導語：如何才能寫好一篇電子設備結(jié)構(gòu)設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：電子設備；屏蔽結(jié)構(gòu)；功能設計

隨著電子設備使用頻率越來越高，但電磁環(huán)境不斷惡化，為了發(fā)揮電子設備的性能，提升抗干擾能力，避免受到電磁的干擾，這對電子設備電磁屏蔽性能提出了更高的要求和標準。因此，本文結(jié)合實際情況，針對電子設備電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)設計展開論述，并且提出合理化建議。

1 電子設備屏蔽設計標準

就目前而言，電子設備主要包括骨架、蓋板以及前后板等，其中可拆連接的接觸面具有一定的導電接觸，因此，在實際設計過程中，電子設備內(nèi)部的孔洞、縫隙要滿足屏蔽的需要。在實際設計過程中，屏蔽設計要求不盡相同。

對電屏蔽而言，可以利用良導體隔離經(jīng)電容性耦合傳遞的影響。電磁屏蔽主要應用在高頻設計過程中，主要原理是利用金屬反射和金屬層內(nèi)吸收來限制電磁的干擾，在實際設計過程中，具體包括以下要求：第一，要保C材料質(zhì)量，因此，設計人員在進行電磁屏蔽分析過程中，會認為屏蔽體導體在理想運行狀態(tài)下運行，導致在實際應用中，屏蔽體具有阻性，并且隨著屏蔽體阻抗的增加，屏蔽的性能就會越差。因此，在屏蔽材料選擇過程中，要選擇性能良好的導體。對電屏蔽厚度而言，需要根據(jù)電子設備屏蔽結(jié)構(gòu)進行設計，保證金屬殼體封閉性，最大限度的減少孔洞和縫隙，并且采取必要的防護措施。屏蔽體要做好接地設計，根據(jù)行業(yè)標準，接觸電阻要小于2m？@。

在進行屏蔽電子設備運行過程中，影響屏蔽效能的因素主要包括以下幾個方面：第一，縫隙問題，在實際的屏蔽體中，導電體具有很多不連續(xù)點，就會在各個部分結(jié)合處，產(chǎn)生電磁泄漏問題，解決這種問題的方法，就是在縫隙的位置，填充一些彈性的導電材料，從根本上消除不導電點。但是在實際應用過程中，不是所有的屏蔽體的縫隙需要電磁密封襯墊防止電磁泄漏。因為對實際的設計而言，縫隙泄漏電磁波主要取決于電磁波波長的尺寸。如果遇到較高頻率干擾的情況下，需要使用電磁密封襯墊。

第二，孔洞問題。在電子設備上，會包括很多開關、連接器以及保險絲等，設計人員需要在面板上，加工出相應的安裝孔，為了提升機箱的散熱效果，設計人員要在機箱上設置側(cè)板孔、抽氣扇進風孔等，對開孔的形狀和周長要滿足實際設計標準，在電子設備運行過程中，電流通過孔洞時，就會通過輻射的方式發(fā)射能量，并且與孔洞的大小周長有著密切聯(lián)系。

2 縫隙電磁屏蔽設計

下面主要分析縫隙電磁屏蔽設計。

2.1 控制好螺釘?shù)拈g距

在實際設計過程中，螺釘具有重要的連接作用，并且間距會直接影響了屏蔽的效果。螺釘能夠有效縮小接件的縫隙，提升屏蔽的效果。但是一旦螺釘過密，就會增加設備安裝的難度，增加了工作量和設計成本。因此，設計人員要從全局出發(fā)，結(jié)合電子設備的強度，確定科學合理的螺釘間距，在實際設計過程中，縫隙設計間距■/20。

2.2 采用簧片屏蔽設計

針對螺釘設計過密的情況，對需要經(jīng)常拆卸的電子設備而言，還要從其它方面做好電磁屏蔽設計，在設備的兩個接觸面上，設置屏蔽簧片。其中EMI屏蔽簧片具有良好的導電性能，并且運行空間比較大，可以滿足不同屏蔽要求。這種簧片材料主要以鈹青銅、磷青銅為主，具有很強的耐磨性和耐壓性，在高溫的條件下，也能正常運行。

2.3 導電襯墊的屏蔽設計

這種設計方式主要實現(xiàn)屏蔽體的電接觸，提升導電的連續(xù)性，有效的防止縫隙電出現(xiàn)泄露，具有良好的密封作用，就目前而言，通常主要包括以下兩種形式：第一，平面安裝式。就是在把襯墊的背面通過背膠把襯墊和屏蔽體連接起來，保證襯墊具有一定的壓力，其中典型的C型導電布襯的平面安裝模式得到了廣泛的應用。第二，溝槽安裝形式。在溝槽安裝形式中，就是把襯墊裝在溝槽中，可以利用D型導電布襯墊粘裝到溝槽中，從而保證面板側(cè)面之間的相互配合，提升襯墊的壓力，保證通電正常。

2.4 凸包屏蔽結(jié)構(gòu)設計

為了有效減少屏蔽體縫隙線性尺寸，設計人員可以結(jié)合實際情況，在屏蔽體設計凸包，并且應用在屏蔽區(qū)域內(nèi)，從而形成一個彈性的變量，實現(xiàn)兩個屏蔽體之間有效的連接，采用這種設計模式，能夠有效減少螺釘?shù)拿芏?，?jié)約設計材料，降低設計強度，具有很強的實用性。

2.5 深縫隙結(jié)構(gòu)設計

在采用深縫隙結(jié)構(gòu)設計過程中，深度越深，屏蔽的效果就會越明顯，因此，設計人員要結(jié)合實際情況，不斷加深縫隙的深度，從而提升電子設備電磁干擾性。

3 孔洞的電磁屏蔽設計

受到自身性能的影響，為了解決電子設備通風散熱和接線問題，在實際過程中，需要設置孔洞，從而降低了電子設備的屏蔽效果。下面就針對孔洞電磁屏蔽設計展開論述。

3.1 通風口電磁屏蔽設計

3.1.1 在電子設備通風口架設金屬絲網(wǎng)。在電子設備實際應用設計過程中，金屬絲網(wǎng)是比較常用的非實壁型屏蔽體，這種材料主要包括銅鋁等。電子設備通風口通常比較大，因此，可以采用鉬數(shù)較高的金屬絲網(wǎng)安裝在窗口的位置，設計人員要把窗口分成細小的通風口，從而獲得良好的屏蔽效果。對金屬絲網(wǎng)可以直接焊接在屏蔽體上，保證金屬絲與屏蔽體具有良好的電接觸，但是在實際裝配過程中，要做好金屬絲網(wǎng)的保護，提升屏蔽的效果。

3.1.2 在屏蔽體上開通風孔。在實際過程中，裝配金屬網(wǎng)在設計過程中，很容易出現(xiàn)一些屏蔽的缺陷，很容易出現(xiàn)接觸不良或者斷絲的情況，針對這些問題，可以在屏蔽體設置風孔，從而優(yōu)化設計工藝流程。在實際應用過程中，設計人員可以采用圓形結(jié)構(gòu)，避免采用異型孔，從而增加設計難度。

3.1.3 介質(zhì)波導通風蜂窩板屏蔽體應用。設計人員在設計屏蔽要求很高設備過程中，為了提升通風效果和抗電磁屏蔽效果，在實際設計過程中，可以采用波導通風蜂窩板屏蔽體，就可以有效減少空氣阻力，降低風壓損失，提升機械強度，發(fā)揮電子設備良好的性能。

3.2 穿心電容與屏蔽罩的應用

在電子設備設計過程中，需要設計人員做好開關、表頭、指示燈等的設計，明確設計標準。為了有效防止在開口處形成電磁泄露，可以在點在設備元件后，裝置屏蔽罩，加裝穿心電容，并且傳過屏蔽罩，連接元件，同時要保證屏蔽罩與面板良好的接觸性能，實現(xiàn)電磁屏蔽。

3.3 屏蔽窗設計

對指示器、監(jiān)視器等，設計人員可以結(jié)合實際情況，設計導電玻璃，然后連接到面板，對高頻電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，可以使用金屬夾絲層的導電玻璃。

4 結(jié)束語

綜上所述，在進行電子設備屏蔽結(jié)構(gòu)設計過程中，設計人員要結(jié)合實際屏蔽要求，采用合適的設計方式，針對設計不同的情況，選擇合理的材料，從而提高設備抗電磁干擾性，獲得良好的屏蔽效果，發(fā)揮電子設備的重要作用。

參考文獻

[1]白宏兵.某型電子設備電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)設計[J].電子世界，2013（15）：147.

[2]呂景峰，陳玲香.電子設備結(jié)構(gòu)設計中的電磁兼容[J].電子世界，2013（12）：163+165.

[3]史廣偉，孫麗萍.電子設備的電磁屏蔽設計及復合材料屏蔽檢測的應用[J].制造業(yè)自動化，2011（05）：215-217.

[4]楊明冬.電磁屏蔽設計在電子設備結(jié)構(gòu)設計中的應用[J].機械與電子，2010（09）：72-74.

