Pulsed Current Injection (PCI) – skuteczna metoda weryfikacji odporności urządzeń na impulsy przewodzone
Zaproszenie na MSPO 2025
29 sierpnia 2025
Współczesne systemy elektroniczne w sektorze obronności i infrastruktury krytycznej muszą być odporne na ekstremalne impulsy prądowe i zakłócenia przewodzone, które mogą wystąpić w wyniku zdarzeń takich jak wybuchy nuklearne lub działania zewnętrznych zagrożeń militarnych.
Testy Pulsed Current Injection (PCI) pozwalają w kontrolowany sposób zasymulować tego typu impulsy, wprowadzając krótkotrwałe, wysokoenergetyczne impulsy prądowe do linii zasilających i sygnałowych. Ich celem jest weryfikacja, czy krytyczne systemy zachowują funkcjonalność i odporność na zakłócenia przewodzone w warunkach ekstremalnych, zgodnie z wymaganiami normy MIL STD 188 125.
Dzięki testom PCI możliwe jest sprawdzenie skuteczności ochrony, zapewnienie interoperacyjności systemów oraz potwierdzenie pełnej funkcjonalności infrastruktury w środowiskach narażonych na impulsowe zakłócenia elektromagnetyczne (HEMP).
Na czym polega metoda Pulsed Current Injection (PCI)?
Test PCI polega na wstrzyknięciu impulsu prądowego do badanej linii - np. zasilania, transmisji danych, sterowania lub sygnałów antenowych. Impuls taki charakteryzuje się:
- bardzo szybkim narastaniem,
- dużą amplitudą prądową,
- krótkim czasem trwania,
- powtarzalnością i możliwością kontroli parametrów.
Dzięki temu możliwe jest realistyczne odwzorowanie nagłych zakłóceń przewodzonych, które mogą pojawić się w instalacjach wojskowych czy infrastrukturach krytycznych.
Co ważne, w testach PCI ocenia się nie tylko parametry samego impulsu, ale również:
- prąd wstrzyknięty (injected current) - czyli to, co generator wprowadza do linii,
- prąd szczątkowy (residual current) - czyli to, co finalnie dociera do chronionego urządzenia.
Różnica między tymi wartościami pozwala ocenić skuteczność zabezpieczeń, filtrów i całego systemu ochrony EMC.
Typowy zestaw do testów PCI - co obejmuje system?
Rysunek 1 Schemat typowego zestawu do testów PCI
Kompletny system do testów PCI, taki jak oferowany przez EMC ASTAT, składa się z kilku podstawowych elementów:
1. Generator impulsów prądowych
Urządzenie bazujące na generatorze Marx’a zdolne wygenerować krótkie, lecz wysokoenergetyczne impulsy. Systemy PCI umożliwiają testowanie wielu rodzajów impulsów, w tym:
- Short-Pulse (E1) - impulsy o bardzo stromym narastaniu,
- Intermediate Pulse (E2) - o dłuższym czasie trwania,
- Charge-line/antenna-line pulse - impulsy dla linii antenowych i sygnałowych.
2. Urządzenia sprzęgające (Couplers)
Pozwalają wprowadzić impuls do wybranego rodzaju linii - mogą być przeznaczone do:
- pojedynczych kabli,
- wiązek kabli,
- kabli zasilających,
- linii sygnałowych lub transmisyjnych.
3. Sondy pomiarowe
Sondy wysokoprądowe i napięciowe umożliwiają precyzyjny pomiar parametrów impulsu wprowadzanego (injected) jak i tego, co dociera do chronionego urządzenia (residual), co pozwala ocenić skuteczność ochrony/tłumienia.
4. System akwizycji i oprogramowanie
Pozwala sterować generatorem, zapisywać przebiegi i analizować dane. Oprogramowanie automatyzuje cały proces, standaryzuje procedury i minimalizuje ryzyko błędu.
