導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：電子設(shè)備；屏蔽結(jié)構(gòu)；功能設(shè)計(jì)

隨著電子設(shè)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(shè)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(shè)備電磁屏蔽性能提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。因此，本文結(jié)合實(shí)際情況，針對電子設(shè)備電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開論述，并且提出合理化建議。

1 電子設(shè)備屏蔽設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

就目前而言，電子設(shè)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(dǎo)電接觸，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，電子設(shè)備內(nèi)部的孔洞、縫隙要滿足屏蔽的需要。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，屏蔽設(shè)計(jì)要求不盡相同。

對電屏蔽而言，可以利用良導(dǎo)體隔離經(jīng)電容性耦合傳遞的影響。電磁屏蔽主要應(yīng)用在高頻設(shè)計(jì)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(shí)際設(shè)計(jì)過程中，具體包括以下要求：第一，要保C材料質(zhì)量，因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行電磁屏蔽分析過程中，會(huì)認(rèn)為屏蔽體導(dǎo)體在理想運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)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(huì)越差。因此，在屏蔽材料選擇過程中，要選擇性能良好的導(dǎo)體。對電屏蔽厚度而言，需要根據(jù)電子設(shè)備屏蔽結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(hù)措施。屏蔽體要做好接地設(shè)計(jì)，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，接觸電阻要小于2m？@。

在進(jìn)行屏蔽電子設(shè)備運(yùn)行過程中，影響屏蔽效能的因素主要包括以下幾個(gè)方面：第一，縫隙問題，在實(shí)際的屏蔽體中，導(dǎo)電體具有很多不連續(xù)點(diǎn)，就會(huì)在各個(gè)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(dǎo)電材料，從根本上消除不導(dǎo)電點(diǎn)。但是在實(shí)際應(yīng)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?yàn)閷?shí)際的設(shè)計(jì)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(shè)備上，會(huì)包括很多開關(guān)、連接器以及保險(xiǎn)絲等，設(shè)計(jì)人員需要在面板上，加工出相應(yīng)的安裝孔，為了提升機(jī)箱的散熱效果，設(shè)計(jì)人員要在機(jī)箱上設(shè)置側(cè)板孔、抽氣扇進(jìn)風(fēng)孔等，對開孔的形狀和周長要滿足實(shí)際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在電子設(shè)備運(yùn)行過程中，電流通過孔洞時(shí)，就會(huì)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(shè)計(jì)

下面主要分析縫隙電磁屏蔽設(shè)計(jì)。

2.1 控制好螺釘?shù)拈g距

在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，螺釘具有重要的連接作用，并且間距會(huì)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(huì)增加設(shè)備安裝的難度，增加了工作量和設(shè)計(jì)成本。因此，設(shè)計(jì)人員要從全局出發(fā)，結(jié)合電子設(shè)備的強(qiáng)度，確定科學(xué)合理的螺釘間距，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，縫隙設(shè)計(jì)間距■/20。

2.2 采用簧片屏蔽設(shè)計(jì)

針對螺釘設(shè)計(jì)過密的情況，對需要經(jīng)常拆卸的電子設(shè)備而言，還要從其它方面做好電磁屏蔽設(shè)計(jì)，在設(shè)備的兩個(gè)接觸面上，設(shè)置屏蔽簧片。其中EMI屏蔽簧片具有良好的導(dǎo)電性能，并且運(yùn)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(qiáng)的耐磨性和耐壓性，在高溫的條件下，也能正常運(yùn)行。

2.3 導(dǎo)電襯墊的屏蔽設(shè)計(jì)

這種設(shè)計(jì)方式主要實(shí)現(xiàn)屏蔽體的電接觸，提升導(dǎo)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(dǎo)電布襯的平面安裝模式得到了廣泛的應(yīng)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(dǎo)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(shè)計(jì)

為了有效減少屏蔽體縫隙線性尺寸，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合實(shí)際情況，在屏蔽體設(shè)計(jì)凸包，并且應(yīng)用在屏蔽區(qū)域內(nèi)，從而形成一個(gè)彈性的變量，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)屏蔽體之間有效的連接，采用這種設(shè)計(jì)模式，能夠有效減少螺釘?shù)拿芏?，?jié)約設(shè)計(jì)材料，降低設(shè)計(jì)強(qiáng)度，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

2.5 深縫隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

3 孔洞的電磁屏蔽設(shè)計(jì)

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

3.1 通風(fēng)口電磁屏蔽設(shè)計(jì)

3.1.1 在電子設(shè)備通風(fēng)口架設(shè)金屬絲網(wǎng)。在電子設(shè)備實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)過程中，金屬絲網(wǎng)是比較常用的非實(shí)壁型屏蔽體，這種材料主要包括銅鋁等。電子設(shè)備通風(fēng)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(shè)計(jì)人員要把窗口分成細(xì)小的通風(fēng)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(shí)際裝配過程中，要做好金屬絲網(wǎng)的保護(hù)，提升屏蔽的效果。

3.1.2 在屏蔽體上開通風(fēng)孔。在實(shí)際過程中，裝配金屬網(wǎng)在設(shè)計(jì)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(shè)置風(fēng)孔，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝流程。在實(shí)際應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)人員可以采用圓形結(jié)構(gòu)，避免采用異型孔，從而增加設(shè)計(jì)難度。

3.1.3 介質(zhì)波導(dǎo)通風(fēng)蜂窩板屏蔽體應(yīng)用。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)屏蔽要求很高設(shè)備過程中，為了提升通風(fēng)效果和抗電磁屏蔽效果，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，可以采用波導(dǎo)通風(fēng)蜂窩板屏蔽體，就可以有效減少空氣阻力，降低風(fēng)壓損失，提升機(jī)械強(qiáng)度，發(fā)揮電子設(shè)備良好的性能。

3.2 穿心電容與屏蔽罩的應(yīng)用

在電子設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，需要設(shè)計(jì)人員做好開關(guān)、表頭、指示燈等的設(shè)計(jì)，明確設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為了有效防止在開口處形成電磁泄露，可以在點(diǎn)在設(shè)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(shí)要保證屏蔽罩與面板良好的接觸性能，實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽。

3.3 屏蔽窗設(shè)計(jì)