篇2

關鍵詞：電子設備 結(jié)構(gòu)設計 工藝設計

中圖分類號：TN02 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0071-03

結(jié)構(gòu)設計是為了滿足電子產(chǎn)品的各項功能和電性能，使設備在各種既定環(huán)境下都能正常工作所進行的設計。它可以把產(chǎn)品的外觀直接展現(xiàn)出來，在一定程度上決定了產(chǎn)品的可靠性、壽命及性價比。好的設計應合理滿足整機的性能要求，在市場上具有競爭力。

產(chǎn)品的工藝性能直接影響到產(chǎn)品性能和戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標的實現(xiàn)。工藝設計的最高原則是以最少的社會勞動消耗創(chuàng)造出最大的物質(zhì)財富，這個原則也是企業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎。

無論哪類電子設備的設計都離不開結(jié)構(gòu)，整機結(jié)構(gòu)設計水平的高低和工藝技術(shù)的好壞對于產(chǎn)品質(zhì)量至關重要。電子設備的故障或失效大都可歸結(jié)為設計上沒有想到或沒意識到某些細節(jié)或約束，一些通用設計的技術(shù)、準則、理念和方法必須被予以重視并深入貫徹到產(chǎn)品研發(fā)中去。

1 某系統(tǒng)電子設備結(jié)構(gòu)設計

1.1 概述

某系統(tǒng)主要由多路耦合器、終端機和信號分配器組成，采用19英寸標準機柜上架安裝方式。各設備遵循標準化、系列化、通用化設計原則，顏色、標識、銘牌、把手和接口連接器選擇均符合系統(tǒng)設計規(guī)范要求。

根據(jù)研制方案確定電氣功能、性能及使用環(huán)境要求，經(jīng)研究分析整機結(jié)構(gòu)形式和尺寸約束后，初步進行元器件布局、布線和組裝設計，合理選用材料、涂鍍、加工手段，采用通用件和標準件，簡化制造工藝，積極運用成熟技術(shù)。后通過軟件進行三維實體建模、裝配仿真、應力應變分析、熱流分析，進一步優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)。

1.2 多路耦合器

機箱箱體及內(nèi)部隔板全選用鋁合金板，銑削成型，并通過相互搭接、螺釘擰緊固定。選用鋁合金板，是因其具有重量輕、加工定位準確、易開溝槽安裝固定屏蔽材料、裝配拆卸簡便、外形美觀等優(yōu)點。

多路耦合器采用模塊化設計理念，將防雷電路、放大電路和功率分配電路分別安裝在鋁合金板銑削成型的屏蔽盒內(nèi)，構(gòu)成單獨的防雷模塊、放大模塊和功率分配模塊。為便于器件散熱，將散熱器緊貼機箱左側(cè)板，電源模塊緊貼機箱右側(cè)板，放大模塊和功率分配模塊固定在散熱器上，并分別在安裝貼合面涂敷導熱硅脂。由于電源模塊較重，為滿足沖擊、振動試驗要求，設計固定架使其一側(cè)與底板連接，另一側(cè)包住電源與右側(cè)板。防雷模塊安裝在前隔板預設位置，并與中隔板和后隔板一起組成隔板部件，組裝時將其整體插入機箱。各模塊用隔板隔開，分別安裝在3個相對封閉獨立的隔段內(nèi)，盡可能避免電源與模塊、模塊與模塊間的電磁互擾。多路耦合器結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

1.2.1 終端機

箱體是機箱結(jié)構(gòu)的主體部分，是設備功能模塊的安裝載體，也是機箱結(jié)構(gòu)的集中受力體。根據(jù)安裝器件的尺寸、重量和位置，同時考慮振動、沖擊對結(jié)構(gòu)強度的影響，參考壓鉚螺釘、壓鉚螺母柱的鉚接裝配要求，核算確定各面板材料及厚度。終端機結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

終端機由16個解調(diào)模塊組成，外部線纜通過航空插座進入機箱并通過雙絞塑膠線與母板歐式插座連接。由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，一個航空插座需通過8路音頻信號或8路串口數(shù)據(jù)，為避免設備內(nèi)部多路信號互相串擾，走線及母板設計盡量將多路同類信號線分開。另外所有解調(diào)板都安裝了背板進行電磁屏蔽隔離、安全防護和固定，以提高電氣連接的可靠性。

導軌支撐部件由托板、導軌和連接條構(gòu)成，主要起約束解調(diào)模塊自由度的作用，模塊的插拔、固定簡單方便。

終端機前面板左、右兩側(cè)各開設一個進風口，出風口安在后面板中部，風扇裝在機箱外側(cè)向外抽風。由于風扇轉(zhuǎn)動把箱內(nèi)的熱空氣強制抽出，使機箱內(nèi)產(chǎn)生負壓，吸引機箱外的冷空氣由進風孔口進入，從而形成空氣交換。為避免導軌支撐部件阻擋、妨礙空氣在箱內(nèi)流通，導軌上設計有導風孔，冷空氣經(jīng)導風孔流過帶走解調(diào)模塊散發(fā)的熱量。其基本任帳竊諶仍粗寥瘸林間設計一條低熱阻的通道，保證熱量迅速傳遞出去，以便滿足可靠性要求[1]。另一方面，設計導風孔還起到減輕設備重量的作用。兼顧電磁屏蔽和良好通風的雙重要求，通風開口處分別安裝了屏蔽通風窗，為進一步提高屏蔽效果，屏蔽通風窗與箱體固定貼合面還粘結(jié)橡膠密封絲網(wǎng)組合襯墊。終端機風道設計如圖3所示。

1.2.2 信號分配器

以前設計的機箱大多采用零部件搭接、螺釘擰緊固定的結(jié)構(gòu)形式，為滿足強度和電磁兼容性要求，完成箱體組裝往往要使用很多螺釘，這使得設備拆卸、裝配十分繁瑣，維修性不好。為解決此問題，信號分配器設計采用插裝結(jié)構(gòu)形式，如圖4所示。

根據(jù)裝配順序?qū)⒌装宀迦肭懊姘濉⒑竺姘?、左?cè)板和右側(cè)板底部對應的溝槽，推動左、右側(cè)板使其與前、后面板互相卡住，然后用螺釘進行固定。把隔板插入箱內(nèi)使其與底板和后面板配合，分別將濾波器、電源模塊和主板模塊安裝在隔板分開的兩個封閉隔段內(nèi)，盡可能避免電源對主板模塊的電磁騷擾。將蓋板榫齒插入前面板頂部后面的溝槽中，往前推動蓋板使其后端向下插入左、右側(cè)板卡槽，用螺釘將蓋板與箱體固定。信號分配器全部零部件共計12個，結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便。

2 某系統(tǒng)電子設備工藝設計

2.1 概述

某系統(tǒng)電子設備環(huán)境適應性要求比較苛刻，設計人員不僅要將“六性”設計理念融入、貫徹到研發(fā)工作中去，還需清楚產(chǎn)品的工藝流程。電子設備環(huán)境適應性主要取決于所選材料、構(gòu)件、元器件的耐環(huán)境能力和結(jié)構(gòu)設計、工藝設計采取的耐環(huán)境措施是否合理和有效[2]。裝聯(lián)工人應積極主動地提出合理化建議，配合工藝人員共同完善產(chǎn)品設計，這樣才能使設備滿足低溫、高溫、濕熱、鹽霧、霉菌、振動、沖擊、顛震等環(huán)境試驗要求。

裝配、組裝質(zhì)量不僅影響設備外觀，而且影響系統(tǒng)的性能，可以說系統(tǒng)的質(zhì)量直接體現(xiàn)在焊接和組裝上。應合理安排裝配順序，注意前后工序的銜接，連接應牢固可靠，安裝方向、位置要正確，不損傷設備單元和零部件，不損傷面板等機殼表面涂覆層，確保電性能穩(wěn)定和機械強度足夠。

2.2 通用工藝技術(shù)

根據(jù)各種材料在實際應用中的表現(xiàn)，內(nèi)部設計規(guī)范應明確禁止使用預鍍鋅鋼板。以前鈑金件多采用冷軋鋼板，加工后進行鍍鋅工藝處理，但其防護能力還是偏弱，長時間使用時會產(chǎn)生銹斑腐蝕，相關零件要求全部換成奧氏體不繡鋼，新產(chǎn)品設計不再使用冷軋鋼板。除鈍化處理外，奧氏體不繡鋼零件可不再做其他表面處理。

電磁兼容設計應采取主動預防、整體規(guī)劃、“對抗”與“疏導”相結(jié)合的方針[3]。某系統(tǒng)電子設備的箱體材料全部選用鋁合金板材，機加工后進行導電氧化處理，使機箱內(nèi)表面形成理論上連續(xù)的導電面。

箱體搭接縫隙處全部安裝橡膠芯金屬絲網(wǎng)屏蔽條，這種屏蔽條既有很好的彈性，又抗永久壓縮形變，在潮濕及鹽霧環(huán)境中具有很強的抗電化學腐蝕性能。由于屏蔽條有彈塑性，按設計尺寸截取時不要用力拉伸，可先從一端塞入溝槽并順著按壓到另一端再截取，剪切屏蔽條時應使其端頭的橡膠芯微縮在絲網(wǎng)內(nèi)，切忌安裝后屏蔽條端頭的橡膠芯露出金屬絲網(wǎng)很長。

在設備通風開口處安裝屏蔽通風窗，利用截止波導原理解決通風和屏蔽這對矛盾。具體設計可參考GJB 1046-1990《艦船搭接、接地、屏蔽、濾波及電纜的電磁兼容性要求和方法》（6.2.2.3截止波導通風孔）。

電源線穿過箱體會使機箱整體屏蔽效能降低，為提高設備電磁兼容性，電源輸入接口采用將航空插座與電源濾波器做成一體的結(jié)構(gòu)形式。在濾波器與后面板安裝固定面粘接扭角鈹銅簧片或?qū)щ娨r墊，使殼體和機箱貼合并保證接觸良好，輸入輸出線不能靠得太近，引線盡量短且不能交叉，電源線不要與其他電纜捆綁走線。電源輸入接口旁邊就近設計安裝安全的螺栓，并將電源線安全地連接。

帶有螺紋連接、壓合、搭接、鉚接、點焊、單面焊接等組合件，原則上不允許進行電化學處理，不同金屬材料組合在一起的部件不能進行溶液處理，這些組合件應盡可能采用涂漆，或分別進行電化學處理后再組裝。所有電化學處理都應在零件狀態(tài)（即非組合件）下進行。