5. Klatka ekranowana lub wydzielona przestrzeń testowa
Zapewnia bezpieczeństwo operatorów i stabilność pomiarów, eliminując wpływ czynników zewnętrznych.
| ZASTOSOWANIE | URZĄDZENIE | TYP | SPECYFIKACJA | |
|---|---|---|---|---|
| Sprzęganie impulsu |
Generatory | PPG-E1-1200 | od 50 A do 1,2 kA, krótki impuls | |
| EMP300K-5-500 | od 1,5 kA do 5 kA, krótki impuls | |||
| IPP3K-4MS | od 3 A do 260 A, pośredni puls | |||
| CLPxK | od 4 A do 400 A, impulsatory linii zasilających | |||
| Urządzenia sprzęgające | IC3B | Jedynie dla krótkich impulsów |
Sprzęgacz indukcyjny do generowania impulsów typu common mode | |
| CCL3 CCS3 |
230 V, 60 A, sprzęgacz 2 linii zasilających 20 V, 60 A, sprzęgacz 4 linii sygnałowych |
|||
| CCL2500 | 230 V, dla bardzo wysokich prądów, 1 linia | |||
| Akcesoria | Urządzenia izolujące | DL3 | 230 V, 60 A, boks odsprzęgający 2 linii zasilających | |
| DS3 | 230 V, 10 A, boks odsprzęgający 4 linii sygnałowych | |||
| Obciążenie | TLB4 | Paczka z rezystorami o rezystancji 0,2 Ω, 0,5 Ω, 2 Ω oraz 50 Ω | ||
| Sprzęt pomiarowy |
Sondy prądowe | Zestaw sond prądowych dla pomiarów prądu sprzęganego i pomiarowego | ||
| Transmisja danych | MOL3000 + FCLB50 | Analogowy łącznik optyczny z 50 m światłowodem optycznym | ||
| Oscyloskop | R&S®RTO6 | 1 GHz pasmo, 10 GSa/s, 4 kanały | ||
| Oprogramowanie | Komputerowa kontrola symulatora wraz z automatycznym pomiarem impulsów | |||
Tabela 1 Podstawowe elementy składowe systemu PCI
Procedura testowa - jak przebiega test PCI?
Testy PCI dzielą się zwykle na dwa rodzaje:
1. Test akceptacyjny (Acceptance Test)
Przeprowadzany po instalacji wszystkich elementów ochrony, w celu potwierdzenia, że system spełnia określone wymagania odporności.
2. Test weryfikacyjny (Verification/Operational Test)
Odbywa się już regularnie i w rzeczywistych warunkach pracy systemu - z pełnym obciążeniem i podłączonymi urządzeniami.
Każdy test obejmuje m.in.:
- podłączenie linii poprzez odpowiednie sprzęgacze,
- wstrzyknięcie impulsu o zadanych parametrach,
- jednoczesny pomiar prądu wstrzykniętego i szczątkowego,
- ocenę reakcji urządzenia po teście,
- analizę przebiegów i raport końcowy.
Zastosowania testów PCI
Testy Pulsed Current Injection zgodnie z MIL-STD-188-125 są szczególnie istotne wszędzie tam, gdzie urządzenia muszą funkcjonować niezawodnie w warunkach zakłóceń impulsowych. Najczęściej stosuje się je w:
- przemyśle obronnym i systemach wojskowych,
- infrastrukturze krytycznej,
- energetyce,
- systemach łączności i sterowania,
- wszędzie tam, gdzie zakłócenia przewodzone mogą prowadzić do awarii lub zagrożeń mających znaczenie strategiczne i krytyczne.
Dlaczego warto stosować PCI?
Realistyczna symulacja zagrożeń
PCI umożliwia testowanie rzeczywistych scenariuszy impulsowych, które trudno odwzorować innymi metodami EMC.
Mobilność i elastyczność testów
Rozwiązania EMC ASTAT pozwalają wykonywać testy zarówno w laboratorium, jak i na realnym obiekcie w terenie. Do tego celu dostępny jest system mobilny przedstawiony na rysunku 2.
Precyzyjna diagnostyka zabezpieczeń
Porównanie prądu wstrzykniętego i szczątkowego umożliwia ocenę działania:
- filtrów,
- ochron przeciwprzepięciowych,
- ekranowania,
- elementów tłumiących.
Kompletny system PCI - taki jak dostępny w ofercie EMC ASTAT - zapewnia pełną kontrolę nad procesem testowym zgodnie z normą MIL-STD-188-125, wysoką powtarzalność pomiarów oraz możliwość prowadzenia badań zarówno w laboratorium, jak i w środowisku pracy urządzenia.
Rysunek 2 Mobilny system do testów PCI