對指示器、監(jiān)視器等，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)導(dǎo)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(dǎo)電玻璃。

4 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：電子設(shè)備 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)

中圖分類號：TN02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0071-03

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了滿足電子產(chǎn)品的各項(xiàng)功能和電性能，使設(shè)備在各種既定環(huán)境下都能正常工作所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。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(jià)比。好的設(shè)計(jì)應(yīng)合理滿足整機(jī)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(biāo)的實(shí)現(xiàn)。工藝設(shè)計(jì)的最高原則是以最少的社會(huì)勞動(dòng)消耗創(chuàng)造出最大的物質(zhì)財(cái)富，這個(gè)原則也是企業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。

無論哪類電子設(shè)備的設(shè)計(jì)都離不開結(jié)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的高低和工藝技術(shù)的好壞對于產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。電子設(shè)備的故障或失效大都可歸結(jié)為設(shè)計(jì)上沒有想到或沒意識(shí)到某些細(xì)節(jié)或約束，一些通用設(shè)計(jì)的技術(shù)、準(zhǔn)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(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 概述

某系統(tǒng)主要由多路耦合器、終端機(jī)和信號分配器組成，采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上架安裝方式。各設(shè)備遵循標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化設(shè)計(jì)原則，顏色、標(biāo)識(shí)、銘牌、把手和接口連接器選擇均符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)結(jié)構(gòu)形式和尺寸約束后，初步進(jìn)行元器件布局、布線和組裝設(shè)計(jì)，合理選用材料、涂鍍、加工手段，采用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件，簡化制造工藝，積極運(yùn)用成熟技術(shù)。后通過軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模、裝配仿真、應(yīng)力應(yīng)變分析、熱流分析，進(jìn)一步優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)。

1.2 多路耦合器

機(jī)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(zhǔn)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(diǎn)。

多路耦合器采用模塊化設(shè)計(jì)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(dú)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(jī)箱左側(cè)板，電源模塊緊貼機(jī)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(dǎo)熱硅脂。由于電源模塊較重，為滿足沖擊、振動(dòng)試驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)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(yù)設(shè)位置，并與中隔板和后隔板一起組成隔板部件，組裝時(shí)將其整體插入機(jī)箱。各模塊用隔板隔開，分別安裝在3個(gè)相對封閉獨(dú)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(jī)

箱體是機(jī)箱結(jié)構(gòu)的主體部分，是設(shè)備功能模塊的安裝載體，也是機(jī)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(shí)考慮振動(dòng)、沖擊對結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jī)結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

終端機(jī)由16個(gè)解調(diào)模塊組成，外部線纜通過航空插座進(jìn)入機(jī)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(gè)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(shè)備內(nèi)部多路信號互相串?dāng)_，走線及母板設(shè)計(jì)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(jìn)行電磁屏蔽隔離、安全防護(hù)和固定，以提高電氣連接的可靠性。

導(dǎo)軌支撐部件由托板、導(dǎo)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(jī)前面板左、右兩側(cè)各開設(shè)一個(gè)進(jìn)風(fēng)口，出風(fēng)口安在后面板中部，風(fēng)扇裝在機(jī)箱外側(cè)向外抽風(fēng)。由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)把箱內(nèi)的熱空氣強(qiáng)制抽出，使機(jī)箱內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，吸引機(jī)箱外的冷空氣由進(jìn)風(fēng)孔口進(jìn)入，從而形成空氣交換。為避免導(dǎo)軌支撐部件阻擋、妨礙空氣在箱內(nèi)流通，導(dǎo)軌上設(shè)計(jì)有導(dǎo)風(fēng)孔，冷空氣經(jīng)導(dǎo)風(fēng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)導(dǎo)風(fēng)孔還起到減輕設(shè)備重量的作用。兼顧電磁屏蔽和良好通風(fēng)的雙重要求，通風(fēng)開口處分別安裝了屏蔽通風(fēng)窗，為進(jìn)一步提高屏蔽效果，屏蔽通風(fēng)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(jī)風(fēng)道設(shè)計(jì)如圖3所示。

1.2.2 信號分配器

以前設(shè)計(jì)的機(jī)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(qiáng)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(shè)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(shè)計(jì)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?、后面板、左?cè)板和右側(cè)板底部對應(yīng)的溝槽，推動(dòng)左、右側(cè)板使其與前、后面板互相卡住，然后用螺釘進(jìn)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(gè)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(dòng)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(jì)12個(gè)，結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便。

2 某系統(tǒng)電子設(shè)備工藝設(shè)計(jì)

2.1 概述

某系統(tǒng)電子設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性要求比較苛刻，設(shè)計(jì)人員不僅要將“六性”設(shè)計(jì)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(shè)備環(huán)境適應(yīng)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(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)采取的耐環(huán)境措施是否合理和有效[2]。裝聯(lián)工人應(yīng)積極主動(dòng)地提出合理化建議，配合工藝人員共同完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這樣才能使設(shè)備滿足低溫、高溫、濕熱、鹽霧、霉菌、振動(dòng)、沖擊、顛震等環(huán)境試驗(yàn)要求。

裝配、組裝質(zhì)量不僅影響設(shè)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(yīng)合理安排裝配順序，注意前后工序的銜接，連接應(yīng)牢固可靠，安裝方向、位置要正確，不損傷設(shè)備單元和零部件，不損傷面板等機(jī)殼表面涂覆層，確保電性能穩(wěn)定和機(jī)械強(qiáng)度足夠。

2.2 通用工藝技術(shù)

根據(jù)各種材料在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)，內(nèi)部設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)明確禁止使用預(yù)鍍鋅鋼板。以前鈑金件多采用冷軋鋼板，加工后進(jìn)行鍍鋅工藝處理，但其防護(hù)能力還是偏弱，長時(shí)間使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生銹斑腐蝕，相關(guān)零件要求全部換成奧氏體不繡鋼，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)應(yīng)采取主動(dòng)預(yù)防、整體規(guī)劃、“對抗”與“疏導(dǎo)”相結(jié)合的方針[3]。某系統(tǒng)電子設(shè)備的箱體材料全部選用鋁合金板材，機(jī)加工后進(jìn)行導(dǎo)電氧化處理，使機(jī)箱內(nèi)表面形成理論上連續(xù)的導(dǎo)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(qiáng)的抗電化學(xué)腐蝕性能。由于屏蔽條有彈塑性，按設(shè)計(jì)尺寸截取時(shí)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(shí)應(yīng)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(shè)備通風(fēng)開口處安裝屏蔽通風(fēng)窗，利用截止波導(dǎo)原理解決通風(fēng)和屏蔽這對矛盾。具體設(shè)計(jì)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(dǎo)通風(fēng)孔）。

