Главная | RSS News
 
 

Электромагнитные помехи и их источники

Проблема ЭМС и информационной безопасности (отсутствие нарушения или потери информационного сигнала) ЭС к воздействию электромагнитных полей тесно связана с существованием непреднамеренных (паразитных) и преднамеренных элек¬тромагнитных связей и помех, наличие которых ухудшает эффек¬тивность работы ЭС.
При этом особое значение в обеспечении требований ЭМС ЭС к воздействию электромагнитных помех, особенно на ранних стадиях их разработки, приобретает знание электромагнитной обстановки, создаваемой источниками электромагнит¬ных помех. В зависимости от вида и характера, источники излучения электромагнитных помех, как показано на рис. 4.1, подразделяются на два больших класса: помехи естественного и искусственного происхож¬дения [3, 4]. Помехи искусственного происхождения возникают в процессе человеческой деятельности. Помехи естественного происхождения не связаны с процессами жизнедеятельности человека и сущест¬вуют независимо от них. Помехи искусственного происхождения, в свою очередь, делят¬ся на непреднамеренные и преднамеренные. Непреднамеренные помехи возникают в процессе использования человеком различного рода устройств, генерация помех которы¬ми является естественным следствием их функционирования. Преднамеренные помехи создаются искусственно с целью ухуд¬шения функционирования или вывода из строя ЭС. На практике они имеют место, и по характеру своего воздействия на элементы ЭС во многом идентичны мощным непреднамеренным электромагнитным помехам.
Помехозащищенность ЭС от внешнего электромагнитного поля обеспечивается экранированием и рациональным конструированием межсоединений цифрового узла и его конструктивных модулей. В теории электромагнитного экранирования хорошо известны методы анализа эффективности экранирования систем [63, 332] по известным характеристикам экранов (геометрия, неидеальность, материал). Однако плохо исследованы задачи преобразования проникшего электромагнитного поля на сигнальном межсоединении конструктива в напряжение помехи, образующейся на входе элемента-приёмника. При этом не учитываются конструктивные особенности модулей.
В настоящее время выбор ЭС осуществляется на основе опыта и интуиции разработчика, отраслевых стандартов, руководящих технических материалов, известных в практике решений. Однако изменение уровней внешних электромагнитных полей в реальных условиях эксплуатации ЭС не отражено в подобных рекомендациях, что вызывает трудности в использовании существующих базовых решений и инициирует моделирование влияния внешнего электромагнитного поля в каждом конкретном конструктиве.
После разработки и изготовления опытного образца ЭС подвергается комплексу испытаний, в том числе на внешние электромагнитные воздействия. Результаты испытаний позволяют оценить степень обеспечения ЭМС изделия в целом, но не дают информации о помехозащищенности отдельных конструктивных модулей, что при неблагоприятных результатах испытаний затрудняет нахождение критического межсоединения или элемента.
Системный подход в обеспечении ЭМС ЭС заключается в подборе методов анализа и средств защиты от внешних электромагнитных помех, адекватных соответствующему межсоединению и элементу ЭС. Для реализации данного подхода необходимо установить взаимосвязи между видами помех, вызываемых внешним электромагнитным полем, которые прикладываются
ко входам элементов-приемников, и мерами защиты от них в различных
конструктивных модулях ЭС. Влияние внешнего электромагнитного поля определяется его взаимодействием с межсоединениями всего ЭС, в котором происходит преобразование поля в паразитные напряжения и токи, зависящие:
– от характеристик внешнего электромагнитного поля;
– эффективности экранирования ЭС;
– конструктивного исполнения модулей ЭС;
– топологии и степени экранирования межсоединений ЭС;
– элементной базы.
Основными разновидностями внешнего электромагнитного поля являются электромагнитные импульсы двух видов: трапецеидальный и экспоненциальный.
Электромагнитный импульс имеет трапецеидальную форму (рис. 4.2), когда рассматривается нежелательное воздействие, например, от цифровой аппаратуры, от искрения щеток двигателей и т.п. [204, 343].
Типичной разновидностью экспоненциального импульса является электромагнитный импульс ядерного взрыва [204]. Мгновенное освобождение [334] ядерной энергии при ядерном взрыве сопровождается интенсивным импульсом излучения -квантов (высокоэнергетическое рентгеновское излучение с энергией порядка МэВ, которое распространяется по всем направлениям со скоростью света). При взрыве на большой высоте
над поверхностью Земли (например, 400 км) эти кванты в слоях атмосферы вследствие эффекта Комптона освобождают электроны, большая часть которых сохраняет первоначальное направление движения -кванта и на своём дальнейшем пути к Земле за счет ударной ионизации образуют многочисленные вторичные электроны. Летящие к Земле электроны создают вместе с малоподвижными положительными ионами воздуха электрический диполь. За счет отклонения электронов в магнитном поле Земли (сила Лоренца) создается магнитный диполь. Изменяющееся во времени и пространстве распределение заряда и тока обусловливает изменяющееся электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом ядерного взрыва. Согласно доступной литературе, этот импульс имеет вид, близкий к двойной экспоненте (качественно аналогичный нормированному грозовому импульсу)
с длительностью фронта примерно 5 нс и временем спада около 200 нс (рис. 4.3). Максимальное нормированное значение напряженности электрического поля равно 50 кВ/м. В дальнем поле максимальное значение напряжённости внешнего магнитного поля рассчитывается по формуле Нmax = Emax/ 377 и равно 133 А/м.
Аналогичные эффекты возникают при взрывах вблизи Земли, поэтому различают высотные и поверхностные электромагнитные импульсы.
При взрыве у поверхности Земли доминируют термические и механические эффекты. Кроме того, имеется магнитогидродинамический электромагнитный импульс, протекающий очень медленно в течение секунд и минут в виде переходного процесса, вызванного взаимодействием между магнитным полем Земли и расширяющимися ионизированными массами газа в атмосфере. Специфика электромагнитного импульса ядерного взрыва состоит в том,
что его действия распространяются на значительные площади. Особенно опасны воздействия импульса на протяженные системы (сети электроснабжения, телефонные сети), в которых вследствие распределённого
наведения и образования может аккумулироваться значительная энергия.
При магнитодинамическом электромагнитном импульсе появляются низкочастотные, наведённые индуктивным путём токи. Масштаб возможных электромагнитных влияний ядерных взрывов в настоящее время является предметом научных исследований [19, 228, 235, 236, 245].

Прочитало: 3198
 
 
Календарь
 
«    Октябрь 2013    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 
 

Меню
  »  Классификация портов проникновения ЭМИ
»  Задачи ЭМС ЭС при внешних воздействиях
»  Средства электромагнитного террора
»  Методы и средства анализа воздействия ЭМИ на ЭС
»  Анализ эффективности экранирования корпусов ЭС
»  Экранирование э.-м. воздействий стенами ИЗ
»  Цель и методы оптимизации
»  Оптимизация внутриаппаратурной ЭМС межсоединений
»  Многокритериальная оптимизация
 
 

Архивы
 Октябрь 2008 (17)
Сентябрь 2008 (30)
Август 2008 (19)
 
 

Популярное
   
 

Реклама
  Рассчитать потребительский кредит в сбербанке 2012 калькулятор онлайн. Кредиты
Статьи
Ещё
 
 

 
 
E-M-P.Ru 1, 2