Как сделать эпр

Обновлено: 12.10.2024

Рисунок 1: Круговая диаграмма ЭПР самолета В-26 для частоты 3 ГГЦ (по Сколнику).

Эффективная площадь рассеяния

Способность радиолокационной цели (РЛЦ) отражать падающую на нее электромагнитную энергию характеризуется эффективной площадью рассеяния ( s ). Единицей измерения этого параметра является квадратный метр (м?). В литературе по радиолокации также можно встретить и другие названия: эффективная поверхность рассеяния, эффективная поверхность цели, эффективная площадь цели, эффективная поверхность вторичного излучения, радиолокационное поперечное сечение. Далее будем использовать термин эффективная площадь рассеяния (ЭПР).

Определение.

Под ЭПР понимают площадь эквивалентного изотропного рассеивателя, который, будучи помещен в точку нахождения цели, создает на раскрыве приемной антенны такую же плотность потока мощности, что и реальная цель. Таким образом, ЭПР является абстракцией, моделью, дающей, однако возможность оценить отражательную способность РЛЦ. Очевидно, что ЭПР может использоваться и для оценки радиолокационной заметности цели.

На величину ЭПР влияет множество факторов, к основным из которых относятся следующие:

размеры и геометрическая форма цели;
ракурс наблюдения цели, который определяет, какая именно часть поверхности цели облучается зондирующей электромагнитной волной (ЭМВ);
рабочая частота радиолокатора, а точнее, соотношение между длиной волны локатора и характерными размерами цели;
электрические свойства материала, из которого выполнена конструкция цели.

Влияние перечисленных факторов является комплексным и поэтому учитывать их нужно тоже совместно.

Рисунок 2. Самолет F-117, построенный с применением технологии снижения радиолокационной заметности “Stealth”

Расчет ЭПР

Аналитические выражения для расчета значений ЭПР могут быть получены лишь для ограниченного набора целей, имеющих простую форму поверхности. Большинство РЛЦ имеют сложную геометрическую форму поверхности и для определения их ЭПР применяются натурные измерения, а также методы физического или математического моделирования.

На Рисунке 1 изображена полученная экспериментально круговая диаграмма ЭПР самолета В-26 для частоты 3 ГГЦ (по Сколнику). Исходное математическое выражение для расчета ЭПР в случае совмещенного приема (однопозиционной локации) может быть представлено в виде:

Ниже, в Таблице 1, приведены формулы для расчета ЭПР некоторых объектов простой формы. Формулы получены для случаев, когда длина волны l радиолокатора намного меньше характерного размера цели, а поверхность объекта является идеально проводящей.

Таблица 1: Формулы для расчета ЭПР некоторых объектов простой формы

Рисунок 3: Круговая диаграмма ЭПР самолета типа бомбардировщик для длины волны от 3 до 5 м

На последнем рисунке Таблицы 1 изображена ситуация, когда плоская пластина располагается под углом к направлению зондирования. В данной ситуации рассеянная таким объектом ЭМВ практически не отражается в направлении радиолокатора и, следовательно, его ЭПР будет иметь малые значения. Именно такой метод снижения радиолокационной заметности применен в самолете F-117 (Рисунок 2), поверхность которого составлена из большого количества наклонных пластин. Эти пластины ориентированы таким образом, чтобы при падении на них ЭМВ из передней полусферы (оттуда, где, как правило, находятся средства противовоздушной обороны противника) отраженные волны направлялись бы в заднюю полусферу.

Для обнаружения подобных целей более эффективным является использование бистатических радиолокационных систем, в которых передающие и приемные пункты разнесены в пространстве.

ЭПР точечных целей

Тип цели	ЭПР [м 2 ]	ЭПР [дБ]
Птица	0.01	-20
Человек	1	0
Катер	10	10
Автомобиль	100	20
Грузовой автомобиль	200	23
Уголковый отражатель	20379	43.1

Таблица 2: ЭПР точечных целей

Следует отметить, что быстрота осцилляции ЭПР в зависимости от угла наблюдения определяется соотношением между длиной волны радиолокатора и характерными размерами цели: чем меньше длина волны по сравнению с размерами цели, тем сильнее осцилляция ЭПР (Рисунок 3).

Учитывая значительные колебания величины ЭПР, в некоторых случаях оказывается удобным представлять ее значения в логарифмическом масштабе, например, в децибелах (дБ) относительно единичной площади (1 м?).

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

Простейшими считают объекты, ЭПР которых может быть достаточно просто вычислена аналитически. К ним относятся плоский лист, цилиндр, шар, уголковый и биконический отражатели, полуволновый вибратор, участок диффузно-рассеивающей поверхности, а также некоторые групповые и распределенные цели. Определение ЭПР таких объектов может представлять самостоятельный интерес, а также быть необходимо для вычисления ЭПР объектов сложной конфигурации, которые могут быть представлены совокупностью простейших объектов.

