же построить эмпирическую функцию распределения амплитуд импульсных помех (рис. 2.5)

F{U)l -N{U)/N{0).

Плотность функции распределения импульсных помех хорошо описывается логарифмическим нормальным законом, причем это подтверждается и в том случае, когда помехи создаются отдельными источниками [48]. Отклонения эмпирических распределений от теоретического закона заметны только в области малых амплитуд, где начинает сказываться влияние флуктуационных помех.

2.5. Импульсные помехи в линиях связи

Импульсные помехи в линиях связи между ЦТС появляются, главным образом, из-за внешних наводок и неэквипотенциальности точек заземления корпусов ЦТС. Другие виды помех в линиях, такие, как перекрестные помехи и отражения, относятся к собственным помехам, и их появление может быть предсказано заранее, а степень влияния на работоспособность ЦТС может быть снижена до допустимого уровня при корректном конструировании расположения связей.

Наибольшие значения амплитуд импульсов помех в системных линиях связи наводятся при грозовых разрядах. Так, исследование импульсов перенапряжений в подземных и воздушных телефонных кабелях, вызванных грозовыми разрядами, показало, что в течение средней грозы наблю-, дается около двадцати событий, когда амплитуда превышает 100 В, и одно событие, когда амплитуда превышает 400 В [52]. Общее количество таких событий за год, конечно, не очень велико и зависит от местности, где установлено ЦТС, и времени года. Количество гроз за год для разных местностей может колебаться в пределах от нуля (для пустынных районов) до 109 (например, для штата Флорида в США [53]). При этом число гроз в летние месяцы примерно на порядок превышает число гроз в зимние месяцы.

Другая по значимости причина наводимых в линиях связи помех - это наличие в окружающем пространстве импульсных полей, создаваемых различного рода источниками искусственного происхождения: электрическими аппаратами, высоковольтными установками и линиями передачи, радиопередающими устройствами и т. п. В этом случае амплитуды напряжения помех в линиях связи не

столь велики, как при грозах, но зато частота следования таких помех существенно выше. Соответствующие исследования, проведенные на ряде автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) на цементных заводах, бумажных фабриках, сталелитейных заводах [54], прокатных станах [43] и нефтепромыслах [55], позволяют сделать следующие обобщенные выводы.

На выходах линий связи АСУ ТП длиной до 100- 300 м вследствие внешних наводок имеет место поток импульсов напряжения и пачек импульсов различной амплитуды и длительности. Максимальное значение амплитуд достигает примерно 10 В, а диапазон длительностей процессов занимает область от десятков наносекунд до единиц миллисекунд. Функция распределения амплитуд импульсов удовлетворительно может быть аппроксимирована логарифмическим нормальным законом, а интервалов между процессами - экспоненциальным законом. Средняя частота следования импульсов существенно зависит от общей электромагнитной обстановки на объекте, где установлены ЦТС, и может достигать десятков и даже сотен событий в секунду.

Пачки импульсных помех в линиях связи между ЦТС, соединенными в комплексы, появляются и при коммутации цепей питания (включении или выключении) отдельных устройств комплекса. При этом максимальная амплитуда импульсов помех в линиях, подключенных к коммутируемому устройству, достигает примерно 10 В, в других линиях - около 1 В, длительность импульсов составляет 60-400 НС, число импульсов в пачке 1-300 [44].

Третий важнейший источник возникновения помех в линиях связи - это разность потенциалов точек заземления отдельных ЦТС, соединенных в комплексы. Разность потенциалов точек заземления обусловлена в первую очередь емкостной, индуктивной и резистивной связями земли (почвы или специальных контуров заземления) с сетью питания и облаками, несущими электрический заряд. Разность потенциалов вызывается также электрохимическими явлениями: выпрямительным эффектом, возникающим в результате контакта кристаллов, содержащихся в почве, с ее металлическими и рудными включениями; термоэлектрическими явлениями, обусловленными наличием температурных градиентов в металлических включениях и других элементах почвенного слоя.

Частотный спектр разности потенциалов весьма широк. Постоянная составляющая разности потенциалов на рас-

стоянии примерно 60 м может в предельных случаях достигать 5 В, обычно же она равна единицам и десяткам милливольт [56].

2.6. Электрическое и магнитное поле

Литературные данные о значениях напряженности внешних электромагнитных полей в местах возможной установки ЦТС очень скудны и сводятся примерно к следующему.

Напряженность высокочастотного электромагнитного поля излучения обычно не превышает 0,1 В/м, но в ряде случаев она достигает 1 В/м (когда источник излучения расположен достаточно близко), а иногда -даже 10 В/м (например, при действии импульсного сигнала радиолокатора) [57].

Амплитуда индукции импульсного магнитного поля прн ударе молнии в радиусе от места измерения не далее 100 м может достигать значений 10 Гс (10- Тл) [53]. Соответствующая напряженность поля равна 0,8 А/м. Элементарный расчет показывает, что при протекании тока с амплитудой до 100 А по одиночному проводу амплитуда индукции магнитного поля на расстоянии 1 м от провода может составить 200 Гс (2-10-2 Тд) а напряженность поля - 16 А/м.

Исследование импульсных электрических полей на трех объектах типа ВЦ, расположенных на территориях промышленных предприятий, проведенное СКВ ВМ (г. Вильнюс) дало следующие результаты. Средняя частота следования событий на объектах колебалась от 100 до 250 в час. Измерялись параметры напряжения, наведенного импульсным электрическим полем на приемную антенну типа штыря высотой в 1 м. Сигналы представляли собой одиночные импульсы и пачки импульсов со средней амплитудой порядка 0,4-0,6 В. Максимальные значения амплитуды превышали 20 В. Средняя длительность событий (импульсов или пачек импульсов) была в пределах 250-5000 не. Максимальная длительность достигала значений 4- 40 мкс. Число импульсов в пачке колебалось в пределах 1-30.

Распределение амплитуд удовлетворительно аппроксимируется экспоненциальным законом. Основная причина появления импульсных электрических полей -это различного рода коммутационные процессы в сети питания объектов. Максимальное напряжение импульсов напряжения