Дипломная работа: Разработка лабораторной установки по исследованию каналов утечки речевой информации
-
К1 в положении 1,
К2 в положении 2, К3 в положении 2 – реализуется тональный метод исследования
вибрационного канала утечки информации;
-
К1 в положении 2,
К2 в положении 1, К3 в положении 2 – реализуется шумовой метод исследования
акустического канала утечки информации;
-
К1 в положении 2,
К2 в положении 2, К3 в положении 2 – реализуется шумовой метод исследования
вибрационного канала утечки информации;
-
К1 в положении 1,
К2 в положении 1, К3 в положении 1 – реализуется калибровка микрофона 1 при
тональном методе исследования каналов утечки информации;
-
К1 в положении 2,
К2 в положении 1, К3 в положении 2 – реализуется калибровка микрофона 1 при
шумовом методе исследования акустического канала утечки информации;
Функциональная схема
лабораторной установки по исследованию акустоэлектрических каналов утечки
информации приведена на рис. 2.2
Положение ключей:
-
К1 в положении 1,
К2 в положении 1 – реализуется тональный метод исследования
акустоэлектрического канала утечки информации;
-
К1 в положении 2,
К2 в положении 1 – реализуется шумовой метод исследования акустоэлектрического
канала утечки информации;
-
К1 в положении 1,
К2 в положении 2, подключается измерительный микрофон 2 – реализуется
калибровка микрофона 1 при тональном методе исследования каналов утечки
информации;
-
К1 в положении 2,
К2 в положении 2, подключается измерительный микрофон 2 – реализуется
калибровка микрофона 1 при шумовом методе исследования каналов утечки
информации;
Рис. 2.1. Функциональная
схема лабораторной установки по исследованию воздушных и вибрационных каналов
утечки информации
Рис. 2.2.. Функциональная
схема лабораторной установки по исследованию акустоэлектрических каналов утечки
информации
3. РАЗРАБОТКА
НЕСТАНДАРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
3.1 Определение
электрических и акустических параметров экранированной звукопоглощающей камеры
К основным параметрам
экранированной звукопоглощающей относятся степень поглощения звуковых колебаний
и экранирующая способность в отношении влияния на исследуемые образцы внешних
электромагнитных полей.
В качестве камеры принята
металлическая камера с габаритами 900´1400´1300 мм
В соответствии с
техническим заданием она должна удовлетворять следующим условиям:
-
подавление
электрических и магнитных полей 20-40 дБ;
-
подавление
звукового давления 20-40 дБ;
-
максимальные
габариты камеры 1500´1500´1500 мм
В качестве
звукопоглощающего материала принят поролон. Выбор остановим в его пользу в силу
незначительной стоимости данного вида звукопоглотителя, распространенности и
доступности в продаже. Конечно, можно использовать и другие звукопоглощающие
материалы с более высокой степенью поглощения, но во-первых нам не требуется
такая качественная звукоизоляция для выполнения санитарных норм в лаборатории,
а во-вторых стоимость качественных звукопоглотителей на порядок выше стоимости
поролона. При правильной установке поглотителя внутри камеры можно добиться
общего уровня звукоизоляции, удовлетворяющего техническому заданию.
Для расчета эффективности
экранирования камерой электрических и магнитных полей воспользуемся
ориентировочными формулами (3.1) и (3.2) [6]:
, (3.1)
, (3.2)
где ЭЭ и Эм
– эффективность экранирования для электрической и магнитной составляющих
электромагнитного поля;
ЭПЛ –
эффективность экранирования полупространства от падающей плоской волны
бесконечным экраном;
l - длина волны;
R – эквивалентный радиус экрана;
, (3.3)
где a, b, c – линейные
размеры экрана.
Таким образом, получаем:
. (3.4)
. (3.5)
В качестве экранирующего
материала возьмем сталь толщиной 0,5 мм для которого ЭПЛ = 150 дБ на
частоте 10 кГц.
Рассчитаем эффективность
экранирования:
. (3.6)
. (3.7)
Как видим, камера с
такими линейными размерами, выполненная из данного материала пригодна для
экранирования внешних электромагнитных полей.
Реальное затухание
звукового давления и электромагнитных волн оценим практическим способом.
Конструкция и размеры
камеры приведены в приложении 1
3.2 Разработка
структурной и функциональной схемы акустического излучателя
При разработке
структурной схемы датчика акустического поля требуется выполнить следующие
условия технического задания:
·
развиваемое
звуковое давление на расстоянии 1 м от излучателя не менее 120 дБ (20 Па).