Для нахождения ЭПР участка S хорошо проводящей выпуклой поверхности (рис. 8.2) воспользуемся формулой (8.4), в которой отношение можно получить суммированием элементарных полей, создаваемых в месте расположения РЛС отраженными сигналами от элементов поверхности . Если расстояние от антенны РЛС до рассматриваемого элемента равно D и облучение происходит под углом к нормали с напряженностью поля то напряженность поля , в месте расположения РЛС

Для малоразмерных целей можно считать, что в пределах цели (поверхности ) значения D и меняются мало, поэтому

где — расстояние от РЛС до ближайшей точки поверхности. Тогда

Подставив значение в формулу (8.4), найдем выражение для ЭПР поверхности:

Воспользуемся полученным выражением для вычисления эффективной площади рассеяния некоторых простейших объектов.

ЭПР плоской хорошо проводящей пластины. Если металлический лист, размеры которого а и b много больше , но много меньше D, расположен перпендикулярно направлению облучения (рис. 8.3), то выражение (8.6) принимает вид

поскольку и вследствие малости размеров листа по сравнению с дальностью D и его расположению перпендикулярно направлению прихода радиоволн.

Таким образом, при нормальном облучении идеально проводящий лист зеркально отражает всю падающую энергию в направлении РЛС, что и обеспечивает большую ЭПР по сравнению с площадью листа. При см лист площадью имеет при облучении по нормали , что в несколько раз превышает ЭПР большого самолета.

Однако даже при небольшом отклонении направления облучения от нормали ЭПР плоского листа резко падает. Предположим, что направление облучения отклонено от нормали в горизонтальной плоскости на угол . Рассматривая лист как плоскую синфазную антенну с диаграммой направленности, описываемой функцией выражение для ЭПР можно записать в виде

Зависимость ЭПР от угла облучения называют диаграммой рассеяния цели.

Плоский лист имеет диаграмму рассеяния, описываемую функцией вида .

При больших отношениях размера листа к длине волны (в рассмотренном случае ) диаграмма рассеяния будет очень острой, т. е. при увеличении а значение ЭПР листа резко меняется в соответствии с функцией , снижаясь в некоторых направлениях до нуля.

Для ряда применений желательно сохранение большого значения ЭПР в широком диапазоне изменения углов облучения. Это необходимо, например, при использовании отражателей в качестве пассивных радиомаяков. Таким свойством обладает уголковый отражатель.

ЭПР уголкового отражателя. Уголковый отражатель состоит из трех взаимно перпендикулярных металлических листов, он обладает свойством отражения радиоволн в сторону облучающей РЛС, что объясняется трехкратным отражением от стенок отражателя (рис. 8.4), которое испытывает волна, если направление облучения находится вблизи оси симметрии (в пределах телесного угла ) уголкового отражателя. Из рис. 8.4 можно видеть, что трехкратное отражение происходит, если падающий луч проходит в пределах шестиугольника, вписанного во внешний контур отражателя. Следовательно, ЭПР уголкового отражателя примерно равна ЭПР плоского листа в виде такого шестиугольника, облучаемого по нормали. Подставив выражение для площади шестиугольника в (8.7), получим формулу для расчета ЭПР уголкового отражателя:

При и см ЭПР уголкового отражателя . Таким образом, ЭПР уголкового отражателя несколько меньше ЭПР плоской пластины с размерами . Однако уголковый отражатель сохраняет большое значение ЭПР в достаточно широком секторе, тогда как ЭПР пластины резко уменьшается при незначительных отклонениях направления облучения от нормали. Необходимо подчеркнуть, что достижение теоретического значения возможно лишь при высокой точности его изготовления, особенно при работе на волнах короче 3 см. Для расширения действующего сектора применяют уголковые отражатели, состоящие из четырех уголков.

В качестве пассивных радиолокационных маяков на море используют также биконические отражатели (рис. 8.5), составленные из двух одинаковых металлических конусов.

Если угол между образующими конусов равен , то луч после двукратного отражения от поверхности конусов направляется в сторону PЛC, что и обеспечивает большое значение ЭПР. Достоинством биконического отражателя является равномерная диаграмма рассеяния в плоскости, перпендикулярной его оси.

ЭПР шара. Для определения ЭПР большого (по сравнению с ) шара с идеально проводящей гладкой поверхностью можно воспользоваться формулой (8.6). Однако в данном случае в этом нет необходимости, поскольку такой шар соответствует требованиям к гипотетической цели, площадь поперечного сечения которой и является ее ЭПР. Таким образом, ЭПР шара, имеющего и гладкую идеально проводящую поверхность, равна его площади поперечного сечения независимо от длины волны и направления облучения:

Благодаря этому свойству большой шар с хорошо проводящей поверхностью применяют в качестве эталона при экспериментальном измерении ЭПР реальных объектов путем сравнения интенсивности отраженных сигналов.

