测量仪表安全设计须知(一)

2016-10-17 09:44:50来源: elecfans
  电子工程师在平时进行电子设计中离不开测试测量所用的仪器仪表,而如何准确用好这些测试仪表,使电子工程师提高设计效率,缩短产品设计周期,正确地运用测量仪表进行安全设计,则成为合格电子工程师必备的硬功夫。为给工程师朋友提供较为全面的测量仪表相关应用知识,或学习,或参考,或温故而知新,电子发烧友会陆续整合推出《测量仪表安全设计须知》系列章节,敬请留意。

 

一、安规测试基础问题

  Q:为何产品要进行电气安规测试?

  A:这是许多产品制造商最想问的一个问题,当然最普遍的回答是“因为安规标准中有规定。”若您能深入了解电气安规的背景,便会发现它背后所隐含的责任与意义。电气安规测试虽然在生产线占了一点时间,但它却能让您降低产品因电气危害而回收的风险,第一次就做对,才是降低成本并维护商誉的正确方法。

  Q:何谓电气伤害(Electrical Shock)?

  A:造成电气伤害的因素有很多种,其中最主要的是电流经过人体所造成的电气伤害。此类电气伤害对人类具有直接的影响性,伤害的严重性依电能的大小、湿度、接触面积等有所不同。想像你在浴缸里泡澡时,突然运作中的吹风机掉落在浴缸里,这样的情况,使得电流从吹风机经过你的身体而流向地面。此时,你的心脏出现不规则心悸、血压下降,造成不可挽回的悲剧。

  Q:何谓Ⅰ类产品与Ⅱ类产品?

  A:ClassⅠ 设备是指可接触之导体零件连接至接地保护导体;当基本绝缘失效时,接地保护导体必须能承受失效误电流,也就是当基本绝缘失效时,可接触零件不可变成活电部。简单地说,电源线有接地脚之设备为ClassⅠ设备 。

  ClassⅡ设备不仅依赖『基本绝缘』来防范电缶,且另提供其它的安全预防措施,如『双重绝缘』或『强化绝缘』。对于保护性接地或安装条件的可靠性并无条件规定。

  Q:电气伤害的测试主要有哪些?

  A:电气伤害的测试主要分为以下四种:耐压测试(Dielectric [size=+0]Withstand / Hipot Test):耐压测试在产品的电源端与地端电路上,施以一高压并量测其崩溃状态。绝缘电阻测试(Isolation Resistance Test):量测产品电气绝缘状态。漏电流测试(Leakage Current Test ):检测AC/DC电源流至地端的漏电流是否超过标准。接地保护测试(Protective Ground):检测可接触之金属机构等部位是否有确实接地。

  Q:安规标准对於耐压测试环境是否有特殊的要求?

  A:针对制造商或是测试实验室的测试人员安全, 在欧洲早已行之多年,不论是电子电器、资讯科技产品、家用电器、机械工具或其他设备的制造商及测试人员, 在各项的安规法规里都有章节去规定,不论是UL、 IEC、EN都有,其中内容包括测试区域标示(人员位置、仪器位置、DUT位置)、设备标示(清楚标示"危险"或是测试中的项目)、设备工作台等相关设施的接地状态、各测试设备的电气绝缘能力(IEC 61010)。

  Q:什么叫耐压测试?

  A:电子元件技术网给出的解释是:耐压测试或高压测试(HIPOT测试)

  ,是用来验证产品的质量和电气安全特性(如JSI、CSA、BSI、UL、IEC、TUV等等国际安全机构所要求的标准)的一种100%的生产线测试,也是最多人知道的和经常执行的生产线安全测试。HIPOT测试是确定电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压的一个非破坏性的测试,是适用于所有设备为保证绝缘材料是足够的的一个高压测试。进行HIPOT测试的其它原因是,它可以查出可能的瑕疵譬如在制造过程期间造成的漏电距离和电气间隙不够。

  Q:为何要做耐压测试?

