ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 6 · СМЕЖНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Анализ помехоустойчивости вычислительной техники при воздействии разряда молнии на молниезащиту здания на основе физического моделирования

М.Г. Нуриев1,2, Р.М. Гизатуллин1,2, В.А. Дроздиков1,2, Э.И. Павлова1,2

1 Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ, Казань, Россия
2 Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev-KAI, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.6.7 УДК 621.391.82; 004.3; 530.17 EDN HBOBRH

Аннотация

Разряд молнии является наиболее распространенным источником мощных электромагнитных помех естественного происхождения. Наиболее опасным случаем создания электромагнитных помех является прямой разряд молнии на систему молниезащиты здания. Одним из возможных эффективных подходов для решения задачи моделирования электромагнитных помех в линиях связи при воздействии разряда молнии является применение физического моделирования. Метод физического моделирования заключается в создании лабораторной физической модели явления или объекта в уменьшенных масштабах и проведении экспериментов на этой модели. Полученные данные затем распространяются на явление в реальных масштабах. В работе предложена методика физического моделирования электромагнитных помех в линиях связи для прогнозирования помехоустойчивости элементов вычислительной техники при воздействии разряда молнии на систему молниезащиты здания. Создана физическая модель и стенд для проведения физического эксперимента с учетом масштабных коэффициентов. Приведен пример физического моделирования магнитного поля и электромагнитных помех в линии связи при воздействии разряда молнии. Предложены методы для прогнозирования помехоустойчивости элементов вычислительной техники при воздействии моделируемых электромагнитных помех.

  • помеха
  • помехоустойчивость
  • вычислительная техника
  • разряд молнии
  • молниезащита
  • физическое моделирование
  • методика
  • interference
  • noise immunity
  • computing equipment
  • lightning discharge
  • LIGHTNING protection
  • physical modeling
  • technique
Abstract (in English)

Analysis of the noise immunity of computer equipment under exposure to the lightning discharge on the lighting protection of a building on the basis of physical modeling

Lightning is the most common source of powerful electromagnetic interference of natural origin. The most dangerous case of electromagnetic interference is the direct discharge of lightning onto the building's lightning protection system. One of the possible effective approaches to solving the problem of modeling electromagnetic interference in communication lines when exposed to a lightning discharge is the use of physical modeling. The method of physical modeling consists in creating a laboratory physical model of a phenomenon or object on a reduced scale and conducting experiments on this model. The obtained data is then distributed to the phenomenon in real scales. A technique for the physical modeling of electromagnetic interference in communication lines to predict the noise immunity of computing equipment’s when a lightning discharge affects a building's lightning protection system are paper proposes. Physical model and stand for conducting a physical experiment, taking into account the scale factors are created. An example of physical modeling of a magnetic field and electromagnetic interference in a communication line under the influence of a lightning discharge is given. Methods for predicting the noise immunity of computing equipment’s elements when subjected to simulated electromagnetic interference are proposed.

Для цитирования

Нуриев М.Г., Гизатуллин Р.М., Дроздиков В.А., Павлова Э.И. Анализ помехоустойчивости вычислительной техники при воздействии разряда молнии на молниезащиту здания на основе физического моделирования // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.6.7