電源線穿過箱體會(huì)使機(jī)箱整體屏蔽效能降低，為提高設(shè)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(jī)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(shè)計(jì)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(diǎn)焊、單面焊接等組合件，原則上不允許進(jìn)行電化學(xué)處理，不同金屬材料組合在一起的部件不能進(jìn)行溶液處理，這些組合件應(yīng)盡可能采用涂漆，或分別進(jìn)行電化學(xué)處理后再組裝。所有電化學(xué)處理都應(yīng)在零件狀態(tài)（即非組合件）下進(jìn)行。

鋼鐵件在噴涂前應(yīng)進(jìn)行磷化處理，鋁件噴涂前應(yīng)進(jìn)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(dǎo)線穿過金屬孔或靠近金屬零部件時(shí)需用絕緣套管將導(dǎo)線套住，線束的安裝和支撐應(yīng)當(dāng)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(yīng)的阻焊亮銅帶和結(jié)構(gòu)件良好搭接，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)件不作噴漆處理。使用不銹鋼錯(cuò)齒彈墊、棘爪彈墊、止退螺母等緊固件防止裝配松動(dòng)。

3 結(jié)語

隨著社會(huì)發(fā)展及加工技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式有了很大變化，從單機(jī)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(shí)現(xiàn)形式，精密加工技術(shù)已開始影響電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)是項(xiàng)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(biāo)，并不僅是為硬件平臺(tái)做個(gè)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(shè)計(jì)技術(shù)。綜合某系統(tǒng)裝備介紹，可了解電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)方法和在工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)采取的具體措施，對其他電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

某系統(tǒng)電子設(shè)備裝配拆卸簡單，生產(chǎn)維護(hù)方便，具備較高的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度，符合國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)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(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、信道試驗(yàn)驗(yàn)證，所有設(shè)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(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（修訂本）[M].南京：東南大學(xué)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(guān)鍵詞】機(jī)箱；電磁屏蔽；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.引言

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

2.理論基礎(chǔ)

電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中常見的電磁干擾方式主要有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種，因此電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)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(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在著手電磁兼容性設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)產(chǎn)品所提出的抗干擾要求進(jìn)行有針對性的電磁屏蔽設(shè)計(jì)。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(jìn)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(dǎo)線一般均要設(shè)置濾波電路。

2.3接地

接地問題在電磁兼容性設(shè)計(jì)中也是一個(gè)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(diǎn)接地、并聯(lián)一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地三種方式。整機(jī)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(jī)殼分開，各自獨(dú)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(jī)箱EMC的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一電子設(shè)備中的機(jī)箱，機(jī)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(fēng)孔、調(diào)節(jié)用的調(diào)節(jié)孔、顯示窗等，同時(shí)機(jī)箱也是由多個(gè)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(guān)鍵。在這里僅介紹幾種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)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(dǎo)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(jì)的辦法是在接合面安裝導(dǎo)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(dǎo)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(diǎn)接觸；而導(dǎo)電涂料是一種呈流體狀的液體，極易流入縫隙，填補(bǔ)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(shí)應(yīng)先把接合面上的不導(dǎo)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(yīng)先用導(dǎo)電填隙料把孔隙填平。導(dǎo)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(dǎo)電襯墊時(shí)，應(yīng)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(yīng)減小。

3.2通風(fēng)孔的屏蔽[3]

為了滿足機(jī)箱內(nèi)部通風(fēng)散熱的要求，有時(shí)必須在箱體上開設(shè)通風(fēng)孔。因此，也必須對通風(fēng)孔進(jìn)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(fēng)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(fù)雜，金屬網(wǎng)性能變壞以后又難以更換，且焊接時(shí)易破壞周圍的保護(hù)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(fēng)孔上。安裝之前，應(yīng)把配合面上的絕緣層、氧化層、油垢等不導(dǎo)電物質(zhì)除去，并應(yīng)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(xì)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(yīng)用比較廣泛。

（2）用穿孔金屬板作通風(fēng)孔：用許多小孔代替大口徑的通風(fēng)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(dú)制成穿孔金屬板安裝到屏蔽體的通風(fēng)孔上。與金屬網(wǎng)相比，穿孔金屬板的特點(diǎn)是屏蔽體性能穩(wěn)定，因?yàn)樗淮娼饘倬幙椌W(wǎng)固有的網(wǎng)絲交叉點(diǎn)接觸電阻不穩(wěn)定的問題。在屏蔽壁上直接開小口徑通風(fēng)孔，具有結(jié)構(gòu)與工藝簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用已較普遍。

（3）采用截止波導(dǎo)式通風(fēng)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(dāng)孔眼尺寸與電磁波波長可比擬時(shí)，則孔眼將引起嚴(yán)重的泄漏。在較高頻以上，欲有高的屏蔽性能，且通風(fēng)良好，可采用截止波導(dǎo)式通風(fēng)孔板(如蜂窩狀通風(fēng)孔板)，它與金屬絲網(wǎng)和穿孔金屬板相比有如下優(yōu)點(diǎn)：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(fēng)壓損失少；機(jī)械強(qiáng)度高，工作可靠穩(wěn)定。

3.3表頭孔的屏蔽

電子設(shè)備的機(jī)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(yīng)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(jìn)行附加屏蔽，且在面板和屏蔽體之間加入導(dǎo)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(yīng)的干擾信號旁路到地。

（2）表面上覆蓋導(dǎo)電玻璃：表面覆蓋導(dǎo)電玻璃蓋時(shí)，必須確保導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電層與面板有良好的電接觸，通常在連接處加入導(dǎo)電襯墊。由于導(dǎo)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(xì)金屬網(wǎng)夾層的導(dǎo)電鈕子開關(guān)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(guān)、指示燈的屏蔽