  A:正常情况下,电力系统中的电压波形是正弦波。电力系统在运行中由于雷击、操作、故障或电气设备的参数配合不当等原因,引起系统中某些部分的电压突然升高,大大超过其额定电压,这就是过电压。过电压按其发生的原因可分为两大类,一类是由于直接雷击或雷电感应而引起的过电压,称为外部过电压。雷电冲击电流和冲击电压的幅值都很大,而且持续时间很短,破坏性极大。但由于城镇及一般工业企业内的3-10kV与以下的架空线路,因受厂房或高大建筑物的屏蔽保护,所以遭受直接雷击的概率很小,比较安全。而且这里讨论的是民用电器,不在上述范围内,就不进一步讨论。另一类是因为电力系统内部的能量转换或参数变化引起的,例如切合空载线路,切断空载变压器,系统内发生单相弧光接地等,称为内部过电压。内部过电压是确定电力系统中各种电气设备正常绝缘水平的主要依据。也就是说,产品的绝缘结构的设计不但要考虑额定电压而且要考虑产品使用环境的内部过电压。耐压测试就是检测产品绝缘结构是否能够承受电力系统的内部过电压。

  Q:AC耐压测试有什么优点呢?

  A:通常AC 耐压测试比DC耐压测试更容易获得安全机构的接受。主要理由是大多数被测物品将工作于AC电压之下,而且AC耐压测试提供两种极性交替给绝缘施加压力的优点,更接近产品在实际使用中会碰到的压力。由于AC测试不会给容性负载充电,从开始施加电压到测试结束电流读数保持一致。因此,由于不存在监视电流读数所要求的稳定化问题,也就不需要逐渐升高电压。这意味着,除非被测产品感应到突然施加的电压,操作员可以立即施加全电压并读出电流而不用等待。由于AC电压不会给负载充电,在测试之后用不着给被测设备放电。

  Q:AC耐压测试有什么缺点呢?

  A:在测试容性负载时,总电流由电抗性电流和泄漏电流组成。当电抗性电流量远大于真实泄漏电流时,可能难于测出有过量泄漏电流的产品。在测试大容性负载时,所需要的总电流远大于泄漏电流本身。由于操作员面对更大的电流,这可能是一个更大的危险。

  Q:DC耐压测试有什么优点呢?

  A:当被测设备(DUT)充满了电,流过的就只有真正的泄漏电流。这使DC耐压测试器能够清楚地显示出被测产品的真正泄漏电流。由于充电电流是短暂的,DC耐压测试器的功率要求通常可以比用来测试同样产品的AC耐压测试器的功率要求小得多。

  Q:DC耐压测试仪有什么缺点呢?

  A:由于DC耐压测试的确给被测物(DUT)充电,为了消除在耐压测试后处置被测物(DUT) 之操作员触电的危险,在测试后就必须给该被测物(DUT)放电。DC测试会对电容充电。如果DUT实际上用交流电源的话,DC法就没有模拟实际情况。

  Q:AC耐压测试和DC耐压测试的区别

  A:耐压测试有两种:AC耐压测试和DC耐压测试。由于绝缘材料的特性决定了交流和直流电压的击穿机理不同。大多数绝缘材料和系统都包含了一系列不同的介质。当对之施加交流试验电压时,电压将按材料的介电常数和尺寸等参数的比例来分配电压。而直流电压只按材料的电阻的比例来分配电压。而且实际上,绝缘结构发生击穿,往往是电击穿,热击穿,放电等多种形式同时存在,很难截然分开。而交流电压比直流电压增加了热击穿的可能性。所以,我们认为交流耐压测试比直流耐压测试更加严格。实际操作中,在进行耐压测试时,如果要使用直流做耐压测试时,试验电压要求比交流工频的试验电压高。一般直流耐压测试的试验电压是通过把交流试验电压的有效值乘以一个常数K。通过对比测试,我们有如下的结果:电线电缆产品,常数K选用3; 航空工业,常数K选用1.6 至1.7;CSA对民用产品一般使用1.414。

  Q:怎样确定耐压测试使用的测试电压呢?

  A:决定耐压测试的测试电压取决于您产品所要投入的市场,你必须遵守该国进口管制条例组成部分的安全标准或规定。安全标准中规定了耐压测试的测试电压和测试时间。最理想的状况是请你的客户给您相关测试要求。一般耐压测试的测试电压如下:工作电压在42V到1000V之间的,测试电压是工作电压的两倍加上1000V。这种测试电压要施加1分钟。例如,对于工作于230V的一种产品,测试电压是1460V。如果减短施加电压的时间,就必须增大测试电压。例如,在UL 935中的生产线测试条件:

  条件

  施加时间(秒)

  施加电压

  A

  60

  1000V + (2 x V)

  B

  1

  1200V + (2.4 x V)

  V=最大额定电压

  Q: 什么是耐压测试的容量,要如何计算?

