А.В. Петраков - Основы практической защиты информации (1022811), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Так можно связать акустическое воздействие на проводв магнитном поле с возникающей ЭДС индукции на его концах. Этотипичный пример из группы индукционных акустических преобразователей. Представителем этой группы является, например, электродинамический преобразователь (рис.. 2.2).Мембрана ПодвижнаяζкатушкасюЮсРис. 2.2. Устройство электродинамического преобразователяРис. 2.3. ЭлектродинамическиймикрофонРассмотрим акустическое воздействие на катушку индуктивности ссердечником.
Механизм и условия возникновения ЭДС индукции в такой катушке сводятся к следующему. Под воздействием акустическогодавления появляется вибрация корпуса и обмотки катушки. Вибрациявызывает колебания проводов обмотки в магнитном поле, что и приводит к появлению ЭДС индукции на концах катушкиЕ=-±(Фе + Ф.),где Фс -—' магнитный поток, замыкающийся через сердечник; #в-------------магнитный лоток, замыкающийся через обмотки по воздуху.
Она зависитот вектора магнитной индукции, магнитной проницаемости сердечника,угла между вектором и осью катушки, угла между вектором и осью сердечника и площадей поперечных сечений сердечника и катушки.Индуктивные преобразователи подразделяются на электромагнитные, электродинамические и магнитострикционные.К электромагнитным преобразователям относятся такие устройствакак громкоговорители, электрические звонки (в том числе и вызывныезвонки телефонных аппаратов), электрорадиоизмерительные приборы.Примером непосредственного использования этого эффекта для целей акустического преобразования является электродинамический микрофон (рис. 2.3).ЭДС на выходе катушки определяется по формулеE±-L&■ ■.
.atгде L — 4&7гμοίϋ SIΊ — индуктивность; к — коэффициент, зависящийот соотношения параметров; / —■ длина намотки катушки; μο — магнитная проницаемость; S — площадь поперечного сечения катушки;w — число витков катушки.Возникновение ЭДС на выходе такого преобразователя принято называть микрофонным эффектом.
Можно утверждать, что микрофонный эффект может проявляться как в электродинамической, так и в290χΟτLJ2 £' 3 ί', -Ем.ЭηIIι-----1-----1-----1-----1Рис. 2.4. Схема телефонногоаппаратаРис. 2.5. Схема вызывного звонкаэлектромагнитной, конденсаторной и других конструкциях, широко используемых в микрофонах самого различного назначения и исполнения.М и к р о ф о н н ый э ф ф е к т э л е к т р о ме х а н ич е с к о г о з в о н к а т е лефонного аппарата. Электромеханический вызывной звонок телефонного аппарата — типичный представитель индуктивного акустоэлектрического преобразователя, микрофонный эффект которого проявляется при положенной микротелефонной трубке.
На рис. 2.4 приведенасхема телефоиного аппарата, а на рис. 2.5 — схема вызывного звонка.ЭДС микрофонного эффекта звонка может быть определена поформулеЕ м .э = ηρ,где ρ -— акустическое давление; η = Γ3μον}8Μ/ά2ζΜ — акустическаячувствительность звонка; здесь F — магнитодвижущая сила постоянного магнита; S — площадь якоря (пластины); μο — магнитная проницаемость сердечника; w —- число витков катушки; SM— площадь плоскогонаконечника; d — значение зазора; zM — механическое сопротивление.На таком же принципе (электромеханического вызывного звонка)образуется микрофонный эффект и в отдельных типах электромеханических реле различного назначения (рис.
