Исследование эффективности метода ультразвукового подавления диктофонов
Реферат
Объект исследования - метод ультразвукового подавления диктофонов.
Цель проекта - исследовать эффективность ультразвукового подавления
диктофонов, улучшение эффективность подавления диктофонов.
Методы разработки - разработка печатной платы с помощью программного
обеспечения «Sprint-Layout 6».
Для реализации поставленной цели в дипломном проекте проведен обзор
методов подавления диктофоне, проанализированы структурную схема
ультразвукового подавителя диктофонов. Проанализирована принципиальная схема
усилителя для ультразвукового подавителя диктофонов. Разработана печатная плата
подавителя. Проведены эксперименты для определения эффективности подавления
диктофонов ультразвуковыми и электромагнитным методом, модернизирован
двухчастотный метод подавления.
В дипломном проекте изложены требования к охране труда при разработке
данного устройства с целью обеспечения безопасности работающих и создания
рабочей обстановки, соответствующей санитарно - гигиеническим требованиям. Рассмотрена пожарная
безопасность.
Рассчитана стоимость научно - исследовательской работы.
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОДАВЛЕНИЯ, МЕТОД, ДИКТОФОН, УРОВЕНЬ, ДВУХЧАСТОТНАЯ
ПОДАВЛЕНИЯ, ОДНОЧАСТОТНАЯ ПОДАВЛЕНИЯ, ВИСОКОЧАСТОТНОЕ, РАЗБОРЧИВОСТЬ.
Содержание
Перечень условных
обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов
Введение
1. Методы подавления
несанкционированной записи на диктофон
1.1 Одночастотный метод УЗ подавления диктофона
1.2 Двухчастотный метод УЗ подавления диктофона
1.3 УЗ метод, основанный
на нелинейном взаимодействии ультразвуковых колебаний с воздухом
1.4 Метод
электромагнитного подавления диктофонов
1.5 Модернизированный
акустический метод подавления диктофонов
2. Обзор аналогичных
устройств
3. Оценка вредного
воздействия на организм человека разных методов защиты речевой информации
3.1 Воздействие
ультразвука на организм человека
3.2 Воздействие электромагнитного излучения на
организм человека
3.2.1 Влияние ЭМП низкой
частоты на организм человека
3.2.2 Влияние ЭМП высокой
частоты на организм человека
4. Экспериментальное исследование методов подавления
диктофонов
4.1 Постановка задачи и условий проведения
эксперимента для метода ультразвукового подавления
4.2 Исследование
эффективности электромагнитного подавления диктофона
5. Экономическое
обоснование научно-исследовательской работы
5.1 Характеристика
научно-исследовательских решений
5.2 Расчет сметной
стоимости научно-исследовательской работы
5.3 Оценка результатов
научно-исследовательской работы
5.4 Определение
экономической эффективности результатов НИР
6. Охрана труда и безопасность
в чрезвычайных ситуациях
6.1 Анализ условий труда в производственном помещении
6.2 Промышленная безопасность в производственном
помещении
6.3 Производственная
санитария в лаборатории
6.4 Безопасность в
чрезвычайных ситуациях
Выводы
Перечень ссылок
Приложение
Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов
АРУЗ - автоматическая регулировки уровня записи;
АИС - автоматизированная информационная система;
ВЧ - высокие частоты;
ДН - диаграмма направленности;
МВИ - микроволновые излучения;
НИР - научно - исследовательская работа;
ППЭ - плотностью потока энергии;
РАЗУ - радиоакустическое закладное устройство;
РОЭ - реакция оседания эритроцитов;
УЗ - ультразвуковой;
УЗК - ультразвуковые колебания;
Ч-М-С - человек - машина - среда;
ЭМП - электромагнитное поле;
ЭМН - электро-мускульное нарушение.
Введение
Речевая информация является одним из основных источников получения,
данных о личной жизни человека или финансовой, научно-исследовательской,
производственной деятельности организации, то есть сведений, не подлежащих
широкой огласке (иногда и вовсе секретной). Несмотря на значительно возросшую
роль автоматизированных информационных систем (АИС), речевая информация в
потоках сообщений по-прежнему носит превалирующий характер (до 80% всего
потока) [3]. Говорящий человек, среда распространения акустических,
виброакустических и электромагнитных колебаний, линии распространения
электрических колебаний, технические средства обнаружения и обработки указанных
колебаний образуют канал несанкционированного доступа к сведениям, подлежащим
защите.
Вследствие этого защита речевой информации является одной из важнейших
задач в общем комплексе мероприятий по обеспечению информационной безопасности
объекта.
Для ее перехвата лицо, заинтересованное в получении информации, может
использовать широкий арсенал портативных средств акустической речевой разведки,
позволяющих перехватывать речевую информацию по прямому акустическому,
виброакустическому, электроакустическому и оптико-электронному (акустооптическому)
каналам. К основным из этих средств относятся:
- портативная радиоаппаратура
звукозаписи (диктофоны, магнитофоны);
- направленные микрофоны;
- электронные стетоскопы;
- электронные устройства перехвата
речевой информации (закладные устройства) с датчиками микрофонного и
контактного типов с передачей информации по радио-, оптическому (в инфракрасном
диапазоне длин волн) и ультразвуковому каналам, сетям электрического питания,
телефонным линиям связи, соединительным линиям вспомогательных технических средств
или специально проложенным каналам;
- оптико-электронные (лазерные).
В данной работе рассмотрен вопрос защиты речевой информации от скрытой
звукозаписи посредством первого типа вышеуказанных средств - диктофонов. В
частности, защиту речевой информации от скрытой записи.
Актуальность данного вопроса состоит в том, что в настоящее время остро
стоит задача обеспечения защиты переговоров от скрытого протоколирования
электронными средствами регистрации. Сегодня приобретение и использование
скрытых средств передачи информации по радиоканалу резко ограничено
законодательством. В этой ситуации наиболее простым и законным способом
регистрации речевой информации является применение диктофонов.
Этот класс аппаратуры (в связи с бурным развитием электроники) стал сверхминиатюрным
по размерам и позволяет производить записи больших объемов информации.
Различают два класса диктофонов:
- аналоговые (с записью на магнитную
ленту);
- цифровые (с записью на флэш-память).
В работе рассмотрим один из способов подавления диктофонов, когда факт
проведения мероприятий по противодействию записи или перехвата речи желательно
скрыть - используются ультразвуковые (УЗ) методы защиты, а также проведем
сравнительный анализ с электромагнитное подавление диктофонов.
Ультразвуковые методы защиты, могут быть трех видов:
- одночастотный УЗ метод;
- двухчастотный УЗ метод;
- УЗ метод, основанный на нелинейном
взаимодействии ультразвуковых колебаний с воздухом.
Средства ультразвукового подавления излучают мощные, неслышимые
человеческим ухом, ультразвуковые колебания (УЗК). Современные диктофоны
оснащаются, как правило, электретным микрофоном, верхний предел полосы
пропускания которых составляет 25 - 27 кГц и попадает в ультразвуковой диапазон
частот. То есть, такие диктофоны воспринимают УЗК в следствии чего применяют
одночастотные и двухчастотные ультразвуковые подавители.
В то время как метод электромагнитного подавления заключается в наведении
на случайные антенны диктофона, где как таковыми выступают дорожки на печатной
плате и контакты элементов схемы высокочастотного помехового сигнала.
Приведенный высокочастотный помеховой сигнал детектируется на нелинейных
элементах диктофона и проникает в его звуковой тракт, что приводит к искажения
полезного сигнала. Больше всего подвергается воздействию внешних
электромагнитных помех подсистема диктофона, ответственное за преобразования
акустического сигнала. Необходимо отметить, что эффективность электромагнитного
подавления сильно зависит от типа диктофона и его пространственного положения
относительно подавителя.
1. Методы подавления несанкционированной записи на диктофон
1.1 Одночастотный метод УЗ подавления диктофона
Система одночастотного ультразвукового подавления излучает ультразвуковые
колебания (УЗК) большой интенсивности, воздействующие непосредственно на
микрофон диктофона (обычно частота излучения - немного более 20 кГц).
Существует два механизма воздействия на объект подавления:
- перегрузка усилительного тракта
диктофона;
- спровоцированная реакция системы
автоматической регулировки уровня записи (АРУЗ).
Ультразвуковое воздействие большой интенсивности приводит к перегрузке
микрофонного усилителя, стоящего сразу после акустического приемника.
Происходит смещение рабочей точки нелинейного элемента усилителя, что приводит
к возникновению значительных искажений записываемых речевых сигналов, часто до
степени, не поддающейся дешифровке.