  A:耐压测试器的容量是指其功率输出。而耐压测试器容量决定于最大的输出电流x最大输出电压。例如:5000Vx100mA=500VA

  Q:为什么使用AC耐压测试与DC耐压测试所量测之漏电流值会不同?

  A:被测物的杂散电容是导致AC与DC耐压测试所量测值不同的主要原因。用AC测试时可能无法充饱这些杂散电容,会有一个持续电流流过这些杂散电容。而用DC测试,一旦被测物上的杂散电容被充饱,剩下的就是被测物实际的漏电电流,故使用AC耐压测试与DC耐压测试所量测之漏电流值会有不同 。

  Q:什么是耐压测试之漏电流

  A:绝缘体是不导电的,但实际上几乎没有什么一种绝缘材料是绝对不导电的。任何一种绝缘材料,在其两端施加电压,总会有一定电流通过,这种电流的有功分量叫做泄漏电流,而这种现象也叫做绝缘体的泄漏。

  对于电器的测试,泄漏电流是指在没有故障施加电压的情况下,电气中带相互绝缘的金属零件之间,或带电零件与接地零件之间,通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流称为泄漏电流。按照美国UL标准,泄漏电流是包括电容耦合电流在内的,能从家用电器可触及部分传导的电流。泄漏电流包括两部分,一部分是通过绝缘电阻的传导电流I1;另一部分是通过分布电容的位移电流I2,后者容抗为XC=1/2pfc与电源频率成反比,分布电容电流随频率升高而增加,所以泄漏电流随电源频率升高而增加。例如:用可控硅供电,其谐波分量使泄漏电流增大。

  Q:耐压测试之漏电流与电源泄漏电流(接触电流)有何不同?

  A:耐压测试是侦测流过被测物绝缘系统之漏电流,以一高于工作电压之电压施加于绝缘系统;而电源泄漏电流(接触电流)则是在被测物正常操作下,以一最不利的条件(电压、频率)对被测物量测漏电流。简单地说,耐压测试之漏电流为无工作电源下所量测之漏电流,电源泄漏电流(接触电流)为正常操作下所量测之漏电流 。

  Q:接触电流的分类

  A:对于不同结构的电子产品,接触电流的量测也是有不同的要求,但总括来说接触电流可分为对地接触电流Ground Leakage Current、表面对地接触电流Surface to Line Leakage Current以及表面间接触电流Surface to Surface Leakage Current测试三种。

  Q:为什么要做接触电流测试?

  A:对于 I 类设备的电子产品可触及的金属部件或是外壳还应具备良好的接地线路,以作为基本绝缘以外的一种防电击保护措施。但是[size=+0]我们也经常遇到一些使用者随意将 I 类设备当成 II 类设备使用,或是说其 I 类设备电源输入端直接将接地端 (GND) 拔除,这样就存在一定的安全隐患。即便如此,作为生产厂商有义务去避免这种情况对使用者造成的危险。这就是为什么要做接触电流测试的目的所在。

  Q:为什么耐压测试之漏电电流设定无一标准?

  A:在AC耐压测试时因被测物种类不同,且被测物内都会有杂散电容存在以及测试电压不同就会有不同的漏电电流故无一标准。

  Q:如何决定测试电压?

  A:决定测试电压最好的方法就是依据测试所需之规格设定。一般而言,我们会依2倍的工作电压加上1000V作为测试电压设定。例如一产品的工作电压是115VAC的话,我们就以2 x 115 + 1000 = 1230 Volt作为测试电压。当然,测试电压也会因绝缘层的等级之不同而有不同的设定。

  Q:Dielectric Voltage Withstand Testing、High Potential Testing、Hipot Testing有什么不同?

  A:这三个名词都是相同的意思,只是在测试产业中常交替使用。

  Q:绝缘阻抗(IR)测试是什么?