При уменьшении отношения радиуса шара к длине волны до значений у функции (рис. 8.6) появляется ряд резонансных максимумов и минимумов, т. е. шар начинает вести себя как вибратор. При диаметре шара, близком к , ЭПР шара в четыре раза превышает площадь его поперечного сечения. Для малого шара с ЭПР определяется дифракционной формулой Рэлея и характеризуется сильной зависимостью от длины волны облучающих радиоволн.

Этот случай имеет место, например, при отражении радиоволн от капелек дождя и тумана.

С учетом значения диэлектрической проницаемости воды () ЭПР дождевых капель

где — диаметр капель.

Под блестящей точкой понимают точку на отражающей поверхности, в которой нормаль совпадает с направлением на РЛС, т. е. происходит зеркальное отражение в ее сторону.

ЭПР полуволнового линейного вибратора. Если линейный вибратор длиной облучается вертикально поляризованной волной с напряженностью электрического поля по направлению, составляющему угол с нормалью к вибратору (рис. 8.7), то в нем возникает ток

где — действующая высота вибратора; — входное сопротивление вибратора. При протекании тока возникает вторичное излучение, напряженность вертикально поляризованной компоненты которого в месте расположения РЛС

Отсюда ЭПР вибратора

Для полуволнового вибратора, имеющего действующую высоту и выходное сопротивление ЭПР . Значение меняется от максимального при расположении вибратора параллельно вектору до при его расположении перпендикулярно .

Так как поляризация излучаемого вибратором сигнала параллельна его оси, то при произвольной ориентации множество вибраторов создает неполяризованный сигнал, который принимается РЛС независимо от ее собственной поляризации. Это позволяет использовать множество таких вибраторов в виде станиолевых лент для радиолокационной маскировки ЛА.

Одним из основных элементов большого количества осветительных приборов является пускорегулирующее устройство, обозначаемое аббревиатурой ЭПРА. Компонент имеет особенности, которые лучше знать до подсоединения к светильнику. Рассмотрим схему ЭПРА.

Разновидности и принцип функционирования

Главная функция ЭПРА заключается в преобразовании переменного тока в постоянный. По-другому электронный балласт для газоразрядных ламп называется еще и высокочастотным инвертором. Один из плюсов таких приборов – компактность и, соответственно, небольшой вес, что дополнительно упрощает работу люминесцентных источников света. А еще ЭПРА не создает шум при работе.

Балласт электронного типа после подключения к источнику питания обеспечивает выпрямление тока и подогрев электродов. Чтобы люминесцентная лампа зажглась, подается напряжение определенной величины. Настройка тока происходит в автоматическом режиме, что реализуется посредством специального регулятора.

Такая возможность исключает вероятность появления мерцания. Последний этап – происходит высоковольтный импульс. Поджиг люминесцентной лампы осуществляется за 1,7 с. Если при запуске источника света имеет место сбой, тело накала моментально выходит из строя (перегорает). Тогда можно попытаться сделать ремонт своими руками, для чего требуется вскрыть корпус. Схема электронного балласта выглядит так:

Основные элементы ЭПРА люминесцентной лампы: фильтры; непосредственно сам выпрямитель; преобразователь; дроссель.
Схема обеспечивает еще и защиту от скачков напряжения питающего источника, что исключает необходимость ремонта по данной причине. А, кроме того, балласт для газоразрядных ламп реализует функцию коррекции коэффициента мощности.
По целевому назначению встречаются следующие виды ЭПРА:

для линейных ламп;
балласт, встроенный в конструкцию компактных люминесцентных источников света.

ЭПРА для люминесцентных ламп подразделяются на группы, отличные по функциональности: аналоговые; цифровые; стандартные.

Определение поломки

Если имеются какие-либо недостатки в работе ламп, например, мерцание, то необходимо сделать ремонт. Но изначально нужно определить, что конкретно сломалось – осветительный элемент или же балласт. Работоспособность ЭПРА проверяется путем удаления линейной лампочки, электроды замыкаются, после чего подсоединяется стандартная лампочка накаливания. Если она загорелась, то неисправен пускорегулирующий аппарат. В другом случае проверку нужно выполнить внутренней части балласта. Для ремонта балласта потребуется паяльник и соответствующие умения. Также нужно проверить на исправность диоды и конденсатор.

Ремонтные работы

Ремонт мигающего осветительного прибора осуществляем в такой последовательности:

Проверяем напряжение в электросети и качественность контактов.
Меняем лампочку на исправную.
Если светильник продолжает мигать, меняем стартер в светильниках ЭмПРА, проверяем дроссель. В случае с ЭПРА понадобится починка или замена электронного балласта.

Для выполнения ремонтных работ понадобится определенный набор инструментов, в том числе паяльник, мультиметр, отвертки. Очень неплохо, если кроме инструмента имеется хотя бы базовый набор познаний в электротехнике.