鋼鐵件在噴涂前應進行磷化處理，鋁件噴涂前應進行氧化處理（鑄鋁合金可采用噴砂處理），以增加涂層附著力。

體積和質(zhì)量較大的模塊、晶振、線圈可用硅橡膠封裝或加固管腳。盡量降低元器件的安裝高度，縮短其管腳引線。導線穿過金屬孔或靠近金屬零部件時需用絕緣套管將導線套住，線束的安裝和支撐應當牢固，以免使用期間絕緣材料因磨損而短路。電路GND通過金屬化螺釘以及對應的阻焊亮銅帶和結(jié)構(gòu)件良好搭接，對應的結(jié)構(gòu)件不作噴漆處理。使用不銹鋼錯齒彈墊、棘爪彈墊、止退螺母等緊固件防止裝配松動。

3 結(jié)語

隨著社會發(fā)展及加工技術(shù)的進步，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式有了很大變化，從單機到系統(tǒng)，從最初主要使用型材、鈑金結(jié)構(gòu)發(fā)展到數(shù)控銑削成型的零件實現(xiàn)形式，精密加工技術(shù)已開始影響電子設備的設計和生產(chǎn)。

電子設備的結(jié)構(gòu)及工藝設計是項目研制過程的重要組成部分，直接影響到產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性和品質(zhì)指標，并不僅是為硬件平臺做個外殼那樣簡單，需考慮多方面的約束因素以選擇最合理最可靠的設計技術(shù)。綜合某系統(tǒng)裝備介紹，可了解電子設備的結(jié)構(gòu)形式及設計方法和在工程實際應用時采取的具體措施，對其他電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及工藝設計具有一定的指導意義。

某系統(tǒng)電子設備裝配拆卸簡單，生產(chǎn)維護方便，具備較高的標準化、系列化、通用化程度，符合國家標準有關要求。系統(tǒng)通過公司內(nèi)部功能、性能測試和第三方電磁兼容試驗、環(huán)境試驗、信道試驗驗證，所有設備均滿足研制方案要求。

⒖嘉南

[1] 邱成悌，趙殳，蔣全興.電子設備結(jié)構(gòu)設計原理（修訂本）[M].南京：東南大學出版社，2005.

篇3

[Keywords]―fibre composites； light weight； reinforced polyurethane

1.Introduction Fibre-reinforced polyurethane composites renders a high potential for serial production of adaptive lightweight structures. Processing of highly reactive， two-component polyurethane sets in fully massive investment is needed processes enables short cycle times and thus the production of composite components for high-volume applications. In examine to other plastics and composite manufacturing technologies， polyurethane processing methods are characterized by moderate process conditions that favor the integration of additional functional elements like sensors and electronic components.

2.Basic technology Long Fiber Injection various factors in the automotive sector have combined to create a favourable climate for the development of materials and fabrication techniques for polymer-based composite body panels and structures as the case in LFI. [3]. It is specially connivance for high-amount production of large lightweight components， which are applied mainly in automotive industry， modern concepts introduce intelligent parts by integrating sensor networks into the composite. [4-5].

3. Development of the novel Multi Fibre Injection process： For the high-amount making of fibre-reinforced polyurethane combination with combined piezoelectric purpose elements， new multi Fibre Injection spray coat application based on the LFI process is applied. This technology is particularly characterized by the process-prevent generation of integrated piezoelectric functional elements.

3.1General requirements and preliminary studiesFor the generation of a piezoelectricfunctional layer， first suitable piezoceramic components are specified. For thegeneration of a piezoelectric functional layer， first suitable piezoceramiccomponents are spell out. A method for manufacturing a cofired multi-layerpiezoelectric transformer device includes forming first and second greenshapes of a sinterable ceramic composition and applying metallizationlayer there between [7].the sensors have been spoiled mechanically in dynamicthree-point bending and compression tests at a frequency of 1 Hz. The resultingvoltage signals before and after polarization have been quantified. In fig. 4the voltage signal of a piezoelectric sensor with PZT fibres and electrodesmade of tin- bronze is drawn.

Fig.4.electric current （voltage）signalofaprototypicpiezoelectricfunctionalelementduringdynamicthree-point-bending，（a） earlier polarization；（b）afterpolarization

3.3Handlingof electrode structures： The machine automatedhandling， especially gripping and positioning of the specified porous electrodestructures， requires an appropriate handling system. Among different handlingtechnologies， holding by cleaner has been favoured due to its processing flexibilityand gentle handling. In preliminary studies， different vacuum grippers weretested and suitable suction pads have been identified. These holders werespecifically designed for the handling of composites and thin films. Thecomposite holders are operated with pressed air and generate an internalvacuum. Due to a special design utilizing the Coanda effect， gentle handling ofthin- walled structures is given. The chosen suction pads have been tested inextensive studies， using the specified electrode structures. At first， thedistance at which picking of the respective electrodes is possible wasquantified as a function of the applied pressure. Fig. 6 shows the determinedvalues.

fig.6.

篇4

【關鍵詞】機箱；電磁屏蔽；結(jié)構(gòu)設計

1.引言

隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代各種電子、電氣、信息設備的數(shù)量和種類越來越多，性能越來越先進，其使用場合和數(shù)量密度也越來越高。這就使得電子設備工作時常受到各種電磁干擾，包括自身干擾和來自其它設備的干擾，同時也對其它設備產(chǎn)生干擾[1]。在這種情況下，要保證設備在各種復雜的電磁環(huán)境中正常工作，則在結(jié)構(gòu)設計階段就必須認真考慮電磁兼容性設計。如果忽視了這一問題，到新產(chǎn)品使用時，干擾問題就會暴露出來。因此及早地解決電磁干擾問題是電子設備機箱結(jié)構(gòu)設計時必須考慮的重要環(huán)節(jié)。

2.理論基礎

電子設備結(jié)構(gòu)中常見的電磁干擾方式主要有傳導干擾和輻射干擾兩種，因此電磁兼容（EMC）設計的主要方法有屏蔽、濾波、接地等。

2.1屏蔽

電磁屏蔽是利用金屬板、網(wǎng)、蓋、罩、盒等屏蔽體阻止或減小電磁能量傳播所采取的一種結(jié)構(gòu)措施。常用的方法有靜電屏蔽，磁屏蔽和電磁屏蔽。電子設備結(jié)構(gòu)設計人員在著手電磁兼容性設計時，必須根據(jù)產(chǎn)品所提出的抗干擾要求進行有針對性的電磁屏蔽設計。屏蔽通常有靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽三種。

2.2濾波

電路中的干擾信號常常通過電源線、信號線、控制線等進入電路造成干擾，所以對公用電源線及通過干擾環(huán)境的導線一般均要設置濾波電路。

2.3接地

接地問題在電磁兼容性設計中也是一個極其重要的問題，正確的接地方法可以減少或避免電路間的互相干擾。根據(jù)不同的電路可用不同的接地方法。通常組合單元電路接地有串聯(lián)一點接地、并聯(lián)一點接地和多點接地三種方式。整機接地方式也是保障產(chǎn)品電磁兼容性的主要措施之一。由于其功能不同，故電路差別甚大，接地狀況也不大相同。一般常用的方法是：將模擬電路、數(shù)字電路、機殼分開，各自獨立接地，避免相互間的干擾，最后三地合一接入大地，這種方式較好地抑制了電磁噪聲，減少了數(shù)字信號和模擬信號之間的干擾。

3.機箱EMC的結(jié)構(gòu)設計

一電子設備中的機箱，機箱有電源線、信號線、控制線等的穿入及穿出以及散熱用的通風孔、調(diào)節(jié)用的調(diào)節(jié)孔、顯示窗等，同時機箱也是由多個零件組合而成，各部分的連接處難免有泄漏。如何抑制電磁能從上述因素中泄漏，就成了電磁兼容性的關鍵。在這里僅介紹幾種結(jié)構(gòu)設計中比較簡單可行的方法：

3.1縫隙的屏蔽

縫隙指的是連接后要拆卸的，如機箱上下蓋、前后面板和箱體的連接縫，這類連接通常用螺釘來緊固。這類情形增加屏蔽效能的途徑有如下：

（1）增加縫隙深度，也就是增加箱體與蓋板的配合寬度。

（2）在結(jié)合處加入導電襯墊或者提高結(jié)合面的加工精度，即減少縫隙長度。一般比較經(jīng)濟的辦法是在接合面安裝導電襯墊。這樣既可以減少縫隙泄漏，又不要求接合面有很高的加工精度。

（3）接合面上涂上導電涂料：在用螺釘、鉚釘緊固的交疊接縫處，由于配合表面微觀上是凹凸不平的，接合面上只能是部分點接觸；而導電涂料是一種呈流體狀的液體，極易流入縫隙，填補結(jié)合面上的不平部位，可顯著地改善接合處金屬之間的電接觸使用時應先把接合面上的不導電物質(zhì)清除干凈。對于那些易遭腐蝕的接縫也可用這種涂料來減小腐蝕。如果接縫的配合表面過于粗糙，孔隙很大，應先用導電填隙料把孔隙填平。導電填隙料具有如同油灰的粘稠性，可像刮底漆那樣嵌攆。

（4）縮短螺釘間距：接合面不加導電襯墊時，應在結(jié)構(gòu)可能的條件下盡量增加連接螺釘數(shù)量，減小螺釘間距，使縫隙長度相應減小。

3.2通風孔的屏蔽[3]

為了滿足機箱內(nèi)部通風散熱的要求，有時必須在箱體上開設通風孔。因此，也必須對通風孔進行電磁屏蔽，這類情形增加屏蔽效能的途徑有如下：

（1）窗口上覆蓋金屬絲網(wǎng)：金屬絲網(wǎng)覆蓋在通風孔上的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是采用焊接方式安裝，這種方法使金屬網(wǎng)與屏蔽體之間有良好的電接觸，但工藝復雜，金屬網(wǎng)性能變壞以后又難以更換，且焊接時易破壞周圍的保護層，所以很少采用這種方法。另一種是采用環(huán)形壓圈通過緊固螺釘把金屬網(wǎng)安裝在屏蔽體的通風孔上。安裝之前，應把配合面上的絕緣層、氧化層、油垢等不導電物質(zhì)除去，并應安裝足夠數(shù)量的螺釘以獲得連續(xù)的接觸。這種安裝方式，只要在結(jié)構(gòu)和工藝上仔細考慮，即可使金屬網(wǎng)與屏蔽體之間獲得良好的電接觸，所以應用比較廣泛。