  A:绝缘电阻测试和耐压测试非常相似。把最高达1000V的DC电压施加到需要测试的两点。IR测试给出的通常是以兆欧为单位的电阻值,而不是耐压测试得出的Pass / Fail表示。一般典型的是,测试电压为500V 直流,绝缘电阻(IR)的值不得低于几兆欧。绝缘阻抗测试为非破坏试验,且能侦测绝缘是否良好,在某些规范中,是先做绝缘阻抗测试再进行耐压测试,而绝缘阻抗测试无法通过时,往往耐压测试也无法通过。

  Q:接地阻抗(Ground Bond)测试是什么?

  A:接地连接测试,有人称之为接地连续性(Ground Continuity)测试,测量在DUT的机架与接地柱之间的阻抗。接地连接测试确定,该产品要是坏了的话DUT的保护电路是否能够胜任地处理故障电流。接地连接测试器将产生通过接地电路的,最大达到30A的DC电流或AC 均方根值电流(CSA要求量测40A),从而确定接地电路的阻抗,其一般在0.1奥姆以下。

  Q:耐压测试与绝缘电阻测试之间有什么不同呢?

  A:IR测试是一种定性测试,它给出绝缘系统的相对质量的一个表示。通常用500V或1000V的DC 电压进行测试,结果用兆欧电阻来量测。耐压测试也给被测物(DUT)施加高压,但所加电压比IR 测试的高。其可以在AC或DC电压下进行。结果用毫安培或微安来量测。在有些规格中,先进行IR测试,接着再进行耐压测试。如果一个被测物(DUT)无法通过IR测试,则此被测物(DUT)也无法通过在更高的电压下进行的耐压测试。

  Q:为何接地阻抗测试要有开路电压限制? 为何建议使用交流(AC)电流?

  A:接地阻抗测试的目的是要确保当设备产品发生异常状况时,保护接地线可允许承受故障电流流过以确保使用者的安全。安规标准测试电压要求开路电压最大值不可以超过 12V 的限制,即是基于使用者的安全考虑,一旦被测物发生测试故障时,可以减低操作人员遭受电击的危险。而一般标准要求接地电阻要小于 0.1ohm,建议采以频率可以选择 50Hz或 60Hz 的交流电流测试 ,以符合产品实际的工作环境。

  Q:耐压测试与电源泄漏测试测出的泄漏电流两者有什么不同呢?

  A:耐压测试与电源泄漏测试之间是有一些差异,但一般而言, 这些差别可被概括如下。耐压测试是利用高电压对产品的绝缘加压以确定是否产品的绝缘强度足够防止过量的泄漏电流。 泄漏电流测试是量测产品在使用下,在正常和电源单一故障状态下所流经产品的泄漏电流量。

  Q:在直流耐压测试时,如何断定电容性负载的放电时间?

  A:放电时间之不同是视被测试物之电容量以及耐压测试机之放电电路而定。电容量越大所需的放电时间越长。
 

二、电子护照安全机制及测试

 

  本文结合电子护照的多种安全机制,分析其优缺点,给出了系统安全测试验证解决方案,为电子护照产品的测试验收、逐代推出和升级改造提供参考依据。

 

  电子护照安全机制 在ICAO制订的标准DOC9303中,定义了两类安全机制,即数据认证机制和访问控制机制。数据认证机制包括被动认证(Passive Authentication,PA)和主动认证(Active Authentication,AA);访问控制机制包括基本访问控制(Basic Access Control,BAC)和扩展访问控制(Extended Access Control,EAC),最近又基于PACE(Password Authenticated Connection Establishment)协议,作为BAC的补充制定了SAC(Supplemental Access Control)规范。在ICAO标准中,对PA/AA/BAC/SAC有明确定义并制定了详细的测试标准,在欧洲BSI标准中则制订了EAC相关标准,分别为EAC v1.11和EAC v2.0,另外制定了针对v1.11的测试标准EAC v1.12,EAC作为可选安全选项在荷兰、比利时、芬兰等国已使用,美英日尚未使用,默认接受克隆欺诈。

 