Наличие АРУЗ в диктофоне или РАЗУ облегчает задачу противодействия
несанкционированной записи или передачи речи вследствие реакции АРУЗ на УЗ
сигнал большой интенсивности, приводящей к значительному уменьшению
коэффициента усиления микрофонного усилителя до значения, недостаточного для
разборчивого восприятия речевого сигнала.
1.2 Двухчастотный метод УЗ подавления диктофона
Двухчастотный метод, использующий свойство микрофонного усилителя как
нелинейного элемента. Система двухчастотного ультразвукового подавления
излучает два мощных ультразвуковых колебания с частотами, отличающимися друг от
друга на 0,3 - 4 кГц. Эти два сигнала сбиваются на нелинейном элементе
микрофонного усилителя, в результате чего получается сигнал с комбинационной
частотой (разностная), лежащий в диапазоне 0,3 - 4 кГц. Этот сигнал разностной
частоты и выступает в виде помехового сигнала.
Достоинством рассмотренных двух систем ультразвукового подавления -
одночастотной и двухчастотной - является скрытность противодействия. Однако
эффективность их резко снижается, если заранее предпринять меры противодействия
подавлению, как это делается в спецсредствах, а именно:
- микрофон диктофона или РАЗУ прикрыть
фильтром из специального материала, ограничивающего полосу пропускания
пределами звукового диапазона;
- в тракт микрофонного усилителя
установить фильтр нижних частот с граничной частотой ниже 0,3 - 4 кГц;
- использовать в диктофонах микрофоны с
полосой пропускания до 4 - 5 кГц.
1.3 УЗ метод, основанный на нелинейном взаимодействии
ультразвуковых колебаний с воздухом
Как альтернативу изложенным методам можно использовать УЗ колебание
большой мощности, при распространении которого в воздухе возникают нелинейные
эффекты, позволяющие создать акустические помехи речевому сигналу. При малой
амплитуде УЗ колебаний волны затухают в воздухе, и проявление нелинейных
эффектов будет отсутствовать. Нелинейный эффект в акустическом поле можно рассматривать
как результат изменения свойств среды, вызванного ультразвуковой волной и
влияющего на её распространение (самовоздействие). Нелинейный эффект возникает
в случае, когда скорость движения частиц в волне гораздо выше скорости самой
волны. К числу нелинейных эффектов в акустическом поле относятся: изменение
формы волны при её распространении и возникновение комбинационных тонов и др.
Нелинейный эффект будет проявляться только в случае выполнения условия Ма>>1
[5]:
, (1.1)
где Ма - акустическое число Маха, v - амплитуда колебаний скорости
частиц, с - скорость звука, p' - избыточная плотность, обусловленная волной, р
- равновесное значение плотности.
Устройство защиты речевой информации, основанное на возникновении
нелинейного эффекта в воздухе при распространении УЗК, должно содержать
генератор ультразвуковых колебаний, модулируемых помехой звукового диапазона и
узконаправленный излучатель в виде плоской решетки излучателей (рис. 1.1).
Ультразвуковая установка излучает ультразвук, промодулированный помеховым
сигналом звукового диапазона, в сторону предположительного места
несанкционированного съема речевой информации. Человек не слышит ультразвук, но
в связи с нелинейными эффектами, возникающими в воздухе при распространении УЗ
большой мощности, слышит огибающую УЗ колебания. Следовательно, на диктофон или
на РАЗУ на фоне речевого сигнала будет записан модулирующий помеховый сигнал.
Рисунок 1.1 - Схема измерения уровня сигнала системы УЗИ
В работе [5] проводили эксперимент, для подтверждения, изложенного
использовалась ультразвуковая установка, состоящая из решетки излучателей 6х6.
Диаметр одного излучателя - 9 мм. Расстояние между всеми излучателями
эквидистантно и составляет 11.2 мм.
Теоретическая диаграмма направленности (ДН) для линейки эквидистантно
расположенных излучателей рассчитывается по формуле
, (1.2)
где
n - количество излучателей (n = 6 в горизонтальной и вертикальной плоскостях),
d - расстояние между центрами излучателей d = 11.2 мм, λ - длина волны.
Анализируя
теоретическую ДН, можно сделать вывод, что имеется также излучение боковых
лепестков, расположенных под 45о относительно главного лепестка.
Наличие боковых лепестков приводит к нежелательному эффекту облучения не только
области пространства, подлежащей защите, но и появлению мешающих сигналов,
которые после отражения от стен приводят к расширению ДН.
ДН
в вертикальной и горизонтальной плоскостях будет одинаковой из-за
симметричности расположения излучателей в плоской решетке и имеет вид,
изображенный на рисунке 1.2. На рисунке 1.3 изображены экспериментальные
измеренные ДН: а - 5 м; б - 20 м до УЗ установки.
Рисунок
1.2 - ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях
На
рисунке 1.4 построены изолинии равных интенсивностей в координатах RxL при
проведении эксперимента в помещении ограниченного объема. График строился в
трех сечениях, равных 55, 60 и 65 дБ. Таким образом, при максимально допустимой
мощности излучения ультразвуковой установки граница охраняемой зоны составляет
9 м при уровне помехового сигнала, равного 60 дБ в осевом направлении.
Рисунок
1.3 - Экспериментальные измеренные ДН: а - 5 м; б - 20 м до УЗ установки
Рисунок
1.4 - Изолинии равных интенсивностей в координатах RxL
Боковые
лепестки желательно устранить или свести к минимуму. Для того чтобы отсутствовали
боковые лепестки, необходимо выполнить условие:
,
(1.3)
где
d - расстояние между излучателями, - длина волны.
Преобразовывая
(1.3), можно получить:
. (1.4)
Из
формулы (1.4) находим, чему должна равняться максимальная частота излучения при
сохранении расстояния между излучателями равным d = 11,2 мм.
. (1.5)
Подставляя
значения в (1.5), получаем
.
Рассчитанная
частота 15,1 кГц почти в три раза меньше частоты УЗ установки. Также видно, что
15, 1 кГц находится в диапазоне слышимых частот.
Соответственно
требуемое минимальное расстояние между излучателями, если частота излучения
будет равной 43 кГц. По формуле (1.3) расстояние между излучателями будет
равно:
То
есть физически невозможно изготовить УЗ систему излучателей с шагом dmin =
3.955 мм, поэтому необходимо оптимизировать УЗ установку, сохраняя частоту
излучения 43 кГц при диаметре единичного УЗ излучателя - 9 мм.
Уменьшить
уровень боковых лепестков в линейной группе излучателей возможно следующими
путями [6]:
- проведением фазировки излучателей;
- эквидистантным расположением
излучателей (при соблюдении минимального расстояния между ними dmin
= 9 мм).
Второй метод уменьшения боковых лепестков не требует введения
дополнительных элементов в схему устройства. Расстояния неэквидистантного
расположения УЗ излучателей выбираются таким образом, чтобы получить
максимальный коэффициент направленности для системы излучателей:
, (1.6)
где Eoc2 - квадрат уровня осевого излучения УЗ
установки (0 градусов); Eбок2 - средний квадрат уровня
излучения УЗ установки во всех направлениях, кроме осевого.
Интенсивность линейной группы излучателей можно рассчитать по формуле:
, (1.7)
где
Un - амплитуда возбуждения n-го излучателя; n - количество
излучателей; - сдвиг фазы n-го излучателя, где , di - расстояние
между близлежащими излучателями; - радиальный угол.
В
результате расчетов получены следующие значения: расстояния между излучателями
для шести излучателей составляют d2 = d6 = 13.1мм, d3
= d5 = 9 мм, d4 = 10.1 мм при максимально возможном
коэффициенте направленности 9.26.
1.4 Метод электромагнитного подавления диктофонов
Принцип действия электромагнитных подавителей диктофонов одинаков, они
представляет собой генератор электромагнитного излучения достаточно высокой
мощности, работающий в диапазоне СВЧ (как правило, для этих генераторов
радиопомех имеют относительно узкую полосу излучения, чтобы минимально
создавать помехи радиоприемной аппаратуре различного назначения и максимально
увеличить спектральную плотность сигнала). Частоты, на которых работают эти
приборы, чаще находятся около 1 ГГц, хотя бывают исключения. Мощность - единицы
ватт, например, 5-6 Вт. Приборы с большей мощностью не проходят по санитарным
нормам.