（2）用穿孔金屬板作通風孔：用許多小孔代替大口徑的通風孔是提高屏蔽效能的有效方法，它可以直接在屏蔽體上開許多小孔，亦可單獨制成穿孔金屬板安裝到屏蔽體的通風孔上。與金屬網(wǎng)相比，穿孔金屬板的特點是屏蔽體性能穩(wěn)定，因為它不存金屬編織網(wǎng)固有的網(wǎng)絲交叉點接觸電阻不穩(wěn)定的問題。在屏蔽壁上直接開小口徑通風孔，具有結(jié)構(gòu)與工藝簡單、成本低等優(yōu)點，實際應用已較普遍。

（3）采用截止波導式通風窗：金屬絲網(wǎng)和穿孔金屬板在較高頻下屏蔽效能都要下降， 特別是當孔眼尺寸與電磁波波長可比擬時，則孔眼將引起嚴重的泄漏。在較高頻以上，欲有高的屏蔽性能，且通風良好，可采用截止波導式通風孔板(如蜂窩狀通風孔板)，它與金屬絲網(wǎng)和穿孔金屬板相比有如下優(yōu)點：工作的頻段寬，即便到微波頻段仍有較高的屏蔽性能；對空氣的阻力小，風壓損失少；機械強度高，工作可靠穩(wěn)定。

3.3表頭孔的屏蔽

電子設備的機箱面板上往往裝有指示電參數(shù)的表頭，安裝表頭需在面板上開相應尺寸的孔。為防止從表頭孔中泄漏電磁能量，結(jié)構(gòu)上有兩種方法可供選用：

（1）在表頭背面進行附加屏蔽，且在面板和屏蔽體之間加入導電襯墊以減少縫隙，改善電接觸，穿入屏蔽體的表頭引線由裝在屏蔽體上的穿心電容引入，使引線感應的干擾信號旁路到地。

（2）表面上覆蓋導電玻璃：表面覆蓋導電玻璃蓋時，必須確保導電玻璃的導電層與面板有良好的電接觸，通常在連接處加入導電襯墊。由于導電玻璃主要對電場和高頻電磁場有屏蔽作用，所以表頭本身最好具有屏蔽作用，或者采用帶有細金屬網(wǎng)夾層的導電鈕子開關和指示燈的附加屏蔽玻璃，這樣對磁場也有一定的屏蔽效能。

3.4開關、指示燈的屏蔽

電子設備的機箱面板上均裝有電源開關或工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換開關。較常用的有兩類，一是鈕子開關，二是按鈕開關。它們都可以泄漏電磁能量。鈕子開關的防泄漏安裝結(jié)構(gòu)是在面板與開關端面間襯入導電襯墊。按鈕開關和指示燈的防泄漏可采用附加的屏蔽罩。引線的穿入處應采用穿心電容或插針式濾波連接器，防止電磁能量通過引線泄漏。較簡單的指示燈屏蔽可在燈罩上覆蓋導電玻璃。并使導電玻璃與面板保持良好接觸。

3.5顯示屏的屏蔽

帶有陰極射線管的電子設備，如示波器、計算機終端監(jiān)視器等，在陰極射線管的開口處電磁能量很容易泄漏，把陰極射線管的屏蔽罩與機箱連成一個整體，并保持電氣上的連續(xù)性。若陰極射線管屏蔽罩采用鐵磁性材料，則能有效地實現(xiàn)磁屏蔽，使顯示的圖像不受周圍雜散磁場的影響。對于信息處理設備的終端顯示器而言，由于它的主要目的是防止信息的泄漏，采用上述屏蔽措施是遠遠不夠的。對于信息設備的顯示器，防止周圍干擾磁場不是主要目的，關鍵是要防止信息從顯示器屏幕的開口處向外界泄漏，所以必須對顯示器屏幕進行屏蔽。它還要求屏蔽層有一定的透光性，不影響觀察。常用的方法有兩種：

（1）屏幕上覆蓋導電玻璃或?qū)щ娝芰希箤щ姴ＡУ膶щ妼优c機箱有連續(xù)的電接觸。這種方法對屏蔽電場和平面波場較為有效，但對磁場幾乎沒有屏蔽作用。

（2）屏幕上覆蓋金屬絲網(wǎng)或?qū)щ姴Ａc金屬絲網(wǎng)的復合層。要求金屬網(wǎng)不影響觀察，為了提高屏蔽效能，最好把交叉點都焊上。采用金屬網(wǎng)與導電玻璃復合層既能屏蔽磁場(交變的)，也能屏蔽電場和平面波場。

3.6電源線的處理

屏蔽機箱的電源線必須通過電源濾波器才能引入機箱，濾波器應有良好的屏蔽。安裝時要注意兩點：

（1）濾波器應安裝在電源線的入口處。

（2）電源濾波器的安裝不能破壞機箱的屏蔽，因此濾波器屏蔽罩必須與機箱壁板有連續(xù)而良好的電接觸。

3.7保險絲座的屏蔽

單個保險絲座的屏蔽用金屬帽蓋把保險絲座覆蓋起來，帽蓋內(nèi)裝彈性簧片使其與機箱有良好的電接觸。多個保險絲座的屏蔽把設備的所有保險絲集中起來，用附加屏蔽罩將其屏蔽，附加屏蔽罩的結(jié)構(gòu)和安裝與表頭孔的附加屏蔽相似。

4.總結(jié)

電磁兼容性（EMC）是系統(tǒng)設計中不可忽略的問題，直接影響到系統(tǒng)設備工作的可靠性、穩(wěn)定性和品質(zhì)指標。本文所述的方法是從設備結(jié)構(gòu)設計方面考慮的，涉及到屏蔽、濾波、接地等有關的問題，與電路設計相輔相成，缺一不可。在實際設計中，應根據(jù)各干擾源的性質(zhì)及設備所處的工作環(huán)境，與電路設計人員一起采取相應的措施。同時，在結(jié)構(gòu)設計中要充分注意采取措施的穩(wěn)定性與持久性，避免代價昂貴和費時的返工，從而取得最佳設計效果。

參考文獻

[1]江堅. 船載雷達機柜的電磁兼容設計[J]. 電子機械工程，2001，94(6)：43-45.

篇5

【關鍵詞】電子設備；支架

0 引言

隨著微電子技術(shù)和微計算機技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的電子設備被應用于民用飛機。在飛機的設計過程中，設計人員需根據(jù)各類電子設備在飛機上的安裝位置設計相應的安裝支架，來滿足電子設備安全性、可靠性和維護性的要求。本文針對某型飛機的典型電子設備設計安裝支架，并進行強度分析，驗證支架強度的可靠性。

1 支架結(jié)構(gòu)設計

該電子設備安裝于3MCU自然冷卻標準設備托架上，標準托架前后各有一個安裝點。設備安裝支架設計過程中，設置兩個幾字型支架用于標準設備托架的連接，兩個幾字型支架通過和四個組合式的L型支架連接，最后通過四個機加角盒與主結(jié)構(gòu)連接，如圖1所示。因為該設備布置于地板下且靠近蒙皮的兩個隔框之間，因而四個機加角盒分別通過與框腹板和地板支柱連接，將載荷傳遞的機身上，如圖2所示。

2 材料屬性

設備安裝支架選用的材料及相應力學性能見表1，其中σb表示材料拉伸極限；σmax表示模型最大等效應力；σbru表示材料擠壓極限；表示材料彈性模量。

3 邊界條件

支架靜強度分析需考慮飛機地面載荷過載包線、飛行機動載荷過載包線、飛機動d荷情況過載包線和飛機應急著陸情況慣性過載。本文參考該機型相應的載荷數(shù)據(jù)，整理后得到設備安裝支架靜載荷包線過載系數(shù)，見表2。

本文根據(jù)運輸類飛機適航標準CCAR-25-R4中25.561（b）（3）條款，得到應急著陸下，設備安裝支架載荷過載系數(shù)，見表3。

綜合考慮上述載荷數(shù)據(jù)，由于側(cè)向的過載大小相等，方向相反，因此只計算向左的情況；向后的過載大大小于向前的過載，向上的過載大大小于向下的過載，因此本文不將向后和向上的過載作為分析工況，得到如下分析工況，見表4。

4 強度分析方法

5 有限元模型

建立支架的有限元模型，其中支架結(jié)構(gòu)采用四邊形shell殼單元；設備用CONM2單元模擬，慣性力以加速度的方式加載，質(zhì)量單元通過RBE3（設備剛度極大時則使用RBE2）施加于結(jié)構(gòu)件上；在支架與主結(jié)構(gòu)連接位置用SPC約束，約束自由度為123，作為邊界條件，見圖3。

6 結(jié)果分析

結(jié)論：支架在以上3種工況下，最大應力值為89.52Mpa，發(fā)生在LC2工況，結(jié)構(gòu)零件在各個工況下安全裕度大于0，滿足強度要求。

【參考文獻】

篇6

關鍵詞：電磁干擾；電磁屏蔽；屏蔽效能

引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設備的干擾問題也越來越嚴重；因此，電磁兼容設計已經(jīng)成為電子產(chǎn)品設計中一項十分重要的內(nèi)容。在電子設備中，電磁干擾能量一般通過傳導性耦合和輻射性耦合兩種方式來傳輸。設計時，通常對傳導性耦合采取濾波方法加以抑制；而對輻射性耦合則采用電磁屏蔽措施予以控制。

