Генератор віброакустичного захисту

Генератор віброакустичного захисту системи активного зашумлення, який містить канал шумового сигналу із послідовно з'єднаних генератора шумового сигналу, фільтра низьких частот, першого фільтра діапазону робочих частот, електронного комутатора, еквалайзера, загального регулятора рівня, підсилювача потужності і вузла індикації сигналу, та канал мовного сигналу, що містить C2 2 (19) 1 3 го електронного нижче рівня проникаючого сигналу САЗ, тому що виникає акустичний зворотний зв'язок за рахунок неминучого незначного перетворення віброакустичного сигналу в повітряний звук, що призводить до виникнення незначної імовірності витоку інформації. Також, як при ключовому керуванні сигналом САЗ від реле акустичного електронного так і в режимі „Безупинно" рівень сигналу встановлюється, згідно „Методики", виходячи з максимально можливих рівнів мови в приміщенні, то проникаючий сигнал САЗ подразливо діє на присутніх при рівнях мови менших ніж максимальні, тому що и рівні недостатні для його маскування, крім того, при розмові під час пауз, сигнал САЗ різко виключається, що знижує комфортність приміщення, яке захищається. За прототип прийнятий генератор віброакустичного захисту системи активного зашумлення "Топаз ГША - 4" (ГУ У33.2 - 24787625.003 - 2003), призначений для генерації шумових сигналів зі спектром в діапазоні робочих частот 170Гц 5,8кГц, який містить канал шумового сигналу із послідовно з’єднаних генератора шумового сигналу (цифрового або аналогового), фільтра низьких частот, фільтра на діапазон робочих частот, електронного комутатора, еквалайзера, загального регулятора рівня, підсилювача потужності і вузла індикації сигналу, канал мовного сигналу, що включає реле акустичне електронне з послідовно з'єднаних мікрофона та підсилювача, перемикач. Ознаками, що співпадають з ознаками пристрою, що заявляється є: канал шумового сигналу що містить генератор шумового сигналу (цифрового або аналогового), фільтр низьких частот, фільтр на діапазон робочих частот, електронний комутатор, еквалайзер, загальний регулятор рівня, підсилювач потужності і вузол індикації сигналу, канал мовного сигналу, що включає реле акустичне електронне з послідовно з'єднаних мікрофона та підсилювача, перемикач, Причиною що перешкоджає одержанню необхідного технічного результату є відсутність можливості зниження порогу включення реле акустичного електронного нижче ріння проникаючого сигналу САЗ, тому що виникає акустичний зворотний зв'язок за рахунок неминучого незначного перетворення віброакустичного сигналу в повітряний звук, що призводить до виникнення незначної імовірності витоку інформації. Також, як при ключовому керуванні сигналом САЗ від реле акустичного електронного так і в режимі „Безупинно" рівень сигналу встановлюється згідно „Методики", виходячи з максимально можливих рівнів мови в приміщенні, то проникаючий сигнал САЗ подразливо діє на присутніх при рівнях мови менших ніж максимальні, тому що її рівні недостатні для його маскування, крім того, при розмові під час пауз, сигнал САЗ різко виключається, що знижує комфортність приміщення, яке захищається. В основу винаходу поставлена задача виключення імовірності витоку інформації при рівнях мови в приміщенні нижчих ніж рівень проникаючого сигналу САЗ та підвищення комфортності приміщення, що захищається, плавним регулюванням шумового сигнал}', пропорційним частотному роз 91559 4 поділенню рівня мови в приміщенні, за рахунок виключення схеми ключового (дворівневого) керування шумовим сигналом та введення в канал шумового сигналу вузлів автоматичного регулювання рівня (ВЕРР), та в канали шумового та мовного сигналів генератора схем частотного розподілення шумового та мовного сигналів, що забезпечує плавне регулювання рівнів шумового сигналу відповідно до частотного розподілення рівнів мови в приміщенні. Поставлена задача досягається тим, що в генераторі віброакустичного захисту системи активного зашумлення, який містить канал шумового сигналу із послідовно з'єднаних генератора шумового сигналу (цифрового або аналогового), фільтра низьких частот, фільтра на діапазон робочих частот, електронного комутатора, еквалайзера, загального регулятора рівня, підсилювача