Электромагнитный балласт

Чтобы починить устройство с ЭмПРА, выполняем следующие действия:

Проверяем конденсаторы. Применяются для снижения электромагнитных помех и компенсации недостатка реактивной мощности. В некоторых случаях неисправность связана с утечками тока в конденсаторах. Эту причину нужно исключить первой, чтобы избежать ненужной замены достаточно дорогостоящего конденсатора.
Прозваниваем электромагнитный балласт, чтобы найти пробой. Если мультиметр имеет опцию замера индуктивности, по характеристикам дросселя ищем межвитковое замыкание. Перемотка балласта своими руками не стоит потраченного времени — это очень трудоемкая операция. В связи с этим балласт проще поменять или поставить электронный аналог. Нужный ЭПРА можно купить в магазине или достать из вышедшей из строя лампы.

Электронный балласт

Схемы ЭПРА отличаются в зависимости от производителя. Однако принцип их работы ничем не отличается друг от друга: нити накала характеризуются определенной индуктивностью, что дает возможность задействовать их в автоколебательном контуре. Контур включает конденсаторы и катушки, обладает обратной связью с инвертором, состоящим из мощных транзисторных ключей.

Когда нити нагреваются, их сопротивление возрастает, параметры колебаний меняются. Реакция инвертора состоит в выдаче напряжения для розжига лампочки. Происходит шунтирование током через ионизированную газовую среду напряжения на нитях, вследствие чего снижается накал. Обратная связь инвертора с автоколебательным контуром дает возможность управлять силой тока в лампочке.

Для запитывания инвертора используется диодный выпрямитель, оснащенный системой фильтрации и преодоления помех. Высокочастотный инвертор — одна из причин, почему ЭПРА пользуется повышенным спросом у потребителей. Такая лампа не мигает с удвоенной частотой сети 100 Гц, работает практически бесшумно (в отличие от ЭмПРА).

Ремонт электронного балласта

Для диагностирования состояния ЭПРА в условиях мастерской применяют осциллограф, частотный генератор или другую измерительную технику. Если ремонт проводится дома, поиск проблемы осуществляется путем визуального осмотра электронной платы и последовательного поиска испорченного компонента с помощью подручных измерительных устройств.

Блок питания из ЭПРА — схема

В качестве силовых ключей используются импортные транзисторы MJE13003, MJE13007, в редких случаях MJE13009 и их аналоги. Транзисторы можно сказать,что создавались специально для работы в сетевых ИБП. Аналогичные транзисторы используются и в компьютерных блоках питания. Итак, для начала хочу представить основные достоинства такого блока питания.

Компактные размеры и легкий вес
Малые затраты и низкая стоимость
Надежность работы

Это лишь основные достоинства нашего самодельного блока, но у него есть и другие (скрытые) достоинства. Некоторые ИБП работают только под определенной нагрузкой, иными словами блок питания не сможет работать в холостую или с маломощной нагрузкой. Таким свойством обладают достаточно популярные ЭТ (электронные трансформаторы), которые предназначены для питания галогенных ламп с мощностью 12 вольт. Наш блок питания включается при подачи сетевого напряжения, способен питать нагрузки с мощностью от долей ватта (светодиоды и т.п.) до 40-50 ватт. Такой блок может использоваться в качестве лабораторного блока питания для начинающего радиолюбителя.

Блок питания не боится коротких замыканий на выходе (взамен электронный трансформатор выходит из строя после секундного КЗ), обладает высокой стабильностью работы и может работать в течении очень долгого времени без выключения. Суть переделки балласта заключается в ее доработке. Нам нужно мотать импульсный трансформатор, который обеспечивает гальваническую развязку от сети 220 вольт и понижает напряжение до нужного нам уровня.

Напряжение от балласта подается на обмотку трансформатора через конденсатор ( напряжение конденсатора подобрать в пределах 1000-3000 вольт, емкость 3300-6600 пкФ). Вторичную обмотку трансформатора желательно мотать несколькими жилами тонкого провода (4 жилы провода 0,5мм), на выходе получается порядка 3,5-4 Ампер. Возможно также применение готовых трансформаторов из ЭТ с мощностью 50-150 ватт.

Начнём с определения.

ЭПРА (Электронный Пуско Регулирующий Аппарат) – это устройство, предназначенное для поджига газоразрядных ламп и поддержания их в рабочем состоянии.

Соответственно, горение таких ламп без ЭПРА невозможно, а, значит, этот блок имеется во всех светильниках, которые работают с лампами на основе инертных газов, или даже в самих лампах (например, в энергосберегающих неоновых со стандартными цоколями).

Рассмотрение преимуществ и недостатков ламп мы оставим на потом, а сейчас остановимся подробнее на блоке их питания.

Основные компоненты ЭПРА

В составе подавляющего большинства таких устройств имеются:

Фильтр (могут отсекаться помехи из сети питания, или, наоборот, создаваемые самим блоком питания).
Выпрямитель.
Корректор мощности.
Выходной сглаживающий фильтр.
Инвертор.
Балласт.