  基于以上安全机制,可将电子护照划分为四代,第一代为明文,仅支持PA;第二代支持BAC/AA;第三代支持SAC;第四代支持EAC。其中第一代实现了电子化,但安全准确性由检查系统(IS)来保证,明文通信易被偷听和克隆;第二代加入了BAC或AA,BAC基于DES和Hash实现线路保护,AA则实现芯片真伪验证,能防偷听克隆;第三代引入SAC增强了BAC线路保护低熵特性,基于DH/ECDH算法建立了更强的线路保护;第四代为EAC,实现芯片身份真伪验证并基于非对称算法对检查系统身份真伪进行验证。目前实际发行国家多采用第二代BAC,而第四代EAC多在欧洲国家使用,第三代SAC刚出现不久,预计将会逐步取代第二代BAC。 电子护照安全机制的局限性 在安全防伪技术中,有三个要求:身份认证、数据保密性、数据完整性(见表1)。

 

  BAC通过挑战应答协议实现,即以MRZ的哈希值为种子进行密钥分散得到基本访问密钥对(KENC,KMAC), 然后通过GetChallenge和Mutual Authentication两条指令实现挑战应答协议,建立会话密钥并结合包含随机数的消息序列计数器进行基于对称密钥算法的线路保护。BAC的缺点是通过MRZ中的证件号、出生日期和有效期来生成共享密钥,具有有限的随机性且基于对称密钥算法,改进方法包括:MRZ要OCR读二维条形码而非目视;增加私钥计算长度。
 

 

  SAC基于PACE协议
   
       SAC基于PACE协议技术并通过引入非对称算法建立跟密码无关的更强的会话密钥。当卡片既支持PACE又支持BAC时,必须使用PACE,通关检查系统必须具有PACE功能。PACE协议中使用了DH或ECDH算法,这种算法也在EAC的CA(Chip Authentication)中使用,可以认为SAC正是ICAO将CA通过PACE协议形式引入的,这种技术仍是基于芯片运算的(需支持AES),故该功能在电子护照推广中对芯片运算功能有要求。SAC的特点是采用密钥交换算法,其有效性依赖于计算离散对数的难度,需要防重演攻击和中间人攻击,SAC采取的措施是通过随机数来协商一个临时全局参数用来防重演攻击,认证令牌用来防中间人攻击。 EAC的特点是加入了证书期限并进行了管理,包括芯片认证(CA)和终端认证(TA)两个步骤,其中CA是类似AA的技术,用于验证电子护照中芯片的真实性,支持算法有:DH算法和ECDH算法,需要读取DG14中公钥信息通过密钥交换算法产生新的加密通道用的密钥对(KENC,KMAC);

  

 

  TA则用于认证外部终端并检查权限是否可访问敏感数据,在认证外部终端时通过CVCA->DV->IS的证书链形式来认证(其中CVCA=国家检查CA->发布DV证书, DV=证件检查机构->发布IS证书,IS=自动化边防检查系统->读取护照芯片资料并做通关),认证过程中可能会更新芯片中某些信息如最新日期、EF.CVCA中的信任点甚至切换使用算法类型等,支持的算法有:RSA、RSA-PSS和ECDSA等。TA需要外部证书PKI系统甚至ICAO PKD的支持,该功能用于认证通关检查系统或读卡设备的合法性,实现了完整的双向信任评价机制。 电子护照安全机制测试 目前电子护照认证测试仍依赖于国外第三方机构,且随着CPU技术发展,破解密钥所需时间越来越短而护照有效期长达5或10年,安全机制及测试仍需进一步研究和升级。此外,各国部署后支持的特征不太一样,有的仅支持第一代PA,有的则支持到第二代BAC甚至第四代EAC,这种差异性也造成了安全漏洞。 本文给出的测试系统由RFID电子护照识读系统、测试平台软件、测试套件组成,具体见图4。其中测试套件分为安全抗攻击测试、一致性测试、兼容性测试。

  

 

