電磁脈沖輻照效應實驗方法

　　電磁脈沖對電予系統(tǒng)的輻照效應實驗方法，簡單地說就是將被測電子系統(tǒng)置于電磁脈沖輻射場中，接受電磁脈沖的照射，研究被測系統(tǒng)在電磁脈沖照射下受干擾、損傷的情況。

　　實驗配置如圖1所示。主要由吉赫橫電磁波傳輸室(GTEM Cell)、Marx發(fā)生器、控制臺和被試系統(tǒng)等組成。Marx發(fā)生器用于產生高電壓，與GTEM室配合，在GTEM室內產生均勻電磁場。控制臺主要由示波器、光接收機和Marx控制面板組成。光接收機和電場傳感器組成模擬量光纖場測量系統(tǒng)，主要用于將輻射電磁場轉換成電壓信號；示波器用來顯示電場波形；Marx控制面板用來控制Marx發(fā)生器的充放電操作和陡化間隙的調整。


　　故障重現(xiàn)原理　　

　　故障重現(xiàn)的概念

　　計算機系統(tǒng)在電磁脈沖作用下可產生硬件損壞、數(shù)據(jù)采集誤差增大、內存數(shù)據(jù)改變、程序跳轉、重啟動和死機等故障。這些故障現(xiàn)象是大量的、不同的計算機在不同環(huán)境、不同時間受干擾后產生的故障現(xiàn)象的集總。如果拿出任意一臺計算機做實驗，只能產生很少的幾個故障現(xiàn)象，由于這些計算機沒有自動檢測功能，有的故障即使是發(fā)生了，也觀察不到。如
果連故障現(xiàn)象都觀察不全，就無法找出故障出現(xiàn)的規(guī)律和原因，更談不上進行防護技術研究。因此，很有必要設計一套專門用于電磁脈沖效應實驗的計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下功能：

　　自動檢測并顯示系統(tǒng)本身出現(xiàn)的故障；

　　干擾時故障最容易出現(xiàn)；

　　使出現(xiàn)故障的種類最多；

　　具有故障重現(xiàn)功能。

　　故障重現(xiàn)是指主動地采取一定的技術手段，使故障反復出現(xiàn)。想看哪種故障就能出現(xiàn)哪種故障，想讓它出現(xiàn)兒次就出現(xiàn)幾次。這與一般電路中采取有效措施抗干擾的設計思想截然不同。

　　故障重現(xiàn)的條件

　　故障重現(xiàn)并不是用計算機軟件進行故障仿真，而是故障的真實再現(xiàn)。要使故障重現(xiàn)，除了輻射場的幅度要足夠強外，被測系統(tǒng)還要具備必需的硬件電路和軟件環(huán)境。軟件環(huán)境是指干擾出現(xiàn)時控制功能電路工作的程序正在運行，即時間對準。例如，如果要考查電磁脈沖對A／D轉換電路轉換精度的影響，首先要有ADC，其次要保證照射時ADC正在工作。

　　實現(xiàn)故障重現(xiàn)的技術手段

　　對輻射場強度和硬件電路的要求比較容易實現(xiàn)，難點是保證時間對準。當然，有些故障的重現(xiàn)對時間對準要求很寬松，如死機和重啟動，計算機幾乎在運行任何程序時都有可能出現(xiàn)這兩種故障現(xiàn)象。

　　解決這一難點的方法是采取程序模塊化和循環(huán)等待技術。程序模塊化使每一種故障(效應)對應一個程序模塊，想看哪種故障，就運行相應的程序模塊；想讓故障多次出現(xiàn)，就反復進行效應實驗。循環(huán)等待技術是讓計算機始終運行某一段或某一句程序，可大大提高干擾成功的概率，使故障最容易出現(xiàn)。

　　系統(tǒng)組成及工作原理

　　硬件組成

　　本系統(tǒng)采用51系列單片機。為便于研究程序存儲器的效應情況，選用內部不含EPROM的8031作為中央處理器，程序固化在外部程序存儲器中，這里采用的是擦、寫方便的E2PROM(2864或28C64)。由于8031內含CTC和SIO，不再另設外CTC和SIO。為使系統(tǒng)能夠重現(xiàn)盡可能多的故障現(xiàn)象，采用的外設芯片還有：外部數(shù)據(jù)存儲器(6264)和ADC(AD0809)。另外，增加4位數(shù)碼管用于信息顯示，顯示數(shù)據(jù)由4個鎖存器(74LS373)保存。上述硬件電路既完成一定的功能又是被試驗對象。系統(tǒng)組成如圖2所示。


　　程序執(zhí)行流程

　　該系統(tǒng)軟件共由8個程序模塊組成：指示單片機重啟動的程序模塊；檢查CTC運行情況的程序模塊；串口通訊功能檢查程序模塊；判斷外RAM內容是否改變及讀寫是否出錯的程序模塊；判斷內RAM內容是否改變程序模塊；檢查A／D轉換電路轉換誤差是否增大程序模塊；判斷外中斷足否被誤觸發(fā)程序模塊；顯示E2PROM內容是否被改寫的程序模塊。