電磁屏蔽是解決電子設備電磁兼容問題的重要手段之一，大部分電磁兼容問題都可以通過電磁屏蔽來解決，特別是隨著電路工作的頻率日益提高，單純依靠線路板設計往往不能滿足電磁兼容標準的要求。電子設備的屏蔽設計與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計有許多不同之處，一般地在結(jié)構(gòu)設計時如果沒有考慮屏蔽問題，很難滿足電磁兼容性要求。所以，在設計電子產(chǎn)品時，必須從一開始就考慮電磁屏蔽問題。

電磁屏蔽

電磁屏蔽主要是用來防止高頻電磁場的影響，從而有效地控制電磁波從某一區(qū)域向另一區(qū)域進行輻射傳播?；驹硎遣捎玫碗娮柚档膶w材料，利用電磁波在屏蔽體表面的反射、在導體內(nèi)部的吸收及傳輸過程中的損耗而產(chǎn)生屏蔽作用。

電磁屏蔽的目的就是抑制電磁噪聲的傳播，使處在電磁環(huán)境中的儀器在避免電磁干擾(EMI)的同時也不產(chǎn)生電磁干擾，通常采用導電性、導磁性較好的材料把所需屏蔽的區(qū)域與外部隔離開來。

屏蔽體的有效性是用屏蔽效能來度量的，屏蔽效能定義為：在電磁場中同一地點沒有屏蔽存在時的電磁場強度E1與有屏蔽時的電磁場強度E2的比值，它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。用于電磁兼容目的的屏蔽體通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之一至百萬分之一，因此通常用分貝來表述屏蔽效能，這時屏蔽效能(SE)的定義公式為：

SE=201g(E1/E2)(dB)式中E1是沒有屏蔽體時測得的場強，E2是有屏蔽體時測得的場強。

屏蔽效能越高，每增加20dB的難度越大。民用設備的機箱一般僅需要40dB左右的屏蔽效能，而軍用設備的機箱一般需要60dB以上的屏蔽效能，TEMPEST設備的屏蔽機箱的屏蔽效能要達到80dB以上。屏蔽室或屏蔽艙等往往要達到100dB，100dB以上的屏蔽體是很難制造的，成本也很高。

機箱的電磁屏蔽，不僅取決于構(gòu)成機箱的材料，而且取決于機箱的結(jié)構(gòu)，即首先要選用高導電、導磁特性的材料作為屏蔽材料，其次要保證機箱導電的連續(xù)性。但實際屏蔽機箱的屏蔽效能在很大程度上取決于穿過機箱的導線，特別是穿過機箱的電源線。因此要重點解決電源線的屏蔽問題；當設備由外部電源單獨供電時，設計時可不考慮電源線的影響，但應解決好電源輸入接口的電磁干擾問題。

本通信終端采用外部獨立電源供電，內(nèi)部附加電源模塊。因此，在結(jié)構(gòu)設計時只考慮通信接口。電源輸入、鍵盤、顯示屏及上下部分結(jié)合處的電磁屏蔽問題。

電磁屏蔽設計

箱體的屏蔽

整機結(jié)構(gòu)由上蓋和底座兩部分組成，如果僅靠上蓋與底座直接接觸，接縫處的接觸很難連續(xù)，屏蔽效能大受影響。為保證接縫的連續(xù)密封性，可加裝帶導電微粒的硅橡膠密封條。上蓋、底座接縫處的結(jié)構(gòu)采用圖1所示形式，這樣不僅可以提高屏蔽效能，還可以提供可靠的環(huán)境密封。同時為了避免上蓋、底座兩部分的相互干擾，設計時用一屏蔽盒將整個上蓋里的電路模塊、元器件、部件等罩住，這樣使維修更方便。

顯示屏的屏蔽

終端采用液晶顯示器，因面板開孔尺寸較大，故正面顯示區(qū)域采用透明的屏蔽玻璃，一般有三種方式：

1)在透明基片上鍍導電膜；

2)在透明基片上貼成品導電膜；

3)在兩層透明基片中間夾金屬絲網(wǎng)。

其中金屬絲網(wǎng)夾芯型玻璃具有最好的屏蔽效能，但只有65％～80％的透光率，并且由于絲網(wǎng)產(chǎn)生光柵衍射的問題，需要與顯示屏配用，調(diào)整偏振角度后使用。性價比高的是第一種方式，可選用聚丙烯、玻璃作基片，其重量輕，抗振性好，安裝時需注意把有鍍層的一面裝在終端內(nèi)側(cè)以防止劃傷，并使鍍層與面板周圍導電涂層良好接觸。

這里采用第三種方式，安裝時先將普通橡膠條粘在顯示窗內(nèi)壁四周，再將金屬絲網(wǎng)夾芯型玻璃粘在橡膠條上，同時用導電膠粘好金屬絲；然后用減震墊及金屬壓板將金屬絲網(wǎng)夾芯型玻璃壓緊，最后安裝顯示屏。安裝屏蔽玻璃時，一定要將金屬絲網(wǎng)緊貼顯示窗內(nèi)壁，保證接觸處沒有縫隙，以防電磁泄漏。

屏蔽玻璃安裝完畢，待粘膠涼干后再裝顯示屏。為了防止終端內(nèi)部電路的干擾，最后用屏蔽蓋把顯示屏包圍起來。

鍵盤的屏蔽

本終端鍵盤采用硅橡膠專用鍵盤，安裝在上蓋表面，開口較多，易引起電磁泄漏，降低屏蔽效能。因為孔縫對電磁波的衰減與干擾波波長及孔縫尺寸有關，一般應使孔洞的尺寸遠小于電磁波的波長，只要孔縫的直徑足夠小，就能夠達到所要求的屏蔽效能。但一般按鍵的大小、排列應符合人們的操作習慣，按鍵太小使用不方便，故這里主要采取安裝屏蔽罩的方法來減少電磁泄漏。

通信接口、電源輸入插座的屏蔽

終端的通信連接器及電源輸入插座安裝在底座側(cè)面，需要在側(cè)面開口。為防止在開口處形成電磁泄露，可以在這些元件的后面裝屏蔽罩，穿過屏蔽罩的引線加裝穿心電容，焊接時引線通過穿心電容穿過屏蔽罩與元件相連。對于引人的電源插座，采用穿心電容實現(xiàn)電磁屏蔽。

由于連接器與終端的接觸阻抗比較大，使得屏蔽電纜的共模傳導發(fā)射變大，為了防止由此引起的輻射超標，在連接器(插座)與底座以及屏蔽罩之間安裝導電襯墊，這種襯墊材料經(jīng)模切壓成，墊在連接器(插座)與屏蔽罩之間，具有良好的電接觸性能，能有效地控制該處縫隙泄漏。連接器、電源插座屏蔽結(jié)構(gòu)設計如圖4所示。

設計時還可直接選用帶電磁屏蔽功能的連接器，此時應著重考慮I/O連接的屏蔽，如采用帶金屬絲屏蔽層的導線、扁平雙絞

篇7

[關鍵詞]Icepak軟件；設備

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）17-0212-01

自從1948年半導體器件問世以來，隨著電子元器件的小型化、微小型化和集成技術(shù)的不斷發(fā)展，其設備的組裝密度和功率密度也在迅速提高。集成電路的熱流密度由上世紀80年代的約10W/cm2，上升至目前芯片級的熱流密度為100～300W/cm2。

電子元器件熱流密度的越來越高導致了其溫度的不斷上升，從而引起了電子設備故障越來越多。據(jù)統(tǒng)計超過55%的電子設備失效是由于散熱問題引起的。而在電子設計行業(yè)一般都參考“10℃法則”，即當組件溫度每升高10℃時，其失效率往往會有一個數(shù)量級的增加。因此做好電子設備的熱設計對提高產(chǎn)品的可靠性具有重大的意義。

1.電子設備熱設計的步驟和方法

隨著熱設計仿真分析軟件在國內(nèi)的不斷推廣與使用，設計人員可以在產(chǎn)品開發(fā)的前期就初步確定熱設計方案，然后對整個方案進行分析。熱設計仿真軟件可以快速準確的生成系統(tǒng)熱分析的結(jié)果，為設計人員提供諸如風扇的選型、風道的設計、熱源的布局、系統(tǒng)的優(yōu)化等等的參考依據(jù)?，F(xiàn)在我們僅僅花費幾個小時的時間，就可以得到復雜系統(tǒng)的熱分析結(jié)果。這與過去傳統(tǒng)熱設計需花費數(shù)天甚至數(shù)周的時間相比，無疑是一個巨大的進步。

Icepak是美國Fluent公司開發(fā)基于計算流體動力學（CFD）和有限體積法的專業(yè)電子設備熱分析仿真軟件。它廣泛的應用于通訊、汽車及航空電子設備等領域。由于采用了統(tǒng)一的集成化界面，用戶可以在較短的時間里將該軟件應用到實際的設計分析中。

Icepak軟件具有以下特點：

*可以分析各種流體狀態(tài)，如自然對流、強迫對流、混合對流、層流、湍流等。也可以進行熱傳導、熱輻射的分析。

*可以分別對封裝級（元器件級別）、組件級（電子模塊、散熱器、PCB板等）、系統(tǒng)級（電子設備機箱等）進行熱分析。

*具有強大的自動網(wǎng)格劃分功能，可以劃分連續(xù)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非連續(xù)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。

*具有Zoom-in功能，可以對模型進行局部放大，然后詳細建模分析。

*具有強大的后處理功能，可運用圖表顯示的方式來查看結(jié)果。

2.電子設備熱設計實例

以某電子設備為例，熱設計要求為：設備在50℃的環(huán)境溫度下，芯片的最高溫度不超過85℃。在設備內(nèi)部有一個封閉模塊的印制板上主要分布有5個芯片，每個芯片的熱損耗功率均為3W。由于發(fā)熱芯片都集中在一個很小的密封空間里，發(fā)熱量也比較大（共15W），簡單的加裝針形散熱塊，依靠自然對流來散熱的方法是行不通的。因此我們在設備后面板加裝一個軸流風扇，對設備進行強迫風冷（如圖1所示）。

用Icepak對設備進行熱分析和溫度場模擬，以確定散熱塊及熱設計方案是否滿足設計。

通過Icepak軟件仿真，我們可以發(fā)現(xiàn)在50℃的環(huán)境溫度下，芯片的最高溫度為81.3℃（如圖2所示），滿足設計要求。

整機的溫度場分布如圖3所示：

3.小結(jié)

利用Icepak提供的強大的傳熱計算功能，可以方便的模擬出不同幾何形狀、不同散熱介質(zhì)、不同散熱條件下的電子設備的內(nèi)部溫度場， 從而可以快速的驗證設計方案是否可行， 并判斷所選的大功率器件、散熱器及散熱方式否能滿足設計目標， 便于問題分析解決及重新設計

參考文獻

[1] 鄧元望，袁茂強，劉長青.傳熱學[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

[2] 趙殳.電子設備熱設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3] 徐波.電子測量儀器的熱設計[J].電子質(zhì)量測試技術(shù)卷，2006（7）.