Однако, в целях экономии (габаритов или конечной стоимости) некоторые производители могут убирать те или иные блоки.

Блоки могут реализовываться из самостоятельных радиоэлементов или на основе специальных микросхем.

Даже при беглом взгляде на состав ЭРПА становится понятно, что перед нами – готовый импульсный блок питания.

Схемы подключения

Разработка такого электронного устройства велась для минимизации конструкции светильника и замещения крупногабаритного дросселя и стартера одним единственным модулем, который подключается к сети питания переменного тока и к электродам люминесцентного источника света.

ЭПРА лишены всех минусов классических схем подключения.

Существуют модули, предназначенные для одновременного подключения четырех ламп.

Подключение ЭПРА к четырем лампам

Как в случае с одной или двумя лампами, схема не требует никаких дополнительных элементов. Модуль ЭПРА соединяется напрямую с лл.

Схема подключения ЭПРА 2х36 Вт (Пример:ELECTRONIC BALLAST ETL-236)

ЭПРА для компактных ЛДС

Сравнительно недавно стали широко использоваться в быту люминесцентные энергосберегающие лампы, адаптированные под стандартные патроны для простых ламп накаливания – Е27, Е14, Е40. В этих устройствах электронные балласты находятся внутри патрона, поэтому ремонт этих ЭПРА теоретически возможен, но на практике проще купить новую лампу.

На фото показан пример такой лампы марки OSRAM, мощностью 21 ватт. Следует заметить, что в настоящее время позиции этой инновационной технологии постепенно занимают аналогичные лампы со светодиодными источниками. Полупроводниковая технология, непрерывно совершенствуясь, позволяет быстрыми темпами достигнуть цены на ЛДС, стоимость которых остается практически неизменной.

Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп

Оборудование имеет небольшое количество элементов. Какие они выполняют функции, а также что представляют собой, мы поговорим ниже.

Переменное напряжение принимает на себя диодный мост. Здесь оно выпрямляется и происходит его сглаживание с помощью фильтрующего конденсатора. Как правило, к мосту крепятся предохранитель и фильтрующее устройство для устранения электромагнитных помех. В некоторых ЭПРА зарубежного производства фильтры отсутствуют, а ёмкость сглаживающего элемента меньше, чем требуется, что становится причиной появления проблем в работе осветительного оборудования.

Затем напряжение попадает на автоматический генератор. Даже по самому названию можно понять, для какой цели он здесь установлен. В данном случае происходит этот процесс на одном или нескольких транзисторах, их количество зависит от мощности. К трансформатору, который имеет три намотки, подключаются транзисторы. Они бывают нескольких типов, выбор зависит от того, какая мощность у осветительного оборудования.

Несмотря на то, что имеет название транзистор, его вид необычный. На это устройство, которое является ферритовым кольцом, наматываются три обмотки, каждая из нескольких витков. Две имеют роль управляющих, а одна рабочая. Функции по созданию импульсов чтобы включать и выключать лампу выполняют управляющие.

Как изготовить светильник своими руками?

Сделать простейший светильник из двух ламп можно следующим образом:

выбираем подходящие по цветовой температуре (оттенку белого цвета) лампы по 36 Вт;
изготавливаем корпус из материала, который не воспламенится. Можно задействовать корпус от старого светильника. Подбираем ЭПРА под данную мощность. На маркировке должно быть обозначение 2 х 36;
подбираем к лампам 4 патрона с маркировкой G13 (зазор между электродами составляет 13 мм), монтажный провод и саморезы;
патроны необходимо закрепить на корпусе;
место установки ЭПРА выбирают из соображения минимизации нагрева от работающих ламп;
патроны подключаются к цоколям ЛДС;
для предохранения ламп от механического воздействия желательно установить прозрачный или матовый защитный колпак;
светильник закрепляется на потолке и подключается к сети питания 220 В.

Возможности запуска при сгоревшем оборудовании

В ремонте люминесцентных ламп есть и свои небольшие хитрости. К примеру, срочно понадобилось запустить подобный световой прибор, а стартер вышел из строя, и нет никакой возможности его заменить. Сам по себе этот элемент схемы служит для разогрева нитей накаливания в люминесцентной трубке.

Ну а если, к примеру, вышел из строя дроссель? Его в наше время и в магазинах не во всех найти можно.

Бездроссельное включение

Продлить работу сгоревшего светового прибора вполне возможно. Есть способ, при котором можно включить люминесцентную лампу дневного света без дросселя и стартера (схема подключения на рисунке). Конечно, этот способ подойдет не всем, нужно хотя бы немного разбираться в электротехнике.