  安全抗攻击测试包括:RFID技术导致的近场隐蔽扫描;RFID技术导致的隐蔽跟踪;14443协议层面的抗攻击测试;防克隆防略读测试;防窃听测试;持有人生物特征数据泄漏导致的安全漏洞;安全算法本身脆弱性测试。 该部分测试在一致性测试套件中并不涉及,与芯片攻击测试不同,该部分是基于安全机制和经验分享后的安全漏洞,是针对应用而言的,而芯片攻击测试是基于硬件的,采用如SPA/DPA、SEMA/DEMA、DFA、时间分析攻击/差分耗时攻击等技术。 一致性测试即协议符合度测试,不同安全机制采用不同的安全测试标准。BAC一致性测试在ICAO测试规范中有详细定义,主要包括:(1)Select和Read Binary两条最小命令集指令(2)BAC保护模式和BAC未保护模式下使用这两条指令分别读16个LDS文件测试。在建立BAC会话密钥中使用的另外两条基本指令是Get Challenge和External Authentication。SAC尚未定义测试规范,可参照EAC中CA测试部分,下面重点介绍EAC测试。 如图5所示,实现EAC由几个部分组成:PKD、国家电子护照签发机构、国家电子护照验证机构、支持EAC功能的电子护照。EAC测试分为EAC一致性测试、EAC护照和IS兼容性测试、PKD互用性测试。EAC本身不能阻止精确拷贝和芯片替换,有非对称算法运算功能的芯片提供认证运算,而之外的所有设施均只为提供证书管理和使用,最高层证书是由国家签发验证机构签发的自签名证书且在接收国为信任起点或证书链最高端。

 

  在PKD架构下实现的EAC一致性测试架构见图5,实现了发证领证->国内海关(出关)->国外海关(入关)->国外海关(出关)->国内海关(入关)等操作的测试。国家B发行电子护照,该护照在本国的海关出关通过相应的IS检查系统包含的证书链(CVCA(国家B)->国内DV->IS)验证EAC,完成人脸指纹或虹膜的安全检查,到国家A,则基于国家A的IS检查系统的证书链(CVCA(国家B)->国外DV->IS)验证EAC,完成人脸指纹或虹膜的安全检查,返回国内则类似操作。ICAO PKD起到存储共享作用。 BSI给出的EAC一致性测试结合EAC子过程CA/TA、证书链、访问权限、日期信任点更新等测试点对安全机制进行符合度测试,依据是测试标准EAC v1.12,主要包括了如下几个部分(表2)。

 

  测试系统从不同角度给出了安全机制的测试,兼容性测试关注的是卡机兼容问题,安全抗攻击测试关注的是安全漏洞,而一致性测试则致力于协议符合度。测试系统需要随着技术的不断更新而不断改进,一个持续改进的系统对产品的稳定性、安全性有积极意义。 本文小结 电子护照作为二代身 份证后的另一个重量级身份识别产品,必然要经历不同阶段的演化,尤其是安全机制,基于第二代BAC已是成熟技术,新引进的SAC作为第三代在实现上也已比较成熟,假以时日必能得到推广,而欧洲标准EAC作为第四代和一种更为复杂的安全机制,必将引起重视并影响电子护照的发展和升级换代。
 

三、电子组合仪表的故障检查

汽车电子组合仪表的检测与故障诊断,除由车载微机自诊断系统进行自诊断外,还可使用专门的检测设备对其进行检测和诊断。在检测时应首先将传感器电路断开或拆下,用检测设备对它们逐个进行检查。
 
  汽车电子仪表显示系统的故障一般都出在传感器、针状连接器和导线、个别仪表及显示器上。其检测方法是如下。
 
  (1)传感器的检测
 
  对各种电阻式传感器的检测,通常是采用测量其电阻的方法来判断其好坏,即把所测得的电阻值与其规定的标准电阻值相比较,判断传感器有无故障。若所测得的电阻值小于规定值时,此时传感器内部短路;若测得电阻值很大,则说明传感器内部断路或接触不良,应该更换传感器。
 
  (2)针状连接器的检测
 
  采用电子仪表的汽车,往往要用很多连接器把线束连接到仪表板上去。这些连接器一般都采用不同颜色,以便辨认它属于哪一部分的连接。为保证其连接牢固、可靠,连接器上设有闭锁装置。在进行检测时,要注意防止连接器的闭锁装置、针状插头以及插座等受损、毁坏。特别是将测试设备与其导线连接时,最好使用备用的连接器插头,以防连接器针状插头腐损、松动等而造成接触不良。
 
  (3)个别仪表的故障检查
 
  个别仪表发生故障,首先应检查各导线的连接情况,包括各连接器接触情况,线束是否破损、搭铁、短路和断路等。然后再用检测设备分别对该仪表及传感器进行测试,以判明故障。
 
  (4)显示屏上部分笔画、线段故障
 
  电子组合仪表上的显示屏部分笔画、线段出现故障,应将仪表板上的显示器调整到静态显示状态,仔细观察是否还有别的故障。如果仅有1~2个笔画或线段不发亮或不显示,则说明逻辑电路板通过多路传输的脉冲信号正确,可能只是显示装置的部分线段工作不正常。遇此情况应进一步检查,属于接触不良的应加以紧固,确保其电路畅通;若是电子显示器件本身问题,通常只有更换显示器件或显示电路板了。

