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RÉSUMÉ
La mise en place d’essais CEM sur un système peut se révéler complexe pour des raisons de taille ou de coût ; des alternatives doivent alors être trouvées pour réaliser ces essais. Les difficultés portent sur la configuration du spécimen servant à la qualification, mais aussi sur la représentativité. Cet article présente les critères de succès, la sélection des modes de fonctionnement et les paramètres d’influence dans la préparation des essais ainsi que la mise en œuvre des mesures qui doit être la moins intrusive possible au risque de compromettre les résultats. Tous ces points seront abordés et illustrés par des exemples concrets d’essais menés dans le domaine des lanceurs spatiaux.
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Florent TODESCHINI : Ingénieur CEM - ArianeGroup, Les Mureaux, France
INTRODUCTION
Cet article décrit la démarche qui conduit aux essais CEM pouvant être déroulés sur un système. L’approche sous système est implicitement comprise dans la démarche. La qualification CEM sur un système de grande dimension implique un certain nombre de contraintes qu’il est nécessaire d’anticiper, afin que les objectifs de ces mêmes essais soient atteints.
Les difficultés rencontrées pour mener à bien des essais systèmes sont nombreuses. Des questions telles que la représentativité du système, les ambiances électrique/électromagnétique à appliquer au spécimen, les modes fonctionnels durant lesquels les sollicitations doivent être appliquées sont autant de paramètres à maîtriser afin que les essais menés respectent un objectif de coût. D’ailleurs, cette question de prix pousse à une optimisation dans les choix des configurations de test.
Quand les dimensions d’un système sont trop importantes ou que sa disponibilité ne permet pas d’envisager des essais de qualification sur ce spécimen, une validation reposant à la fois sur des essais partiels (sous-système) et des modélisations numériques est à envisager. Dans ces cas, les objectifs des essais sont alors redéfinis, car ils doivent permettre de vérifier la convergence des modèles numériques utilisés dans l’évaluation des ambiances CEM.
Au-delà du spécimen utilisé pour des essais systèmes, une attention doit également être portée sur l’environnement dans lequel le système se trouve. En effet, il est indispensable que les moyens de mise en œuvre ne soient pas intrusifs dans le déroulement des essais au risque de rendre caducs les résultats obtenus. Qui plus est, la maîtrise des conditions de test doit permettre de reproduire les conditions opérationnelles du système.
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- Version archivée 1 de févr. 2013 par Soizic DUBOIS
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2. Comment réaliser les essais de qualification système
2.1 Choix et définition du système soumis aux essais de qualification
Pour un système quelconque, qu’il soit simple ou complexe, l’idéal est de pouvoir réaliser les essais de qualification CEM sur le système complet dans son environnement réel, ce qui n’est pas faisable la plupart du temps. Les limites peuvent être la taille, la non-reproductibilité de l’environnement électromagnétique, la complexité du système ou encore une question de coût.
Pour pallier ces limites, plusieurs possibilités sont envisageables :
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réaliser un découpage du système en sous-système : il faut alors pouvoir garantir que les éléments absents du système au moment des essais ne remettent pas en cause les résultats et la pertinence en qualification ;
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sélectionner les fonctions/chaînes électriques représentatives des plus fortes sources de perturbations, mais aussi les fonctions susceptibles, en première analyse. Ces choix doivent aussi s’appuyer sur la criticité des fonctions pour le système. Par exemple, une fonctionnalité liée à la sécurité ou à la performance au premier ordre du système doit faire partie des fonctions à valider lors de la qualification ;
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mettre au point une plateforme de test qui réunit toutes les chaînes électriques du système et dont les éléments, autres qu'électriques, ayant un impact sur les performances CEM, doivent être pris en compte dans la définition, afin d’assurer la meilleure représentativité. Citons les structures composites de plus en plus utilisées dans l’aéronautique et le spatial, et dont les caractéristiques électriques influent les répartitions de courant sur les systèmes.
Au-delà de la vision CEM, il est important de signaler que d’autres paramètres conditionnent le choix de la définition du spécimen de qualification. Dans le secteur industriel souvent très concurrentiel, la question du coût est déterminante. Les essais systèmes, qu’ils soient réalisés sur le système complet ou partiel, présentent un investissement important au niveau matériel et humain. D’une part, il est rarement développé un spécimen du système dédié aux qualifications CEM, car coûteux dans sa conception de par sa complexité et/ou sa taille. Généralement,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PERDRIAU (R.), MAURICE (O.), DUBOIS (S.), RAMDANI (M.), SICARD (E.) - Exploration of radiated electromagnetic immunity of integrated circuits up to 40 GHz. - IEEE Electronics Letters (2011).
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(2) - MAURICE (O.), REINEX (A.), DUBOIS (S.), BRINDEJONC (V.) - Topologie, graphes et analyse tensorielle des réseaux pour la physique et la comptabilité électromagnétique en particulier. - Sur le site http://olivier.maurice.pagesperso.orange.fr/topologie_PLP_v5.3 –f.pdf (2010).
-
(3) - DEMOULIN (B.), BESNIER (P.) - Les chambres réverbérantes en électromagnétisme. - Ed. Lavoisier (2010).
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(4) - * - NASA – System Guidelines for EMC Safety-Critical Circuits : Design, Selection, and Margin Demonstration – NASA Contractor Report 4759 (1996).
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(5) - Space engineering – Electromagnetic compatibility handbook. - ECSS-E-HB-20–07A (2012).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Space engineering – Electromagnetic compatibility Rev. 1. - ECSS-E-ET-20-07C - Février 2012
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- EUROCAE-ED-81/SAE ARP 5413 - Mai 1996
ANNEXES
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