电磁脉冲辐照效应实验方法

　　电磁脉冲对电予系统的辐照效应实验方法，简单地说就是将被测电子系统置于电磁脉冲辐射场中，接受电磁脉冲的照射，研究被测系统在电磁脉冲照射下受干扰、损伤的情况。

　　实验配置如图1所示。主要由吉赫横电磁波传输室(GTEM Cell)、Marx发生器、控制台和被试系统等组成。Marx发生器用于产生高电压，与GTEM室配合，在GTEM室内产生均匀电磁场。控制台主要由示波器、光接收机和Marx控制面板组成。光接收机和电场传感器组成模拟量光纤场测量系统，主要用于将辐射电磁场转换成电压信号；示波器用来显示电场波形；Marx控制面板用来控制Marx发生器的充放电操作和陡化间隙的调整。


　　故障重现原理　　

　　故障重现的概念

　　计算机系统在电磁脉冲作用下可产生硬件损坏、数据采集误差增大、内存数据改变、程序跳转、重启动和死机等故障。这些故障现象是大量的、不同的计算机在不同环境、不同时间受干扰后产生的故障现象的集总。如果拿出任意一台计算机做实验，只能产生很少的几个故障现象，由于这些计算机没有自动检测功能，有的故障即使是发生了，也观察不到。如
果连故障现象都观察不全，就无法找出故障出现的规律和原因，更谈不上进行防护技术研究。因此，很有必要设计一套专门用于电磁脉冲效应实验的计算机系统，该系统具有以下功能：

　　自动检测并显示系统本身出现的故障；

　　干扰时故障最容易出现；

　　使出现故障的种类最多；

　　具有故障重现功能。

　　故障重现是指主动地采取一定的技术手段，使故障反复出现。想看哪种故障就能出现哪种故障，想让它出现儿次就出现几次。这与一般电路中采取有效措施抗干扰的设计思想截然不同。

　　故障重现的条件

　　故障重现并不是用计算机软件进行故障仿真，而是故障的真实再现。要使故障重现，除了辐射场的幅度要足够强外，被测系统还要具备必需的硬件电路和软件环境。软件环境是指干扰出现时控制功能电路工作的程序正在运行，即时间对准。例如，如果要考查电磁脉冲对A／D转换电路转换精度的影响，首先要有ADC，其次要保证照射时ADC正在工作。

　　实现故障重现的技术手段

　　对辐射场强度和硬件电路的要求比较容易实现，难点是保证时间对准。当然，有些故障的重现对时间对准要求很宽松，如死机和重启动，计算机几乎在运行任何程序时都有可能出现这两种故障现象。

　　解决这一难点的方法是采取程序模块化和循环等待技术。程序模块化使每一种故障(效应)对应一个程序模块，想看哪种故障，就运行相应的程序模块；想让故障多次出现，就反复进行效应实验。循环等待技术是让计算机始终运行某一段或某一句程序，可大大提高干扰成功的概率，使故障最容易出现。

　　系统组成及工作原理

　　硬件组成

　　本系统采用51系列单片机。为便于研究程序存储器的效应情况，选用内部不含EPROM的8031作为中央处理器，程序固化在外部程序存储器中，这里采用的是擦、写方便的E2PROM(2864或28C64)。由于8031内含CTC和SIO，不再另设外CTC和SIO。为使系统能够重现尽可能多的故障现象，采用的外设芯片还有：外部数据存储器(6264)和ADC(AD0809)。另外，增加4位数码管用于信息显示，显示数据由4个锁存器(74LS373)保存。上述硬件电路既完成一定的功能又是被试验对象。系统组成如图2所示。


　　程序执行流程

　　该系统软件共由8个程序模块组成：指示单片机重启动的程序模块；检查CTC运行情况的程序模块；串口通讯功能检查程序模块；判断外RAM内容是否改变及读写是否出错的程序模块；判断内RAM内容是否改变程序模块；检查A／D转换电路转换误差是否增大程序模块；判断外中断足否被误触发程序模块；显示E2PROM内容是否被改写的程序模块。