Схема бездроссельного включения

Напряжение подается после короткого замыкания нитей накаливания. Выпрямленное напряжение становится больше вдвое, чего вполне хватает для запуска лампы (эту функцию по идее и выполняет дроссель). Конденсаторы С1 и С2 (на схеме) необходимо подобрать для 600 В, а С3 и С4 – с номинальным напряжением в 1 000 В. По прошествии некоторого времени пары ртути, конечно, осядут в области одного из электродов, и свет от лампы станет намного менее ярким. Избавиться от этого можно будет, всего лишь изменив полярность, т. е. просто развернув реанимированную перегоревшую ЛЛ.

Бесстартерное включение

Существуют осветительные приборы, которые предусмотрены исключительно для работы без стартера. На таких лампах имеется маркировка RS. Если такую трубку установить в светильник, оборудованный прерывателем, лампа очень быстро сгорает. Происходит это по причине необходимости большего времени на разогрев спиралей таких люминесцентных трубок. Долговечность стартера небольшая, он часто перегорает, а потому имеет смысл рассмотреть возможность того, как включить люминесцентную лампу без него. Для этого понадобится установка вторичных трансформаторных обмоток. Если запомнить эту информацию, то уже не возникнет вопроса, как зажечь люминесцентный светильник, если произошло перегорание стартера (схема соединения ниже).

Таким образом без лишних затрат можно даже своими руками собрать люминесцентный светильник.

Схема включения без дросселя и стартера

Конструкция и принцип работы ЭПРА

Любой электронный пускорегулирующий аппарат состоит из элементов:

устройство для выпрямления тока;
фильтр отсеивания электромагнитного излучения;
блок корректировки коэффициента мощности цепи;
сглаживающий фильтр напряжения;
инвертор;
дроссель или балласт для ламп.

Конструкция может быть мостовая или полумостовая. Первый вариант имеет улучшенные характеристики и применяется в светильниках высокой мощности, от 100 Вт. Схема эффективно поддерживает показатели свечения и подаваемого на катоды напряжения.

Более популярны полумостовые схемы, т.к. подходят для большинства бытовых люминесцентных ламп мощностью до 50 Вт. Конструкции с маркировкой 2х36 поддерживают подключение двух ламп мощностью 36 В.

Работа устройства состоит из шагов:

Включение и предварительный прогрев нитей накала. Это важная манипуляция, значительно продлевающая срок службы источников освещения. Без предварительного нагрева светильник не включится при пониженных температурах.
Генерация импульса высоковольтного импеданса с напряжением около 1,5 кВ, что вызывает пробой газовой среды внутри колбы и запуск свечения.
Стабилизация напряжения и поддержание его на необходимом уровне. Напряжение для поддержки горения небольшое, что делает схему безопасной.

Преимущества и недостатки

Рассматривая электронный пускорегулирующий аппарат, можно выделить некоторые особенности. Присутствуют как преимущества, выделяющие блок среди конкурентов, так и недостатки.

Использование ЭПРА в схемах подключения люминесцентных ламп значительно продляет срок службы элементов.
Высокий КПД, потери во время работы сводятся к минимуму за счет отказа от дросселя.
Экономия электроэнергии.
Отсутствуют выбросы или помехи в сети питания и подключенной аппаратуре.
Осветительный прибор работает стабильно без пульсаций.
В случае неисправности лампы система сразу же перестает подавать напряжение на контакты.
Электроды нагреваются плавно, без резких скачков или перепадов температур.
Даже серьезные перепады напряжения в питающей сети не влияют на стабильность светового потока.
Некоторые модели могут функционировать от постоянного тока.
Предусмотрена надежная защита от короткого замыкания или пробоя.
В процессе работы схема не издает посторонних звуков.
С помощью ЭПРА можно запустить прибор освещения даже при низких температурах.

Подключение к люминесцентной лампе.

Эффективная площадь рассеяния (в некоторых учебниках — Эффективная поверхность рассеяния) в радиолокации — площадь некоторой фиктивной поверхности, являющейся идеальным изотропным отражателем, и, будучи помещённым в точку расположения цели нормально по направлению облучения, создаёт в точке расположения РЛС ту же плотность потока мощности, что и реальная цель.

Величина имеет размерность площади и измеряется обычно в квадратных метрах.

ЭПР конкретного объекта зависит от его формы, размеров, материала из которого он изготовлен, а также от его ориентации по отношению к приёмнику и передатчику.

Содержание

Расчёт ЭПР

Если отражённая от цели мощность — это произведение ЭПР на плотность потока мощности

$P_2 = \sigma\cdot\rho_1$
,

(1)

$~P_2 = S\cdot\rho_2$

Интегрируя поток мощности по всей поверхности сферы получаем полную мощность отражённой волны:

S - поверхность сферы.

Подставляя выражение (2) в (1) получаем ЭПР цели:

$\sigma = 4\pi R^2\frac<\rho_2>$
,

(3)

Что бы определить ЭПР цели надо определить напряжённость поля в точке расположения РЛС и направление отражённой волны.