Конструктивно подавители диктофонов состоят из генератора, источника питания
и антенны. Электромагнитную помеху они излучают направленно: обычно это конус
60-70 градусов, направленный в одну сторону (задний лепесток излучения
практически отсутствует). Именно в этой зоне и происходит подавление
диктофонов. Направленный сигнал позволяет существенно увеличить напряженность
электромагнитного поля в зоне подавления и снизить помехи, наводимые на
радиоэлектронную аппаратуру, находящуюся вне зоны подавления (офисная
оргтехника, компьютеры, телевизоры и т.д.). Поскольку шумовой сигнал наводится
непосредственно во входных цепях, то одинаково хорошо подавляется и другая
подслушивающая аппаратура, имеющая в своем составе микрофоны. Как и для
обнаружителей диктофонов, важную роль играет степень экранировки диктофона или
другого подслушивающего устройства, поэтому если диктофоны в пластмассовых
корпусах подавляются на расстоянии до 5-6 метров, то в металлических - 1,5-2,5
метра. Если диктофон оборудован выносным микрофоном, то дальность подавления
становится еще больше за счет того, что соединительный кабель выполняет роль
антенны, принимающей излучение от аппаратуры подавления.
Применяются в основном два варианта исполнения электромагнитных
подавителей: переносной, смонтированный в обычном кейсе, и стационарный,
размещаемый в месте переговоров под столом или в ближайшем шкафу.
У подавителей диктофонов есть некоторые недостатки.
Первый: неблагоприятное воздействие на организм человека. Многие приборы
этого класса имеют медицинские сертификаты. Как правило, в них указано, на
каком расстоянии и сколько по времени может безопасно находиться человек в зоне
основного лепестка. Например, для одного из изделий при расстояниях 1,5 м это
время составляет до 40 минут в день, на расстоянии 2,0 м до 1 часа, а в зоне
заднего и боковых лепестков время нахождения не ограничено. Здесь можно
привести такое сравнение: сотовые телефоны при всей своей распространенности
имеют большее влияние (вредное) на организм человека, чем подавители.
Второй недостаток: источник шумового электромагнитного излучения наводит
помехи в обычной радиоэлектронной аппаратуре. Наибольшему воздействию
подвержены радиоприемники, активные акустические колонки, обычные телефонные
аппараты, офисные радиотелефоны с аналоговыми радиоканалами, аудио- и
видеодомофоны, бытовые телевизоры, мониторы компьютеров. При неудачном
расположении подавителей могут быть ложные срабатывания охранной и пожарной
сигнализации. На самом деле, практически все эти проблемы можно решить
грамотной установкой, расположением относительно других радиоэлектронных приборов
и, как уже говорилось выше, правильным расположением относительно владельца.
1.5 Модернизированный акустический метод подавления
диктофонов
Альтернативой рассмотренным выше методам является модернизированный
акустический метод, использующий ряд особенностей восприятия звука ухом
человека и формирования помехового сигнала:
- Расстояние между источником
акустической помехи и местом возможного расположение диктофона необходимо
свести к минимуму и сделать ее в несколько раз меньше, чем расстояние между
источником речи и диктофоном;
- Формировать акустическую помеху на
основе речи собеседников.
Такая помеха оказывается коррелированной с сигналом, что обеспечивает
эффективное подавления даже при небольшом отношении сигнал/шум и не поддается
фильтрации, так как занимает ту же полосу частот, что и речевой сигнал.
Усложняется возможность получения копии помехи для проведения очистки. Помеха
присутствует только в моменты наличия речевого сигнала и отсутствует в паузах.
Преимуществом такого акустического подавления является то, что в случае
приближение источника помехи к диктофону значительно повышается отношение
уровня помехи до уровня речевого сигнала. Кроме этого, за счет формирования
помехи только во время существования речевого сигнала удается избавиться от негативного
психологического воздействия акустической помехи на собеседников в моменты
тишины в паузах между фразами. При ведении разговора такая помеха не привлекает
внимания собеседников и не затрудняет общение. Использование особенностей
такого акустического подавления позволяет резко повысить эффективность
подавления диктофонов.
2. Обзор аналогичных устройств
Комплекс «Завеса» предназначен для работы в замкнутом пространстве
(помещении) и обеспечивает защиту, в зависимости от необходимости, какой-либо локальной
области или помещения в целом, используя многоканальную версию комплекса.
Минимальная конфигурация комплекса - двухканальная. При необходимости
комплекс имеет возможность наращивания до 4-х, 6-ти, 8-ми и т. д. канальных
версий. 2-х канальная система обеспечивает защиту в объеме 27 м3.
Отличительной особенностью комплекса является воздействие на микрофонное
устройство и его усилитель достаточно мощным ультразвуковым сигналом (группой
сигналов), вызывающее блокирование усилителя или возникновение значительных
нелинейных искажений, приводящих в конечном счете к нарушению работоспособности
микрофонного устройства (его подавлению).
Поскольку воздействие осуществляется по каналу восприятия акустического
сигнала, то совершенно не важны дальнейшие трансформация, способы и каналы
передачи перехваченной акустической информации (они могут быть сколь угодно
сложными), так как информационный акустический сигнал подавляется на этапе
восприятия его. Все это делает комплекс достаточно универсальным по сравнению с
существующими комплексами и средствами активной защиты акустической информации
от утечки по техническим каналам.
Примером устройств подавления электромагнитным методом может служить
подавитель диктофонов «Шумотрон-2». Принцип действия основан на воздействии
мощного электромагнитного шумового сигнала со специальным видом модуляции на
электронные элементы схем устройств звукозаписи. Что приводит к навязыванию
шума и нарушению процесса записи. В результате на носитель информации
записывается неразборчивый шум или сильно искаженный звук. В отдельных случаях
"Шумотрон-2" может эффективно подавлять диктофоны на расстоянии до 10
м, а также предотвращать или существенно затруднять несанкционированный съем
информации с использованием проводных микрофонов и малогабаритных
радиопередатчиков.
Обладает следующими основными техническими характеристиками:
- Частота излучения 915 МГц;
- Длительность радиоимпульса 300 мкс;
- Импульсная излучаемая мощность 120
Вт;
- Средняя излучаемая мощность 15Вт;
- Направление излучения под углом 30°
по горизонтали к нормали антенны (боковой поверхности дипломата) и 36° по
вертикали;
- Дальность гарантированного искажения
записи 1,5 м;
- Питание сеть 220 В, 50 Гц,
аккумулятор 12 В, 7 А/ч;
- Мощность, потребляемая от источников
питания 100 Вт;
- Масса 11 кг;
- Габариты 500 х 400 х 120 мм.
Для удобства эксплуатации подавитель закамуфлирован в кейсе и снабжен
пультом дистанционного управления включением/выключением.
Примером акустического подавления диктофона может служить подавитель
«Багхантер Троян». Принцип действия основан на съеме информации с помощью двух
микрофонов, входящих в комплект поставки (т.е. в основном он предназначен для
защиты переговоров двух собеседников, хотя, если передавать микрофон из рук в
руки, можно использовать подавитель при разговорах нескольких человек).
Электрический сигнал от микрофонов передается на встроенную в подавитель
"Багхантер Троян" электронику, которая анализирует его и в
соответствии с этим издает шум речевого характера из собственных колонок. Этот
шум, издаваемый синхронно с речью собеседников, разрушает общий смысл
произносимых фраз, в результате чего диктофоны и микрофоны записывают лишь
совершенно непонятную "белиберду", восстановить по который разговор
абсолютно невозможно. Громкость шумовой помехи зависит от громкости разговора.
При этом на понимании собеседниками друг друга шум, издаваемый подавителем,
никак не сказывается.
Обладает следующими основными техническими характеристиками:
- характер шума "звуковой
хор" из дискретных фрагментов речи;
- диапазон звуковых частот 300 Гц - 4
кГц;
- выходная мощность встроенного
динамика 0.5 Вт;
- акустическое давление до 80 Дб;
- максимальное напряжение линейного
выхода 2 В;
- размеры 145 х 85 х 25 мм.
3. Оценка вредного воздействия на организм человека разных
методов защиты речевой информации
3.1 Воздействие ультразвука на организм человека
При воздействии ультразвука на организм человека отмечается, прежде
всего, термическое действие вследствие превращения энергии ультразвука в тепло.
Ультразвук вызывает микромассаж тканей (сжатие и растяжение), что способствует
кровообращению и, следовательно, улучшению функции ткани. Ультразвук
стимулирует обменные процессы и оказывает также нервнорефлекторное действие.
Под влиянием ультразвука изменения отмечаются не только в органах, подвергшихся
воздействию, но и в других частях организма. При длительном и интенсивном
воздействии ультразвук может вызвать разрушение клеток тканей.
Разрушающее действие ультразвука связано, по-видимому, с явлением
кавитации - образованием полостей в жидкости, что приводит к гибели тканей и
смерти экспериментальных животных. Микроскопические кавитационные пузырьки были
обнаружены в межклеточных пространствах животных тканей под влиянием
ультразвуковых волн большой интенсивности. Многие микроорганизмы могут быть
разрушены ультразвуком. Так, он инактивирует вирус полиомиелита, энцефалита и
др.
Стрептококки после воздействия ультразвуком хуже фагоцитируются.
