Elektromagnetni test impulza

Učinki elektromagnetnih impulzov (EMP) na elektroniko so lahko resni, vendar predstavljajo še bolj uničujočo grožnjo procesom in infrastrukturi, ki jo podpirajo. Z načrtovanjem opreme in sistemov, ki bi odvrnili učinke EMP, bo v prihodnosti zmanjšan vpliv morebitnih napadov EMP na naše elektronske naprave.

Neposredno energetsko orožje (DEW) in varnost

Visoko učinkovite tehnologije, ki niso jedrske EMP, se razvijajo po vsem svetu. Te tehnologije so razvrščene kot "neposredno energijsko orožje" in jih trenutno uporabljajo ameriške oborožene sile, državne in lokalne policijske agencije. Neposredno energijsko orožje je zelo podobno tradicionalnemu EMP-ju in se s hitrostjo svetlobe odpravi do cilja. Lahko ima postopne učinke na elektroniko, od prekinitve dela do trajnih poškodb ali popolnega rušenja.

Najboljši primer te tehnologije je generator EMP obločnega loka. Te naprave uporabljajo visoko napetost in veliko shranjevanje energije kondenzatorjev, sproščenih do obremenitve s tanko impedanco ali kratkega stika pod nenadnim prevodnikom. Žica deluje kot varovalka odpiranje na vrhuncu visoko tokovnega praznjenja kondenzatorja, kar ima za posledico veliko sproščanje širokopasovne elektrome.

Drug primer nejedrske tehnologije EMP je Flux Compression Generator (FCG). FCG je v poznih petdesetih prvič pokazal Clarence Fowler v Nacionalnih laboratorijih v Los Alamosu (LANL). Ta tehnologija vbrizga visoko energijske impulze v veliko prevodno tuljavo. Na najvišji točki impulznega toka se začne pojavljati majhen eksploziven naboj, ki hitro stisne tuljavo na en konec generatorja in ustvari velike količine elektromagnetne energije. Prvotni načini so bili dolgi nekaj metrov, toda po zaslugi tehnološkega napredka naj bi bilo približno velikost pločevinke sode.

Z ustvarjanjem nejedrskega neposrednega energijskega orožja in trenutno uporabo naprav in nevojnih okolij na bojišču je potreba po zaščiti elektronske opreme vedno na najvišji ravni. Ameriška vojska zadnjih 50 let ocenjuje učinke elektromagnetnih impulzov na opremo in razvija smernice zaščitnega oblikovanja in tehnik strjevanja, ki se uporabljajo danes.

MIL-STD-461, RS105

MIL-STD-461Gponuja preskusno metodologijo in ravni skeniranja za določitev odpornosti naprave na EMP z izžarenega in prenesenega vidika. Načini povezave in povezovalni kabli na ohišju opreme so lahko zapleteni, zato jih obravnavamo ločeno.

Preskusna metoda RS461, določena v MIL-STD-105G, odpravlja tveganje izpostavljenosti dogodku EMP. Test RS105 na splošno velja za opremo, nameščeno v izpostavljenih in delno izpostavljenih okoljih. Ameriška mornarica zahteva testiranje RS105 za skoraj vse namestitvene platforme, površinske ladje, podmornice in letala za zemljo.

Značilnosti udarcev RS105 so sestavljene iz hitrega časa vzpona, kratkega časa udarca in visoke amplitude, kar spominja na resnični EMP. Najvišja jakost polja 50 kV / m je določena za izpostavljeno opremo. Vendar pa je treba ravni vrhov prilagoditi za delno izpostavljene instalacije zaradi oslabljenih učinkov, ki jih nudijo zaprti prostori, kot so konstrukcija krovišča ali vrata hangarjev. Na primer, oprema, nameščena v bližini odprtin reže, mora izpolnjevati zunanjo napetost, ki se zmanjša z učinkom zaščite določene odprtine ali 40 dB elektromagnetnega oklopa, ki ga zagotavlja struktura zgradbe krova, kar je nižje.

Preskus RS105 je bil izveden s prenosnikom, priključenim na začasni generator impulzov. Oddaljeni konec generatorja in prenosnega tokokroga je običajno priključen na referenčno ozemljitev. Ta povezava omogoča povratno pot, ki omogoča pretok toka, kar omogoča ustvarjanje elektromagnetnih polj. Nato je preizkušena oprema nameščena pod daljnovodom na vnaprej določenem enotnem območju.

Območje, razvito med daljnovodom in ozemljitvijo, je sestavljeno iz velikih diferencialnih napetostnih in tokovnih polj. Za zagotovitev gladkega enakomernega območja porazdelitve RS105 zahteva, da sta dolžina in širina daljnovoda najmanj dvakrat višja od preskušene opreme in vsaj trikrat višja.

MIL-STD-461, CS116

Preskusna metoda MIL-STD-461 CS116 ocenjuje učinke spajanja EMP na kovinske povezovalne vode. Namen tega preskusa je zagotoviti zmožnost opreme, da prenese operacije preklopa ploščadi, posredne učinke strele in dušene sinusoidne prehode, ki jih povzroči EMP. Najmanjša nastavljena testna frekvenca je 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz, 10 MHz, 30 MHz in 100 MHz.

V skladu z MIL-STD-461F test CS116 velja za vse namestitvene platforme in dobavitelje z omejeno uporabnostjo za podmornice. Podobno kot RS105 tudi test CS116 ne poškoduje strojne opreme, ampak določa imunski prag za elektromagnetni impulz. To storimo tako, da začnemo z 10% ravni vrha in postopoma povečujemo območje, dokler ne določimo občutljivosti ali dosežemo določene ravni vrha.

Pri preskusni metodi je treba opozoriti, da so induktivni signali induktivno povezani v vsako črto. Količina napetosti in toka, inducirana v vsaki liniji, je odvisna od impedance. Višji impedančni vodi bodo omogočili doseganje višjih napetosti pri nizkih tokovih, kjer bodo nizke impedance, kot so zaščiteno ožičenje, pridobivale več toka pri nižjih napetostih. Da bi se izognili pretiranemu preizkušanju, se vbrizgani tokovi predhodno kalibrirajo na 100 ohm z uporom in se v vsaki vrstici spremljajo inducirani tokovi. Kot je navedeno, se preskusne stopnje postopoma povečujejo, dokler ni zaznana občutljivost opreme, dosežena trenutna meja ali nastavitev generatorja, nastavljena med kalibracijo 100 ohm.

Če povzamemo, so lahko učinki elektromagnetnih impulzov na elektroniko resni, vendar predstavljajo še bolj uničujočo grožnjo procesom in infrastrukturi, ki jo podpirajo. Z načrtovanjem opreme in sistemov, ki bi odvrnili učinke EMP, bo v prihodnosti zmanjšan vpliv morebitnih napadov EMP na naše elektronske naprave.