Генератор віброакустичного захисту

1. Генератор віброакустичного захисту системи активного зашумлення (САЗ), який містить послідовно з'єднані блок формування низькочастотного сигналу, електронний комутатор, підсилювач потужності та вузол індикації сигналу САЗ та містить також реле акустичне електронне з регульованим порогом спрацьовування, що містить послідовно з'єднані мікрофон, підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і діодний детектор, підключений до входу тригера Шмідта, вихід якого підключений через перемикач до керуючого входу електронного комутатора, а блок C2 2 (19) 1 3 ктронне з регульованим порогом спрацьовування, що включає послідовно з'єднані мікрофон, підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і діодний детектор, підключений до входу тригера Шмідта, вихід якого підключений до керуючого входу електронного комутатора через перемикач. Причиною що перешкоджає одержанню необхідного технічного результату є відсутність можливості забезпечення плавного спадання сигналу САЗ залежно від ревербераційних властивостей приміщення, внаслідок чого є незначна імовірність витоку інформації, крім того, при розмові під час пауз, сигнал САЗ різко виключається, що подразливо діє на присутніх за рахунок неминучого незначного перетворення віброакустичного сигналу в повітряний звук (проникаючий сигнал САЗ), у приміщенні, яке захищається, що знижує його комфортність. За прототип прийнятий генератор віброакустичного захисту системи активного зашумлення "Топаз ГША - 4" (ТУ У33.2 - 24787625.003 - 2003), призначений для генерації шумових сигналів зі спектром в діапазоні 170Гц-5,8кГц, який містить блок формування низькочастотного сигналу, що включає послідовно з'єднані генератор тактової частоти та генератор псевдовипадкових послідовностей, фільтр низьких частот, фільтр Чебишева на заданий діапазон частот, двополосний еквалайзер, регулятор рівня, електронний комутатор, підсилювач потужності і вузол індикації сигналу САЗ, реле акустичне електронне з регульованим порогом спрацьовування, що включає послідовно з'єднані мікрофон, підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і діодний детектор, підключений до входу тригера Шмідта, вихід «кого підключений через перемикач до керуючого входу електронного комутатора. Ознаками, що співпадають з ознаками пристрою, що заявляється є: блок формування низькочастотного сигналу, що включає послідовно з'єднані генератор тактової частоти та генератор псевдовипадкових послідовностей, фільтр низьких частот, фільтр Чебишева на заданий діапазон частот, двополосний еквалайзер, регулятор рівня, електронний комутатор, підсилювач потужності і вузол індикації сигналу САЗ, реле акустичне електронне з регульованим порогом спрацьовування, що включає послідовно з'єднані мікрофон, підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і діодний детектор, підключений до входу тригера Шмідта, вихід якого підключений через перемикач до керуючого входу електронного комутатора. Причиною що перешкоджає одержанню необхідного технічного результату є відсутність можливості забезпечення плавного спадання сигналу САЗ залежно від ревербераційних властивостей приміщення, внаслідок чого є незначна імовірність витоку інформації, крім того, при розмові під час пауз, сигнал САЗ різко виключається, що подразливо діє на присутніх за рахунок неминучого незначного перетворення віброакустичного сигналу в повітряний звук (проникаючий сигнал САЗ), у приміщенні, яке захищається, що знижує його комфортність. 