Воздействие ультразвуковых волн на белки приводит к серьезным структурным
нарушениям белковых частиц и их распаду. При облучении ультразвуком молока
разрушается содержащийся в нем витамин С. При так называемом озвучении крови
ультразвуком происходит разрушение эритроцитов и лейкоцитов, повышается
вязкость и свертывание крови, ускоряется РОЭ. Ультразвук угнетает дыхание
клетки, уменьшает потребление кислорода, инактивирует некоторые энзимы и
гормоны.
При воздействии ультразвука высокой интенсивности на животных отмечаются
сильные боли, облысение, ожоги, помутнение роговицы и хрусталика, гемолиз,
серьезные сдвиги биохимического характера (понижение содержания в крови
холестерина, мочевой и молочной кислоты), при высоких частотах наступает смерть
(мелкие кровоизлияния в различных органах. У лиц, длительно подвергавшихся
воздействию ультразвуковых колебаний, отмечается сонливость, головокружения,
быстрая утомляемость. При обследовании обнаруживаются явления вегетативной
дистонии.
Допустимый уровень ультразвукового давления в треть октавных полосах с
среднегеометрическими частотами 12,5; 16; 25; 31,5 - 100 и выше кГц на рабочих
местах от ультразвуковых установок приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Допустимый уровень ультразвукового давления в треть
октавных полосах с среднегеометрическими частотами 12,5; 16; 25; 31,5 - 100 и
выше кГц
|
Среднегеометрические частоты треть октавных полос, кГц
|
12,5
|
16
|
20
|
25
|
31,5-100,0
|
|
Допустимые уровни давления, дБ
|
80
|
90
|
100
|
105
|
110
|
Допустимый уровень ультразвукового давления в октавных полосах с
среднегеометрические частотами 16; 31,5; 63 и выше кГц приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Допустимый уровень ультразвукового давления в октавных
полосах с среднегеометрические частотами 16; 31,5; 63 и выше кГц
|
Среднегеометрические частоты октавных полос, кГц
|
16
|
31,5
|
63 та выше
|
|
Допустимые уровни давления, дБ
|
88
|
106
|
110
|
Максимальная величина ультразвука в зонах, предназначенных для контакта
рук оператора с рабочими органами приборов и оборудования, в течение 8-часового
рабочего дня не должна превышать значений, указанных в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Максимальная величина ультразвука в зонах, предназначенных
для контакта рук оператора с рабочими органами приборов и оборудования
|
Параметры, которые нормируются
|
Допустимая величина
|
|
Виброскорость
|
1,6 х 10-2 м/с
|
|
Логарифмический уровень виброскорости
|
110 дБ
|
|
Интенсивность
|
0,1 Вт/см
|
Противопоказано озвучение растущих костей, половых органов, области
сердца (что может вызвать стенокардию), опухолей. При туберкулезе легких,
гипертонической болезни, гипертиреозе, беременности, изменениях со стороны
паренхиматозных органов применение ультразвука также противопоказано.
.2 Воздействие электромагнитного излучения на организм человека
3.2.1 Влияние ЭМП низкой частоты на организм человека
Все работающие электроприборы (и электропроводка) создают вокруг себя
электромагнитное поле, которое вызывает движение заряженных частиц: электронов,
протонов, ионов или молекул-диполей. Клетки живого организма состоят из
заряженных молекул - белков, фосфолипидов (молекул клеточных мембран), ионов
воды - и тоже обладают слабым электромагнитным полем. Под влиянием сильного
электромагнитного поля молекулы, обладающие зарядом, совершают колебательные
движения. Это даёт начало целому ряду процессов как позитивных (улучшение
клеточного метаболизма), так и негативных (например, разрушение клеточных структур).
Тело человека по отношению к низкочастотным (<105 Гц) ЭМП обладает
свойствами проводника. Под действием внешнего поля в тканях возникает ток
проводимости. Основными представителями свободных зарядов служат ионы. Длина
ЭМВ низких частот многократно превосходит размеры человеческого тела,
вследствие чего весь организм подвергается воздействию таких волн. Однако это
действие на разные ткани неодинаково, поскольку они отличаются как по
электрическим свойствам, так и по чувствительности к току проводимости. Весьма
чувствительна к нему нервная система. Под действием внешнего ЭМП частотой 10 Гц
и напряженностью 10 В/м в тканях головного мозга индуцируется поле, которое в
105 раз слабее внешнего.
Индуцируемый ток проводимости течет преимущественно по межклеточной
жидкости, так как ее сопротивление много меньше сопротивления клеточных
мембран. Через плазмолеммы нейронов протекает примерно тысячная доля тока
проводимости, наведенного внешним ЭМП. Пороговое значение тока проводимости,
вызывающего возбуждение, зависит от частоты ЭМП. Ток с частотой выше 3 кГц,
приложенный к коже человека, практически не возбуждает его нервы и мышцы. При
непосредственном действии на нервы и мышцы этот частотный предел отодвигается к
200 кГц, но ткани на этой частоте возбуждаются только сильным током.
Повышение тока проводимости с ростом частоты внешнего ЭМП связано, прежде
всего, с инерционностью ионных каналов. При частоте более 105 Гц их воротные
процессы не приводятся в действие. Поэтому высокочастотные ЭМП не способны
возбудить ткани организма. Поглощение электромагнитной энергии живыми тканями
сопровождается повышением их температуры, если поглощаемая мощность превосходит
мощность рассеяния тепловой энергии. Последняя определяется теплоотдачей,
которая осуществляется с поверхности тела посредством излучения, конвекции,
теплопроводности и испарения влаги. Отведение тепловой энергии от глубоких
тканей к поверхности тела обеспечивается кровообращением.
Механизмы теплоотдачи функционируют в организме непрерывно, поскольку ему
свойствен постоянный высокий уровень производства теплоты в ходе обмена
веществ. Поэтому заметное повышение температуры живых тканей происходит только
в том случае, когда дополнительная тепловая нагрузка (в частности, под
действием ЭМП) достигает не менее 70% метаболической теплопродукции (1 - 3
мВт/г). Действие на организм низкочастотных ЭМП не вызывает заметного нагрева
тканей, так как тепловая энергия, поглощаемая при этом тканями, меньше
метаболической теплопродукции. Исключение составляют электрические ожоги кожи
(«метки тока»), возникающие в месте контакта с оголенными проводами,
находящимися под высоким напряжением.
Исследованиями ряда авторов подтверждены биологические эффекты излучения
и общие неспецифические механизмы влияния ЭМП сверхнизкочастотного диапазона на
повышение функциональной активности гипофизарно-надпочечниковой системы,
сопровождающиеся у большинства обследованных активацией половой, а в ряде
случаев гипофизарно-тиреоидной системы. В ряде проведенных исследований также
была выявлена позитивная связь между низкочастотным электромагнитным излучением
и развитием опухолей. Однако эта картина обнаруживается не во всех
исследованиях. Наиболее выражен эффект ЭМП в развитии лейкоза у детей и лейкоза
и опухолей мозга у взрослых людей, которые на работе облучаются этими полями.
Особенно опасны сверхнизкочастотные поля, а также детектированное высоко-
и сверхвысокочастотное со сверхнизкочастотной вредной модуляцией поля,
высвобождающие активные свободные радикалы. Они действуют на ДНК и РНК как
жесткая радиация и могут вызывать крайне негативные отдаленные последствия,
вплоть до вырождения генотипа. Обнаружить эти эффекты непосредственно весьма
затруднительно.
3.2.2 Влияние ЭМП высокой частоты на организм человека
В отличие от реакций организма на ЭМП низкой частоты, высокочастотные
биологические эффекты электромагнитных излучений обусловлены главным образом
тепловой энергией, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях. Физиологические
механизмы теплоотдачи не компенсируют теплопродукцию организма, происходящую
под действием ЭМП высокой частоты.
В диапазоне частот от 1,0 до 300 МГц механизмы взаимодействия ЭМП с
организмом определяются как током проводимости, так и током смещения, причем на
частоте порядка 1 МГц ведущая роль принадлежит току проводимости, а на частотах
более 20 МГц - току смещения. Обе разновидности тока вызывают нагревание
тканей. Тепловой эффект усиливается по мере возрастания частоты внешнего поля.
Высокочастотный ток проводимости (при частоте более 105 Гц), в отличие от
низкочастотного, не возбуждает нервы и мышцы. Ток смещения также не вызывает
возбуждения.
