Устройство виброакустического зашумления помещения с возможностью контроля технического состояния
DEVICE FOR VIBROACOUSTIC NOISE REDUCTION OF ROOM WITH ABILITY TO MONITOR TECHNICAL CONDITION

Изобретение относится к области электротехники и электроники, в частности к средствам создания искусственных виброакустических помех и может быть использовано для осуществления виброакустического зашумления защищаемого помещения и его ограждающих конструкций.
Известны магнитодинамические и пьезокристаллические виброизлучатели. Магнитодинамические виброизлучатели по структуре похожи на звуковые динамики, но колеблющиеся элементы более массивны (для повышения эффективности передачи вибрации в конструкцию, к которой они крепятся). Пьезокристаллические виброизлучатели состоят из цилиндрического металлического корпуса с закрепленным внутри пьезокристаллом. При подаче напряжения на кристалл происходит его сжатие. Таким образом, при подаче на кристалл шумового сигнала он передает колебания корпусу датчика, а тот в свою очередь через крепление в конструкцию, к которой он крепится [1].
Известно устройство вибрационного зашумления канала утечки акустической речевой информации. Устройство содержит электрический генератор, формирующий шумовой сигнал и подключенный к вибровозбудителю, инерционную массу, соединенную с вибровозбудителем. Вибровозбудитель соединен с зашумляемым элементом помещения. При этом вибровозбудитель прижат непосредственно к зашумляемому элементу помещения, противовес прижат непосредственно к вибровозбудителю, противовес с вибровозбудителем прижаты упругим прижимом к зашумляемому элементу. Второй конец упругого прижима закреплен на неподвижном или зашумляемом элементе помещения. Также противовес имеет ограничительные выступы для удержания вибровозбудителя, генератор шумового сигнала конструктивно объединен с противовесом, а устройство снабжено набором сменных прижимов, вибровозбудителей, противовесов и их креплений к элементам помещения [2].
Известен излучатель виброакустических помех, содержащий генератор шума звуковых частот, выполненный с возможностью питания от источника переменного тока, формирователь виброакустических сигналов, выполненный с возможностью закрепления на обрамлении помещения, и электрическую связь генератора шума и формирователя виброакустических сигналов, у которого формирователь виброакустических сигналов выполнен в виде электромагнитного вибратора, имеющего постоянный магнит, индукционную катушку, подвижный керн и узел механического воздействия на обрамление помещения [3].
Представленные устройства имеют два общих недостатка, во-первых, виброизлучатели предложенных устройств не способны создавать вторичные акустические шумы, во-вторых, устройства не способны сигнализировать о выходе из строя того или иного виброизлучателя, что в свою очередь приведет к снижению интенсивности активного зашумления защищаемого помещения и как следствие к снижению его защищенности от перехвата речевой информации злоумышленниками.
Известен источник шума для виброакустического зашумления помещения, который содержит электроакустический преобразователь и генератор электрического шумового сигнала, электровибрационный преобразователь, причем корпус источника шума и электроакустический преобразователь образуют резонансную камеру, а электровибрационный преобразователь жестко закреплен на внутренней стенке основания корпуса источника шума [4].
В отличие от предыдущих устройств указанный источник шума способен создавать вторичные акустические шумы, однако за счет того, что электроакустический преобразователь и корпус источника шума образуют резонансную камеру созданный шум будет тональным, что не будет способствовать перекрытию всех октавных полос. Во-вторых, прототип способен сигнализировать о выходе из строя виброизлучателя только в том случае, если оператор находился в защищаемом помещении в момент выхода из строя одного из источников шума. В случае, когда поломка источника шума произойдет в момент отсутствия оператора другие, функционирующие источники шума, размещенные в помещении продолжая работать и создавать акусто-вибрационное зашумление не позволят определить факт выхода одного из источников шума из строя. Кроме того, даже при выходе из строя в момент присутствия оператора, сам оператор, обнаружив снижение амплитуды тональности не сможет визуально определить неисправное устройство.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства виброакустического зашумления заключающихся в обеспечении возможностей формирования вторичного акустического шумового сигнала и визуального контроля технического состояния устройства.
Этот технический результат достигается тем, что устройство виброакустического зашумления помещения с возможностью контроля технического состояния, содержащее электроакустический преобразователь и генератор шума, содержащий электровибрационный преобразователь, в котором корпус источника шума и электроакустический преобразователь образуют резонансную камеру, а электровибрационный преобразователь жестко закреплен на внутренней стенке основания корпуса источника шума для эффективной передачи вибрации через основание корпуса на объект, на котором закреплен источник шума, дополнительно содержит, вибрационно-шумовую камеру, жестко прикрепленную к внешнему корпусу источника шума, которая содержит сферы, изготовленные из эпоксидной смолы, диаметр которых равен 1/20 объема вибрационно-шумовой камеры, а их количество выбирается из расчета заполнения 1/3 объема вибрационно-шумовой камеры, причем вибрационно-шумовая камера выполняется в виде прозрачной полусферы.
