TZSA 145-2023 超导通信接收机技术要求和试验方法

ICS17.220.99CCSM732团 体 标 准T/ZSA145—2023超导通信接收机技术要求和试验方法Technicalrequirementsandtestmethodsforsuperconductingcommunicationreceiver2023-08-07发布 2023-08-08实施中关村标准化协会 发布T/ZSA145T/ZSA145—2023PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIV目 次前 言 III引 言 IV范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1系统组成与功能 2系统组成 2系统功能 3技术要求 3磁探测性能 3通信接收性能 3耐压性 3密封性 3环境适应性 3连续工作时间 5电磁兼容性 5可靠性 5互换性 5测试方法 5试验准备 5收信灵敏度 6磁信号分辨力 6动态范围 6本底噪声 6频率失真率 6工作频率 6采样率 7耐压性 7密封性 7环境适应性 7连续工作时间 7电磁兼容性 7可靠性 7互换性 7前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中关村标准化协会技术委员会提出并归口。本文件主要起草人：赵赫、韩磊、闫建峰、张朝晖、刘睿智、申雅彬、于怀福、阎晓飞、詹志皞、引 言5条与超导通信接收机相关的专利的使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。专利持有人姓名：北京美尔斯通科技发展股份有限公司地址：北京市密云区经济开发区强云路31号楼邮箱：miwang@126.com请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。T/ZSA145T/ZSA145—2023PAGEPAGE2超导通信接收机技术要求和试验方法范围（本文件适用于基于超导磁力仪的超导通信接收机的设计和研制。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T4208—2017 外壳防护等级（IP代码）GB/T2423.1—2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2—2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3—2016 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.5—2019 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ea和导则:冲击GB/T2423.10—2019电工电子产品环境试验第2Fc2423.16—20222J及导则：长霉GB/T2423.17—2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ka：盐雾GB/T2423.101—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验：倾斜和摇摆GB/T6587—2012电子测量仪器通用规范GB/T37079—2018设备可靠性可靠性评估方法术语和定义下列术语和定义适用于本文件。超低频 superlowfrequency频率为30Hz～300Hz的电磁波。极低频 extremelylowfrequency频率为3Hz～30Hz的电磁波。至低频 tremendouslowfrequency频率为0.3Hz～3Hz的电磁波。超导磁力仪 superconductingmagnetometer以超导量子干涉器为核心，与无磁杜瓦、电子读出模组等一起构成的高灵敏度磁场测量装置，能够测量磁场的矢量分布和总强度。无磁杜瓦 non-magneticdewar不会被外部磁场磁化，对外部磁场无畸变，磁噪声低于5fT/K超低温状态的容器。电子读出模组 readingoutelectronicsmodule通过超导量子干涉器偏置、探测线圈、反馈磁通锁定等方式将磁场数据转换为电压的模组。收信灵敏度 receivingsensitivity超导通信接收机能正常检测到本地最小的磁场强度值，用T表示。磁信号分辨力 magneticsignalresolution超导通信接收机能分辨出本地两个不同磁感应强度值的最小差值，用T表示。动态范围 dynamicrange超导通信接收机的磁感应强度最大不失真测量值与本底噪声测量值之比的对数，用dB表示。频率失真率 totalharmonicdistortion发射信号频率与接收信号频率之差的绝对值与发射信号频率的比值，用%表示。系统组成与功能系统组成超导通信接收机主要由超导磁力仪（含超导磁量子干涉器、无磁杜瓦、电子读出模组）、陀螺仪、液氦循环单元、控制器、数据处理器、无磁壳体等组成，如图1所示。