Длина волны на частотах от 1,0 до 3000 МГц превосходит размеры тела
человека. Такие поля могут оказывать как локальное, так и общее воздействие на
него. Характер воздействия определяется тем, все ли тело или часть его
находится в поле. На более высоких частотах (частота более 3000 МГц) длина
волны меньше размеров тела человека, что обусловливает только локальное
действие ЭМП. Кроме того, с повышением частоты уменьшается глубина
проникновения электромагнитных колебаний в организм. Глубиной проникновения
электромагнитного излучения в любую среду называют расстояние, на котором
амплитуда поля уменьшается в е раз (е = 2,718…). Преодолев этот путь,
электромагнитная волна сохраняет примерно 13% своей начальной интенсивности.
Глубина проникновения зависит не только от частоты внешнего ЭМП, но и от
электрических свойств тканей, в которые оно проникает. Для жировой и костной
тканей эта величина на порядок больше, чем для мышечной.
Поскольку в частотный диапазон СВЧ излучений попадает характеристическая
частота релаксации воды, то именно водные среды организма поглощают энергию СВЧ
полей в наибольшей степени. Волны СВЧ слабо взаимодействуют с кожей и жировой
клетчаткой, а в мышцах и внутренних органах интенсивно поглощаются. Поэтому
мышцы и внутренности претерпевают наибольшее нагревание при микроволновой
терапии. Много тепла выделяется в жидкостях, заполняющих различные полости. СВЧ
излучения широко используются в радиолокации. Нарушение техники безопасности
при работе на радиолокационных установках может нанести очень серьезный ущерб
здоровью. Особый интерес представляют работы, касающиеся изучения влияния на
ЦНС низкоинтенсивных СВЧ-полей, модулированных в частотном диапазоне собственных
биологических ритмов биообъекта. Установлено, что пороговые интенсивности для
микроволновых излучений, модулированных в этом диапазоне, значительно ниже тех,
которые являются характерными для импульсных и непрерывных излучений.
Низкоэнергетическое СВЧ-поле, модулированное в ритме собственных частот мозга,
обладает выраженным кардиотропным действием. Подвернув мозговую (нервную) ткань
воздействию ЭМП, модулированных частотой собственных биоритмов мозга, можно
достичь усиления биологического действия ЭМП за счет резонансных явлений.
Значительную роль играют резонансные процессы, связанные с биологическими
ритмами человека. Резонансное усиление или ослабление этих ритмов, появление
гармоник и субгармоник и результаты перекрестной модуляции в нелинейных элементах
клеток могут порождать разнообразные психофизиологические эффекты с
отрицательными последствиями. По величине дозы и характеру облучения выделяют
острое и хроническое поражение микроволновыми излучениями представлены в
таблице 3.4. К острым поражениям относят нарушения, возникающие в результате
кратковременного воздействия микроволн плотностью потока энергии (ППЭ),
вызывающей термогенный эффект. Хроническое поражение - результат длительного
воздействия МВИ субтепловой ППЭ.
При хроническом воздействии СВЧ-излучений развивается радиоволновая
болезнь с нарушением функций всех регуляторных систем, в результате чего резко
падает производительность труда, и наблюдаются нарушения психики.
Таблица 3.4 - Проявлений воздействия микроволн на организм человека при различных
интенсивностях излучения
|
Интенсивность микроволн, мВт/см2
|
Наблюдаемые изменения
|
|
600
|
Болевые ощущения в период облучения
|
|
200
|
Угнетение окислительно - восстановительных процессов тканей
|
|
100
|
Повышение артериального давления с последующим его снижением,
в случае хронического воздействия - устойчивая гипотония. Двухсторонняя
катаракта.
|
|
40
|
Ощущение тепла. Расширение сосудов. При облучении повышение
давления на 20-30 мм рт.ст.
|
|
20
|
Стимуляция окислительно - восстановительных процессов
тканей
|
|
10
|
Астенизация после 15 мин. облучения, изменение
биоэлектрической активности мозга
|
|
8
|
Неопределенные сдвиги со стороны крови с общим временем
облучения 150 ч, изменение свертываемости крови
|
|
6
|
Электрокардиографические изменения, изменения в рецепторном
аппарате
|
|
4 - 5
|
Изменение артериального давления при многократных
облучениях, непродолжительная лейкопения, эритропения
|
|
3 - 4
|
Ваготоническая реакция с симптомами брадикардия, замедление
электропроводимости сердца
|
|
2 - 3
|
Выраженный характер снижения артериального давления,
учащение пульса, колебания объема крови сердца
|
|
1
|
Снижение артериального давления, тенденция к учащению
пульса, незначительные колебания объема крови сердца. Снижение офтальмотонуса
при ежедневном воздействии в течение 3,5 месяцев
|
|
0,4
|
Слуховой эффект при воздействии импульсных ЭМН
|
|
0,3
|
Некоторые изменения со стороны нервной системы при
хроническом воздействии в течение 5-10 лет
|
|
0,1
|
Электрокардиографические изменения
|
|
До 0,05
|
Тенденция к понижению артериального давления при
хроническом воздействии
|
Облучение в радиодиапазоне вызывает у человека ощущение шумов и свиста.
Более двадцати лет тому назад сообщалось даже об открытии эффекта радио
слышимости. Суть его состоит в том, что люди, находившиеся в поле мощной
радиовещательной станции, слышали «внутренние голоса», речь, музыку и т.д.
Человеческий организм чутко отзывается на волновую нагрузку сначала снижением
работоспособности, ослаблением внимания, эмоциональной неустойчивостью, а затем
лавиной заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем, большинства
внутренних органов и особенно почек и печени. ЭМП оказывает неблагоприятное
влияние на организм и при определенных условиях может послужить предпосылкой к
формированию патологических состояний среди населения, подвергающегося его
хроническому воздействию. ЭМП приводит к развитию синдрома старения организма,
признаками которого являются снижение работоспособности и иммунитета, наличие
многих заболеваний, раннее нарушение уровня холестерина, угнетение функции
репродуктивной системы, развитие возрастной патологии в ранние годы
(гипертоническая болезнь, церебральный атеросклероз). Сроки возникновения
нарушений в организме при облучении ЭМП зависят от многих факторов: частотного
диапазона, продолжительности воздействия (стажа работы), локализации облучения
(общее или местное), характера ЭМП (модулированное, непрерывное, прерывистое) и
других. При этом существенную роль играют индивидуальные особенности организма.
Экспериментально доказано, что воздействие модулированных ЭМП может вызвать
эффекты, противоположные эффектам немодулированных ЭМП. Использование в
эксперименте ЭМП импульсной генерации дает возможность получать более
выраженный биологический эффект, чем при непрерывном облучении. О большой
биологической активности импульсных излучений свидетельствует также большая к
ним чувствительность холинергических систем мозга.
В последние годы было убедительно доказано, что нарушения функций
организма под действием СВЧ излучений происходят не только вследствие
образования избыточного тепла в тканях. Следовательно, биофизические механизмы
воздействия ЭМП на биологические системы нельзя свести к двум рассмотренным
выше: перегреванию в высокочастотных полях и возбуждению - в низкочастотных.
Сейчас внимание исследователей биологических эффектов электромагнитных
излучений сосредоточено на третьем механизме. Его называют специфическим.
Наиболее характерная особенность специфического действия ЭМП на организм
состоит в том, что биологические системы реагируют на излучение крайне низкой
интенсивности, недостаточной для возбуждения и нагревания, но такие реакции
возникают не во всем диапазоне ЭМВ, а на определенных частотах. Поэтому третий
тип реакций биологических систем на ЭМП имеет еще и такие названия, как
резонансные и слабые взаимодействия, частотно зависимые биологические эффекты
ЭМП.
ультразвуковый диктофон запись
4. Экспериментальное исследование методов подавления диктофонов
.1 Постановка задачи и условий проведения эксперимента для метода
ультразвукового подавления
Задачей проведения данной работы является увеличение эффективности
ультразвукового подавления диктофонов для защиты речевой информации от скрытого
протоколирования электронными средствами регистрации.
Для исследования эффективности ультразвукового подавления использовался
экспериментальный макет, структурная схема которого приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Структурная схема экспериментального макета
В качестве усилителя использовался усилитель, построенный на микросхеме
TDA2030. Микросхема TDA2030 обладает техническими характеристиками,
приведенными в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Технические характеристики TDA2030
|
Напряжение питания, В
|
± 18 (36)
|
|
Дифференциальное входное напряжение, В
|
± 15
|
|
Входной пиковый ток, А
|
3.5
|
|
Рассеваемая мощность при Tcase=90°C, Вт
|
20
|
|
Температура хранения, °C
|
- 40 до 150
|
Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 - Принципиальная схема усилителя
Согласно принципиальной схеме, приведенной на рисунке 4.2 разработали
печатную плату усилителя приведена на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 - Печатная плата усилителя
В качестве ВЧ акустических излучателей использовались 6ГДВ-6-16 с
техническими характеристиками, приведенными в таблице 4.2.