電子設(shè)備的機(jī)箱面板上均裝有電源開關(guān)或工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換開關(guān)。較常用的有兩類，一是鈕子開關(guān)，二是按鈕開關(guān)。它們都可以泄漏電磁能量。鈕子開關(guān)的防泄漏安裝結(jié)構(gòu)是在面板與開關(guān)端面間襯入導(dǎo)電襯墊。按鈕開關(guān)和指示燈的防泄漏可采用附加的屏蔽罩。引線的穿入處應(yīng)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(dǎo)電玻璃。并使導(dǎo)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(shè)備，如示波器、計(jì)算機(jī)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(jī)箱連成一個(gè)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(shí)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(shè)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。對于信息設(shè)備的顯示器，防止周圍干擾磁場不是主要目的，關(guān)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(jìn)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(dǎo)電玻璃或?qū)щ娝芰?，使?dǎo)電玻璃的導(dǎo)電層與機(jī)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(fù)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(diǎn)都焊上。采用金屬網(wǎng)與導(dǎo)電玻璃復(fù)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(jī)箱的電源線必須通過電源濾波器才能引入機(jī)箱，濾波器應(yīng)有良好的屏蔽。安裝時(shí)要注意兩點(diǎn)：

（1）濾波器應(yīng)安裝在電源線的入口處。

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

3.7保險(xiǎn)絲座的屏蔽

單個(gè)保險(xiǎn)絲座的屏蔽用金屬帽蓋把保險(xiǎn)絲座覆蓋起來，帽蓋內(nèi)裝彈性簧片使其與機(jī)箱有良好的電接觸。多個(gè)保險(xiǎn)絲座的屏蔽把設(shè)備的所有保險(xiǎn)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(shè)計(jì)中不可忽略的問題，直接影響到系統(tǒng)設(shè)備工作的可靠性、穩(wěn)定性和品質(zhì)指標(biāo)。本文所述的方法是從設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面考慮的，涉及到屏蔽、濾波、接地等有關(guān)的問題，與電路設(shè)計(jì)相輔相成，缺一不可。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)各干擾源的性質(zhì)及設(shè)備所處的工作環(huán)境，與電路設(shè)計(jì)人員一起采取相應(yīng)的措施。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分注意采取措施的穩(wěn)定性與持久性，避免代價(jià)昂貴和費(fèi)時(shí)的返工，從而取得最佳設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]江堅(jiān). 船載雷達(dá)機(jī)柜的電磁兼容設(shè)計(jì)[J]. 電子機(jī)械工程，2001，94(6)：43-45.

篇5

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備；支架

0 引言

隨著微電子技術(shù)和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的電子設(shè)備被應(yīng)用于民用飛機(jī)。在飛機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)各類電子設(shè)備在飛機(jī)上的安裝位置設(shè)計(jì)相應(yīng)的安裝支架，來滿足電子設(shè)備安全性、可靠性和維護(hù)性的要求。本文針對某型飛機(jī)的典型電子設(shè)備設(shè)計(jì)安裝支架，并進(jìn)行強(qiáng)度分析，驗(yàn)證支架強(qiáng)度的可靠性。

1 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該電子設(shè)備安裝于3MCU自然冷卻標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備托架上，標(biāo)準(zhǔn)托架前后各有一個(gè)安裝點(diǎn)。設(shè)備安裝支架設(shè)計(jì)過程中，設(shè)置兩個(gè)幾字型支架用于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備托架的連接，兩個(gè)幾字型支架通過和四個(gè)組合式的L型支架連接，最后通過四個(gè)機(jī)加角盒與主結(jié)構(gòu)連接，如圖1所示。因?yàn)樵撛O(shè)備布置于地板下且靠近蒙皮的兩個(gè)隔框之間，因而四個(gè)機(jī)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(jī)身上，如圖2所示。

2 材料屬性

設(shè)備安裝支架選用的材料及相應(yīng)力學(xué)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(yīng)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(qiáng)度分析需考慮飛機(jī)地面載荷過載包線、飛行機(jī)動(dòng)載荷過載包線、飛機(jī)動(dòng)d荷情況過載包線和飛機(jī)應(yīng)急著陸情況慣性過載。本文參考該機(jī)型相應(yīng)的載荷數(shù)據(jù)，整理后得到設(shè)備安裝支架靜載荷包線過載系數(shù)，見表2。

本文根據(jù)運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)CCAR-25-R4中25.561（b）（3）條款，得到應(yīng)急著陸下，設(shè)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(jì)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(qiáng)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(shè)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(shè)備剛度極大時(shí)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(yīng)力值為89.52Mpa，發(fā)生在LC2工況，結(jié)構(gòu)零件在各個(gè)工況下安全裕度大于0，滿足強(qiáng)度要求。

【參考文獻(xiàn)】

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關(guān)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(shè)備的干擾問題也越來越嚴(yán)重；因此，電磁兼容設(shè)計(jì)已經(jīng)成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。在電子設(shè)備中，電磁干擾能量一般通過傳導(dǎo)性耦合和輻射性耦合兩種方式來傳輸。設(shè)計(jì)時(shí)，通常對傳導(dǎo)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(shè)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(shè)計(jì)往往不能滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求。電子設(shè)備的屏蔽設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有許多不同之處，一般地在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時(shí)，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(jìn)行輻射傳播。基本原理是采用低電阻值的導(dǎo)體材料，利用電磁波在屏蔽體表面的反射、在導(dǎo)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(shí)也不產(chǎn)生電磁干擾，通常采用導(dǎo)電性、導(dǎo)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(diǎn)沒有屏蔽存在時(shí)的電磁場強(qiáng)度E1與有屏蔽時(shí)的電磁場強(qiáng)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(qiáng)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(shí)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(shí)測得的場強(qiáng)，E2是有屏蔽體時(shí)測得的場強(qiáng)。

