Гизатуллин монография 1

длину 75 мм, одним концов соединен с внутренней стенкой корпуса, другой подключается к 50 Ом входу осциллографа; персональный компьютер AMD Duron 860 МГц, 256 Мбайт оперативной памяти, жесткий диск Samsung, CD-ROM Nec, АТХ корпус с блоком питания 250 Вт; корпус персонального компьютера с исследуемым контуром (К3) внутри (рис. 3.3); контур К3 имеет площадь 900 мм2, концы контура подключены к 50 Ом входу осциллографа; кабель типа неэкранированная витая пара (длина 20 м) и специальные пластины связи.

Рис. 3.2. Измерение электромагнитной помехи в линии связи внутри тестового корпуса СВТ: а, б – эскиз тестового корпуса с исследуемыми

контурами; в – фотография; А – точка воздействия источника ЭСР, Б – точка подключения обратного проводника

151

Экспериментальные исследования воздействия ЭСР проведены по следующим задачам: 1) измерение электромагнитных помех в контурах внутри тестового корпуса СВТ; 2) измерение электромагнитных помех в контуре внутри корпуса персонального компьютера (рис. 3.3); 3) измерение электромагнитных помех в неэкранированной витой паре локальной сети СВТ (рис. 3.4).

Рис. 3.3. Стенд для измерения электромагнитной помехи в контуре внутри корпуса персонального компьютера: а – фотография корпуса; б – исследуемый контур (К3) внутри корпуса персонального компьютера

Рис. 3.4. Стенд для измерения электромагнитных помех в неэкранированной витой паре: 1 – пластина связи (алюминий, толщина 1 мм); 2 – неэкранированная витая пара категории 5е; 3 – изоляционная подставка; 4 – изоляционные фиксаторы пластины связи и кабеля; PC1 и PC2 – персональные компьютеры

152

1. Измерение электромагнитных помех в контурах К1 и К2 внутри тестового корпуса СВТ (рис. 3.5 – 3.10);

Рис. 3.5. Пример электромагнитной помехи в контуре К1:

а – эксперимент; б – моделирование; в – спектр плотности мощности; напряжение контактного ЭСР – 2 кВ; площадь щели на передней панели тестового корпуса – 250 мм2

Рис. 3.6. Зависимость напряжения электромагнитной помехи в контуре К1 от напряжения контактного ЭСР (площадь щели на передней панели тестового корпуса – 250 мм2): – моделирование; – эксперимент

153

Рис. 3.7. Зависимость напряжения электромагнитной помехи в контуре К1 от напряжения ЭСР (площадь щели – 500 мм2) : – моделирование; – эксперимент

Рис. 3.8. Пример электромагнитной помехи в контуре К2:

а – эксперимент; б – моделирование; в – спектр плотности мощности; напряжения ЭСР – 2 кВ; площадь щели – 250 мм2

154

Рис. 3.9. Зависимость напряжения электромагнитной помехи в контуре К2 от напряжения ЭСР (площадь щели – 250 мм2): – моделирование; – эксперимент

Для полноценного анализа электромагнитных помех в линиях связи СВТ при воздействии ЭСР на его корпус проведена статистическая обработка и анализ экспериментальных данных. Для обработки результатов использована схема полнофакторного эксперимента [293, 294], с тремя сериями испытаний (табл. 3.1 и 3.2).

Выходной фактор: y – напряжение (размах) электромагнитной помехи в исследуемых контурах (К1, К2), В.

Рис. 3.10. Зависимость напряжения электромагнитной помехи в контуре К2 внутри тестового корпуса от напряжения контактного ЭСР (площадь щели – 500 мм2):

– моделирование; – эксперимент

Входные факторы: X1 – напряжение контактного ЭСР; X2 – площадь отверстия на передней панели исследуемого корпуса СВТ; X3 – полярность напряжения контактного ЭСР. Интервал варьирования факторов: X1 – 2 кВ (–1), 8 кВ (+1); X2 – 250 мм2 (–1), 500 мм2 (+1); X3 – отрицательный (–1), положительный (+1).

155

2. Измерение электромагнитной помехи в контуре К3 внутри корпуса персонального компьютера (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Пример электромагнитной помехи в контуре К3 внутри корпуса персонального компьютера: а – эксперимент; б – моделирование; в – спектр плотности мощности; напряжение контактного ЭСР – 2 кВ

Таблица 3.3 содержит результаты экспериментальных исследований уровня помехоустойчивости персонального компьютера при воздействии контактного ЭСР на различные точки его корпуса (системного блока) (рис. 3.12).

Таблица 3.3

Экспериментальные исследования уровня помехоустойчивости персонального компьютера при воздействии ЭСР (во всех случаях форма нарушения функционирования – временный сбой, требующий перезагрузки; количество воздействий ЭСР для каждого варианта – 30 раз)

158

Рис. 3.12. Точки воздействия ЭСР на корпус персонального компьютера

3. Измерение электромагнитных помех в кабеле типа неэкранированная витая пара локальной сети СВТ (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Пример электромагнитной помехи в неэкранированной витой паре:

а – информационные сигналы; б – наложение помехи на информационные сигналы; напряжение контактного ЭСР – 2 кВ

159

Рис. 3.14. Зависимость амплитуды напряжения (размах) электромагнитной помехи

внеэкранированной витой паре от напряжения контактного ЭСР

3.3.Экспериментальные исследования воздействия магнитного поля разряда молнии

Для проведения экспериментальных исследований по измерению электромагнитных помех в линиях связи СВТ внутри зданий при воздействии разряда молнии разработаны специальные экспериментальные стенды, которые включают: генератор импульсного тока (ГИТ) (ток по ГОСТ Р 50649-94) (рис. 3.15); необходимые измерительные приборы (осциллограф с полосой пропускания 1 ГГц, частота дискретизации 10 ГГц); индукционная катушка для создания однородного импульсного магнитного поля (рис. 3.16); исследуемые контура (К4 – 50; К5 – 100 мм); тестовый корпус СВТ с исследуемым контуром К1 внутри (рис. 3.2, а); корпус персонального компьютера с исследуемым контуром К3 внутри (рис. 3.3); стенд для измерения электромагнитных помех в контурах К1, К4, К5 и анализу помехоустойчивости персонального компьютера к воздействию импульсного магнитного поля разряда молнии (рис. 3.17).

Экспериментальные исследования электромагнитного воздействия разряда молнии проведены по следующим задачам: 1) измерение импульсного магнитного поля индукционной катушки с по-

160