Таблица 4.2 - Технические характеристики 6ГДВ-6-16
|
Технические характеристики:
|
Значение
|
|
Эффективный рабочий диапазон частот, Гц
|
5000...25000
|
|
Неравномерность частотной характеристики звукового
давления, дБ, не более
|
12
|
|
Уровень характеристической чувствительности, дБ, не менее
|
91
|
|
Рабочая мощность, Вт
|
2
|
|
Полный коэффициент гармонических искажений, %, при
подведении рабочей мощности, на частотах, Гц: 6300...10 000
|
2
|
|
Номинальное электрическое сопротивление, Ом
|
16
|
|
Предельная шумовая (паспортная) мощность, Вт
|
6
|
|
Предельная долговременная мощность, Вт
|
8
|
|
Предельная кратковременная мощность, Вт
|
10
|
|
Частота основного резонанса, Гц
|
3000+600-1300
|
|
Габаритные размеры, мм
|
100x100x35
|
|
Масса, кг
|
1
|
Условия проведения эксперимента: средства для снятия речевой информации
располагаются на расстоянии - 1 м от устройства подавления. С помощью
генератора на акустический излучатель податься сигнал с частотой 1,5 кГц и
уровнем 55 дБ. Используется два типа ультразвукового подавления диктофонов. В
первом типе использовалось одночастотное ультразвуковое подавление, во втором -
двухчастотное ультразвуковое подавление. Объектами исследования были
использованы следующие устройства: мобильный телефон Samsung Galaxy I9100,
диктофон Olympus VN - 3100PC и диктофон Edic - mini B2.
В первом эксперименте, одночастотное ультразвуковое подавление
осуществлялось следующими частотами: 16 кГц, 17 кГц, 18 кГц, 19 кГц, 20 кГц, 21
кГц, 22 кГц. На сигнал частотой 1,5 кГц и уровнем давления 55 дБ воздействует
ультразвуковой подавитель что привело к следующим результатам изменения
отношения сигнал/шум, приведенным в таблице 4.3.
Таблица 4.3 - Изменение отношения сигнал/шум для одночастотного
ультразвукового подавления
|
Частота, кГц
|
Изменения уровня, дБ
|
|
Olympus VN - 3100PC
|
Samsung Galaxy I9100
|
Edic - mini B2
|
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/ шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/ шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/ шум
|
|
16
|
14
|
14
|
0
|
12
|
7
|
5
|
32
|
12
|
20
|
|
17
|
8
|
8
|
0
|
8
|
6
|
2
|
34
|
8
|
26
|
|
18
|
8
|
8
|
0
|
8
|
8
|
0
|
10
|
5
|
5
|
|
19
|
7
|
6
|
6
|
6
|
0
|
10
|
4
|
6
|
|
20
|
5
|
5
|
0
|
9
|
7
|
2
|
4
|
4
|
0
|
|
21
|
4
|
4
|
0
|
3
|
3
|
0
|
13
|
6
|
7
|
|
22
|
2
|
2
|
0
|
2
|
2
|
0
|
3
|
3
|
0
|
На рисунке 4.4 приведено зависимость изменения значения сигнал/шум от
частоты для одночастотного метода подавления.
Рисунок 4.4 - Изменение отношения сигнал/шум для одночастотного метода
подавления
Во втором эксперименте, на сигнал частотой 1 кГц и уровнем давления 55 дБ
воздействует ультразвуковой подавитель реализующий метод двухчастотного
ультразвукового подавления со следующими частотами: 16 - 17 кГц, 17 -18 кГц, 18
- 19 кГц, 19 - 20 кГц, 20 - 21 кГц, 21 - 22 кГц. Результаты эксперимента,
приведены в таблице 4.4.
Таблица 4.4 - Изменение отношения сигнал/шум для двухчастотного метода
ультразвукового подавления
|
Частота, кГц
|
Изменения уровня, дБ
|
|
Olympus VN - 3100PC
|
Samsung Galaxy I9100
|
Edic - mini B2
|
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
|
16, 17
|
16
|
15
|
1
|
8
|
7
|
1
|
17
|
10
|
7
|
|
17, 18
|
12
|
12
|
0
|
8
|
7
|
1
|
10
|
4
|
6
|
|
18, 19
|
9
|
8
|
1
|
10
|
9
|
1
|
7
|
5
|
2
|
|
19, 20
|
5
|
4
|
1
|
11
|
11
|
0
|
7
|
3
|
4
|
|
20, 21
|
6
|
5
|
1
|
7
|
6
|
1
|
7
|
5
|
2
|
|
21, 22
|
5
|
5
|
0
|
5
|
5
|
0
|
4
|
4
|
0
|
На рисунке 4.5 приведено зависимость изменения значения сигнал/шум от
частоты для метода двухчастотного подавления.
Рисунок 4.5 - Изменение уровня сигнал/шум для двухчастотного метода
подавления
Осциллограмма сигнала до и после подавления диктофона имеет следующий
вид:
Рисунок 4.6 - Осциллограмма записанного сигнала на диктофона Samsung
Galaxy S2 при частоте подавления 17 кГц
Спектр сигнала для выше приведенного сигнала приведен на рисунке 4.7.
Значения уровня сигнала на частоте 1,5 кГц - 22 дБ. Значение уровня сигнала на
частоте 17 кГц - 13 дБ. Из используемых диктофонов, только диктофон Samsung
Galaxy S2 записывает высокие частоты (до 22050 Гц). Диктофон Olympus VN-3100PC
- записывает с максимальной частотой - 11025 Гц, а диктофон Edic - mini B2 с
частотой - 4 кГц.
Рисунок 4.7 - Спектр сигнала записи для диктофона Samsung Galaxy S2 при
частоте подавления 17 кГц
Из данных приведенных в таблице 4.5 построим АЧХ диктофона Samsung Galaxy
S2.
Таблица 4.5 - Уровень подавляющего сигнала на разных частотах
|
Частота, кГц
|
Уровень сигнала, дБ
|
|
16
|
- 8
|
|
17
|
- 13
|
|
18
|
- 16
|
|
19
|
- 17
|
|
20
|
- 44
|
|
21
|
- 46
|
|
22
|
- 45
|
Рисунок 4.8 - АЧХ диктофона Samsung Galaxy S2
В дипломной работе экспериментально определили диаграмму направленности
ультразвукового подавителя на частотах 16 кГц, 19 кГц и 22 кГц. Результаты
представлены в таблице 4.6.
Таблица 4.6 - ДН ультразвукового подавителя
|
Частота, кГц
|
Уровень сигнала, дБ
|
|
0°
|
22,6°
|
43,6°
|
61,8°
|
77,3°
|
|
16
|
14
|
13
|
10
|
7
|
5
|
|
19
|
8
|
7
|
5,4
|
3,5
|
2,5
|
|
22
|
2
|
1
|
0,8
|
0
|
0
|
Построим диаграммы направленности для разных частот согласно значениям,
приведенным в таблице 4.6.
Рисунок 4.9 - Диаграмма направленности для 16 кГц
С выше представленных результатов можно сделать вывод, что подавление
диктофонов разными частотами приводит к разным значениям изменения уровня
сигнала, но это не дает существенного значения эффективности подавления,
поэтому было решено внести некоторые изменения в эксперимент. Вместо
акустического сигнала - 1,5 кГц используем записанное речевое сообщения. Но в
данном варианте результатами эксперимента будет не уровень изменения сигнала, а
процент разборчивости речевого сообщения после ультразвукового подавления.
Рисунок 4.10 - Диаграмма направленности для 19 кГц
Рисунок 4.11 - Диаграмма направленности для 22 кГц
В ходе проведения эксперимента применялись одночастотного и
двухчастотного УЗ подавления, но разборчивость речи не изменялась, только
уменьшался уровень звукового сигнала записанного сообщения. Было решено внести
модификацию в метод двухчастотного УЗ подавления, а именно: на одни канал
подавалась постоянна частота 16 кГц, на второй канал подавались частоты,
которые изменялись от 16 кГц до 16,01 кГц. Виды подаваемого сигнала на первом и
втором канале приведены на рисунке 4.12 и рисунке 4.13.
Рисунок 4.12 - Вид сигнала, подаваемого на первый канал
Рисунок 4.13 - Вид сигнала, подаваемого на второй канал
Подавление данным методом привело к потере разборчивости текста.
Результат подавления был предоставлен на прослушивание 7 слушателям разного
возраста и пола. Исходный текст, который воспроизводился содержал 50 слов.
Соответственно каждое слово - это 2% от общего объема информации. Результаты
распознавания приведены в таблице 4.7.