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

機(jī)箱的電磁屏蔽，不僅取決于構(gòu)成機(jī)箱的材料，而且取決于機(jī)箱的結(jié)構(gòu)，即首先要選用高導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性的材料作為屏蔽材料，其次要保證機(jī)箱導(dǎo)電的連續(xù)性。但實(shí)際屏蔽機(jī)箱的屏蔽效能在很大程度上取決于穿過機(jī)箱的導(dǎo)線，特別是穿過機(jī)箱的電源線。因此要重點(diǎn)解決電源線的屏蔽問題；當(dāng)設(shè)備由外部電源單獨(dú)供電時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮電源線的影響，但應(yīng)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(dú)立電源供電，內(nèi)部附加電源模塊。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)

箱體的屏蔽

整機(jī)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(dǎo)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(shí)為了避免上蓋、底座兩部分的相互干擾，設(shè)計(jì)時(shí)用一屏蔽盒將整個(gè)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(dǎo)電膜；

2)在透明基片上貼成品導(dǎo)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(jià)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(shí)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(dǎo)電涂層良好接觸。

這里采用第三種方式，安裝時(shí)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(shí)用導(dǎo)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(shí)，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?yàn)榭卓p對電磁波的衰減與干擾波波長及孔縫尺寸有關(guān)，一般應(yīng)使孔洞的尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長，只要孔縫的直徑足夠小，就能夠達(dá)到所要求的屏蔽效能。但一般按鍵的大小、排列應(yīng)符合人們的操作習(xí)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(shí)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(shí)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(dǎo)發(fā)射變大，為了防止由此引起的輻射超標(biāo)，在連接器(插座)與底座以及屏蔽罩之間安裝導(dǎo)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(shè)計(jì)如圖4所示。

設(shè)計(jì)時(shí)還可直接選用帶電磁屏蔽功能的連接器，此時(shí)應(yīng)著重考慮I/O連接的屏蔽，如采用帶金屬絲屏蔽層的導(dǎo)線、扁平雙絞

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[關(guān)鍵詞]Icepak軟件；設(shè)備

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-914X（2015）17-0212-01

自從1948年半導(dǎo)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(shè)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(jì)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(dǎo)致了其溫度的不斷上升，從而引起了電子設(shè)備故障越來越多。據(jù)統(tǒng)計(jì)超過55%的電子設(shè)備失效是由于散熱問題引起的。而在電子設(shè)計(jì)行業(yè)一般都參考“10℃法則”，即當(dāng)組件溫度每升高10℃時(shí)，其失效率往往會(huì)有一個(gè)數(shù)量級的增加。因此做好電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)對提高產(chǎn)品的可靠性具有重大的意義。

1.電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)的步驟和方法

隨著熱設(shè)計(jì)仿真分析軟件在國內(nèi)的不斷推廣與使用，設(shè)計(jì)人員可以在產(chǎn)品開發(fā)的前期就初步確定熱設(shè)計(jì)方案，然后對整個(gè)方案進(jìn)行分析。熱設(shè)計(jì)仿真軟件可以快速準(zhǔn)確的生成系統(tǒng)熱分析的結(jié)果，為設(shè)計(jì)人員提供諸如風(fēng)扇的選型、風(fēng)道的設(shè)計(jì)、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(fèi)幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間，就可以得到復(fù)雜系統(tǒng)的熱分析結(jié)果。這與過去傳統(tǒng)熱設(shè)計(jì)需花費(fèi)數(shù)天甚至數(shù)周的時(shí)間相比，無疑是一個(gè)巨大的進(jìn)步。

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

Icepak軟件具有以下特點(diǎn)：

*可以分析各種流體狀態(tài)，如自然對流、強(qiáng)迫對流、混合對流、層流、湍流等。也可以進(jìn)行熱傳導(dǎo)、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(shè)備機(jī)箱等）進(jìn)行熱分析。

*具有強(qiáng)大的自動(dòng)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(jìn)行局部放大，然后詳細(xì)建模分析。

*具有強(qiáng)大的后處理功能，可運(yùn)用圖表顯示的方式來查看結(jié)果。

2.電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)實(shí)例

以某電子設(shè)備為例，熱設(shè)計(jì)要求為：設(shè)備在50℃的環(huán)境溫度下，芯片的最高溫度不超過85℃。在設(shè)備內(nèi)部有一個(gè)封閉模塊的印制板上主要分布有5個(gè)芯片，每個(gè)芯片的熱損耗功率均為3W。由于發(fā)熱芯片都集中在一個(gè)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(shè)備后面板加裝一個(gè)軸流風(fēng)扇，對設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷（如圖1所示）。

用Icepak對設(shè)備進(jìn)行熱分析和溫度場模擬，以確定散熱塊及熱設(shè)計(jì)方案是否滿足設(shè)計(jì)。

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(shè)計(jì)要求。

整機(jī)的溫度場分布如圖3所示：

3.小結(jié)

利用Icepak提供的強(qiáng)大的傳熱計(jì)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(shè)備的內(nèi)部溫度場， 從而可以快速的驗(yàn)證設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)目標(biāo)， 便于問題分析解決及重新設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)