四、从哥伦比亚飞机失事事件谈飞机防雷措施

      民航飞机在雷雨天气中如何防雷?雷电对飞机又有怎样的伤害?目前飞机防雷已经成为保护人民群众安全的一个重要领域。 8月16日,一架客机在哥伦比亚圣安德烈斯岛降落时遭雷击坠毁,造成有1人死亡,120人受伤,其中5人重伤,飞机机身被断成3段,飞机损毁严重。飞机防雷再次成为大家议论的焦点,乘坐飞机是否安全,飞机对雷电又有怎么样的防护措施了?

  我们知道通常雷击有三种主要形式:其一是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象,叫做“直击雷”。其二是带电云层由于静电感应作用,使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后,云层带电迅速消失,而地面某些范围由于散流电阻大,以致出现局部高电压,或者由于直击雷放电过程中,强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象,叫做“二次雷”或称“感应雷”。其三是“球形雷”。可以通过对事件的描述,这次的雷击应该属于第二种“二次雷”,对于飞机的影响相对较大。

  而且强雷暴天气常伴有闪电、雷鸣、暴雨、大风,有时还会出现冰雹、龙卷风和下击暴流等灾害性天气。当飞机进入强雷暴活动区内,轻者造成飞机损伤,重者机毁人亡。目前世界上一半的飞机失事都由雷暴天气引起。如2000年6月22日的武航空难便是雷暴引起。面对如此猛烈的雷电,飞机又有做怎样的防雷措施了?

  据了解,在空中飞行的飞机是不安装避雷针的,但飞机还是有避雷装置的。实际上避雷针是一个引雷针,安装在地面的建筑物或构筑物上,它的作用是将空中的雷击所产生的电流,通过接闪器、引下线和接地体引到大地,从而保护了财产和人身安全。而飞机飞行和地面是不产生接触的,所以飞机都没有避雷针。飞机上的防雷装置是安装在飞机主翼或尾翼尖端处的“静电释放器”,它是像刷子一样的金属放电刷,约3根手指粗,由几十根很细的针组成,总的电阻相对机身来说是非常小的。根据尖端放电的原理,放电刷能够将飞机外壳累积的大量电荷放至大气中,有的飞机上安装的静电释放器多达十几个。

  另外,飞机外壳中非金属材料制成的结构一般都装有避雷条,比如,机头雷达天线罩的表面贴有避雷条,尾翼也埋了避雷条,它们的作用是为了使雷电电流顺利通过机壳表面。因此,当飞机受到雷击时,上述的防雷装置会帮助电流经过机壳传输到机身或机翼伸出的金属放电刷而迅速放电。飞机每飞行数万小时就可能会遭雷击一次,但由于机壳大部分皆是导体,因此当飞机遭雷击时,电流会经由机壳流过,不会形成“电压差”,并由机身或机翼伸出的避雷针放电,并不会进入导体内部伤害到里头的乘客,有时强大的电流在流过机身或机翼表皮时会留下小小的烧蚀洞或缺口,对飞行并无大碍,因为现代新型的飞机都具有密封性佳、防止火花引爆的结构油箱。

  飞机上都会装有雷达,天线朝向地面,这样在平面位置显示器上就显示出了一幅"雷达地图",领航员通过观看雷达地图,就能随时知道雷暴发生的情况,保证飞机按航线飞行。可以说,飞机在应对雷电已经是做好了准备。

  飞机本身已经做好了相当的防雷措施,但要真正避免被雷击的事件发生,还需要严格执行绕飞雷雨等的有关规定。毕竟雷电的威力相当之大,再好的防护措施都有可能出现问题,采用雷达预先了解雷电区域,提前绕行才是保证飞机安全的基本保障。从本次哥伦比亚事件看出,飞行员在距离跑道相当近的距离里发现了雷电,却并没有避开,依旧照常降落,导致了事故的发生。所幸的是,并未出现大的人员伤亡,可算是不幸之中的大幸。


关键字:测量仪表  安全设计

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016101717765.html
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