3.6. Критерии оценки помехозащищенности

Помехозащищенность ЦТС — это способность ЦТС сохранять качество функционирования [функционировать с заданными значениями показателей безотказности и (или) бессбойности] при воздействии на него внешних помех [10].

Для количественной характеристики помехозащищенности в отношении некоторого заданного вида внешних помех можно воспользоваться отношением

где — средняя частота следования помех; — средняя частота неисправностей (сбоев или отказов), возникших вследствие воздействия помех. Поскольку катастрофические отказы из-за помех случаются существенно реже, Чем сбои, то в дальнейшем чаще всего будем упоминать только сбои.

Пусть интересующий нас вид помехи можно характеризовать несколькими параметрами, например амплитудой А и длительностью . Если на ЦТС в случайные моменты

времени с некоторой средней частотой поступают помехи с одинаковыми значениями А и , то частота сбоев в общем случае будет меньше частоты так как появление или непоявление сбоя зависит от состояния логических и запоминающих элементов в момент прихода помехи, от информационной избыточности применяемых кодов, от структуры устройства, методов обработки информации и т. п.

Однако при длительном поступлении одинаковых помех отношение стремится к некоторому который назовем вероятностью сбоя

где — число поданных за время Т импульсов помех; m — число зафиксированных сбоев ЦТС за то же время.

Плотность распределения помех на реальном объекте установки ЦТС описывается некоторой функцией , которая есть не что иное, как средняя относительная частота следования помех с амплитудой А и длительностью :

Средняя частота сбоев ЦТС на реальном объекте

Тогда

а если помеху допустимо характеризовать только одним параметром, например амплитудой А, то

Функция как правило, монотонно возрастает от нуля до единицы с ростом значений аргументов А и . Довольно часто крутизна функции (особенно при изменении аргумента А) настолько велика, что ее можно аппроксимировать пороговой функцией вида

где — пороговые значения аргументов.

В этом случае

Если аргументы независимы, то и

В гл. 2 указывалось, что плотность распределения амплитуд и длительностей импульсных помех во многих случаях удовлетворительно аппроксимируется экспоненциальными функциями вида

Тогда (3.83) преобразуется к виду

где — математические ожидания аргументов А и . Если помеху допустимо характеризовать одним параметром А, то

Рассмотренная характеристика помехозащищенности не является достаточно удобной для практического использования, так как помимо свойств ЦТС [функции она еще зависит и от электромагнитной обстановки на реальном объекте [функции ]. Следовательно, оценить П можно только для конкретного объекта. При этом для получения статистически достоверного результата требуется значительное время, поскольку в общем случае частота следования помех не является большой. Дополнительная трудно разрешимая задача состоит в том, что надо уметь отличать сбои из-за помех от сбоев по другим причинам.

Между тем на этапе разработки устройств необходимо иметь возможность оценивать помехозащищенность оперативно, иначе невозможно своевременно определить эффективность мер, предпринимаемых для ее улучшения. Поэтому целесообразно оценивать не эксплуатационную

Рис. 3.11. Одномерные монотонная (а) и пороговая (б) функции вероятности сбоя

Рис. 3.12. Двумерные монотонная (а) и пороговая (б) функции вероятности сбоя

(реальную), а экспериментальную помехозащищенность, т. е. степень защиты от преднамеренно создаваемых помех со стандартизованными параметрами. Источниками таких помех могут служить специальные имитаторы. При этом за характеристику экспериментальной помехозащищенности целесообразно принять функцию .

Зная экспериментальную помехозащищенность и плотность распределения помех на конкретном объекте, можно по (3.79) оценить эксплуатационную помехозащищенность.

Примерный вид функции одного аргумента приведен на рис. 3.11 (кривая а).

Кривая на рис. 3.11 иллюстрирует частный случай, когда функция является пороговой. В этом случае она описывается двумя параметрами — пороговым значением аргумента и вероятностью (или относительной частотой) сбоев при значениях аргумента

Функция двух аргументов приведена на рис. 3.12 в виде проекций функций на плоскость аргументов Лит для заданных значений На этом же рисунке штрихпунктирными линиями обозначена проекция аппроксимирующей пороговой функции. Ее можно характеризовать тремя параметрами — пороговыми значениями аргументов Лпор и Тпор и вероятностью (при или ).

Функцией одного аргумента (амплитуды) удовлетворительно описывается восприимчивость ЦТС к импульсным помехам из сети питания, от электрических полей и электростатических разрядов. Функцией двух аргументов (амплитуды и длительности) удовлетворительно описывается

Рис. 3.13. Области безаварийного электроснабжения устройства при провалах и перенапряжениях в сети питания

восприимчивость ЦТС к длительным помехам из сети питания.

Если подавать на испытуемое устройство регулярные длительные помехи от специального имитатора и, плавно меняя амплитуду или длительность воздействий, фиксировать работоспособное и неработоспособное состояния устройства, то можно построить области (рис. 3.13) безаварийного электроснабжения (ОБЭС) для провалов и перенапряжений (выбросов). ОБЭС представляет собой не что иное, как проекцию функции на плоскость аргументов . Значение для данного вида помех допустимо принять равным нулю.