Таблица 4.7 - Результаты модифицированного двухчастотного подавления
|
Номер слушателя
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
Количество распознанных слов, шт.
|
35
|
38
|
31
|
34
|
32
|
35
|
33
|
|
Коэффициент разборчивости, %
|
70
|
76
|
62
|
68
|
64
|
70
|
66
|
|
Среднее значение коэффициента разборчивости, %
|
|
68
|
Из приведенных выше результатов можно увидеть, что среднее значение
количества распознанных слов - 34 слова или 68%. Т.е. можно сделать вывод что
эффективность ультразвукового подавления 32%.
Для определения зависимости уровня сигнал/шум от расстояния и значения
напряжения на ВЧ акустическом излучателе провели дополнительный эксперимент. На
акустический излучатель подали сигнал с частотой 1 кГц и уровнем 55 дБ. На ВЧ
акустический излучатель подали сигнал с частотой 16 кГц и изменяя расстояние от
диктофона, а также напряжение на ВЧ акустическом излучатели получили
результаты, представленные в таблице 4.8, таблице 4.9, таблице 4.10, таблице
4.11.
Таблица 4.8 - Зависимость изменения уровня сигнал/шум от изменения
напряжения на ВЧ акустическом излучатели на расстоянии 1 м
|
Напряжение на динамике, В
|
Изменения уровня, дБ
|
|
Olympus VN - 3100PC
|
Samsung Galaxy I9100
|
Edic - mini B2
|
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
|
0,6
|
3
|
1
|
2
|
5
|
3
|
2
|
1
|
3
|
2
|
|
1,2
|
3
|
1
|
2
|
5
|
4
|
1
|
1
|
3
|
2
|
|
2,4
|
4
|
2
|
2
|
1
|
5
|
4
|
3
|
5
|
2
|
|
5
|
5
|
2
|
3
|
4
|
2
|
2
|
4
|
5
|
1
|
|
8
|
6
|
3
|
3
|
0
|
8
|
8
|
9
|
12
|
3
|
Таблица 4.9 - Зависимость изменения уровня сигнал/шум от изменения
напряжения на ВЧ акустическом излучатели на расстоянии 0,5 м
|
Напряжение на динамике, В
|
Изменения уровня, дБ
|
|
Olympus VN - 3100PC
|
Samsung Galaxy I9100
|
Edic - mini B2
|
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
|
0,6
|
1
|
1
|
0
|
4
|
2
|
2
|
2
|
1
|
1
|
|
1,2
|
2
|
1
|
1
|
5
|
1
|
4
|
3
|
1
|
2
|
|
2,4
|
5
|
4
|
1
|
5
|
1
|
4
|
5
|
3
|
2
|
|
5
|
12
|
10
|
2
|
10
|
8
|
2
|
14
|
11
|
3
|
|
8
|
14
|
13
|
1
|
14
|
10
|
4
|
19
|
12
|
7
|
Таблица 4.10 - Зависимость изменения уровня сигнал/шум от изменения
напряжения на ВЧ акустическом излучатели на расстоянии 0,25 м
|
Напряжение на динамике, В
|
Изменения уровня, дБ
|
|
Olympus VN - 3100PC
|
Samsung Galaxy I9100
|
Edic - mini B2
|
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
|
0,6
|
2
|
0
|
4
|
6
|
2
|
1
|
3
|
2
|
|
1,2
|
2
|
3
|
1
|
4
|
2
|
2
|
1
|
1
|
0
|
|
2,4
|
6
|
8
|
2
|
5
|
5
|
0
|
2
|
2
|
0
|
|
5
|
12
|
10
|
2
|
7
|
8
|
4
|
3
|
2
|
1
|
|
8
|
13
|
12
|
1
|
10
|
10
|
0
|
5
|
3
|
2
|
Таблица 4.11 - Зависимость изменения уровня сигнал/шум от изменения
напряжения на ВЧ акустическом излучатели на расстоянии 0,125 м
|
Напряжение на динамике, В
|
Изменения уровня, дБ
|
|
Olympus VN - 3100PC
|
Samsung Galaxy I9100
|
Edic - mini B2
|
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
|
0,6
|
1
|
3
|
2
|
5
|
2
|
3
|
1
|
0
|
1
|
|
1,2
|
2
|
4
|
2
|
6
|
2
|
4
|
2
|
1
|
1
|
|
2,4
|
5
|
4
|
1
|
9
|
5
|
4
|
5
|
2
|
3
|
|
5
|
14
|
5
|
9
|
16
|
12
|
4
|
16
|
10
|
6
|
|
8
|
15
|
8
|
7
|
10
|
14
|
4
|
22
|
16
|
6
|
Для определения зависимости уровня сигнал/шум от уровня звукового сигнала
рассчитаем значение уровня звукового сигнала в зависимость от напряжения на ВЧ
акустическом излучателе по формуле:
(5.1)
Где
I - чувствительность ВЧ акустического излучателя.
Тогда:
дБ;
дБ;
дБ;
дБ;
дБ.
Построим
графики зависимости уровня сигнал/шум от уровня звукового сигнала.
Рисунок
4.14 - Зависимость зависимости уровня сигнал/шум от уровня звукового сигнала на
расстоянии 1 м
Рисунок
4.15 - Зависимость зависимости уровня сигнал/шум от уровня звукового сигнала на
расстоянии 0,5 м
Рисунок
4.16 - Зависимость зависимости уровня сигнал/шум от уровня звукового сигнала на
расстоянии 0,25 м
Рисунок
4.17 - Зависимость зависимости уровня сигнал/шум от уровня звукового сигнала на
расстоянии 0,125 м
.2 Исследование эффективности электромагнитного подавления
диктофона
Условия проведения эксперимента: средства для снятия речевой информации
располагаются на расстоянии - 1 м от устройства подавления. С помощью
генератора на акустический излучатель податься сигнал с частотой 1 кГц и
уровнем 55 дБ. Для подавления диктофонов использовался электромагнитный
подавитель. Объектами исследования были использованы следующие устройства: мобильный
телефон Samsung Galaxy I9100, диктофон Olympus VN - 3100PC и диктофон Edic -
mini B2.
После подавления сигнала получили результаты, приведенные в таблице 4.12.
Таблица 4.12 - Изменение уровня для электромагнитного подалвения
|
Изменения уровня, дБ
|
|
Olympus VN - 3100PC
|
Samsung Galaxy I9100
|
Edic - mini B2
|
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
сигнал
|
шум
|
сигнал/шум
|
|
0
|
20
|
20
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
Из полученных результатов видно, что электромагнитное подавление
проявляет свой эффект только для диктофона Olympus VN - 3100PC. Для остальных
диктофонов не является эффективным.
С выше представленных результатов можно сделать вывод, что подавление
диктофонов электромагнитным методом проявляет свой эффект только для диктофона
Olympus VN - 3100PC в качестве повышения уровня шума, но это не дает
определенного значения эффективности электромагнитного подавления, поэтому
провели дополнительный эксперимент для определения потери разборчивости
подавленного сигнала. Вместо акустического сигнала - 1 кГц используем записанное
речевое сообщения. Но в данном варианте результатами эксперимента будет не
уровень изменения сигнала, а процент разборчивости речевого сообщения после
ультразвукового подавления. Исходный текст, который воспроизводился содержал 50
слов. Соответственно каждое слово - это 2% от общего объема информации.
Результат подавления был предоставлен на прослушивание 7 слушателям разного
возраста и пола. Результаты распознавания приведены в таблице 4.13.
Таблица 4.13 - Результаты подавления текстового сообщения для
электромагнитного метода подавления
|
Номер слушателя
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
Количество распознанных слов, шт.
|
45
|
44
|
46
|
47
|
46
|
48
|
46
|
|
Коэффициент разборчивости, %
|
90
|
88
|
92
|
94
|
92
|
96
|
92
|
|
Среднее значение коэффициента разборчивости, %
|
|
|
|
|
|
|
92
|
Из полученных результатов можно сделать вывод что эффективность
подавления электромагнитного метода равна 8%. Что свидетельствует о низкой
эффективности метода электромагнитного подавления.
ультразвуковый диктофон запись
5. Экономическое обоснование научно - исследовательской работы
.1 Характеристика научно - исследовательских решений
На сегодняшнее время вопрос защиты информации стоит на первом месте,
особенно предотвращения несанкционированного получения информации. Поэтому,
разрабатываются методы подавления, которые помогают решать актуальные проблемы
и защитить информацию.
В данной работе проводится исследование эффективности метода
ультразвукового подавления диктофона, для предотвращения несанкционированного
получения информации с помощью диктофона.
Актуальность работы связана с возрастающей популярностью захвата,
прослушивания и несанкционированного доступа к информации.
Данное исследование, прежде всего, может использоваться:
правоохранительные органы Украины (СБУ, таможенная и налоговая инспекция),
журналистика, защита банковской информации.