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

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【關(guān)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(yīng)的數(shù)控電子、電氣產(chǎn)品隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸廣泛，因而對PLC電氣控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。首先設(shè)備是在較為復(fù)雜的工況電磁環(huán)境中運(yùn)行，因而要求設(shè)備在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的工作性能時(shí)，不因電磁干擾而影響各項(xiàng)性能指標(biāo)；其次所涉及的設(shè)備不能干擾臨近電子設(shè)備。這項(xiàng)要求為電子產(chǎn)品提出了一項(xiàng)重要指標(biāo)――電磁兼容性。隨著PLC控制柜內(nèi)產(chǎn)品復(fù)雜度及產(chǎn)品數(shù)量的提高，在機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段必須充分地考慮到電磁兼容性問題，對于促進(jìn)機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)際項(xiàng)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(shè)計(jì)方案。這些方案在滿足具體電氣設(shè)計(jì)要求的同時(shí)也充分考慮了電磁干擾和電磁兼容性，實(shí)現(xiàn)了PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既能保證抗干擾的同時(shí)，又能保證電氣原理以及施工和維護(hù)的便利性，同時(shí)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(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能在不降低任何性能指標(biāo)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(gè)機(jī)柜之內(nèi)，那么就要求這些功能單元在獨(dú)自運(yùn)行過程中相互適應(yīng)。因而在PLC電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)備在空間產(chǎn)生的強(qiáng)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(shè)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(jī)功能難以實(shí)現(xiàn)或性能指標(biāo)下降；各功能單元的供電電路通過電源變壓器、開關(guān)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(shè)計(jì)之初就應(yīng)加以考慮，因?yàn)樗遣豢杀苊獾摹Ｒ坏╇娐吩O(shè)計(jì)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(shè)備機(jī)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(yīng)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(shè)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(shè)計(jì)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(qiáng)敏感設(shè)備的抗干擾能力。因而電磁屏蔽是電磁兼容性設(shè)計(jì)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(xué)的基本原理凡導(dǎo)電和導(dǎo)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(yīng)和輻射的傳播。目前我們生產(chǎn)的PLC電氣控制柜設(shè)備都有金屬支撐架和金屬外殼體，它一方面具有機(jī)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(shè)計(jì)原則的。這種電磁屏蔽可防止PLC電氣控制柜設(shè)備的電磁輻射造成對外電磁環(huán)境的污染。同時(shí)可避免PLC電氣控制柜設(shè)備在外界電磁干擾下，無法正常工作和性能指標(biāo)的下降。因此， 機(jī)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(shí)現(xiàn)電磁兼容。為實(shí)現(xiàn)設(shè)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(shè)計(jì)的基本要求：（1）在屏蔽材料的選擇上一定選用導(dǎo)電性和導(dǎo)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?yàn)閷?dǎo)電性好的材料可有效地屏蔽電場波，而導(dǎo)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(yuǎn)離磁場源，所以要求屏蔽體和被屏蔽的電路間留有相應(yīng)的空間。（3）對于1kHz以下的頻率很低的磁場，應(yīng)采用高導(dǎo)磁性的材料進(jìn)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(shè)計(jì)中的應(yīng)用

PLC電氣控制柜在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮電磁屏蔽，以保證控制柜內(nèi)的各個(gè)設(shè)備元件正常穩(wěn)定工作。PLC電氣控制柜的干擾主要由兩個(gè)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(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)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(shè)計(jì)

在PLC電氣控制柜在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)提高了機(jī)柜整體的強(qiáng)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(qiáng)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(shè)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(shè)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(shè)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(yùn)行。（3）如果控制柜內(nèi)還有其它強(qiáng)電設(shè)備（如變壓器、變頻器等）等，這些設(shè)備在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，都將產(chǎn)生不小的電磁干擾，因此需要將這些設(shè)備安裝于控制柜底部盡量遠(yuǎn)離PLC模塊。同時(shí)也需要將這些強(qiáng)電設(shè)備與弱電設(shè)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(yīng)該盡量將各類器件分域區(qū)布置。圖1為一般情況下設(shè)計(jì)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(gè)區(qū)域（區(qū)域間由線槽隔開），各個(gè)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(shè)備間的干擾問題，在控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要保證PLC模塊與其它設(shè)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(shè)計(jì)

在實(shí)際應(yīng)用中，往往會(huì)有特殊的項(xiàng)目要求，如隧道內(nèi)的區(qū)域控制器項(xiàng)目的箱體大小受到隧道洞的限制，高架項(xiàng)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(huì)對控制柜的大小尺寸有比較嚴(yán)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(guān)電源、光端機(jī)、變壓器、BBC廣播功放等設(shè)備并保證其正常工作，這就對控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了新的要求，一整塊安裝底板的安裝方式和單獨(dú)依靠增加設(shè)備間距來降低干擾的方式對這些項(xiàng)目的控制柜就不適用了。因此，在這些項(xiàng)目的控制柜的設(shè)計(jì)中需要采用一些特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，使得控制柜根據(jù)項(xiàng)目需要更加應(yīng)地制宜，已達(dá)到項(xiàng)目預(yù)期的目的。

3.2.1 條架式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對于強(qiáng)電設(shè)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(gè)設(shè)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(shè)備元件的重量選擇不同的厚度）。采用獨(dú)立的安裝板可以有效的減少設(shè)備之間的電磁干擾，保證了設(shè)備的正常工作。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還可以有效的提高施工和現(xiàn)場維護(hù)的效率：需要維護(hù)的時(shí)候只需拆下相應(yīng)的條架即可，不需要整個(gè)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(shí)強(qiáng)度依然可靠。圖2為條架式設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

對于強(qiáng)電設(shè)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(shè)備安裝方式。各個(gè)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(shè)備分別安裝于不同的“抽屜”中。由于不同的區(qū)域相對獨(dú)立，這樣就有效的隔離了PLC模塊以及其它設(shè)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(qiáng)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(shè)備時(shí)不會(huì)影響到其它區(qū)域的設(shè)備。該形式的安裝方式目前在車道控制器的項(xiàng)目已得到了廣泛的應(yīng)用并收到了很好的效果。圖3為抽屜式設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)了3個(gè)安裝區(qū)域（抽屜），每個(gè)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(shè)計(jì)

對于設(shè)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(huì)影響現(xiàn)場維護(hù)人員進(jìn)行維修和車間人員進(jìn)行安裝接線，隨時(shí)可以搖動(dòng)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(shè)備之間的電磁干擾問題。圖4為雙層式設(shè)計(jì)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(gè)安裝底板在第一層，“C”、“D”、“E”3個(gè)安裝底板分別通過鉸鏈和合葉安裝在第二層，每個(gè)安裝區(qū)域里的元器件如表4。

4 結(jié)語

實(shí)際項(xiàng)目的具體要求復(fù)雜多樣，對PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中針對不同的要求實(shí)現(xiàn)保證電氣原理和抗干擾兼顧的同時(shí)更好的做到提供施工和維護(hù)的便利性以及節(jié)約能源和成本等因素。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