2.6). Акустические колебаниявоздействуют на якорь реле. Колебания якоря изменяют магнитныйпоток реле, замыкающийся по воздуху, что приводит к появлению навыходе катушки реле ЭДС микрофонного эффекта.КСРис.Я2.6.С х е м а р а б о т ы р е л е : К С — контактнаясистема; К — катушка; С — сердечникРис. 2.7.ворителяСхема громкого-91Ми кр офонн ый э фф ект гр омко говор ителе й. Ди на ми ческ иеголовки прямого излучения, устанавливаемые в абонентских громкоговорителях, имеют достаточно высокую чувствительность к акустическомувоздействию (2...3 мВ/Па) и довольно равномерную в речевом диапазоне частот амплитудно-частотную характеристику, что обеспечиваетвысокую разборчивость речевых сигналов. Схема динамической головки представлена на рис.
2.7. ЭДС микрофонного эффекта динамической головкиЕм.э = ηρ,где η = BlS/zu — акустическая чувствительность; здесь I — длинапроводника, движущегося в магнитном поле с индукцией В; S— площадь поверхности, подверженной влиянию давления акустического поля; zM — механическое сопротивление.Известно, что абонентские громкоговорители Бывают однопрограммиыЕ и многопрограммные. В частности, у нас в стране находят достаточно широкое распространение трехпрограммные абонентские громкогово ρ ител и.Трехпрограммные абонентские громкоговорители в соответствиис ГОСТ 12.286-88 (приемники трехпрограммные проводного вещания)имеют основной канал (НЧ) и каналы радиочастоты (ВЧ), включенныечерез усилитель-преобразователь. Усилитель-преобразователь обеспечивает преобразование ВЧ сигнала в НЧ сигнал с полосой 100..
.6400 Гц .за счет использования встроенных гетеродинов. Так, например, в трехпрограммном громкоговорителе «Маяк-202» используются два гетеродина для второй и третьей программ ВЧ. Один вырабатывает частоту78 кГц, другой 120 кГц.Наличие сложной электронной схемы построения трехпрограммныхгромкоговорителей (обратные связи, взаимные переходы, гетеродины)способствует прямому проникновению сигнала, наведенного динамической головкой, на выход устройства (в линию). Не исключается и излучение наведенного сигнала на частотах гетеродинов (78 и -120 кГц).Микрофонный эффект вторичных электрочасов.
Исполнительное устройство вторичных электрочасов представляет собой шаговый электродвигатель, управляемый трехсекундными разнополярными импульсами напряжением ±24 В, поступающими с интервалом 57 сот первичных электрочасов.Микрофонный эффект вторичных часов, обусловленный акустическим эффектом шагового электродвигателя, проявляется в основном винтервалах ожидания импульсов управления. Схематически устройствошагового двигателя представлено на рис. 2.8.Степеньпроявления микрофонного эффекта вторичных электрочасов существенно зависит от их конструкции: в пластмассовом, деревянном или металлическом корпусе; с открытым или закрытым механизмом; с жестким или «мягким» креплением [13].92■:Рис. 2.8.
Устройство шагового двигателяРис. 2.9. Устройство магнитоэлектрического измерительного прибораМикрофонный эффект электроизмерительных приборов. В магнитоэлектрическом измерительном приборе имеются неподвижный постоянный магнит и подвижная рамка, которая поворачивается вокруг своей оси под воздействием собственного магнитного поля,создаваемого измеряемым напряжением, и магнитного поля постоянного магнита. Рамка соединена со стрелкой, конец которой перемещаетсяпо шкале измерения (рис. 2.9).Если акустические колебания воздействуют на рамку, онавращается под их давлением и на ее концах возникает ЭДС индукции.Практически аналогичная ситуация будет при воздействииакустических колебаний на электромагнитный измерительный прибор.Различиемеждумагнитоэлектрическимиэлектромагнитнымприборами сводится к тому, что в электромагнитном приборе .вместопостоянного магнита используется электромагнит.Следует отметить, что ЭДС микрофонного эффекта возникает и может использоваться в состоянии покоя прибора, когда он не используется для конкретных измерений.Микрофонный эффект трансформаторов.
Представителеминдукционных акустоэлектрических преобразователей являются различные трансформаторы (повышающие, понижающие, входные, выходные,питания и др.).Трансформатор состоит из замкнутого сердечника из мягкой сталиили феррита, на котором имеются как минимум две изолированные другот друга катушки (обмотки) с разными числами витков.Акустическое влияние на сердечник и обмотку трансформатора (например, на входной трансформатор усилителя звуковых частот) приведет к появлению микрофонного эффекта.
Если ЭДС индукции появляется в первичной обмотке, то во вторичной обмотке онаувеличивается в коэффициент трансформации раз.Магнитострикпионные преобразователи, Магнитострикция-г— изменение размеров и формы кристаллического тела при намагничивании — вызывается изменением энергетического состояния кристаллической решетки в магнитном поле, и, как следствие, расстояний между93узлами решетки. Наибольших значений магнитострикция достигает в ферро- иферритомагнетиках, в которых магнитное взаимодействие частиц особенно велико.Обратное по отношению к магнитострикции явление :— Виллари эффект —изменение намагничиваемости тела при его деформации. Виллари эффект обусловленизменениемподдействиеммеханическихнапряженийдоменнойструктурыферромагнетика, определяющей его намагниченность. В усилителях с очень большимкоэффициентом усиления входной трансформатор на ферритах при определенныхусловиях вследствие магнитострикционного эффекта способен преобразовыватьмеханические колебания в электрические [13].2.2.2.
Емкостные преобразователиЕмкостные преобразовывающие элементы превращают изменение емкости визменение электрического потенциала, тока, напряжения.Для простейшего конденсатора, состоящего из двух пластин, разделенных слоемдиэлектрика (воздух, парафин и др.), емкость определяется по формулеC = eS/d, .где ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика; S —-площадь поверхностикаждой пластины; d — расстояние между пластинами.Из этого соотношения следует, что емкость конденсатора зависит от расстояниямежду пластинами. При наличии в цепи емкости постоянного источника тока и нагрузкивоздействующее на пластины акустическое давление, изменяя расстояние междупластинами, приводит к изменению емкости. Изменение емкости приводит к изменениюсопротивления цепи и, соответственно, к изменению сопротивления и падениюнапряжения на сопротивлении нагрузки пропорционально акустическому давлению.
Этизависимости используются в конструкции конденсаторных микрофонов. Принципиальнаясхема конденсаторного микрофона приведена на рис. 2.10.Когда на микрофон действует волна звукового давления р, диафрагма Д движетсяотносительно неподвижного электрода — жесткой пластины П. Это движение вызываетпеременное изменение электрической емкости между диафрагмой и задней пластиной,а, следовательно, производит соответствующий электрический сигнал на выходе.Конденсаторыпеременнойемкостисвоздушнымдиэлектриком являются одним из основных элементовперестраиваемых колебательных контуров генераторных систем.Они устроены так, что система пластин вдвигаетсяРисго микрофона942 10 УСТройство конденсаторно- в ДРУГУЮ системУ плас™"· образующих конденсатор переменной емкости, па такой конденса-тор акустическое давление оказывается довольно просто, изменяя егоемкость, а, следовательно, и характеристики устройства, в которомон установлен, приводя к появлению неконтролируемого' канала утечки информации [13].2.2.3.
Пьезоэлектрический эффектИзучение свойств твердых диэлектриков показало, что некоторыеиз них поляризуются не только с помощью электрического поля, нои в процессе деформации при механических воздействиях на них. Поляризация диэлектрика при механическом воздействии на него называется прямым пьезоэлектрическим эффектом. Этот эффект имеется укристаллов кварца и у всех сегнетоэлектриков. Чтобы его наблюдать,из кристалла вырезают прямоугольный параллелепипед, грани которогодолжны быть ориентированы строго определенным образом относительно кристалла. При: сдавливании параллелепипеда одна его граньзаряжается положительно, а другая — отрицательно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
