1.1 Les perturbations électromagnétiques
1.1.4 Classification des effets des IEM
Les différentes sources de perturbations électromagnétiques ainsi que leurs modes de couplage et de propagation ont été détaillés. Le sujet de la victime, et notamment la classification des effets des IEM sur celle-ci, doit donc maintenant être abordé.
La victime représente tout équipement capable d’être perturbé. De manière générale, il s’agit d’un équipement comprenant une partie électronique qui dysfonctionne en présence de perturbations électromagnétiques émises par la source.
Les effets d’une IEM sur la victime peuvent être de diverses natures et sont classés différemment dans la bibliographie [21,22,23, 24,25]. F. Sabath a notamment travaillé sur la classification de ces effets au niveau des systèmes électroniques [22]. Après avoir testé la susceptibilité de multiples équipements de différentes catégories (automobile, ordinateur, carte mère, etc.) et du fait de la grande diversité des effets observés, des classifications ont été proposées suivant trois approches.
La première est basée sur le mécanisme de la défaillance. À l’origine, les essais de susceptibilité face aux IEMI étaient réalisés afin de comprendre les mécanismes physiques de l’interférence ou de la destruction, ainsi que l’efficacité du couplage. Par conséquent, la classification utile pour analyser les données de susceptibilité se concentre sur le mécanisme physique de la défaillance observée.
La figure1.18, issue de [22], détaille la classification proposée par F. Sabath dans ce cas.
Figure 1.18 – Classification des effets en fonction du mécanisme physique de la défaillance [22]
La première catégorie U est un niveau qui ne présente que peu d’intérêt pour des travaux de susceptibilité puisqu’aucun effet n’a pu être décelé. Cette catégorie correspond à un essai lors duquel un effet a eu lieu mais n’a pas pu être observé par manque de connaissances ou d’observables. La deuxième catégorie N est utilisée lorsqu’aucun effet n’a eu lieu sur l’équipement testé. Cette catégorie peut être utile dans des travaux de durcissement et de protection car elle donne le niveau d’immunité de l’équipement face à l’IEM considérée.
Toutes les autres classes sont divisées en deux grandes catégories : interférences et destructions. Ces deux principales catégories permettent de classer rapidement la défaillance visualisée lors d’un essai car il est facile de se rendre compte si l’équipement a dysfonctionné ou a été détruit. Dans une deuxième étape, le type d’interférence ou de destruction qui a eu lieu doit être déterminé. Concernant la destruction, la recherche est
aisée puisqu’elle est effectuée après l’essai, sans contrainte de temps. En revanche, pour la détermination du type d’interférence, la tâche est un peu plus complexe puisque des indicateurs en temps réel doivent être définis (mesures, vidéos, etc.).
Pour la deuxième approche, le groupe de travail OTAN RTO SCI 132 a essayé de définir une classification qui utilise comme indicateurs : la durée pendant laquelle la défaillance est présente dans l’équipement, le besoin ou non d’une intervention humaine et la destruction d’un composant. Cette classification permet de surmonter les difficultés exposées avec la classification précédente, notamment pour déterminer le type d’interférence. Ce système de classification a notamment été présenté par D. Nitsch et F. Sabath [25].
D’un point de vue méthode, il est préférable de n’utiliser qu’un seul indicateur pour faciliter le classement de l’effet observé. Par conséquent, la classification proposée par F. Sabath, présentée sur la figure 1.19 issue de [22], utilise uniquement la durée comme indicateur.
Figure 1.19 – Classification des effets en fonction de la durée pendant laquelle la défaillance est présente dans l’équipement [22]
Les avantages de cette classification sont que les effets sont caractérisés indépendamment du système et de sa fonction principale, par des critères objectifs et sans contrainte. À ceci près que le besoin d’intervention humaine doit être explicité. En effet, dans la plupart des cas, le dysfonctionnement d’un logiciel ou d’un programme peut être facilement résolu par un redémarrage manuel. Par ailleurs, la situation est plus complexe si, par exemple, le système d’exploitation d’un ordinateur effectue un redémarrage automatique alors qu’un retour au fonctionnement normal aurait uniquement nécessité un redémarrage manuel. Cette dernière situation est souvent classée dans la catégorie T, puisque l’équipement se remet dans une configuration fonctionnelle sans intervention humaine. Dans la réalité, le classement de cette situation dépend de la fonctionnalité testée. En effet, si l’essai se concentre uniquement sur le fonctionnement du logiciel, l’intervention humaine pour le redémarrer suffit et la situation est classée en H. Au contraire, si le fonctionnement de l’équipement complet est pris en compte, le retour à la normale est réalisé par son redémarrage automatique et l’essai peut être classé dans la catégorie T.
Finalement, le fait que la classification par durée ne donne pas d’informations sur l’impact opérationnel de l’effet de l’IEM peut être handicapant si l’objectif est d’évaluer la fonctionnalité principale de l’équipement ou la mission du système. Par exemple, un affichage temporairement défectueux après la disparition de la perturbation (catégorie T) peut être critique dans un cas et totalement inutile dans un autre. Au contraire, un affichage défectueux des données de maintenance d’un moteur (catégorie P) n’influence pas le fonctionnement de ce dernier et n’a donc aucun impact opérationnel.
La troisième approche de classification prend en compte les conditions opérationnelles (par exemple les performances minimales, les périodes critiques, etc.) afin d’évaluer et d’analyser les effets de l’IEM sur la fonctionnalité d’un système et sur l’impact opérationnel. Une telle analyse est possible sans une connaissance approfondie du système testé, puisqu’aucun détail sur le mécanisme physique réel de la défaillance n’est nécessaire.
Cet type de classification des effets, en fonction de leur criticité sur la mission principale de l’équipement, est fourni par F. Sabath sur la figure1.20 issue de [22]. Cette classification fournit les informations essentielles sur les fonctionnalités, indépendamment de leur durée. C’est également la classification utilisée dans la norme CEI 61000-5-9 [24].
Par rapport aux classifications précédentes, la classification par criticité nécessite une analyse de l’effet observé et de son impact sur la fonction principale du système, en fonction de l’application étudiée. Par conséquent, cette classification dépend de l’application et de ses conditions de fonctionnement. L’intervention des concepteurs du système est donc souvent nécessaire afin de cartographier les effets en fonction de leur criticité.
Figure 1.20 – Classification des effets en fonction de la criticité de la défaillance [22]
Par ailleurs, cette classification présente des aspects intéressants pour les concepteurs du système. En particulier, la description de l’effet établit un lien entre l’effet observé et la robustesse du système. Par exemple, si aucun effet n’a été observé (N), le système peut être évalué comme étant immunisé face à la menace testée. Si des interférences (I) ou des dégradations (II) sont observées, le système est sensible à la menace. Enfin, si un système est détruit, il doit être qualifié de vulnérable.
De manière plus générale pour cette thèse, en se rapprochant de la classification par criticité [22, 23], les effets d’une IEM sont classés en cinq catégories qui correspondent à l’impact de la perturbation sur la fonction principale (ou critique) :