篇8

【關鍵詞】 PLC 電磁兼容性 電磁干擾

【Abstract】 The paper analysis the electromagnetic compatibility and electromagnetic interference of the electrical control cabinet for PLC （programmable logic controller） system， In order to solve the electromagnetic compatibility and electromagnetic interference and puts forward the scheme of structure design of PLC electrical control cabinet with project specific requirements， Success in solving the problem of structure design of the practical application of the PLC control cabinet.

【Key words】 PLC； EMC；EMI

PLC（Programmable Logic Controller可編程邏輯控制器）系統(tǒng)及相應的數(shù)控電子、電氣產(chǎn)品隨著技術(shù)的不斷進步，PLC在工業(yè)領域中的應用日漸廣泛，因而對PLC電氣控制柜的結(jié)構(gòu)設計也提出了更高的要求。首先設備是在較為復雜的工況電磁環(huán)境中運行，因而要求設備在實現(xiàn)設計的工作性能時，不因電磁干擾而影響各項性能指標；其次所涉及的設備不能干擾臨近電子設備。這項要求為電子產(chǎn)品提出了一項重要指標――電磁兼容性。隨著PLC控制柜內(nèi)產(chǎn)品復雜度及產(chǎn)品數(shù)量的提高，在機箱的結(jié)構(gòu)設計階段必須充分地考慮到電磁兼容性問題，對于促進機箱結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量是很有必要的。本文通過對PLC控制柜內(nèi)的電磁兼容性和電磁干擾的分析研究，并結(jié)合幾種實際項目對控制柜的元器件種類、數(shù)量以及控制柜尺寸限制條件等的具體要求，提出了幾種具有針對性的控制柜結(jié)構(gòu)設計方案。這些方案在滿足具體電氣設計要求的同時也充分考慮了電磁干擾和電磁兼容性，實現(xiàn)了PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設計既能保證抗干擾的同時，又能保證電氣原理以及施工和維護的便利性，同時也需要兼顧節(jié)約能源和成本等因素。

1 電氣控制柜電磁干擾分析

1.1 電磁兼容性與電磁干擾

電磁兼容性的英文縮寫為EMC（electromagnetic compatibility），它是指：設備在共同的電磁環(huán)境中能在不降低任何性能指標的前提下正常工作。PLC電氣控制系統(tǒng)各功能單元同在一個機柜之內(nèi)，那么就要求這些功能單元在獨自運行過程中相互適應。因而在PLC電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計中首先要控制各功能單元的電磁發(fā)射，其次也要保證各功能單元不受外界電磁輻射的干擾。

1.2 自生干擾

自生干擾是指PLC設備內(nèi)部各功能單元之間通過電磁輻射及電路連接而產(chǎn)生的干擾， 這些干擾表現(xiàn)為：PLC（Programmable Logic Controller可編程邏輯控制器）系統(tǒng)各功能組件及相應的數(shù)控電子、電氣部件間的電磁干擾；印刷電路板上的線間電容和級間漏電造成的干擾；PLC設備各功能單元內(nèi)部產(chǎn)生的高頻輻射，影響元器件本身或者其它元器件的穩(wěn)定性造成的干擾。

1.3 入侵干擾

入侵干擾是指PLC電氣控制柜系統(tǒng)以外的因素對PLC電氣控制系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾， 主要包括以下幾種情況：外部高電壓設備通過共用的電源及公共接地線對PLC電氣控制柜系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾；外部高頻高壓設備在空間產(chǎn)生的強磁場，通過輻射對PLC電氣控制柜系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾；由于設備散熱而引起的PLC電氣控制柜系統(tǒng)的功能單元性能改變致使整機功能難以實現(xiàn)或性能指標下降；各功能單元的供電電路通過電源變壓器、開關電源及逆變器等產(chǎn)生的干擾。

1.4 電磁干擾的形成

（1）沿電路的連接線（電源線、接地線或信號線）形成的電磁干擾。這種干擾可稱為連線干擾或直接干擾。連線干擾或直接干擾，在電路設計之初就應加以考慮，因為它是不可避免的。一旦電路設計定型這種干擾就存在了。（2）間接干擾是指空間周圍輻射源通過空間傳播形成的電磁干擾。干擾源的輻射功率的分貝數(shù)如果大于PLC電氣控制柜系統(tǒng)中具有增益功能電路的增益分貝數(shù)，那么這種電磁干擾即形成了。此外電子設備機箱還存在著結(jié)構(gòu)位移場、電磁場、溫度場之間相互影響、相互耦合。這些也應在電磁兼容性中加以考慮。

2 電氣控制柜的電磁屏蔽

電磁屏蔽顯然是使PLC電氣控制柜設備免受干擾的最有效的方法。干擾源、耦合途徑和感受器（ 敏感裝置） 構(gòu)成了電磁干擾的三要素。電磁兼容性設計內(nèi)容包括： 限制干擾源的電磁發(fā)射、控制電磁干擾的傳播及增強敏感設備的抗干擾能力。因而電磁屏蔽是電磁兼容性設計的極其重要的環(huán)節(jié)。

2.1 電磁屏蔽的基本原理

根據(jù)電磁學的基本原理凡導電和導磁性能良好材料構(gòu)成的封閉殼體具有電磁屏蔽功能。利用該原理來控制電磁干擾，抑制電磁感應和輻射的傳播。目前我們生產(chǎn)的PLC電氣控制柜設備都有金屬支撐架和金屬外殼體，它一方面具有機械結(jié)構(gòu)功能，另一方面還兼有電磁屏蔽的功能。這種電磁屏蔽是符合電磁兼容性設計原則的。這種電磁屏蔽可防止PLC電氣控制柜設備的電磁輻射造成對外電磁環(huán)境的污染。同時可避免PLC電氣控制柜設備在外界電磁干擾下，無法正常工作和性能指標的下降。因此， 機箱對PLC電氣控制柜電磁兼容性能的影響是十分大的。有效地電磁屏蔽可以提高抗干擾能力，實現(xiàn)電磁兼容。為實現(xiàn)設備的正常功能通常采取的屏蔽措施有：靜電屏蔽，主要用來屏蔽靜電場和恒定磁場；以及電磁屏蔽，主要用于屏蔽交變電場、交變磁場以及交變電磁場。

2.2 電磁屏蔽的基本要求

通過上述分析可以給出一些電磁屏蔽設計的基本要求：（1）在屏蔽材料的選擇上一定選用導電性和導磁性良好的材料。如果兩種性能不能兼顧，可采用電場屏蔽和磁場屏蔽分別屏蔽的雙層屏蔽的結(jié)構(gòu)來解決。因為導電性好的材料可有效地屏蔽電場波，而導磁性好的材料可有效地屏蔽磁場波。（2）由于屏蔽磁場要求屏蔽體一定遠離磁場源，所以要求屏蔽體和被屏蔽的電路間留有相應的空間。（3）對于1kHz以下的頻率很低的磁場，應采用高導磁性的材料進行屏蔽，常用的材料是含鎳80%左右的坡莫合金。

3 電磁屏蔽在電氣控制柜結(jié)構(gòu)設計中的應用

PLC電氣控制柜在結(jié)構(gòu)設計中應充分考慮電磁屏蔽，以保證控制柜內(nèi)的各個設備元件正常穩(wěn)定工作。PLC電氣控制柜的干擾主要由兩個部分組成：一是來自外界的干擾，屏蔽外界干擾最主要的途徑是通過柜體來解決的；二是來自內(nèi)部元器件之間的干擾，屏蔽這種干擾主要是通過元器件之間的相對隔離來實現(xiàn)，在實際應用中主要有兩種隔離方式，隔離方式的不同取決于元器件的安裝方式、數(shù)量以及柜體尺寸大小。

3.1 一般形式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設計

在PLC電氣控制柜在結(jié)構(gòu)設計中一般主要采取以下措施：（1）控制柜體采用不銹鋼（Q235）材料，柜體采用框架式結(jié)構(gòu)；框架式結(jié)構(gòu)便于柜內(nèi)元器件的安裝同時提高了機柜整體的強度和穩(wěn)定性，而不銹鋼材料一方面可以保證柜內(nèi)的電子原件不受外界的電磁干擾影響正常工作，另一方面也增加了柜體的結(jié)構(gòu)強度。（2）一般的PLC控制柜采取的是一塊底板式安裝，控制柜內(nèi)設備垂直于安裝底板安裝，安裝底板固定于柜體框架上；因此，為保證控制柜里的核心元件――PLC模塊，不受其它設備的干擾，需要將PLC模塊集中安裝于電氣控制柜的上部，與其它電氣設備保持一定的電氣距離，并且周圍布置走線槽，從而減少了其它元器件對它的干擾影響，保證PLC的穩(wěn)定運行。（3）如果控制柜內(nèi)還有其它強電設備（如變壓器、變頻器等）等，這些設備在啟動和運行時，都將產(chǎn)生不小的電磁干擾，因此需要將這些設備安裝于控制柜底部盡量遠離PLC模塊。同時也需要將這些強電設備與弱電設備（信號轉(zhuǎn)換器、DC電源等）分別安裝在控制柜內(nèi)不同區(qū)域，各器件周圍必須保證一定的接線距離以及線槽布置，保持接線距離和布置接線槽在這里也起到了一定的抗干擾作用，空間允許的情況下，應該盡量將各類器件分域區(qū)布置。圖1為一般情況下設計的PLC控制柜的布置圖。