88011 4 Крім того, оскільки, максимальна чутливість реле акустичного електронного виставляється при настройці САЗ за відсутністю спрацьовування від проникаючого сигналу САЗ, та лишається незмінною, залишається невелика вірогідність витоку інформації при незначних рівнях мови в приміщенні, менших ніж рівень проникаючого сигналу САЗ. В основу винаходу поставлена задача виключення імовірності витоку інформації обумовленої наявністю післязвучання мови завдяки реверберації та при рівнях мови в приміщенні нижчих ніж рівень проникаючого сигналу САЗ, підвищення комфортності приміщення, що захищається, незмінністю сигналу САЗ під час пауз при розмові, за рахунок введення в схему комутатора та в підсилювач реле акустичного електронного вузлів автоматичного керування сигналом, що забезпечить наявність сигналу САЗ під час пауз при розмові та його плавне спадання після її закінчення, а також зростання чутливості реле акустичного електронного до рівня внутрішніх шумів у приміщенні. Поставлена задача досягається тим, що в генераторі віброакустичного захисту системи активного зашумлення, який містить блок формування низькочастотного сигналу, що включає послідовно з'єднаний генератор тактової частоти та генератор псевдовипадкових послідовностей, фільтр низької частоти, фільтр Чебишева на заданий діапазон частот, двополосний еквалайзер, регулятор рівня, електронний комутатор, підсилювач потужності і вузол індикації сигналу САЗ, реле акустичне електронне з регульованим порогом спрацьовування, що включає послідовно з'єднані мікрофон, підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і діодний детектор, підключений до входу тригера Шмідта, вихід якого підключений до керуючого входу електронного комутатора через перемикач, відповідно до винаходу схема електронного комутатора містить електронний таймер та вузол електронного регулювання рівня (ВЕРР) з двома постійними часу на установку максимального та мінімального рівня, які з'єднані послідовно, причому вхід електронного таймера підключений через перемикач до керуючого виходу тригера Шмідта реле акустичного електронного, а вихід до керованого входу ВЕРР, а підсилювач реле акустичного електронного включає схему електронного регулювання підсилення (СЕРП) з двома регульованими рівнями чутливості і відповідно двома порогами спрацьовування. Електронний таймер має ручний регулятор часу задержування від 1 до 60 сек. Керований вхід СЕРП реле акустичного електронного може бути підключено як до зовнішньої схеми, так і автономно - до виходу тригера Шмідта. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак заявленого винаходу і технічним результатом, якого можна досягти, слід зазначити таке. Формування схеми електронного комутатора зі схеми електронного таймера та вузла електронного регулювання рівня (ВЕРР) який має постійну часу на включення мінімальну, а на відключення максимальну, що значно перевищує час ревербе 5 рації для любого приміщення, які з'єднані послідовно, виключило імовірність витоку інформації обумовлену наявністю післязвучання мови за рахунок ревербераційних властивостей приміщення. Введення в підсилювач реле акустичного електронного схеми електронного регулювання підсилення (СЕРП) з двома регульованими рівнями чутливості і таким чином двома порогами спрацьовування забезпечило включення сигналу САЗ від рівнів мови значно нижчих ніж проникаючий сигнал САЗ, а значна постійна часу на установку високої чутливості, яка перевищує постійну часу ВЕРР на пониження рівня, виключила можливість виникнення акустичного зворотного зв'язку від проникаючого сигналу САЗ. Схемні рішення ВЕРР та СЕРП прийняті такими, що забезпечують: - постійну часу ВЕРР на установку максимального рівня не більше 0,1мс, а мінімального рівня значно більшу ніж час реверберації для любого приміщення: 1-2 секунди. - плавне або фіксоване регулювання постійної часу ВЕРР на установку мінімального рівня для установки її при настройці в залежності від ревербераційних властивостей даного приміщення. - постійну часу СЕРП реле на зростання чутливості більшу ніж постійна часу ВЕРР на пониження рівня. Робота САЗ на базі генератора - прототипа та генератора, що заявляється пояснюється на кресленнях Фіг.1 та Фіг.2. На Фіг.1 відображено графіки огинаючих рівнів сигналів в приміщенні та характер їх зміни протягом часу для пояснення роботи САЗ на базі генератора - прототипа: А0 - A3 - ділянка наявності рівня мови в приміщенні, що перевищує рівень внутрішніх шумів в приміщенні; В1- В2 - ділянка наявності рівня проникаючого сигналу САЗ, ділянка наявності сигналу