потужності і вузла індикації сигналу, канал мовного сигналу, що включає реле акустичне електронне з послідовно з'єднаних мікрофона та підсилювача, перемикач, відповідно до винаходу фільтр на діапазон робочих частот каналу шумового сигналу включає N паралельно з'єднаних смугових фільтрів зі смугами пропускання що перекриваються за рівнем 0,7,електронний комутатор включає N паралельно з'єднаних вузлів електронного регулювання рівня (ВЕРР), сигнальні входи яких підключено до смугових фільтрів каналу шумового сигналу, еквалайзер включає N паралельно з'єднаних смугових регуляторів рівня, які з'єднують виходи ВЕРР із суматором, що формує шумовий сигнал діапазону робочих частот, керуючий вихід реле акустичного електронного каналу мовного сигналу підключено до фільтра на діапазон робочих частот, що включає N паралельно з'єднаних смугових фільтра, кількість та смуги пропускання яких ідентичні фільтрам на діапазон робочих частот каналу шумового сигналу, виходи яких підключено через перемикач до керованих входів вузлів ВЕРР відповідної смуги діапазону робочих частот каналу шумового сигналу. Розкриваючи причинно - наслідковий зв’язок між сукупністю істотних ознак заявленого винаходу і технічним результатом, якого можна досягти, слід зазначити таке. Заміна схеми комутатора, що виконує ключове керування шумовим сигналом вузлами ВЕРР, що виконують плавне регулювання шумового сигналу залежно від рівня мови в приміщенні забезпечило постійну наявність сигналу САЗ, завдяки збереженню співвідношення рівнів мови та проникаючого сигналу САЗ, без утворення акустичного зворотного зв'язку в усьому можливому діапазоні рівнів мови, що виключило імовірність витоку інформації. Частотне розподілення шумового та мовного сигналів N паралельно з'єднаними смуговими фільтрами зі смугами пропускання що перекриваються за рівнем 0,7 та утворюють фільтр на діапазон робочих частот забезпечило постійне частотне та часове маскування проникаючого сигналу САЗ сигналом мови в приміщенні, при відповідності рівнів сигналу САЗ вимогам „Методики..." чим усунуло його подразливу дію на присутніх та підвищило комфортність приміщення, що захищається. 5 Кількість смуг регулювання в діапазоні робочих частот визначається двома критеріями: мінімальна по ефективності маскування проникаючого сигналу САЗ сигналом мови, максимальна - з практичної доцільності. Мінімальна кількість може дорівнювати одиниці, але, визначена експериментальне, прийнятна ефективність маскування проникаючого сигналу САЗ сигналом мови, виявляється ари кількості смуг не менше трьох. Максимальна може бути значною, але з практичних міркувань, не доцільно збільшувати їх кількість більш ніж кількість смуг (октавних чи третинооктавних), в яких повинні виконуватись вимоги „Норм .. " Робота САЗ на базі генератора, що заявляється пояснюється на кресленнях Фіг.1 та Фіг.2. На Фіг.1 відображено спектри рівнів акустичного тиску сигналів в приміщенні при усередненому еквівалентному рівні мови Lp=70дБ: 1 - спектр рівня акустичного тиску мови в приміщенні при ЇЇ усередненому еквівалентному рівні Lp=70дБ; 2 - спектр рівня акустичного тиску проникаючого сигналу САЗ; 3 - спектр рівня акустичного тиску внутрішніх шумів приміщення; Зі спектрів на Фіг.1 видно, що рівень акустичного тиску мови в приміщенні (1) значно вищий від ріння акустичного тиску проникаючого сигналу САЗ (2), який перевищує рішень акустичного тиску внутрішніх шумів приміщення (3), і враховуючи, що динамічний діапазон ВЕРР не менш 60дБ (+20дБ, 40дБ), це співвідношення буде зберігатися при всіх можливих усереднених еквівалентних рівнях мови від дуже тихої (47дБ) до крику (83дБ). На Фіг.2 відображено спектри рівнів віброприскорення на обмежуючі конструкції, що може утворювати канал витоку інформації, при усередненому еквівалентному рівні мови в приміщенні Lp=70дБ та при перевищенні рівня віброприскорення сигналу САЗ над рівнем віброприскорення небезпечного сигналу 1-і а величину „Норм ..." для відповідної категорії приміщення: 1 - спектр рівня віброприскорення сигналу САЗ, що забезпечує виконання „Норм... "; 2 - спектр рівня віброприскорення небезпечного сигналу при усередненому рівню мови Lp=70дБ; 3 - спектр рівня віброприскорення внутрішніх шумів