·
тип генерируемых
колебаний:
-
шум с
распределением мгновенных значений по нормальному закону с независимой
регулировкой уровня в октавных полосах на средне - геометрических частотах 250,
500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц; диапазон регулировки ±20 дБ.
-
гармонические
колебания с частотами fср.г.
±15%, где fср.г.=250, 500, 1000, 2000, 4000,
8000 Гц. С независимой регулировкой уровней по частотам в диапазоне ±20 дБ.
Как следует из задания, в
качестве первичного источника акустических сигналов необходимо разработать
генератор шума с нормальным распределением мгновенных значений, возможно в
качестве генератора шума использовать внешние источники: кассетный магнитофон с
записью шума, стандартные источники шума. В случае с гармоническими колебаниями
воспользуемся обычным генератором низкой частоты (Г3-102, Г3-112, и др.).
Для независимой
регулировки уровня в октавных полосах на средне - геометрических частотах 250,
500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц встает вопрос о разработке октавного
эквалайзера.
Наконец, для того чтобы
развить требуемое звуковое давление, нужно первичный сигнал усилить с помощью
усилителя мощности звуковой частоты.
На выходе акустического
излучателя стоит акустическая система, которая создает требуемое звуковое
давление.
Таким образом, можно
выделить структуру акустического излучателя, состоящую из четырех основных
блоков:
-
источник
первичного сигнала;
-
октавный
эквалайзер;
-
усилитель
мощности звуковой частоты;
-
акустическая
система.
Структурная схема
акустического излучателя изображена на рис. 3.1
Рис. 3.1. Структурная схема
акустического излучателя.
Разработку функциональной схемы датчика акустического
поля начнем с выбора акустической системы. Она должна удовлетворять следующим
условиям:
-
диапазон
воспроизводимых частот 100 Гц-10000 Гц;
-
развиваемое
звуковое давление 20 Па;
-
экранированный
точечный излучатель;
Из ряда диффузорных электродинамических
громкоговорителей выбираем громкоговоритель 10ГД-36, со следующими основными
параметрами:
-
диапазон
воспроизводимых частот 63 Гц-20000 Гц;
-
паспортная
мощность 15 Вт;
-
номинальное
электрическое сопротивление 4 Ом;
-
развиваемое
стандартное звуковое давление 0,2 Па;
-
габариты
200´200 мм.
Под точечным понимается излучатель, линейные размеры
которого не превышают 10% размеров исследуемой преграды. Данный громкоговоритель
удовлетворяет этому условию. Для экранирования электрических и магнитных полей
создаваемых магнитной системой громкоговорителя закроем диффузор заземленной
мелкоячеистой металлической сеткой.
Звуковое давление PЗВ (Па), развиваемое
громкоговорителем, жестко связано с подаваемой на него электрической мощностью W (Вт) (мощность,
рассеиваемая на сопротивлении, равном по величине номинальному электрическому
сопротивлению громкоговорителя, при напряжении, равном напряжению на зажимах
громкоговорителя) и средним стандартным звуковым давлением PСТ (Па) (среднее
звуковое давление, развиваемое громкоговорителем в номинальном диапазоне частот
на рабочей оси на расстоянии 1 м от рабочего центра при подведении к нему
напряжения, соответствующего электрической мощности равной 0,1 Вт) соотношением
(3.8).
. (3.8)
Таким образом, чтобы получить звуковое давление 20 Па
необходимо к громкоговорителю подвести электрическую мощность:
. (3.9)
Естественно, что приведенные числа являются
ориентировочными, так как обусловлены определенными уровнями шума, его
спектральными характеристиками, а также заданным стандартным звуковым давлением
громкоговорителя. Однако они позволяют выдвинуть максимальные требования к
характеристикам усилителя мощности.
Отсюда следует, что необходимо разработать усилитель с
выходной мощностью не менее 10 Вт и коэффициентом усиления не менее 50 дБ.
Значительный запас мощности, которым обладает усилитель, позволяет получить
большой динамический диапазон громкости, что улучшает стабильность работы при
номинальной мощности и обеспечивает незначительные нелинейные искажения.
Максимальная выходная мощность, которая может быть передана в нагрузку,
определяется максимальными значениями напряжения, действующего на выходе
усилителя, и тока, протекающего через усилитель при заданной нагрузке.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 |