САЗ; С - рівень внутрішніх шумів приміщення; D - чутливість реле акустичного електронного; Е - гістерезіс реле акустичного електронного; F - діапазон регулювання чутливості реле акустичного електронного 20 дБ; З графіків на Фіг.1 видно, що на ділянці А1 - А2 виконується ефективний захист мови в приміщенні від витоку віброакустичними каналами (відношення віброприскорення сигналу САЗ до віброприскорення небезпечного сигналу мови відповідно до Норм встановлюється на кожні конструкції, що можуть утворювати канал витоку інформації). Також, з графіків на Фіг.1 видно, що на ділянках огинаючої рівня мови А0 - А1 та А2 - A3 є невелика вірогідність витоку інформації. На Фіг.2 відображено графіки огинаючих рівнів сигналів в приміщенні та характер їх зміни протягом часу для пояснення роботи САЗ на базі генератора, що заявляється: А0 - A3 - ділянка наявності рівня мови в приміщенні, що перевищує рівень внутрішніх шумів в приміщенні; В1- В2 - ділянка наявності рівня проникаючого сигналу САЗ, ділянка наявності сигналу САЗ; С - рівень внутрішніх шумів приміщення; 88011 6 D - нижній рівень чутливості реле акустичного електронного; Е - верхній рівень чутливості реле акустичного електронного; З графіків на Фіг.2 видно, що на ділянці А1 - А2 виконується ефективний захист мови в приміщенні від витоку віброакустичними каналами (відношення віброприскорення сигналу САЗ до віброприскорення небезпечного сигналу мови відповідно до Норм встановлюється на кожні конструкції, що може утворювати канал витоку інформації). Також, з графіків на Фіг.2 видно, що завдяки наявності часу задержування електронним таймером відключення сигналу САЗ, ділянка В2 - ВЗ, а також плавному спаданню сигналу САЗ нижче рівня внутрішніх шумів приміщення завдяки великої постійної часу ВЕРР, ділянка В3 - В4 виконується ефективний захист мови в приміщенні при її спаданні завдяки реверберації. При виникненні мови в приміщенні, ділянка А0 - А1, завдяки тому, що високий рівень чутливості реле встановлюється СЕРП на рівні внутрішніх шумів приміщення - ділянка Е, включення сигналу САЗ відбувається практично одночасно з перевищенням рівня мови рівня внутрішніх шумів приміщення, а оскільки швидкість розповсюдження електричних сигналів на декілька порядків більша (сигнал САЗ до вібровипромінювачів) ніж швидкість розповсюдження акустичних сигналів, імовірність витоку інформації при включені САЗ реле акустичним електронним, також виключається. Блок - схема генератора віброакустичного захисту, що заявляється, представлена на кресленні Фіг.3. Генератор віброакустичного захисту містить блок 1 формування низькочастотного сигналу, що включає послідовно з'єднані генератор тактової частоти 2, генератор псевдовипадкових послідовностей 3, фільтр низьких частот 4, фільтр Чебишева на заданий діапазон частот 5, та двополосний еквалайзер 6, регулятор рівня 7, а також підключені послідовно до блоку формування низькочастотного сигналу 1 електронний комутатор 8, підсилювач потужності 9 та вузол індикації сигналу 10. Електронний комутатор 8 включає з таймер 11, та вузол електронного регулювання рівня (ВЕРР) 12. До керованого входу електронного комутатої 8, через перемикач „Безупинно" - „Автомат" 13 підключається реле акустичне електронне 14 з двома регульованими рівнями чутливості, що включає послідовно з'єднані мікрофон 15, підсилювач 16 зі схемою електронного регулювання підсилення (СЕРП) 17 і діодний детектор 18, підключений до входу тригера Шмідта 19, вихід якого підключений, через перемикач 13 до керуючого входу електронного комутатора 8. Генератор віброакустичного захисту працює у такий спосіб. Генератор тактової частоти генерує сигнал з частотою сто кілогерців, що надходить н; тактовий вхід генератора псевдовипадкових послідовностей 3, зібраного на регістрі зміщення з повним числом розрядів сорок вісім. Число розрядів регістра зміщення, до яких підключений зворотний зв'язок, визначені виходячи з максимальної довжини псевдовипадкової послідовності. На ви 7 ході генератора псевдовипадкових послідовностей формується