на обмежуючі конструкції; Зі спектрів на Фіг.2 видно, що за умов вимірювань, вказаних, на Фіг.1 рівень віброприскорення сигналу САЗ (1) перевищує рівень віброприскорення небезпечного сигналу (2) на величину що забезпечує виконання „Норм..." на обмежуючі конструкції, і враховуючи, що динамічний діапазон ВЕРР не менш 60дБ, це співвідношення буде зберігатися при всіх можливих усереднених еквівалентних рівнях мови від дуже тихої (43дБ) до крику (83дБ), без утворення акустичного зворотного зв'язку. При рівнях мови нижчих за рівень внутрішніх шумів приміщення (3), або її відсутності, останні стають джерелом акустичного сигналу для реле акустичного електронного, завдяки чому, сигнал САЗ створює “підшумлення” на обмежуючі конструкції, проникаючий рівень якого не відчутний для 91559 6 слуху та недостатній для утворення акустичного зворотного зв'язку. Блок - схема генератора віброакусти того захисту, що заявляється, представлена на кресленні Фіг.3. Генератор віброакустичного захисту містить канал шумового сигналу 1 із послідовно з'єднаних генератора шумового сигналу 2 (цифрового або аналогового), фільтра низьких частот 3, фільтра на діапазон робочих частот 4, що включає N паралельно з'єднаних смугових фільтрів зі смугами пропускання, що перекриваються за рівнем 0,7, електронний комутатор 5, який включає N паралельно з'єднаних вузлів електронного регулювання рівня (ВЕРР), підключених сигнальними входами до смугових фільтрів каналу шумового сигналу 1. Виходи схем ВЕРР, через еквалайзер 6, що включає N паралельно з’єднаних смугових регуляторів рівня, підключено до суматора 7, який формує шумовий сигнал діапазону робочих частот. Вихід суматора, через загальний регулятор рівня 8, підключено до підсилювача потужності 9, вихід якого з'єднаний з вузлом Індикації сигналу 10. До керованих входів ВЕРР через перемикач „Безупинно" „Автомат" 11 підключається канал мовного сигналу 12, який складається з виносного реле акустичного електронного 13, що включає послідовно з'єднані мікрофон 14 та підсилювач 15 з регулятором коефіцієнта підсилення, вихід якого підключено до фільтра на діапазон робочих частот 16, що включає N паралельно підключених смугових фільтрів, кількість та смуги пропускання яких ідентичні фільтрам 4 каналу шумового сигналу 1. Генератор віброакустичного захисту працює у такий спосіб. Генератор шумового сигналу 2 формує широкополое ний сигнал, у якому завдяки наявності в тракті фільтра низьких частот 3, використовується низькочастотна складова (мовний діапазон). Спектр низькочастотного сигналу розподіляється на N смуг смуговими фільтрами, що перекриваються за рівнем 0,7 і в сумі створюють фільтр на діапазон робочих частот 4 каналу шумового сигналу 1. Шумовий сигнал з виходів смугових фільтрів надходить на сигнальні входи відповідних вузлів ВЕРР електронного комутатора 5, керовані входи яких підключено до виходів відповідної смуги N смугових фільтрів фільтра на діапазон робочих частот 16 каналу мовного сигналу 12. На виходах ВЕРР величина шумового сигналу у кожній смузі відповідає величині мовного сигналу у цій же смузі з точністю 0,5дБ в діапазоні регулювання не менш 60дБ. Шумовий сигнал з виходів схем ВЕРР електронного комутатора 5 надходить на смугові регулятори рівня (1 - N), які, завдяки розподіленню шумового сигналу на смуги, утворюють регулятори еквалайзера 6. З виходів регуляторів рівня еквалайзера 6 сигнал надходить на суматор 7, який підсумовує складові смуг шумового сигналу в сигнал зі спектром в діапазоні робочих частот, миттєва величина яких, завдяки великій швидкодії ВЕРР, пропорційно відповідає миттєвим рівням мови в відповідних смугах. З загального регулятора рівня 8 шумовий сигнал діапазону робочих частот, надходить до підсилювача потужності 9. 