【關(guān)鍵詞】星載電子設(shè)備 熱設(shè)計(jì) 優(yōu)化設(shè)計(jì) Sinda/Fluint

1 引言

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

2 星載電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)概述

星載電子設(shè)備在整個(gè)生命周期中要承受運(yùn)輸、發(fā)射、上升段以及在軌運(yùn)行等階段的熱環(huán)境。其中，在軌運(yùn)行階段的熱環(huán)境對設(shè)備的熱影響最大，安裝于衛(wèi)星內(nèi)部的電子設(shè)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(shè)備則面臨軌道外熱流等更加嚴(yán)酷的熱環(huán)境，與空間站、載人飛船內(nèi)的設(shè)備不同，星載設(shè)備大部分處于真空環(huán)境之中，只能通過導(dǎo)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(shè)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(shè)備，其周圍其它設(shè)備的殼體溫度一般控制在-15℃～+50℃，與自身溫度相當(dāng)，輻射換熱對其溫度影響較小，熱傳導(dǎo)是其主要的傳熱方式。

2.2 熱設(shè)計(jì)的主要任務(wù)

星內(nèi)電子設(shè)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(shè)計(jì)的主要任務(wù)，主要的方法是用高導(dǎo)熱率的材料或設(shè)備將熱源與熱沉相連，如用導(dǎo)熱板、導(dǎo)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(chǔ)熱材料、熱電制冷裝置等，星載設(shè)備除行波管、電源等設(shè)備具有較高的溫度要求，需要采取主動(dòng)熱控措施外，大部分設(shè)備均以被動(dòng)熱控制為主，依靠良好的導(dǎo)熱及自身熱容量能夠保證自身的工作溫度要求。

2.3 熱設(shè)計(jì)方法

在熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，熱分析技術(shù)與熱設(shè)計(jì)技術(shù)相輔相承，定性的熱設(shè)計(jì)必然要有定量的熱分析，甚至在熱實(shí)驗(yàn)過程中，也要應(yīng)用熱分析技術(shù)預(yù)測溫度、激勵(lì)響應(yīng)時(shí)間以及進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整等。熱分析計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相比較，偏差一般5℃～10℃，修正后可達(dá)3℃～5℃左右。

熱分析軟件有兩個(gè)發(fā)展趨勢，一是擴(kuò)大熱模型和數(shù)學(xué)模型的能力和易用性，改進(jìn)算法，改善界面；另一個(gè)方向是基于數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，熱分析過程直接融合在熱設(shè)計(jì)的過程，熱模型可以自動(dòng)生成并可與其它模型互換。常用的電子設(shè)備熱分析的軟件主要有Flotherm、IcePak等CFD軟件，在針對星載電子設(shè)備進(jìn)行熱分析時(shí)，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(jì)算結(jié)果確占用計(jì)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(diǎn)網(wǎng)絡(luò)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(jìn)的Monte Carlo方法，完全基于真實(shí)幾何表面，具有強(qiáng)大的輻射換熱分析能力，更加適用于星載電子設(shè)備的熱分析及熱設(shè)計(jì)。

3 實(shí)例分析

某設(shè)備機(jī)箱由4個(gè)屏蔽盒及一個(gè)基座組成，4個(gè)屏蔽盒并排插在基座中，與位于基座中的PCB板插接，以實(shí)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(shè)計(jì)

由設(shè)備的導(dǎo)熱路徑可知，發(fā)熱器件與屏蔽盒之間的導(dǎo)熱以及屏蔽盒與基座之間的導(dǎo)熱是熱量傳遞是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。器件通過與屏蔽盒相應(yīng)位置上的凸臺(tái)接觸實(shí)現(xiàn)熱量的疏導(dǎo)，接觸面加導(dǎo)熱硅脂及導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)熱示意圖，圖中紅色加粗部分為主要熱接觸面。

設(shè)備總功耗約為45W，在此熱設(shè)計(jì)方案下，用Sinda/Fluint建立簡化的熱網(wǎng)絡(luò)模型（發(fā)熱元件采用雙熱阻模型）進(jìn)行熱仿真計(jì)算，熱沉溫度45℃時(shí)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(jìn)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(jì)算時(shí)可建立不同的工況（Case），在每個(gè)工況中可對模型中的任意參數(shù)進(jìn)行變更，如對環(huán)境溫度進(jìn)行改變，如圖6所示。

4 結(jié)論

本文通過實(shí)例分析，說明Sinda/Fluint做為航天器熱分析軟件同樣能夠應(yīng)用于星載電子設(shè)備的熱分析及熱設(shè)計(jì)，隨著星載電子設(shè)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(shè)備研發(fā)過程中必將發(fā)揮更重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

篇10

關(guān)鍵詞：設(shè)備安裝；民用航空；電氣設(shè)備架；冷卻系統(tǒng)

民用航空電子電氣設(shè)備架的科學(xué)設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，它關(guān)系到航機(jī)的出行安全。在現(xiàn)在的電氣設(shè)備架中，通常會(huì)采用多功能的設(shè)計(jì)方式完善其電氣設(shè)備。同時(shí)，在電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，要保證其實(shí)用性和可靠性。而設(shè)備安裝設(shè)計(jì)能夠優(yōu)化其性能，所以，在設(shè)備安裝設(shè)計(jì)中，全面分析電子電氣設(shè)備架是十分關(guān)鍵的。