.2 Расчет сметной стоимости научно - исследовательской работы
Расходы, связанные с проведением НИР, содержат следующие статьи
калькуляции:
заработная плата исполнителей НИР;
единый социальный взнос (ЕСВ);
стоимость использованных метариалов;
амортизационные отчисления;
затраты на электроэнергию;
прочие расходы.
Среднемесячная заработная плата руководителя проекта составляет 3300грн,
а инженера - 2200 грн.
Среднедневную заработную плату каждого исполнителя определяем из расчета
22 рабочих дней в месяце, и среднемесячной заработной платы для каждого
исполнителя:
(5.1)
Тогда:
где Зсд1 - среднедневная заработная плата руководителя проекта; Зсд2 -
среднедневная заработная плата инженера; З мес - среднемесячная заработная плата
исполнителя, грн.; n - количество рабочих дней в месяце (n = 22 дня).
Средняя заработная плата за выполнение отдельного этапа работы
определяется по формуле:
(5.2)
Расчеты средней заработной платы по каждому виду работы представлены в
таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Расчет трудоемкости разработки исследовательской работы и
заработной платы исполнителей
|
Вид работы
|
Исполнитель
|
Трудозатраты чел.-день
|
Среднедневная заработная плата, грн. / чел.-день
|
Сумма заработной платы, грн. (гр.3хгр.4хгр. 5)
|
|
Должность
|
Кол-во
|
|
|
|
|
1.Подготовительный этап
|
|
|
1.1 Разработка технического задания
|
Руководитель проекта
|
1
|
4
|
150
|
600
|
|
1.2 Подбор и изучение литературных источников
|
Руководитель проекта
|
1
|
5
|
150
|
750
|
|
Инженер
|
1
|
5
|
100
|
500
|
|
1.3 Теоретическое обоснование выбора методического
инструментария
|
Инженер
|
1
|
5
|
100
|
500
|
|
2 Основной этап
|
|
|
2.1Анализ предметной области
|
Инженер
|
1
|
3
|
100
|
300
|
|
2.2. Проектирование метода
|
Инженер
|
1
|
7
|
100
|
700
|
|
2.3 Разработка метода
|
Инженер
|
1
|
15
|
100
|
1500
|
|
3.Заключительный этап
|
|
|
3.1 Описание разработанного метода
|
Инженер
|
1
|
14
|
100
|
1400
|
|
3. 2 Техническое оформление методических материалов
(указаний, рекомендаций)
|
Инженер
|
1
|
5
|
100
|
500
|
|
Итого (ЗП)
|
|
|
63
|
1000
|
6750
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Единый социальный взнос рассчитывается по формуле:
. (5.3)
Тогда
грн,
где
ЕСВ - единый социальный взнос, который относится к себестоимости; 0,37 -
коэффициент, который упрощенно отражает сумму страховых взносов; ЗП -
заработная плата исполнителей НИР (по табл. 5.1).
Стоимость
использованных материалов определяется по формуле:
(5.4)
где
М - суммарные затраты на материалы, в том числе малоценные предметы, которые
быстро изнашиваются (носители, бумага, канцелярские принадлежности и т.д.), или
литературу, которая необходима для проведения НИР и т.д.;- количество
использованных единиц j - го вида материалов;
Цj
- цена единицы j - го вида материалов.
В
ходе выполнения дипломной работы были использованы материалы, которые
приведенные в таблице 5.2.
Таблица
5.2 - Затраты на материалы
|
Материалы
|
Кол-во
|
Цена за штуку, грн
|
Сумма, грн.
|
|
Бумага
|
1
|
80
|
80
|
|
Ручка
|
2
|
1
|
2
|
|
Карандаш
|
1
|
1
|
1
|
|
Стирательная резинка
|
1
|
1
|
1
|
|
Транспортно-складские расходы (5%)
|
|
|
4,2
|
|
Всего:
|
|
|
88,2
|
Поскольку использовалось оборудование (основные средства) при выполнении
дипломной работы, которое является собственностью организации исполнителя, то
рассчитывается прямолинейный метод начисления амортизационных отчислений.
Для работы понадобились такие устройства: ноутбук стоимостью 6000 грн,
диктофон Olympus VN - 3100PC 2000 грн, акустическая колонка 60 грн. Срок работы
за компьютером для выполнения данной научно - исследовательской работы составил
2 месяца. Колонка использовался 1 месяц и диктофон 3 месяца.
(5.5)
где АВ - сумма амортизационных отчислений, начисленных в ходе
научно-исследовательской работы;
ВОk - стоимость основных средств k - го вида;
ТЕk - срок эксплуатации основных средств k - го вида, дней;
Т - срок научно-исследовательской работы, дней;- количество видов
оборудования.
Услуги связи, необходимые для выполнения научно-исследовательской работы,
могут предоставляться Интернет-провайдерами, операторами телефонной связи,
почтовыми ведомствами и другими организациями.
В данном случае использовался Интернет на протяжении трех месяцев,
соответственно абонентская плата составила 300 грн.
Затраты на потребленную электроэнергию рассчитываются по формуле:
, (5.6)
где
М - потребляемая мощность оборудования, кВт; t - количество часов использования
оборудования за период НИР; ТкВт - тариф, т.е. стоимость 1 кВт
электроэнергии.
Затраты
на потребленную электроэнергию персональным компьютером:
грн.
Затраты
на потребленную электроэнергию ультразвуковым подавителем:
грн.
Общие
затраты на потребленную электроэнергию:
грн.
Расчет
затрат на разработку НИР приведен в табл. 5.3.
Таблица 5.3 - Плановая калькуляция сметной стоимости НИР
|
№ п/п
|
Статья расходов
|
Значение, грн.
|
|
1
|
Затраты на оплату труда
|
6750
|
|
2
|
Единый социальный взнос (37% от ЗП)
|
2497,5
|
|
3
|
Затраты на материалы
|
88,2
|
|
4
|
Амортизация оборудования
|
975
|
|
5
|
Другие расходы:
|
|
|
5.1
|
общехозяйственные расходы (15% от ЗП)
|
1012,5
|
|
5.2
|
300
|
|
6
|
Затраты на потребленную электроэнергию
|
114,54
|
|
7
|
Итого
|
11737,74
|
Таким образом, суммарные единоразовые затраты на разработку НИР составят
11737,74 грн.
.3 Оценка результатов научно - исследовательской работы
.Применение данного метода позволит значительно увеличить эффективность
подавления диктофона.
. Защитит речевую информацию от несанкционированного доступа.
Результат НИР на экономию времени на подавление диктофона может быть
рассчитан по формуле:
, (5.7)
где
Рj - улучшение системы (процесса) за счет
внедрения результатов НИР, %; Хб - базовое значение характеристики, то есть до
внедрения результатов НИР, мин; Хн - новое значение характеристики после
внедрения предлагаемых решений, мин.
В
качестве характеристики выступает эффективность подавления диктофона.
Таким
образом, эффективность подавления улучшилась на 12%.
5.4 Определение экономической эффективности результатов НИР
Чтобы определить экономическую эффективность результатов НИР, необходимо
сравнить затраты на разработку НИР с результатами.
Основным показателем экономической эффективности научно -
исследовательской работы является коэффициент "эффект - затраты",
который отражает насколько каждая гривна затрат на НИР изменяет эффективность
подавления исследуемого метода.
Коэффициент «эффект - затраты» (Кэ3) рассчитывается как:
(5.8)
Тогда имеем:
Выводы:
В работе провели расчет сметной стоимости научно - исследовательской
работы которые включает в себя расчёты по: трудоемкости разработки
исследовательской работы и заработной платы исполнителей, затраты на материалы
и плановая калькуляция сметной стоимости. Рассчитали коэффициент "эффект -
затраты", определили насколько каждая гривна затрат на НИР изменяет
эффективность подавления исследуемого метода. Из выше приведенных расчетов
можно сделать вывод что внедрение результатов НИР целесообразно с точки зрения
экономических показателей, т.к. повышение эффективности подавления диктофона
влияет на повышение противодействия несанкционированного съема конфиденциальной
речевой информации с помощью диктофона.
6. Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях
Цель исследования - создание безопасных и комфортных условий труда на
предприятии. В ходе исследования будут рассмотрены такие вопросы как опасные и
вредные факторы среды, их влияние на человека, промышленная безопасность на
предприятии, промышленная санитария, их оптимальные показатели, безопасность в
чрезвычайных ситуациях, в том числе пожарная безопасность.
.1 Анализ условий труда в производственном помещении
Помещение научно - исследовательской лаборатории имеет следующие размеры:
длина - 6 м, ширина - 6 м, высота - 3,6 м. Площадь лаборатории составляет 36 м2,
а объем - 129,6 м3.