标引序号说明：1——超导磁力仪； 4——控制器；2——无磁壳体； 5——液氦循环单元；3——数据处理器； 6——陀螺仪。图1 超导通信接收机组成示意图T/ZSA145T/ZSA145—2023系统功能超导通信接收机应具有以下功能：能接收自由空间中0.3Hz～300Hz在电磁波发射机协议已知的情况下进行解码，输出通信数据。技术要求磁探测性能收信灵敏度1×1-12。磁信号分辨力110-12T。动态范围动态范围应不小于60dB。本底噪声磁场梯度测量中的本底噪声水平应不大于30퐻z。通信接收性能频率失真率波形频率失真率应不大于5%。工作频率工作频率范围应为0.3Hz～300Hz。采样率采样率应不小于每秒1000次，且相对误差小于1%。耐压性超导通信接收机若在水下工作，应能承受12MPa的水压24h，其壳体不发生破坏、变形和渗漏。密封性超导通信接收机若在水下工作，应满足GB4208—2017中IP68的要求。环境适应性温度 3T/ZSA145T/ZSA145—2023PAGEPAGE4超导通信接收机在表1所规定的工作温度内工作时，应符合所规定的性能；超导通信接收机在经受表1所规定的不工作温度范围以后，当恢复到工作温度范围时，其不应损坏，性能也不应降低。表1温度范围工作条件工作不工作露天设备有限航区-30～+60℃-40～+70℃无限航区-30～+65℃-40～+70℃舱室设备水面舱室-10～+50℃-40～+70℃水下舱室0～+45℃-40～+70℃湿度超导通信接收机在表2规定的工作相对湿度下连续或间断暴露时，包括在设备内以水和霜的形式产生凝结的条件，应保持规定的性能；超导通信接收机在经受表2所规定的不工作相对湿度范围以后，当恢复到工作相对湿度范围时，其不应损坏，性能也不应降低。表2湿度范围工作条件工作不工作相对湿度20%～80%20%～93%冲击超导通信接收机在经受表3中规定的非重复性的冲击环境时，应符合所规定的性能。表3冲击适应性峰值加速度m/s2脉冲持续时间ms冲击次数冲击波形150113次/方向半正弦波振动超导通信接收机在经受表4中规定的振动环境时，应符合所规定的性能。表4振动适应性振动谱型总均方根加速度m/s2振动方向每方向振动时间min20Hz～500Hz，0.1g2/Hz6.935霉菌超导通信接收机应具有抗霉能力，符合GB/T2423.16—2008中13.3长霉程度1级的要求。盐雾超导通信接收机应符合GB/T2423.17—2008中3的盐雾条件下抗盐雾腐蚀的能力。倾斜和摇摆超导通信接收机在经受表5所规定的倾斜和摇摆环境时，应符合所规定的性能。表5搭载平台的倾斜和摇摆参数航行状况项目角 度周 期水上航行纵倾10°—横倾15°—纵摇15°4～10s横摇60°3～14s通气管航行纵倾10°—横倾15°—横摇30°3～14s水下航行纵倾30°—横倾15°—横摇30°3～14s连续工作时间在标准大气压、无磁杜瓦容量为10L条件下，系统能连续72h正常工作。电磁兼容性超导通信接收机的电磁兼容性应符合GB/T6587—2012中4.9的规定。可靠性超导通信接收机的平均无故障工作时间（MTBF）应不小于200h。互换性相同的构件在结构上和功能上应具有互换性。测试方法试验准备试验用超导通信接收机应进行下列预处理：无磁杜瓦抽真空；无磁杜瓦充灌液氦；将标定线圈连接于一个能够产生0Hz～300Hz，0A～10A2。标引序号说明：1——超导磁力仪； 6——陀螺仪；2——无磁壳体； 7——标定线圈；3——数据处理器； 8——恒流源；4——控制器； 9——磁屏蔽室。5——液氦循环单元；图2 超导通信接收机试验装置连接示意图收信灵敏度试验操作如下：利用恒流源在标定线圈中产生一个逐渐增强的磁场；观察数据处理器的读数，当出现第一个可分辨的读数，该读数对应的磁场强度即为收信灵敏度；该步骤重复操作10磁信号分辨力试验操作如下：1mA0.1mA10步距继续减小或增大恒流源电流，直至数据处理器读数不再发生变化。则最小的步距对应的磁场强度变化量即为磁信号分辨力。动态范围试验操作步骤如下：逐渐增加恒流源的电流，直到数据处理器的读数出现饱和。记录此时的数值；该数值与本底噪声的比值的对数的20重复操作10本底噪声将恒流源电流归零，观察数据处理器的读数，计算本底噪声功率谱。频率失真率试验操作步骤如下：通过恒流源产生频率为30Hz通过数据处理器的读数绘制曲线，确定其频率；该频率与恒流源频率相对误差即为频率失真率；重复操作10工作频率试验操作步骤如下：由恒流源按每次3Hz0.3Hz～300Hz范围的通信发射信号；6.65%的频率范围，则为工作频率。采样率试验操作步骤如下：启动数据处理器；计时60s，导出采样数据；计算采样率及相对误差。耐压性试验操作步骤如下：将样品置于盛有水的试验容器中；逐渐加压至12MPa24h；观察样品壳体是否发生变形、破坏等情况。密封性密封性试验按GB/T4208—2017中第11章～第14章规定的方法进行。环境适应性低温试验按GB/T2423.1—2008中规定的方法进行。高温试验按GB/T2423.2—2008中规定的方法进行。湿度试验按GB/T2423.3—2016中规定的方法进行。冲击试验按GB/T2423.5—2019中规定的方法进行。振动试