Литература

  1. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. М.: Радио и связь, 1987. - 256 с.
  2. Henry O.W. Electromagnetic Compatibility Engineering. - New Jersey: John Wiley & Sons, 2009. - 872 с.
  3. Гизатуллин З.М. Анализ магнитных полей внутри здания при воздействии разряда молнии на внешнюю систему молниезащиты здания // Технологии электромагнитной совместимости. - 2010. - №3. - С. 30-36.
  4. Гизатуллин З.М. Анализ электромагнитной обстановки внутри зданий при воздействии разряда молнии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2008. - №1-2. - С. 38-47.
  5. Гизатуллин З.М., Фазулянов Ф.М., Шувалов Л.Н., Гизатуллин Р.М. Целостность информации в USB флэш-накопителе при воздействии импульсного магнитного поля // Журнал радиоэлектроники. 2015. - №8. - Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/aug15/8/text.pdf.
  6. Кириллов В.Ю., Клыков А.В., Нгуен В.Х., Томилин М.М. Исследование сопротивления связи и эффективности экранирования бортовых кабельных летательных аппаратов // Технологии электромагнитной совместимости. - 2014. - №2. - С. 3-8.
  7. Гут Р.В., Кирпичников А.П., Ляшева С.А., Шлеймович М.П. Методы ранговой фильтрации в системах видеонаблюдения // Вестник технологического университета. - 2017. Т. 20. - №17. - С. 71-73.
  8. Кирпичников А.П., Ляшева С.А., Шлеймович М.П. Обнаружение и сопровождение людей в интеллектуальных детекторах внештатных ситуаций. - Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - №21. - С. 351-356.
  9. Рябов Ю.Г. Общие положения по сохранению живучести и обеспечению защиты РЭС от воздействия электромагнитного оружия и электромагнитного терроризма / Специальная техника. - 2002. - №3. - С. 23-34.
  10. Рябов Ю.Г., Лопаткин С.М. Основные принципы контроля электромагнитной стойкости радиоэлектронных средств // Радиопромышленность. - 1995. - №2. - C. 27-33.
  11. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М. Моделирование электромагнитной обстановки на основе теории масштабного эксперимента для задач электромагнитной совместимости и защиты информации // Информационные технологии. - 2013. - №4. - С. 19-22.
  12. Нуриев М.Г., Гизатуллин З.М. Физическое моделирование преднамеренного электромагнитного воздействия на вычислительную технику через металлоконструкции здания // Информация и безопасность. - 2017. - №3. - С. 456-459.
  13. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Нуриев М.Г. Математические модели для физического моделирования задач электромагнитной совместимости // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2015. - №1-2. - С. 115-122.
  14. Гизатуллин З.М, Нуриев М.Г., Гизатуллин Р.М. Физическое моделирование электромагнитных помех при электромагнитном воздействии на макрообъекты // Журнал радиоэлектроники. - 2015. - №6. - Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/jun15/1/text.pdf.
  15. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Нуриев М.Г. Методика физического моделирования воздействия разряда молнии на летательные аппараты // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. - 2016. - №2. - С. 3-6.
  16. Нуриев М.Г., Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М. Физическое моделирование электромагнитных помех в беспилотном летательном аппарате при воздействии высоковольтной линии электропередачи // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. - 2017. - №2. - С. 119-125.
  17. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. - Москва: Высшая школа, 1976. - 479 с.
  18. Piantini A., Janiszewski J.M. Scale models and their application to the study of lightning transients in power systems // Lightning Electromagnetics. Power and Energy Series. London, United Kingdom. - 2012. - pp. 719-764.
  19. Johnson H., Graham M. High Speed Signal Propagation. Advanced Black Magic. - New Jersey: Prentice Hall, 2003. - 766 p.
  20. Паспорт. №ПС 0309467. Испытательный генератор микросекундных импульсных помех ИГМ 4.1. Техническое описание: руководство по эксплуатации. - Петрозаводск: НПО Прорыв, 2009. - 12 с.
  21. Борисов Р.К, Колечицкий Е.С. Коломиец Е.В. Новый подход к моделированию импульсных помех в вторичных цепях подстанций // Электричество. - 2007. - №12. - С. 51-53.
  22. Паспорт. Осциллографы Lecroy WaveRanner 44MXi/64MXi 104MXi / 204MXi: руководство по эксплуатации. - М., 2009. - 347 с.
  23. Пирогов Ю.А., Солодов А.В. Повреждения интегральных микросхем в полях радиоизлучения // Журнал радиоэлектроники. - 2013. - №6. - Режим достуа http://jre.cplire.ru/jre/jun13/15/text.pdf.
  24. Здухов Л.Н., Парфёнов Ю.В., Тарасов О.А., Чепелев В.М. Три возможных механизма возникновения отказов электронных устройств в результате электромагнитного воздействия // Технологии электромагнитной совместимости. - 2018. - №2. - С. 22-34.
  25. Балюк Н.В. Мощный электромагнитный импульс: воздействие на электронные средства и методы защиты / Н.В. Балюк, Л.Н. Кечиев, П.В. Степанов. - М.: ООО «Группа ИДТ», 2007. - 478 с.
  26. Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. - М.: Издательский дом «Технологии», 2005. - 352 с.
  27. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М. Экспериментальные исследования помехоустойчивости персонального компьютера при импульсном разряде статического электричества // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2011. - №3. - С. 78-83.
  28. Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры. М.: ООО «Группа ИДТ», 2007. - 616 с.
  29. Королев А.И. Коды и устройства помехоустойчивого кодирования информации: научно-практическое издание. - Мн., 2002. - 286 с.
  30. Шлеймович М.П., Кирпичников А.П., Ляшева С.А., Медведев М.В. Выделение границ на изображениях на основе модели энергетических признаков вейвлет-преобразования // Вестник технологического университета. - 2017. Т. 20. - №21. - С. 103-107.
  31. Ляшева С.А., Медведев М.В., Шлеймович М.П. Вейвлет-сжатие изображений в системах управления беспилотных летательных аппаратов // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2013. - №4. - С. 218-222.
  32. Гизатуллин З.М. Снижение электромагнитных помех в межсоединениях многослойных печатных плат // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2012. - №2. - С. 199-205.
  33. Белоусов А.О., Газизов Т.Р., Заболоцкий А.М. Многопроводная микрополосковая линия как модальный фильтр для защиты от сверхкоротких импульсов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2015. - №3. - С. 124-128.
  34. Гизатуллин З.М. Технология прогнозирования и повышения электромагнитной совместимости цифровых электронных средств при внешних высокочастотных импульсных электромагнитных воздействиях // Технологии электромагнитной совместимости. - 2010. - №3. - С. 22-29.
  35. Гизатуллин З.М. Сквозное прогнозирование помехоустойчивости электронно-вычислительных средств внутри зданий при внешних электромагнитных воздействиях // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2011. - №2. - С. 123-128.
  36. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Нуриев М.Г., Назметдинов Ф.Р. Снижение электромагнитных помех и защита информации в вычислительной технике с помощью экранирующих стекол // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2017. - №3. - С. 46-57.