ИСТОЧНИК ШУМА ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО ЗАШУМЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЯ

Заявляемая полезная модель относится к средствам создания искусственных помех и может быть использована при осуществлении виброакустического зашумления помещений.
Известен излучатель виброакустических помех, который содержит генератор шума звуковых частот, формирователь виброакустических сигналов, выполненный с возможностью закрепления на обрамлении помещения, и электрические линии связи соединяющие генератор шума с каждым из формирователей виброакустических сигналов, выполненных в виде электромагнитного вибратора, имеющего постоянный магнит, индукционную катушку, подвижный керн и узел механического воздействия на обрамление помещения (см. Свидетельство РФ на полезную модель №21490) [1]. Недостатками описываемого устройства являются:
- отсутствие возможности настройки параметров излучаемого каждым излучателем шума, т.к. каждый излучатель подключается непосредственно к выходу общего генератора шума;
- низкое звуковое давление излучаемого шума ввиду потерь мощности в проводах линий связи;
- сложность монтажа устройства, т.к. количество проводных линий связи равно количеству формирователей виброакустических сигналов и все они (линии связи) должны быть подключены к одному общему генератору шума;
- имеется возможность несанкционированного съема аудиоинформации в паузах между сеансами виброакустического зашумления, т.к. применяемые формирователи виброакустических сигналов могут работать как излучатели, так и как приемники акустических сигналов.
Вследствие перечисленных недостатков устройство не может обеспечить эффективную защиту речевой информации.
Известно устройство виброакустического зашумления помещения по свидетельству на полезную модель №27442 [2], содержащее источник питания, блок виброакустического генерирования шума, включающего по меньшей мере, один генератор шума и, по меньшей мере, один вибропреобразователь, при этом каждый вывод источника питания по соответствующей линии электропитания соединен с входом питания соответствующего генератора шума, выход которого подключен к входу соответствующего вибропреобразователя.
Недостатками известного устройства являются:
- отсутствие возможности индивидуальной настройки параметров излучаемого шума для каждого вибропреобразователя, вследствие этого недостаточно эффективна защита речевой информации;
- низкое звуковое давление излучаемого шума вибропреобразователей, что при наличии щелей, отверстий и пр. в ограждающих конструкциях помещения может приводить к утечке акустической информации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является генератор-излучатель, входящий в состав аппаратуры защиты информации от акустической разведки «Соната АВ» [3]. Система виброакустической и акустической защиты «Соната-АВ» предназначена для активной защиты речевой информации в выделенных (защищаемых) помещениях, от утечки по акустическим и виброакустическим каналам.
Генераторы-излучатели (источники шума) являются комбинацией либо электроакустического преобразователя и генератора электрического шумового сигнала, либо вибрационного преобразователя и генератора электрического шумового сигнала, и предназначены для возбуждения акустического шума в помещениях. Настройка параметров излучаемого шума (программирование) осуществляется при помощи программатора, включаемого на время настройки аппаратуры. Настройки, заданные при программировании, сохраняются в энергонезависимой памяти генераторов-излучателей.
Недостатками являются:
- отсутствие универсальности, обусловленное наличием двух типов источников шума - акустического и вибрационного;
- большие габариты генераторов-излучателей за счет применения в них в качестве преобразователей электродинамических головок.
Техническим результатом, на который направлена заявляемая полезная модель, является создание универсального источника шума, который может работать как вибрационный или акустический источник шума, так и виброакустический источник шума, благодаря чему универсальный источник шума может осуществлять защиту речевой информации от утечки по акустическому или виброакустическому каналам или по обоим каналам одновременно, а также уменьшение габаритов, благодаря введению в устройство резонансной камеры и за счет применения в качестве преобразователей - пьезокерамических излучателей.
Указанный технический результат достигается за счет того, что источник шума, содержащий электроакустический преобразователь и генератор шума, согласно изобретению, дополнительно содержит электровибрационный преобразователь, причем 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.
При этом генератор шума является электрическим программируемым генератором шума (ЭПГШ) и выполнен двухканальным с возможностью как одновременной работы двух его каналов, так и одного из них, при этом выход первого канала ЭПГШ подключен к электроакустическому преобразователю, а выход второго канала ЭПГШ к электровибрационному преобразователю.
При этом электроакустический преобразователь и электровибрационный преобразователь являются пъезокерамическими преобразователями.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется следующими графическими материалами.
Фиг.1 - схематическое изображение конструкции источника шума.
Фиг.2 - блок-схема источника шума.