1設(shè)備安裝的主要技術(shù)要求

1.1維護(hù)可達(dá)性在早期的機(jī)載電子設(shè)備的設(shè)計(jì)階段，要考慮設(shè)備維護(hù)初期的可達(dá)性。在安裝了設(shè)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(biāo)識(shí)，保證設(shè)備的外形尺寸、電氣連接等各種相似的連接器不會(huì)輕易發(fā)生錯(cuò)誤。對于設(shè)備架的各種設(shè)計(jì)，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(hù)人員能夠更換設(shè)備。因?yàn)樵谂c設(shè)備相連接的各線束的連接點(diǎn)都有可能會(huì)發(fā)生故障，比如分里面上的轉(zhuǎn)接插頭和設(shè)備后部安裝的插頭。對于設(shè)備的安裝設(shè)計(jì)，要想在排除故障時(shí)方便各連接點(diǎn)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(shí)現(xiàn)可達(dá)性。1.2設(shè)備的電氣連接設(shè)備中插頭和線束的安裝都被包含在設(shè)備的電氣連接中。設(shè)備的安裝、拆卸和插入的感應(yīng)能力、連接器、接觸器、電纜的連接關(guān)系和設(shè)備附件的安裝要求等都是設(shè)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(shí)，需要考慮電纜的可維護(hù)性、設(shè)備的各項(xiàng)搭接的要求、維護(hù)工具的相關(guān)的使用標(biāo)準(zhǔn)等。1.3設(shè)備的冷卻要求電子設(shè)備在溫度過高的情況下，短時(shí)間內(nèi)超過所規(guī)定的極限時(shí)會(huì)完全失效。所以，對于電子的安裝問題，要考慮到電子設(shè)備的冷卻要求。對于電子設(shè)備來說，強(qiáng)迫風(fēng)冷是比較常用的冷卻方式，通過氣流將設(shè)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(dú)冷卻每個(gè)設(shè)備比在一個(gè)規(guī)定的環(huán)境中為所有的設(shè)備設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)要難得多。1.4振動(dòng)和沖擊考慮當(dāng)機(jī)載電子設(shè)備處于工作狀態(tài)時(shí)，在設(shè)備或架子沒有被破壞的情況下，安裝托架、設(shè)備層架、設(shè)備架等能夠抵御各種沖擊和振動(dòng)。飛機(jī)與設(shè)備在連接中的沖擊和振動(dòng)位于設(shè)備的后部與底部以及設(shè)備連接處的前端緊固裝置上。當(dāng)設(shè)備加速運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到一個(gè)對于設(shè)備的反作用力，這樣才能保持設(shè)備的平衡。一般情況下，設(shè)備架不是作為一個(gè)機(jī)身結(jié)構(gòu)的放大器存在的，而是一個(gè)傳遞振動(dòng)荷載的衰減裝置。

2航空電子中電氣設(shè)備架的設(shè)計(jì)

安裝設(shè)備時(shí)使用的設(shè)備架用于將某些機(jī)械電子設(shè)備安裝在飛機(jī)的相應(yīng)特定位置上。一般情況下，裝配設(shè)備的平臺(tái)可用于設(shè)備架的設(shè)計(jì)，對于設(shè)備和設(shè)備中相關(guān)的機(jī)上線束，飛機(jī)上其他設(shè)備的連接平臺(tái)和設(shè)備的冷卻系統(tǒng)都可在這一平臺(tái)上操作。設(shè)備架所占空間可以直接影響設(shè)備架的設(shè)計(jì)，設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)的安裝要求也可作為影響因素。設(shè)備架應(yīng)設(shè)計(jì)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(hù)架子上的設(shè)備，比如環(huán)境控制裝置、機(jī)械部件、電連接器、線束和電纜等。在設(shè)計(jì)架子時(shí)，也要考慮維修過程中可能使用到的各種工具，進(jìn)而為設(shè)備后部電連接器的維護(hù)、拆卸留有足夠的空間。2.1設(shè)備架層架設(shè)計(jì)為了滿足顧客的需求，可在所有設(shè)備中安裝可容納的基本構(gòu)型，增加設(shè)備架的層架空間設(shè)備。通常情況下，應(yīng)預(yù)留20%～30%的空間。因此，在設(shè)計(jì)各個(gè)夾層時(shí)，要按照設(shè)備架的超負(fù)荷狀態(tài)來設(shè)計(jì)。當(dāng)各類承受件的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)備的全負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，將設(shè)備艙調(diào)至最大的向下加速度加載，不會(huì)出現(xiàn)變形的情況。架層中最遠(yuǎn)處的最大彎曲度不會(huì)干涉安裝設(shè)備的下層。安裝在設(shè)備質(zhì)量之上的20%預(yù)留空間的狀態(tài)是全負(fù)荷狀態(tài)。同樣，設(shè)備中的各類電連接器的安裝空間位置都應(yīng)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(huì)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(dǎo)軌和方法。設(shè)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(shè)置位置也應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)被考慮進(jìn)去。在各個(gè)層架中將孔打開，可以調(diào)節(jié)各個(gè)架層上設(shè)備的氣流。一般情況下，各個(gè)托架上的設(shè)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(shí)將蓋子去掉，調(diào)節(jié)設(shè)備的氣流即可。2.2設(shè)備架的電搭接設(shè)計(jì)空調(diào)管路的電搭接要求與安裝位置、設(shè)備架的設(shè)計(jì)有關(guān)。設(shè)備、設(shè)備架的結(jié)構(gòu)之間都可在電搭接的基礎(chǔ)上采取必要的導(dǎo)電性措施，保證飛機(jī)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(shí)，采取相應(yīng)的措施能夠在一定程度上抑制電磁干擾，并提供適當(dāng)?shù)幕芈方o電源系統(tǒng)。另外，在設(shè)計(jì)電搭架的過程中，為了保證飛行安全，通常會(huì)采用靜電安裝方式來設(shè)計(jì)。而且其電壓也會(huì)采用安全電壓，從而有效保障乘客的安全。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)明確規(guī)劃電路的走向和集成方式，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的搭接設(shè)計(jì)效果。2.3設(shè)備的線束安裝在安裝飛機(jī)的機(jī)載電子設(shè)備系統(tǒng)時(shí)，線束的連接是比較重要的一項(xiàng)工作。在安裝設(shè)備時(shí)，可從設(shè)備前部安裝線束，也可從設(shè)備背部安裝。這兩種方法各有利弊，而從設(shè)備前部安裝線束時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)以下3種情況：①正面安裝時(shí)，插頭會(huì)承載設(shè)備在震動(dòng)過程中產(chǎn)生的所有負(fù)載，可能會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的后果；②雖然機(jī)場人員可以很方便地維護(hù)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(hù)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(shè)備的前部，不利于電纜的固定和綁扎。

3結(jié)束語

設(shè)備安裝設(shè)計(jì)在民用航空電子電氣設(shè)備架中的分析十分關(guān)鍵，它能夠使航機(jī)的運(yùn)行更加可靠。在設(shè)計(jì)過程中，要結(jié)合實(shí)際情況，分析其設(shè)備的特性，讓設(shè)備的安裝技術(shù)更加成熟。同時(shí)，還要不斷完善架層設(shè)計(jì)和電搭接設(shè)計(jì)。最后，要科學(xué)、合理地安裝線束，讓航空電子電氣設(shè)備架中設(shè)備安裝設(shè)計(jì)達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

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