂,若在设计时不考虑电磁兼容性,系统的性能势必会受到电磁干扰的影响而大打折扣,甚至不能正常工作。

3 系统电磁环境分析

  理论和实践的研究证明,不管复杂系统还是简单装置,任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件:首先应该具有干扰源,其次是具备干扰传播途径,最后必须有被干扰对象(敏感设备)的响应[1]。因此干扰源、传播途径和敏感设备统称电磁干扰三要素。在对文中系统进行电磁环境分析的过程中,我们更多地将眼光放在系统的层面上,分析各功能电路之间(例如功率放大电路和信号处理电路之间)的电磁干扰和电磁兼容问题。

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