控制柜尺寸2100×800×600（高×寬×深，單位mm），控制柜中使用1塊安裝底板，安裝底板上劃分了7個區(qū)域（區(qū)域間由線槽隔開），各個區(qū)域的元器件如表1。

綜上所述，由于考慮到PLC模塊與其它設備間的干擾問題，在控制柜結(jié)構(gòu)設計中，需要保證PLC模塊與其它設備之間的安裝距離，因此控制柜的空間則不可避免的需要更大。

3.2 特殊形式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設計

在實際應用中，往往會有特殊的項目要求，如隧道內(nèi)的區(qū)域控制器項目的箱體大小受到隧道洞的限制，高架項目的箱體大小受到安裝法蘭大小的限制，掛壁式的箱體大小受到立柱大小以及抱箍位置的限制，都會對控制柜的大小尺寸有比較嚴格的要求。需要在狹小的控制柜空間內(nèi)安放下PLC模塊、開關電源、光端機、變壓器、BBC廣播功放等設備并保證其正常工作，這就對控制柜的結(jié)構(gòu)設計提出了新的要求，一整塊安裝底板的安裝方式和單獨依靠增加設備間距來降低干擾的方式對這些項目的控制柜就不適用了。因此，在這些項目的控制柜的設計中需要采用一些特殊的結(jié)構(gòu)設計方案，使得控制柜根據(jù)項目需要更加應地制宜，已達到項目預期的目的。

3.2.1 條架式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設計

對于強電設備較多而控制柜尺寸較大的PLC控制柜，可以采取以下方式：將柜內(nèi)各個設備分別（或分類）安裝在控制柜內(nèi)不同區(qū)域并使用不同安裝底板固定，安裝底板使用覆鋁鋅板，厚度1.5～2.5mm（根據(jù)設備元件的重量選擇不同的厚度）。采用獨立的安裝板可以有效的減少設備之間的電磁干擾，保證了設備的正常工作。這種結(jié)構(gòu)設計還可以有效的提高施工和現(xiàn)場維護的效率：需要維護的時候只需拆下相應的條架即可，不需要整個底板都卸下，節(jié)省了人力物力；而條架安裝件上下各翻兩道邊，在大小滿足器件的同時強度依然可靠。圖2為條架式設計的PLC控制柜的布置圖。

控制柜尺寸2100×1600×600（高×寬×深，單位mm），控制柜中使用8塊安裝條架，每塊安裝條架上的元器件如表2。

3.2.2 抽屜式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設計

對于強電設備較少（或沒有）而控制柜尺寸較小的PLC控制柜，可以采取抽屜式安裝的設備安裝方式。各個抽屜之間相互有金屬隔板（Q235或覆鋁鋅板材）隔離，厚度1.5～2.0mm左右，PLC模塊與其它設備分別安裝于不同的“抽屜”中。由于不同的區(qū)域相對獨立，這樣就有效的隔離了PLC模塊以及其它設備之間電磁干擾，另外通過金屬隔板來隔離干擾效果明顯優(yōu)于線槽等PVC材料以及拉大器件間距等的阻隔效果，無論從硬度強度還是節(jié)約空間和材料方面來說都有明顯的優(yōu)勢。采用這種安裝方式也便于日常的維修和檢查工作：在檢修某一區(qū)域設備時不會影響到其它區(qū)域的設備。該形式的安裝方式目前在車道控制器的項目已得到了廣泛的應用并收到了很好的效果。圖3為抽屜式設計的PLC控制柜的布置圖。

控制柜尺寸800×500×350（高×寬×深，單位mm），控制柜中設計了3個安裝區(qū)域（抽屜），每個安裝區(qū)域里的元器件如表3。

3.2.3 雙層式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設計

對于設備較多而控制柜尺寸較小的PLC控制柜，可以采用另一種新穎的布局方式：雙層安裝板的布局形式。不同于抽屜式的上下結(jié)構(gòu)安裝，雙層結(jié)構(gòu)是在除了安裝底板以外，采用金屬立柱和鉸鏈或合葉等布置一塊與底板平行的安裝板（隔板采用覆鋁鋅板，厚度1.5～2.0mm），將需要屏蔽的元器件裝在這塊安裝板上。由于有一層安裝板的隔離，起到了屏蔽的目的。由于采用鉸鏈或合葉的立柱的形式，不會影響現(xiàn)場維護人員進行維修和車間人員進行安裝接線，隨時可以搖動的安裝板，給施工帶來極大的便利。采用這種安裝方式可以有效的利用控制柜內(nèi)有限的空間，既能做到在有限的控制柜內(nèi)擺放大量的元器件，又可以較好的解決設備之間的電磁干擾問題。圖4為雙層式設計的PLC控制柜的布置圖。

控制柜尺寸930×600×320（高×寬×深，單位mm），控制柜內(nèi)“A”、“B”2個安裝底板在第一層，“C”、“D”、“E”3個安裝底板分別通過鉸鏈和合葉安裝在第二層，每個安裝區(qū)域里的元器件如表4。

4 結(jié)語

實際項目的具體要求復雜多樣，對PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設計也提出不同要求，通過對電磁干擾和電磁兼容性的分析研究，可以在結(jié)構(gòu)設計中針對不同的要求實現(xiàn)保證電氣原理和抗干擾兼顧的同時更好的做到提供施工和維護的便利性以及節(jié)約能源和成本等因素。

參考文獻：

[1]馮慈章，馬西奎.工程電磁場導論[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2]區(qū)健昌.電子設備的電磁兼容性設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

篇9

【關鍵詞】星載電子設備 熱設計 優(yōu)化設計 Sinda/Fluint

1 引言

相對于地面電子設備，星載電子設備具有不可維修的特點，這對星載電子設備的可靠性提出了很高的要求，隨著高性能芯片的應用，星載電子設備的集成度越來越高、熱流密度越來越大，熱設計作為可靠性設計的重要組成部分日益受到工程設計人員的重視。在實際工程中，星載電子設備的熱設計往往只局限于熱分析階段，僅僅是用熱設計軟件對結(jié)構(gòu)設計及電路設計的結(jié)果性進行驗證，最終得到合理或不合理的結(jié)論，熱設計結(jié)果對產(chǎn)品設計本身沒有起到應有的指導意義。通過將熱分析模型完全參數(shù)化，再應用熱設計軟件的優(yōu)化設計功能，針對某個參數(shù)，在目標函數(shù)的指導下進行優(yōu)化，能夠在滿足溫度、結(jié)構(gòu)強度、抗輻射、電磁兼容等方面指標的情況下，使設計結(jié)果最優(yōu)。

2 星載電子設備熱設計概述

星載電子設備在整個生命周期中要承受運輸、發(fā)射、上升段以及在軌運行等階段的熱環(huán)境。其中，在軌運行階段的熱環(huán)境對設備的熱影響最大，安裝于衛(wèi)星內(nèi)部的電子設備受到周圍器件和衛(wèi)星腔壁的熱輻射以及自射熱耗散的熱影響，安裝于衛(wèi)星外部的電子設備則面臨軌道外熱流等更加嚴酷的熱環(huán)境，與空間站、載人飛船內(nèi)的設備不同，星載設備大部分處于真空環(huán)境之中，只能通過導熱及輻射的方式傳遞熱量。

2.1 熱特性

宇宙空間的背景溫度為4K，由黑體輻射的斯忒藩-玻耳茲曼定律可知，兩物體間的輻射換熱量與物體開氏溫度4次方的差值成正比。因此，對于直接暴露于空間中的設備，輻射換熱將對其溫度產(chǎn)生巨大影響。而安裝于星內(nèi)的電子設備，其周圍其它設備的殼體溫度一般控制在-15℃～+50℃，與自身溫度相當，輻射換熱對其溫度影響較小，熱傳導是其主要的傳熱方式。

2.2 熱設計的主要任務

星內(nèi)電子設備主要的熱問題是熱量的排散，如何在熱源與熱沉之間建立有效和可靠的傳熱路徑是熱設計的主要任務，主要的方法是用高導熱率的材料或設備將熱源與熱沉相連，如用導熱板、導熱索、熱管等，在溫度穩(wěn)定性要求較高的情況下還常使用相變儲熱材料、熱電制冷裝置等，星載設備除行波管、電源等設備具有較高的溫度要求，需要采取主動熱控措施外，大部分設備均以被動熱控制為主，依靠良好的導熱及自身熱容量能夠保證自身的工作溫度要求。

2.3 熱設計方法

在熱控系統(tǒng)設計中，熱分析技術(shù)與熱設計技術(shù)相輔相承，定性的熱設計必然要有定量的熱分析，甚至在熱實驗過程中，也要應用熱分析技術(shù)預測溫度、激勵響應時間以及進行參數(shù)的調(diào)整等。熱分析計算結(jié)果與試驗結(jié)果相比較，偏差一般5℃～10℃，修正后可達3℃～5℃左右。

熱分析軟件有兩個發(fā)展趨勢，一是擴大熱模型和數(shù)學模型的能力和易用性，改進算法，改善界面；另一個方向是基于數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，熱分析過程直接融合在熱設計的過程，熱模型可以自動生成并可與其它模型互換。常用的電子設備熱分析的軟件主要有Flotherm、IcePak等CFD軟件，在針對星載電子設備進行熱分析時，需要通過用網(wǎng)格將求解區(qū)域劃分成若干大小不等的單元，如果模型中沒有對流換熱，則網(wǎng)格中將產(chǎn)生“空”單元，不影響計算結(jié)果確占用計算資源。用于航天器熱分析的Sinda/Fluint軟件，基于有限差分法（FDM），并支持節(jié)點網(wǎng)絡模型，求解速度大大超過同類軟件，它的輻射分析模塊RadCAD使用改進的Monte Carlo方法，完全基于真實幾何表面，具有強大的輻射換熱分析能力，更加適用于星載電子設備的熱分析及熱設計。