За счет включения в устройство вибрационно-шумовой камеры, жестко прикрепленной к внешнему корпусу источника шума, содержащей сферы, изготовленные из эпоксидной смолы, диаметр которых равен 1/20 объема вибрационно-шумовой камеры, а их количество выбирается из расчета заполнения 1/3 объема вибрационно-шумовой камеры обеспечивается формирование вторичного акустического шумового сигнала, а за счет того, что вибрационно-шумовая камера выполняется в виде прозрачной полусферы обеспечивается возможность визуального контроля технического состояния устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена структурно-функциональная схема устройства виброакустического зашумления помещения с возможностью контроля технического состояния, в составе:
1 - корпус источника шума;
2 - вибрационно-шумовая камера;
3 - сферы, изготовленные из эпоксидной смолы;
4 - поверхность ограждающей конструкции защищаемого помещения;
5 - площадка контакта вибрационно-шумовая камера с корпусом источника шума;
6 - эластичная манжета;
7 - блок питания;
8 - кабель питания;
9 - неисправное устройство виброакустического зашумления помещения;
10 - исправное устройство виброакустического зашумления помещения.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии для обеспечения защиты переговоров в защищаемом помещении оба устройства виброакустического зашумления помещения 9 и 10 подключаются через кабель питания 8 к блоку питания 7 и осуществляют виброционное зашумление ограждающей конструкции 4 и акустическое зашумление помещения, при этом энергия возникших при включении устройства виброакустического зашумления помещения колебаний передается сферам, изготовленным из эпоксидной смолы 3, которые начинают хаотично двигаться внутри вибрационно-шумовых камер 2, которые крепятся к корпусу источника шума 1, через площадку контакта вибрационно-шумовой камеры с корпусом источника шума 5. Крепление вибрационно-шумовой камеры к корпусу источника шума может осуществляться с помощью клея, либо резьбового соединения, либо эластичной манжеты 6.
При этом соударение сфер друг с другом и стенками вибрационно-шумовых камер приведет к формированию вторичного акустического зашумления. За счет того, что стенки вибрационно-шумовых камер выполнены из ударопрочного прозрачного материала с наименьшим значением ударной вязкости, например, полистирола или полиметилметакрилата, во-первых, потери энергии перемещающихся хаотично сфер будут минимальны, а воспроизводимый ими шумовой эффект максимальным, во-вторых, через прозрачные стенки вибрационно-шумовых камер оператор системы защиты будет видеть хаотичное движение сфер внутри камер, тем самым контролируя состояние всех устройств виброакустического зашумления помещения.
В случае неисправности устройства виброакустического зашумления помещения 9, например, по причине потери контакта цепи питания из-за длительных вибрационных нагрузок, все сферы покоятся на дне вибрационно-шумовой камере, что может служить оператору системы защиты доказательством того, что данное устройство виброакустического зашумления помещения не выполняет больше своих функций.
Диаметр сфер, изготовленных из эпоксидной смолы, равный 1/20 объема вибрационно-шумовой камеры и их количество, выбранное из расчета заполнения 1/3 объема вибрационно-шумовой камеры, обеспечивает квазиоптимальные траектории движения сфер и набора ими скорости и энергии для соударений.
Сферическая форма вибрационно-шумовой камеры обеспечит углы отражения сфер после удара близкие к углам, под которыми сферы соударяются со стенками вибрационно-шумовой камеры, что в свою очередь снизит количество низкоэнергетических скользящих соударений.
Существующие виброакустические системы защиты информации могут быть улучшены за счет применения предложенного технического решения, для чего перед вводом системы в эксплуатацию на все виброизлучатели системы виброакустической защиты с использованием, либо клея, либо болтового соединения, либо эластичной манжеты закрепляются вибрационно-шумовые камеры, содержащие сферы, изготовленные из эпоксидной смолы. Перед включением, когда питание на виброизлучатели не подается все сферы внутри вибрационно-шумовых камер под действие силы тяжести будут находиться на дне камер в состоянии покоя. При необходимости реализации защиты переговоров, проводимых в помещении на виброизлучатели подается питание и энергия хаотических колебаний корпуса виброизлучателя передается через площадку контакта вибрационно-шумовой камеры с корпусом источника шума размещенным внутри нее сферам, которые начинают хаотично двигаться внутри камеры, соударяясь друг с другом и стенками камеры, тем самым создавая вторичный источник шума. При этом прозрачные стенки камеры позволяют оператору контролировать исправность виброизлучателей путем визуального осмотра поведения сфер внутри камер. Для оценки готовности системы защиты к применению по предназначению оператору системы достаточно осмотреть поведение сфер внутри вибрационно-шумовых камер.
Предложенное устройство достаточно легко изготовить, оно простое в эксплуатации и может применяться для защиты речевой информации с источником виброакустических шумов любой формы и размеров посредством эластичной манжеты, клея, либо болтового соединения. Сферы для повышения контрастности могут быть выполнены с дополнением ярких пигментов, а внутренняя непрозрачная стенка вибрационно-шумовой камеры может быть покрывается белым цветом.
Результатом реализации данного технического решения может быть реальное расширение функциональных возможностей устройства, связанных с обеспечением формирования вторичного акустического шумового сигнала и возможности визуального контроля технического состояния устройства.
Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого изобретения показывает, что заявленное изобретение, за счет использования в составе устройства, вибрационно-шумовой камеры, жестко прикрепленной к внешнему корпусу источника шума, содержащей сферы, изготовленные из эпоксидной смолы, диаметр которых равен 1/20 объема вибрационно-шумовой камеры, а их количество выбирается из расчета заполнения 1/3 объема вибрационно-шумовой камеры, которая в свою очередь выполнена в виде прозрачной полусферы позволяет получить технический результат, состоящий в расширении функциональных возможностей устройства виброакустического зашумления, заключающихся в обеспечении возможностей формирования вторичного акустического шумового сигнала и визуального контроля технического состояния устройства, что было невозможно в прототипе.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Методы активной защиты акустической (речевой) информации. SecurityLab.ru - информационный портал. Доступ к сайту - https://www.securitylab.ru/blog/personal/aguryanov/29984.php.
2. Патент РФ №2556272.
3. Патент РФ №21490.
4. Патент РФ №2408143 - прототип.