Мощность на входе приёмника:

Можно определить поток мощности падающей волны через излучённую мощность и КНД антенны.

Подставляя (6) и (2) в (5) можем рассчитать мощность на входе приёмника РЛС:

$P_<prm>= \frac><(4\pi)^2R^4>S_A\sigma$

(7)

$P_<prm>= S_A\cdot\rho_2 = S_A\frac <4\pi R^2>= S_A\frac <4\pi R^2>= S_A\cdot\sigma\frac><(4\pi R^2)^2>G$

$~P_<prm>= k_0\sigma$
,

(8)

$~P = \frac<U_m^2> Если считать, что \Bigr|_$
, то

$U_m = k_1\sqrt<\sigma>$

(9)

$\sigma = \frac<P_<prm> >>\frac<(4\pi R^2)^2>$

Физический смысл ЭПР

ЭПР имеет размерность площади [м 2 ], но не является геометрической площадью(!), а является энергетической характеристикой, то есть определяет величину мощности принимаемого сигнала.

$\sigma[db] = 10\lg\frac<\sigma> $

Аналитически ЭПР можно рассчитать только для простых целей. Для сложных целей ЭПР измеряется практически на специализированных полигонах, или в безэховых камерах.

ЭПР цели не зависит ни от интенсивности излучаемой волны, ни от расстояния между станцией и целью. Любое увеличение r₁ ведёт к пропорциональному увеличению r₂ и их отношение в формуле не изменяется. При изменении расстояния между РЛС и целью отношение r₂ / r₁ меняется обратно пропорционально R 2 и величина ЭПР при этом остается неизменной.

ЭПР распространённых точечных целей

Для большинства точечных целей сведения о ЭПР можно найти в справочниках по радиолокации

Выпуклой поверхности

Поле от всей поверхности S определяется интегралом Необходимо определить E₂ и отнонеие " width="" height="" />
при заданом расстоянии до цели.

$\sigma = 4\pi R^2\left |\frac<E_2^2>\right |$

$E_2 = \frac<1><\lambda>\int\limits_S \frac\exp(-j\cdot 2kR)\cos\theta\,dS$
,

(10)

$~R,E_1\approx const$

1) Если объект небольших размеров, то - расстояние и поле падающей волны можно считать неизменными. 2) Расстояние R можно рассматривать как сумму расстояния до цели и расстояния в пределах цели:

$E_2 = \frac<\lambda R>\exp(-j\cdot 2kR_0)\int\limits_S \frac\exp(-j\cdot 2kr)\cos\theta\,dS$ ,	(11)
$\frac<E_2> = \frac<\lambda R>e^\int\limits_S \frace^\cos\theta\,dS$ ,	(12)
$\left \|\frac<E_2>\right \| = \left \|\frac<\lambda R>\left (e^<-j4\pi\frac<\lambda>>\Bigr\|_\right )\int\limits_S \frace^\cos\theta\,dS\right \| = \frac<\lambda R>\left \|\int\limits_S \frace^(-j2kr)\cos\theta\,dS\right \|$ ,	(13)
$\sigma = \frac<4\pi><\lambda^2>\left \|\int\limits_S e^<-j2\frac<2\pi><\lambda>r>\cos\theta\,dS\right \|^2$ ,	(14)

Плоской пластины

Плоская поверхность - частный случай криволинейной выпуклой поверхности.

$\sigma = \frac<4\pi><\lambda^2>S$

(15)

Если плоскость с площадью 1 м 2 , а длина волны 10 см (30 ГГц), то

$\sigma = \frac<4\pi\approx 12> >\approx 1200[m^2]$

Для шара 1-ой зоной Френеля будет зона, ограниченная экватором.

$~\sigma = \pi r^2$

(16)

Уголкового отражателя

Уголковый отражатель представляет собой три перпендикулярно расположенных поверхности. В отличии от пластины уголковый отражатель даёт хорошее отражение в широком диапазоне углов.

Треугольный

Если используется уголковый отражатель с треугольными гранями, то ЭПР

$\sigma = \frac<4\pi><3\lambda^2>a^4$
,

(17)

где a - размер ребра.

Четырёхугольный

Если уголковый отражатель составлен из граней четырёхугольной формы, то ЭПР

$\sigma = \frac<4\pi><\lambda^2>(3a^4)$
,

(18)

Применение уголковых отражателей

Уголковые отражатели применяются

в качестве ложных целей
как радио-контрасные ориентиры
при проведении экспериментов сильного направленного излучения

Дипольного отражателя

Дипольные отражатели используются для создания пассивных помех работе РЛС.

Величина ЭПР дипольного отражателя зависит в общем случае от ракурса наблюдения, однако, ЭПР по всем ракурсам:

$~\sigma = 0,17\lambda^2$

Дипольные тражатели используются для маскировки воздушных целей и рельефа местности, а так же как пассивные радиолокациионные маяки.