широкополосний сигнал у якому завдяки наявності в тракті фільтра низьки частот 4 використовується низькочастотна складова (мовний діапазон). Спектр низькочастотного сигналу формується фільтром Чебишева 5. Еквалайзером 6 та регулятором рівня 7 виставляється необхідний рівень сигналу та його спектральні складові. Сигнал поступає на електронний комутатор 8, керований вхід якого, через перемикач „Безупинно" - „Автомат" 13 підключається до реле акустичного електронного 14. Схемна реалізація ВЕРР забезпечує постійну часу на установку максимального рівня не більше 0,1мс, та на установку мінімального рівня значно вищу ніж час реверберації для любого приміщення (1-2 секунди), а також логарифмічний закон спадання рівня сигналу САЗ, що відповідає закону спадання рівня мови завдяки реверберації. Схемна реалізація СЕРП забезпечує більшу постійну часу на зростання чутливості реле ніж постійна часу ВЕРР на пониження рівня, що виключає можливість виникнення зворотного акустичного зв'язку за рахунок проникаючого сигналу САЗ. У режимі "Безупинно" при метрологічному контролі еквалайзером 6 та регулятором рівня 7 установлюється рівень САЗ у приміщенні що захищається, відповідно до забезпечення "Норм..." для встановленої категорії об'єкта. У режимі "Автомат" ручним регулятором електронного таймера встановлюється час задержування, який перевищує можливі паузи при розмові. Регуляторами чутливості реле акустичного встановлюються: - min чутливість - по відсутності виникнення акустичного зворотного зв'язку від проникаючого сигналу САЗ. - max чутливість - по відсутності спрацьовування реле від внутрішніх шумів приміщення. Режим "Автомат" є основним і забезпечує безупинну цілодобову роботу генератора та включення сигналу САЗ від наявності мови в приміщені. Регулятори еквалайзера, рівня виведено під пломбу та встановлюються при настройці. Регулятор чутливості реле акустичного виведено під пломбу та встановлюються при настройці. Регулятор електронного таймера виведено на передню панель та постійна часу може встанов 88011 8 люватись під час експлуатації власником за його бажанням. Реалізація функціональних вузлів генератора виконана відповідно до стандартних схемних рішень: - генератор тактової частоти і генератор псевдовипадкових послідовностей у відповідності зі схемними рішеннями викладеними в посібнику по проектуванню П. Хоровіц, У. Хілл. Мистецтво схемотехніки, Т.2, § 9.34 - § 9.40. Москва "Мир" 1983. Переклад з англійського. - вузол електронного регулювання рівня, регулятор рівня, підсилювач зі схемою електронного регулювання підсилення, діодний детектор і тригер Шмідта у відповідності зі схемними рішеннями викладеними в 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 по включенню МС TDA8563Q. Вузли генератора виконані на мікросхемах КМОП - структури і дискретних компонентах. Генератор тактової частоти і генератор псевдовипадкових послідовностей на МС серії К176, (аналоги CD4006 та CD 4030) регулятор рівня на МС серії NE5534, електронний таймер на МС серії NE555N, підсилювач потужності на МС TDA8563G з мостовою схемою вихідного каскаду. Підсилювач і тригер Шмідта акустичного електронного реле виконані на МС серії NE5534. Дискретні компоненти: конденсатори металоплівкові типу ПМ-2 з малим температурним коефіцієнтом ємності; резистори прецизійні плівкові типу RN60D. 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. Загальні технічні вимоги та методи випробувань". Відповідно до вимог технічних умов ТУ У 33.224787625.003-2003 пройшов приймальні випробовування та сертифікаційні випробовування, отримано сертифікат відповідності UA1.105.0025267 05. Департаментом спеціальних телекомунікаційних систем і захисту інформації Служби безпеки України генератор віброакустичного захисту "Топаз ГША-4" включено в „Перелік №1 технічних засобів захисту інформації рекомендованих до використовування на всіх об'єктах та установах. 9 88011 10 11 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 88011 Підписне 12 Тираж 28 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