7 Наявність сигналу на виході генератора контролюється вузлом індикації сигналу 10. Звуковий тиск мовного сигналу за допомогою мікрофона 14 виносного реле акустичного електронного 13, перетворюється в електричний сигнал, який підсилюється до необхідної величини підсилювачем 15 з регулятором коефіцієнта підсилення. Мовний сигнал з реле акустичного електронного 13 надходить до фільтра на діапазон робочих частот 16, та розподіляється на смуги паралельно підключеними смуговими фільтрами, кількість та смуги пропускання яких ідентичні фільтрам 4 каналу шумового сигналу. Надалі, через перемикач „Безупинно" - „Автомат5” 11 мовний сигнал надходить до керованих входів ВЕРР електронного комутатора 5, де виконує пропорційне регулювання величини шумового сигналу в відповідних смугах. На акустичному стенді при рівні акустичного тест - сигналу білого шуму, що дорівнює усередненим еквівалентним рівням мови які відповідають вимогам „Методики...", чутливість реле акустичного електронного 13 регулятором коефіцієнта підсилення підсилювача 15 виставляється такою, щоб забезпечити необхідний діапазон регулювання сигналу САЗ: +20 дБ, -40 дБ, після чого регулятор фіксується. В приміщенні що захищається, створюється акустичний тест - сигнал, з рівнем відповідно до вимог „Методики...". За допомогою аналізатора чи октавного (третинооктавного) фільтра знімається огинаюча спектра рівня віброприскорення на обмежуючі конструкції (небезпечний сигнал), таким чином визначається спектральна перетворююча властивість конструкції, яка утворює канал витоку мовної інформації. Потім, під час дії акустичного тест - сигналу включається САЗ на базі генератора що заявляється, та за допомогою смугових регуляторів рівня відтворюється огинаюча спектра сигналу САЗ, що повторює огинаючу спектра небезпечного сигналу. За допомогою загального регулятора рівня огинаюча спектра сигналу САЗ установлюється з перевищенням огинаючої спектра небезпечного сигналу на величину „Норм.." для категорії даного приміщення. Виключається тестсигнал. САЗ готова до експлуатації. Смугове електронне регулювання рівня сигналу САЗ буде відтворювати огинаючу спектра мови на обмежуючі конструкції сигналом САЗ, з його перевищенням над небезпечним сигналом на величину „Норм.." у всьому діапазоні ч ас гот та рівнів мови. Режим "Автомат" є основним і забезпечує безупинну цілодобову роботу генератора та наяв 91559 8 ність сигналу САЗ відповідно до наявності мови в приміщені. Режим „Безупинно" є допоміжний. Реалізація функціональних вузлів генератора виконана відповідно до стандартних схемних рішень: - генератора шумового сигналу у відповідності зі схемними рішеннями викладеними в посібнику по проектуванню А. Сікарев, О.Лєбєдь. Микроелектронные устройства формирования и обработки сложных сигналов. М. Радио и связь. 1983 г. - смугові фільтри та фільтр на діапазон робочих частот згідно за розрахунками та рекомендаціями викладеними посібнику по проектуванню У, ТІтці, К. Шенк. Полупроводниковая схсмотехника. М. „Мир" 1982. Переклад з німецької та рекомендаціях фірми MAXIM. - вузол електронного регулювання рівня у відповідності зі схемними рішеннями викладеними в рекомендаціях фірм Philips, Thomson та Analog Devices на відповідні електронні компоненти. - суматор, вузол індикації сигналу, підсилювач мікрофонний згідно до рекомендацій, викладених у посібнику по проектуванню П. Хоровіц, У. Хілл. Мистецтво схемотехніки, т.1 Розділ 3. Москва "Мир" 1983. Переклад з англійського. - підсилювач потужності згідно схеми, рекомендованою фірмою PHILIPS. - Методика настройки та визначення співвідношення рівнів, що забезпечують захист мовної інформації, розроблено згідно до рекомендацій, викладених у розділі „Артикуляційні випробування59 Справочника по технической акустике. Під редакцією М. Хекла, Х.А. Мюллера. Ленинград, Судостроение, 1980 г. Переклад з німецької та статті А. Котович, В. Рябенький. Спектрально адаптированные нормы защиты речевой информации от утечки по акустическому каналу. Научно - технический журнал „Безопасность информации №1 (9) 1998 м. Київ. Вузли формування та обробки сигналів генератора можуть бути реалізовані як на аналогових так і на цифрових інтегральних компонентах, або на компонентах з високим рівнем інтеграції - мікропроцесорах. Заявлений генератор реалізований Миколаївським регіональним відділом технічного захисту інформації ВАТ "Миколаївське підприємство ЕРА" згідно рекомендаціям Р - 001 - 2000 "Засоби активного захисту мовної інформації з акустичними та віброакустичними джерелами випромінювання. Класифікація та загальні технічні вимоги", пройшов попередні та приймальні випробовування. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601