Фиг.3 - блок-схема виброакустического зашумления помещения в режиме программирования.
Фиг.4 - блок-схема виброакустического зашумления помещения в рабочем режиме.
Заявляемый источник 3 шума (фиг.1) выполнен в виде корпуса 18 с расположенными в нем генератором электрического шумового сигнала ЭПГШ 5, электроакустическим преобразователем 14 и электровибрационным преобразователем 15. Электроакустический преобразователь 14 образует с корпусом 18 резонансную камеру 19. Электровибрационный преобразователь 15 жестко закреплен на внутренней стенке основания корпуса источника шума 3 для эффективной передачи вибрации через основание корпуса 18 на объект 21, на котором закреплен источник шума.
Генератор 5 шума является электрическим программируемым генератором шума (ЭПГШ) и выполнен двухканальным с возможностью как одновременной работы двух его каналов, так и одного из них, при этом выход первого канала ЭПГШ 5 подключен к электроакустическому преобразователю 14, а выход второго канала ЭПГШ 5 к электровибрационному преобразователю 15 (фиг.2).
Электроакустический преобразователь 14 и электровибрационный преобразователь 15 являются соответствующими пъезокерамическими преобразователями, что существенно уменьшает их габариты по сравнению с прототипом.
Для осуществления своей функции заявляемый источник 3 шума своим входом 17 подключен к линии 4 связи, и через программатор 2 подключен к блоку 1 питания (фиг.3). К линии 4 связи может быть подключено несколько источников 3 шума в зависимости от требуемого воздействия на акустическую обстановку в обслуживаемом помещении.
Генератор шума (ЭПГШ) 5 может быть выполнен по следующей схеме. В состав ЭПГШ 5 входит: разделитель сигналов 6, стабилизатор 16, микроконтроллер 7, первый цифроаналоговый преобразователь ЦАП 8, первый регулятор 9 уровня, второй ЦАП 10, второй регулятор 11 уровня, первый регулируемый усилитель 12 мощности, второй регулируемый усилитель 13 мощности.
При этом вход разделителя сигналов 6, являющийся входом 17 источника шума 3, подключен к линии 4 связи, а первый выход разделителя сигналов подключен к стабилизатору 16, выходы которого подключены ко входам питания блоков ЭПГШ 5. Второй выход разделителя сигналов 6 подключен к информационному входу микроконтроллера 7, первый информационный выход которого подключен к цифровому входу первого ЦАП 8, аналоговый выход которого подключен к сигнальному входу первого усилителя 12 мощности, а второй информационный выход микроконтроллера 7 подключен к входу первого регулятора 9 уровня, выход которого подключен к управляющему входу первого усилителя 12 мощности, а третий информационный выход микроконтроллера подключен к цифровому входу второго ЦАП 10, аналоговый выход которого подключен к сигнальному входу второго регулируемого усилителя 13 мощности, а четвертый информационный выход микроконтроллера подключен к входу второго регулятора 11 уровня, выход которого подключен к управляющему входу второго усилителя 13 мощности. При этом выход первого усилителя 12 мощности, являющийся выходом первого канала ЭПГШ 5, подключен к электроакустическому преобразователю 14, а выход второго усилителя 13 мощности, являющийся выходом второго канала ЭПГШ 5, подключен к электровибрационному преобразователю 15.
Указанный пример выполнения генератора 5 шума (ЭПШГ) не является исчерпывающим, он приведен лишь для понимания сущности изобретения.
Работа устройства. Заявляемый источник 3 шума может работать в одном из двух режимов: режим программирования (фиг, 3) и рабочий режим (фиг.4). В режиме программирования (фиг.3) оператор с помощью программатора 2 задает параметры рабочего режима устройства (громкость каждого канала, тип спектра и пр.), которые сохраняются в энергонезависимой памяти ЭПШГ 5 (например, в энергонезависимой памяти микроконтроллера 7 на фиг.2). В рабочем режиме устройство решает свою главную задачу - зашумление помещения акустическим и/или вибрационным помехами, имеющими параметры, заданные оператором при программировании. При этом каждый источник 3 шума, подключенный к линии 4 связи, может иметь свои индивидуальные параметры излучаемых шумовых акустических и/или вибрационных помех.
