1987 年 6 月 9 日,美國肯尼迪航天中心的火箭發(fā)射場上有三枚小型火箭,在雷雨來臨一聲雷響之后,自行點(diǎn)火升空而去。

類似的異常現(xiàn)象,在機(jī)器人中也屢有發(fā)生,在日本不止一次地出現(xiàn)機(jī)器人 “發(fā)瘋” 而殺人之事。在原蘇聯(lián)一位國際象棋大師尼古拉·古德柯夫曾與機(jī)器人對(duì)奕,機(jī)器人連輸三盤之后突然對(duì)金屬棋盤放電,把國際象棋大師尼古拉·古德柯夫電擊倒地。其實(shí)這些機(jī)器人和小型火箭之出現(xiàn)“反常現(xiàn)象” 都是由于其內(nèi)部的極為靈敏的計(jì)算機(jī)受到外來的干擾信號(hào)的作用而產(chǎn)生誤動(dòng)作所致。

僅從上述兩例可看出:對(duì)于計(jì)算機(jī)這類高科技儀器設(shè)備的雷災(zāi)要有新的概念,雷災(zāi)的損失的估價(jià)主要不在雷電的直接損壞的東西本身,由閃電的脈沖電磁場的作用而造成的故障,常可以導(dǎo)致巨大的災(zāi)害損失。例如前面曾提到的銀行系統(tǒng),當(dāng)他們應(yīng)用計(jì)算機(jī)來代替以往的靠人的手工抄寫存款賬目時(shí),計(jì)算機(jī)的誤動(dòng)作故障的嚴(yán)重性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它的器件的損毀。導(dǎo)致誤動(dòng)作所需的脈沖電壓僅 1—2 V 即可。特別是現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)的芯片是超大規(guī)模集成電路,空間的不太強(qiáng)的電磁場就可以使之感應(yīng)出幾 V 的電壓,所以嚴(yán)密的屏蔽是非常必要的。屏蔽電場比較好辦,而對(duì)磁場的屏蔽比較困難。

  由于上述原因,閃電對(duì)計(jì)算機(jī)的影響用兩種概率描述。第一種是計(jì)算機(jī)的失效概率PM ,它指計(jì)算機(jī)暫時(shí)失去正常功能或?qū)е滤泐}或數(shù)據(jù)處理差錯(cuò)時(shí)的概率。現(xiàn)在一般公認(rèn)為閃電磁場脈沖超過 0.07Gs時(shí)就將引起計(jì)算機(jī)失效。

  第二種是計(jì)算機(jī)元件損壞概率PD ,現(xiàn)在一般公認(rèn)為磁場脈沖超過 2.4Gs 時(shí),晶體管、集成電路等將遭受永久性損壞。據(jù)估計(jì),閃電造成的 PM 要比 PD 高三個(gè)數(shù)量級(jí)。

以上大家經(jīng)常引用的 BM= 0 .07 Gs 和 BD = 2 .4Gs 這二個(gè)數(shù)據(jù)的來源是由美國通用研究公司(General Research Corporation)的 R.D. 希爾建立的精確的類閃電(Like Light-ning)模型,用仿真實(shí)驗(yàn)于 1971 年確立的,類閃電和自然界閃電并不嚴(yán)格等效,而且模型未考慮磁場隨時(shí)間的變化率及磁場脈沖的形狀,所以這兩個(gè)數(shù)值只是作為一種估算的參考,在數(shù)量級(jí)上則是完全可信的。二十多年來集成電路已從 LSI 發(fā)展為 VLSI ,所以對(duì)磁場的敏感程度又有了提高。

在這里要指出幾個(gè)計(jì)算機(jī)防雷工作中需要注意的問題,這些問題對(duì)其它用 VLSI 組裝而成的儀器設(shè)備也同樣適用:

(一) 一定要運(yùn)用 LEMP 的基本原則。應(yīng)該把它放在 1 區(qū)或 2 區(qū)里作好 LEMP 措施,切不可輕信各種推銷消雷器或類似的防雷產(chǎn)品的宣傳,因?yàn)檫@些商品違反了 LEMP的基本原則。

(二) 要特別重視 PM ,要立足于這個(gè)參數(shù)來考慮它的屏蔽和避雷器的選用。上面提到的某一部門推薦使用的計(jì)算機(jī)專用避雷器,只強(qiáng)調(diào) PD ,專為 PD 而研制的避雷器,就難以避免計(jì)算機(jī)的誤動(dòng)作。

(三) 用在計(jì)算機(jī)的防雷的避雷器必需達(dá)到兩種效果:一種是確保 PM 和 PD ,另一種是它的接入不影響儀器設(shè)備的工作性能。后一問題常常被生產(chǎn)防雷產(chǎn)品的公司和購買的用戶所忽視,以致購用以后發(fā)現(xiàn)工作失常,不得不拆除。由于計(jì)算機(jī)等這一類儀器設(shè)備的輸入電路的電學(xué)參數(shù)要求很嚴(yán),避雷器的電學(xué)參數(shù)很難達(dá)到要求,即使國外進(jìn)口的避雷器也不理想,所以計(jì)算機(jī)用的避雷器還不夠理想,我們只能在市場上擇優(yōu)選購,不能迷信國外進(jìn)口的商品。據(jù)作者所聞國內(nèi)有的防雷公司的產(chǎn)品甚至有勝過舶來品的,如得到國家科委火炬辦和中國氣象局認(rèn)可的四川中光防雷公司的這類產(chǎn)品。但是購用者必須在使用中檢驗(yàn)它的實(shí)際效果。

(四) 要考慮避雷器的響應(yīng)時(shí)間的快慢。