Сектор отражения дипольного отражателя составляет ~70°

ЭПР сложных целей (реальных объектов)

ЭПР сложных реальных объектов измеряются на специальных установках, или полигонах, где достежимы условия дальней зоны облучения.

ЭПР сосредоточенной цели

Двуточечной целью будем называть пару целей, находящуюся в одном объёме разрешения РЛС. Используя формулу (4) можем найти амплитуды полей отражённой волны:

$\sigma = 4\pi R^2\frac<E_2^2>$

$\dot U_1 = U_1\exp(j\omega_0(t-t_<R_1>))$	(19)
$\dot U_2 = U_2\exp(j\omega_0(t-t_<R_2>))$	(20)

Временные задержки можно расчитать:

= \frac" width="" height="" />
= \frac" width="" height="" />

$\dot U_1 = U_1\exp(-j\omega_0t_<R_1>)) = U_1\exp(-j\underbrace<2\tfrac<2\pi><\lambda>R_1>_)$	(21)
$\dot U_2 = U_2\exp(-j\omega_0t_<R_2>)) = U_2\exp(-j\underbrace<2\tfrac<2\pi><\lambda>R_2>_)$	(22)

$U_\Sigma = \dot U_1 + \dot U_2 = U_1e^<-j\varphi_1>+U_2e^$

(23)

$U_\Sigma = \left | \dot U_\Sigma\right | = \sqrt<\dot U_\Sigma \dot U_\Sigma^*>$

$U_\Sigma = \sqrt<U_1^2 + U_2^2 - 2U_1U_2\cos\varphi_<12>>$	(24)
$~\phi_<12>= 2kl\sin\gamma$	(25)
$\dot U_<prm>= k_1\sqrt$

$\sigma_\Sigma = \sigma_1 + \sigma_2 + 2\sqrt<\sigma_1\sigma_2>\cos(2\tfrac<2\pi><\lambda>l\sin\gamma)$

(26)

Диаграмма обратного рассеяния

$~\sigma(\gamma)$

Зависимость ЭПР от угла отражения — называется диаграммой обратного рассеяния (ДОР). ДОР будет иметь изрезанный характер и явно многолепестковый. При этом нули ДОР будут соответствовать противофазному сложению сигналов от цели в точке расположения РЛС, а ток — синфазному значению. При этом ЭПР может быть как больше, так и меньше ЭПР каждой из отдельных целей. Если волны приходят в противофазе, то будет наблюдаться минимум, а если в фазе, то максимум:

= (\sqrt - \sqrt)^2" width="" height="" />
= (\sqrt + \sqrt)^2" width="" height="" />

$~\sigma_1 = \sigma_2 = \sigma_0$

Пусть , тогда:

$\sigma = 2\sigma_0(1+\cos(2\tfrac<2\pi> <\lambda>l\sin\gamma)) = 4\sigma_0\cos^2(\tfrac<2\pi><\lambda>l\sin\gamma)$

Реаьные объекты имеют несколько колеблящихся точек.

^\dot U_i = \sum_^U_ie^" width="" height="" />
^U_ie^\cdot\sum_^U_ie^>" width="" height="" />
^U_i + 2 \sum_^\sum_^U_iU_k\cos\varphi_" width="" height="" />
\approx -\pi..\pi" width="" height="" />
, а значит \approx 0" width="" height="" />
.

Тогда суммарное поле:

^U_^2\Rightarrow\sigma = \sum_^\sigma_" width="" height="" />
" width="" height="" />
— определяется, как изменение фазовых структур отражённой волны.

Фазовый фронт отражённой волны отличается от сферического.

Определение ЭПО распределённых целей

Распределённая цель — цель, размеры которой выходят за пределы разрешающего объёма РЛС

Условие распределённости цели

Нарушение любого из условий вводит цель в класс распределённых

$\begin l\leqslant\delta R\\ l\leqslant\delta l_h\\ l\leqslant\delta l_w\\ \end$

Тоесть, линейные размеры цели должны полностью находиться внутри элемента разрешения РЛС.

Если это не так, то в этом случае ЭПР цели будет суммой ЭПР каждого элементарного участка цели:

$\sigma = \sum_<i=1> ^\sigma_$
.

Если распределённый объект состоит из изотропных однотипных отражателей с одинаковыми свойствами, то общее ЭПР можно найти, как произведение ЭПР на число отражателей:

$\sigma = N\cdot\sigma_<cp> $

Но число элементов такой цели обычно неизвестна!

Удельное ЭПР

В этом случае целесообразно ввести удельное ЭПР (s_уд) - это ЭПР единичной площади (dS), или единичного объёма (dV) распределённой цели.

$\sigma_S = \sigma_<dS>\cdot S$	(27)
$\sigma_V = \sigma_<dV>\cdot V$	(28)

S и V целиком определяются размерами ширины диаграммы направленности и элементом разрешения по дальности, тоесть параметрами излучёного сигнала.

Читайте также: