Зайцев А.П. и др. Технические средства и методы защиты информации (7-е издание, 2012) (1095365), страница 19
Текст из файла (страница 19)
1.38. Звукоизоляция помещенийЗвуковые волны, проникнув в помещение, отражаются от его внутреннихповерхностей и увеличивают в нем интенсивность звука.Можно считать [37], что произведение интенсивности звука I пр , прошедшего через перегородку, на площадь перегородки Sпр будет представлять собоймощность Ра = I пр Sпр , а плотность энергии в помещенииεm =I пр Sпр I пр SпрPa,==cзв α ср S cзв α ср Scзв А(1.93)где α ср S = A – общее поглощение ограничивающих поверхностей помещения.Тогда уровень звука в помещенииI пр SпрεL2 = 10lg m = 10lg.ε0ε0 cзв α ср SТак как интенсивность нулевого уровня(1.94)ε0 сзв = I 0 , то величина10lg( I пр I 0 ) = Lпр является уровнем волн, прошедших перегородку. С учетомэтих замечаний выражение (1.94) можно записать в виде94L2 =10lgIпр Sпрε0cзвαср S=10lgIпр SпрI0αср S=10lgIпрI0+10lgSпрαср S= Lпр +10lg(Sпр αср S ). (1.95)Из выражения (1.95) следует, что составляющая 10lg( Sпр α ср S ) соответствует приращению интенсивности звука из-за его отражения от ограничивающих смежное помещение поверхностей.Звукоизоляцией помещения Qиз называют разность между уровнями звука с внешней стороны ограждающей конструкции L1 и внутри смежного помещения L2 :Qиз = L1 − L2 = 10lg( I1 I 0 ) − 10lg( I 2 I 0 ) =10lg( I1 I 2 ),(1.96)где I1 и I 2 – интенсивности звука, соответствующие уровням L1 и L2 .Учитывая, что уровень интенсивности звука у перегородки со стороныосновного помещения L1 = Lпад , а согласно (1.92) Qпер = Lпад − Lпр , откуда следует Lпад = Qпер + Lпр .
Тогда, принимая во внимание значение L2 из выражения (1.95), выражение (1.96) преобразуем к видуQиз = L1 − L2 = Lпад − L2 = Qпер + Lпр − L2 = Qпер + Lпр − [ Lпр + 10lg( Sпр α ср S )] == Qпер − 10lg( Sпр α ср S ).(1.97)Из (1.97) следует, что звукоизоляция помещения определяется звукоизоляцией ограждающих конструкций с поправкой 10lg( Sпр α ср S ) на увеличение уровня интенсивности прошедшего звука из-за отражений от внутреннихповерхностей смежного помещения. Величина поправки зависит от отношенияплощади перегородки Sпр к общему поглощению помещения α ср S . В гулкомпомещении звукоизоляция будет снижаться, а в заглушенных помещениях будет определяться только звукоизоляцией перегородки.Если полагать, что звуковые волны проникают через состоящую из нескольких участков с разной звукопроводностью сложную перегородку безвзаимного влияния, то общая мощность прошедших звуковых волн будет равна сумме мощностей отдельных участков перегородки:Pa = ∑ I пр.k Sпр.k ,(k )где I пр.k – поток энергии через единицу k-й поверхности площадью Sпр.k .Прохождение звука через ограждающие конструкции возможно различными путями, в первую очередь через щели и сквозные поры (так называемыйвоздушный перенос).
Через материал перегородок звук проникает из-за продольных колебаний (материальный перенос), поперечных колебаний, схожих95с колебаниями мембраны (мембранный перенос). Мембранные колебания впервом приближении можно рассматривать как колебания перегородки какединого целого с коэффициентом звукопроводности, обратно пропорциональным общей массе и с низкой резонансной частотой. С повышением частотызвука звуковая проводимость перегородки пропорционально уменьшается.При материальном переносе звукопроводимость перегородки зависит ототношения удельных акустических сопротивлений воздуха и материала перегородки, которые от частоты не зависят.От размеров щелей, пор и т.п., от их расположения и от трения воздуха оповерхности стенок пор зависит эффективность воздушного переноса. Еслиимеется не менее двух пор, удаленных друг от друга на расстояние большедлины звуковой волны, то в результате дифракции звуковые волны, падающие на перегородку на расстоянии менее половины длины волны от щелей,будут также уходить через щели.
Проводимость такой перегородки на высоких частотах будет меньше, чем на низких.Для снижения проводимости вентиляционных каналов применяют покрытие их звукопоглощающими материалами и акустические фильтры.Свойства и особенности акустических каналов утечки речевой информации из помещений вытекают из ранее рассмотренных основных положенийакустики. По акустическим каналам информация может быть перехвачена спомощью микрофонов или непосредственным прослушиванием.Наиболее опасными являются технологические окна, короба коммуникаций и вентиляционные конструкции с большой площадью поперечного сечения.
Такие конструкции на определенных частотах обладают свойствами акустических волноводов, по которым звук распространяется на значительныерасстояния. Особенно опасной ситуация становится, если поперечные размеры коробов сравнимы с длиной звуковых волн.Также опасными являются звуководы с геометрическими размерами,значительно меньшими длины волны.
К ним относятся всевозможного видащели, отверстия, сквозные зазоры в окнах и дверях. Такие звуководы снижают общую звукоизоляцию стены в несколько раз, несмотря на большое затухание в них звуковой волны (до 1…20 дБ/м).Колебания ограждающих конструкций выделенного помещения, возникающие под действием падающей волны при больших площадях поверхности,являются причиной переизлучения звуковой энергии. При достаточной величине переизлученной звуковой энергии речевая информация может быть перехвачена.Переизлучение является не единственной причиной утечки речевой информации.
Вибрационные колебания строительных конструкций создают одиниз самых опасных каналов утечки информации – виброакустический канал.Опасность канала определяется тем, что затухание звуковых колебаний в твер96дых средах (сплошной железобетон, металлические конструкции инженерныхкоммуникаций, кирпичная кладка и т.п.) характеризуется низким значением вобласти звуковых частот. Это обстоятельство определяет возможность распространения колебаний на значительные расстояния, превышающие контролируемую зону, где могут быть перехвачены регистрирующей аппаратурой.Перехват информации из выделенного помещения по несущей стене возможен в местах, расположенных через два этажа от помещения.В некоторых случаях трубы инженерных коммуникаций могут образоватьволноводы вибрационных колебаний, распространяющие сигналы на большиерасстояния. Условия образования волноводов вибрационных колебаний определяются значительной разницей величин акустических сопротивлений материалов труб и окружающей среды и наличием согласующих элементов междусредами, например батарей отопления.1.5.9.
Акустические каналы утечки речевой информации1.5.9.1. МикрофоныВсе средства акустической разведки в своей основе используют микрофоны различных типов и назначения. К основным характеристикам микрофонов относятся: чувствительность, частотная характеристика, характеристиканаправленности и уровень собственного шума [6, 7].Чувствительность определяется отношением напряжения U на выходемикрофона к звуковому давлению p на его входе при номинальной нагрузке:U(1.98)E= .рЧувствительность микрофона определяется частотой акустического сигнала, так как от частоты зависит внутреннее сопротивление.
Для определениясредней чувствительности вводится понятие среднеквадратичного значения вноминальном диапазоне частот.ВЧувствительность, выраженная в децибелах относительно величины 1,Н/мназывается уровнем чувствительности.Стационарным уровнем чувствительности называется выраженное в децибелах отношение U н при номинальной нагрузке Rн при звуковом давлении1 Па = 1 Н/м к напряжению U, соответствующему мощности p0 = 1 мВ. Зависимость уровня чувствительности от частоты называется частотной характеристикой чувствительности.Характеристика направленности представляет собой зависимость чувствительности микрофона от угла между рабочей осью микрофона (направле97ние, по которому микрофон имеет наибольшую чувствительность) и направлением на источник звука.
Эту характеристику определяют для полосы частот. Нормированная характеристика направленности, т.е. зависимость отношения чувствительности Eq , измеренной под углом q, к осевой чувствительности E0 определяется выражениемR (q) =Eq.(1.99)E0Большинство микрофонов имеет осевую симметрию. По характеристикенаправленности микрофоны, используемые для ведения акустической разведки, делятся на направленные (односторонне направленные) и остронаправленные. Графическое представление характеристик направленности называютдиаграммой направленности, которую часто представляют в полярных координатах.Коэффициент направленности G – отношение квадрата осевой чувствительности микрофона в свободном поле E0 к среднеквадратичной чувствительности по всем радиальным направлениям Eqs :G=E0.Eqs(1.100)Его определяют для полосы частот.Уровень собственного шума микрофона L, приведtнный к акустическомувходу, определяют как уровень эквивалентного звукового давления рш, привоздействии которого на микрофон получилось бы выходное напряжение,равное выходному напряжению микрофона Uш, развиваемое им в отсутствиезвуковых колебаний:L=20lg(рш / р0 ),(1.101)где рш = Uш / E0; E0 – осевая чувствительность; р0 = 2×10–5 Па.Микрофоны по принципу электромеханического преобразования делятсяна электродинамические, электростатические, электромагнитные и релейные.Электродинамические микрофоны по конструкции механической системы делятся на катушечные (динамические) и ленточные [6].
Электростатические делятся на конденсаторные, в том числе и электретные, и пьезомикрофоны. Электромагнитные делятся на односторонние и дифференциальные.Релейные делятся на угольные и транзисторные.По акустическим характеристикам микрофоны делятся на приемникидавления, приемники градиента давления, комбинированные и групповые.Особенностью приемника давления является то, что его подвижная механическая система (диафрагма) подвержена воздействию звуковых волн толькос одной стороны.98У приемника градиента давления подвижная механическая система открыта для звуковых волн с обеих сторон, поэтому на нее действует разность давлений волн, падающих на фронтальную поверхность диафрагмы и огибающихее с тыльной стороны.Для получения различных форм характеристик направленности обычнокомбинируют приемники давления и градиента давления.Динамический микрофон представляет собой катушку, находящуюся вмагнитном поле кольцевого магнита и жестко связанную с диафрагмой.Конденсаторный микрофон – это конденсатор, у которого один из элементов массивный, а другой – тонкая натяжная мембрана.
При колебанияхмембраны емкость конденсатора изменяется, а заряд q остается неизменным(конденсатор в цепи постоянного тока с последовательно включенным большим сопротивлением нагрузки Rн не успевает разряжаться). В результате изменяется напряжение на конденсаторе в соответствии с выражениемdu(1.102)i =C c .dtНапряжение снимается с сопротивления нагрузки.В электретном микрофоне поляризующее напряжение образовано предварительной электризацией одного из электродов, изготовляемого из полимеров или керамических поляризующихся материалов. Такой электрод имеет металлическое покрытие, которое является электродом конденсатора, а электретслужит лишь источником поляризующего напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