3 實例分析

某設備機箱由4個屏蔽盒及一個基座組成，4個屏蔽盒并排插在基座中，與位于基座中的PCB板插接，以實現(xiàn)模塊間通信，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，屏蔽盒與基座通過螺栓連接，元器件的熱量可通過多種途徑向外傳遞，如圖2所示。

3.1 熱設計

由設備的導熱路徑可知，發(fā)熱器件與屏蔽盒之間的導熱以及屏蔽盒與基座之間的導熱是熱量傳遞是關鍵環(huán)節(jié)。器件通過與屏蔽盒相應位置上的凸臺接觸實現(xiàn)熱量的疏導，接觸面加導熱硅脂及導熱墊，屏蔽盒兩端與底座接觸，為保證屏蔽盒與底座之間的接觸良好，在接觸面加鋁制導熱襯板，削弱屏蔽盒形變對接觸熱阻的影響。圖3為屏蔽盒導熱示意圖，圖中紅色加粗部分為主要熱接觸面。

設備總功耗約為45W，在此熱設計方案下，用Sinda/Fluint建立簡化的熱網(wǎng)絡模型（發(fā)熱元件采用雙熱阻模型）進行熱仿真計算，熱沉溫度45℃時的部分結(jié)果如圖4所示，由圖可見，溫度滿足最高結(jié)溫要求。

3.2 熱模型的完全參數(shù)化

按功能將模型中涉及的參數(shù)進行劃分，主要包括：材料參數(shù)（Material Property）、環(huán)境參數(shù)（Environment），工況參數(shù)（Case Variable）、載荷參數(shù)（Heat Load）、位置尺寸參數(shù)（Position）以及常量（Constant）等，模型中的參數(shù)組成如圖5所示。

在計算時可建立不同的工況（Case），在每個工況中可對模型中的任意參數(shù)進行變更，如對環(huán)境溫度進行改變，如圖6所示。

4 結(jié)論

本文通過實例分析，說明Sinda/Fluint做為航天器熱分析軟件同樣能夠應用于星載電子設備的熱分析及熱設計，隨著星載電子設備所處空間環(huán)境的多樣化以及集成度與功耗的增大，Sinda/Fluint在星載電子設備研發(fā)過程中必將發(fā)揮更重要的作用。

參考文獻

[1]方志強，付桂翠，高澤溪.電子設備熱分析軟件應用研究[J].北京航空航天大學學報，2003（08）.

作者單位

篇10

關鍵詞：設備安裝；民用航空；電氣設備架；冷卻系統(tǒng)

民用航空電子電氣設備架的科學設計十分關鍵，它關系到航機的出行安全。在現(xiàn)在的電氣設備架中，通常會采用多功能的設計方式完善其電氣設備。同時，在電子系統(tǒng)的設計上，要保證其實用性和可靠性。而設備安裝設計能夠優(yōu)化其性能，所以，在設備安裝設計中，全面分析電子電氣設備架是十分關鍵的。

1設備安裝的主要技術(shù)要求

1.1維護可達性在早期的機載電子設備的設計階段，要考慮設備維護初期的可達性。在安裝了設備后，更容易更換，且容易接近。在安裝的過程中，要有明確的標識，保證設備的外形尺寸、電氣連接等各種相似的連接器不會輕易發(fā)生錯誤。對于設備架的各種設計，需要考慮為維修中可能用到的東西留出一定的空間，以便維護人員能夠更換設備。因為在與設備相連接的各線束的連接點都有可能會發(fā)生故障，比如分里面上的轉(zhuǎn)接插頭和設備后部安裝的插頭。對于設備的安裝設計，要想在排除故障時方便各連接點之間的相互接近，就要充分考慮電氣各連接部分的內(nèi)容，以實現(xiàn)可達性。1.2設備的電氣連接設備中插頭和線束的安裝都被包含在設備的電氣連接中。設備的安裝、拆卸和插入的感應能力、連接器、接觸器、電纜的連接關系和設備附件的安裝要求等都是設備安裝過程中必須考慮的問題。對于插頭的安裝位置，在安裝線束時，需要考慮電纜的可維護性、設備的各項搭接的要求、維護工具的相關的使用標準等。1.3設備的冷卻要求電子設備在溫度過高的情況下，短時間內(nèi)超過所規(guī)定的極限時會完全失效。所以，對于電子的安裝問題，要考慮到電子設備的冷卻要求。對于電子設備來說，強迫風冷是比較常用的冷卻方式，通過氣流將設備中的熱量由下而上的轉(zhuǎn)移至周圍環(huán)境中，最后由周圍的環(huán)境將熱量吸走。一般情況下，單獨冷卻每個設備比在一個規(guī)定的環(huán)境中為所有的設備設計冷卻系統(tǒng)要難得多。1.4振動和沖擊考慮當機載電子設備處于工作狀態(tài)時，在設備或架子沒有被破壞的情況下，安裝托架、設備層架、設備架等能夠抵御各種沖擊和振動。飛機與設備在連接中的沖擊和振動位于設備的后部與底部以及設備連接處的前端緊固裝置上。當設備加速運行時，會受到一個對于設備的反作用力，這樣才能保持設備的平衡。一般情況下，設備架不是作為一個機身結(jié)構(gòu)的放大器存在的，而是一個傳遞振動荷載的衰減裝置。

2航空電子中電氣設備架的設計

安裝設備時使用的設備架用于將某些機械電子設備安裝在飛機的相應特定位置上。一般情況下，裝配設備的平臺可用于設備架的設計，對于設備和設備中相關的機上線束，飛機上其他設備的連接平臺和設備的冷卻系統(tǒng)都可在這一平臺上操作。設備架所占空間可以直接影響設備架的設計，設備的結(jié)構(gòu)設計與相關的安裝要求也可作為影響因素。設備架應設計為易接近、開放式的結(jié)構(gòu)，使航空公司能比較方便地維修、維護架子上的設備，比如環(huán)境控制裝置、機械部件、電連接器、線束和電纜等。在設計架子時，也要考慮維修過程中可能使用到的各種工具，進而為設備后部電連接器的維護、拆卸留有足夠的空間。2.1設備架層架設計為了滿足顧客的需求，可在所有設備中安裝可容納的基本構(gòu)型，增加設備架的層架空間設備。通常情況下，應預留20%～30%的空間。因此，在設計各個夾層時，要按照設備架的超負荷狀態(tài)來設計。當各類承受件的強度達到設備的全負荷狀態(tài)時，將設備艙調(diào)至最大的向下加速度加載，不會出現(xiàn)變形的情況。架層中最遠處的最大彎曲度不會干涉安裝設備的下層。安裝在設備質(zhì)量之上的20%預留空間的狀態(tài)是全負荷狀態(tài)。同樣，設備中的各類電連接器的安裝空間位置都應該被考慮到。根據(jù)電連接器的形態(tài)來判定線束的長度，估算線束的直徑和彎曲半徑等，線束所需的安裝空間位置。一般情況下，電連接器中會有2種不同的安裝辦法，即架子后部的安裝支撐板配合安裝的方法、托架安裝的導軌和方法。設備中冷卻空氣的裝置系統(tǒng)為層架，冷卻系統(tǒng)中管路數(shù)的設置位置也應在設計時被考慮進去。在各個層架中將孔打開，可以調(diào)節(jié)各個架層上設備的氣流。一般情況下，各個托架上的設備都有相似的開孔。對于所有的開孔，一般情況下，都需用蓋子將其蓋住，在需要使用時將蓋子去掉，調(diào)節(jié)設備的氣流即可。2.2設備架的電搭接設計空調(diào)管路的電搭接要求與安裝位置、設備架的設計有關。設備、設備架的結(jié)構(gòu)之間都可在電搭接的基礎上采取必要的導電性措施，保證飛機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電氣濕度，避免發(fā)生電擊、靜電釋放、雷擊等危害。同時，采取相應的措施能夠在一定程度上抑制電磁干擾，并提供適當?shù)幕芈方o電源系統(tǒng)。另外，在設計電搭架的過程中，為了保證飛行安全，通常會采用靜電安裝方式來設計。而且其電壓也會采用安全電壓，從而有效保障乘客的安全。在設計過程中，應當明確規(guī)劃電路的走向和集成方式，從而實現(xiàn)相應的搭接設計效果。2.3設備的線束安裝在安裝飛機的機載電子設備系統(tǒng)時，線束的連接是比較重要的一項工作。在安裝設備時，可從設備前部安裝線束，也可從設備背部安裝。這兩種方法各有利弊，而從設備前部安裝線束時，可能會出現(xiàn)以下3種情況：①正面安裝時，插頭會承載設備在震動過程中產(chǎn)生的所有負載，可能會出現(xiàn)不可預料的后果；②雖然機場人員可以很方便地維護插頭和電纜，但是，插頭和電纜很容易被損壞，給同軸電纜的維護工作增加了難度，在一定程度上增加了工作人員的工作量；③電纜安裝在設備的前部，不利于電纜的固定和綁扎。

3結(jié)束語

設備安裝設計在民用航空電子電氣設備架中的分析十分關鍵，它能夠使航機的運行更加可靠。在設計過程中，要結(jié)合實際情況，分析其設備的特性，讓設備的安裝技術(shù)更加成熟。同時，還要不斷完善架層設計和電搭接設計。最后，要科學、合理地安裝線束，讓航空電子電氣設備架中設備安裝設計達到理想的設計效果。

參考文獻

［1］陳春暉，張群，羅迎.一種步進頻信號認知雷達波形優(yōu)化設計方法［J］.航空學報，2016，37（7）：55-58.