При работе в режиме программирования напряжение, вырабатываемое блоком 1 питания, поступает на вход программатора 2. В программаторе 2 это напряжение смешивается с информационными сигналами, поступающими от органов управления программатором 2, например, от клавиатуры. С помощью этих органов управления оператор задает требуемые параметры излучения каждого из подключенных к линии 4 связи источников 3 шума. Напряжение питания, смешанное с информационными сигналами, содержащими необходимые параметры для источников 3 шума, поступает с выхода программатора 2 в линию 4 связи и далее на входы 17 всех источников 3 шума, подключенных к линии 4 связи.
В источнике 3 шума напряжение поступает на вход ЭПГШ 5. В примере реализации ЭПГШ 5, приведенном на фиг.2, этим входом является вход его разделителя 6 сигналов. В разделителе 6 сигналов информационные сигналы и напряжение питания разделяются, причем информационные сигналы поступают в микроконтроллер 7 для их дальнейшей обработки, а напряжение питания - в стабилизатор 16 для получения из него напряжений питания для блоков ЭПГШ 5. Микроконтроллер 7 выделяет из поступивших информационных сигналов параметры настройки блоков ЭПГШ 5 и записывает их в свою энергонезависимую память. Такими параметрами являются: адрес источника 3 шума, форма и спектр сигналов, формируемых первым и вторым каналами ЭПГШ 5 шума, уровень шума, генерируемого первым и вторым каналами ЭПГШ 5 и пр. При выключении питания настройки не стираются из энергонезависимой памяти микроконтроллера 7, и при следующем включении параметры устройства восстанавливаются до состояния на момент выключения питания.
В рабочем режиме (фиг.4) напряжение от блока 1 питания поступает в линию 4 связи и далее на вход 17 всех источников 3 шума, подключенных к линии 4 связи. В каждом источнике 3 шума напряжение поступает на вход ЭПГШ 5, а именно, на его разделитель 6 сигналов, через который напряжение поступает в стабилизатор 16 для получения стабилизированных напряжений питания для блоков ЭПГШ 5. Шумовые сигналы первого и второго каналов генерируются в цифровом виде программным обеспечением микроконтроллера 7 в соответствии с параметрами, хранящимися в его энергонезависимой памяти. Сформированные таким образом цифровые шумовые сигналы с первого и третьего информационных выходов микроконтроллера 7 поступают на входы первого и второго ЦАП 8 и 10, производящих преобразование цифровых сигналов в аналоговую форму. Далее шумовые сигналы в аналоговом виде поступают на сигнальные входы первого и второго регулируемых усилителей мощности 12 и 13. Информация о текущих уровнях излучаемой помехи первого и второго каналов формируется программным обеспечением микроконтроллера 7 на его втором и четвертом информационных выходах, откуда она поступает на первый и второй регуляторы 9 и 11 уровня, которые вырабатывают сигналы управления, поступающие на управляющие входы первого и второго регулируемых усилителей мощности 12 и 13. Усиленные по мощности шумовые сигналы с выходов первого и второго регулируемых усилителей мощности 12 и 13, являющихся выходами первого и второго каналов ЭПГШ 5, поступают, соответственно, на электроакустический преобразователь 14 и на электровибрационный преобразователь 15.
Электроакустический преобразователь 14 излучает акустические колебания в резонансную камеру 19 (фиг.1). Резонансная камера 19 имеет акустический контакт 20 с воздушной средой помещения, в котором располагается заявляемое устройство. При прохождении акустического шумового сигнала от электроакустического преобразователя 14 через резонансную камеру 19 происходит окончательное формирование его спектра, а его уровень поднимается до требуемого для решения поставленной задачи.
Электровибрационный преобразователь 15 имеет жесткий механический контакт с корпусом 18, что при креплении корпуса к твердому объекту 21 (например, к стене комнаты или к окну), позволяет практически без потерь передать колебания электровибратора 15 через основание корпуса 18 на этот объект, и, в конечном итоге, воздействовать заданным образом на акустическую обстановку в обслуживаемом помещении.
Предложенное устройство компактно и несложно в изготовлении, надежно перекрывает каналы утечки акустической информации. Оно позволит существенно повысить оперативность и эффективность защиты помещений от несанкционированного съема информации.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Свидетельство РФ на полезную модель №21490 И излучатель виброакустических помех. Опубликовано: 20.01.2002.
2. Свидетельство на полезную модель №27442 Устройство виброакустического зашумления помещения. Опубликовано: 27.01.2003.
3. Аппаратура защиты информации от акустической разведки «Соната АВ». Разработчик ЗАО «АННА», Москва. Интернет-ресурс наиболее близкий аналог: http;//www.npoanna.ru/Content.aspx?name=models. sonata-av2b.