Requisitos para equipos de generación de interferencias.
En los últimos años, se ha desarrollado el desarrollo de dispositivos para crear vibraciones e interferencias acústicas, diseñados para proteger la información del habla de su fuga desde las instalaciones de estructuras de edificios y comunicaciones de ingeniería. en desarrollo intensivo.
Cabe señalar las razones que obligan a los desarrolladores de equipos especiales a mejorar los equipos de esta clase:
— la aparición de numerosas publicaciones sobre métodos y medios de control encubierto de la información del habla mediante sensores instalados fuera de locales protegidos, que indican el peligro de este método de control encubierto;
— la necesidad práctica de garantizar la propia seguridad cuando las instalaciones están ubicadas en el mismo edificio que organizaciones externas, cuando hay estructuras de cerramiento y líneas de servicios públicos a las que no hay acceso controlado fuera de la instalación protegida;
— la necesidad de que las agencias gubernamentales cumplan con los requisitos y recomendaciones para la protección de locales sensibles, que están regulados por la Comisión Técnica Estatal de Rusia;
— la relativa baratura de las medidas de protección activas en comparación con las pasivas, especialmente en situaciones en las que es necesario equipar rápidamente una sala en la que se debe garantizar la posibilidad de llevar a cabo negociaciones confidenciales de forma segura;
& #8212; la capacidad de gestionar el estado de protección y garantizar el control de los parámetros de protección establecidos.
Si existe una demanda bastante estable de equipos de protección, los fabricantes buscan soluciones técnicas adicionales para lograr una mayor eficacia. resuelve el problema de neutralizar los canales de fuga.
En la mayoría de los casos, esta tarea se reduce sólo a problemas de naturaleza puramente técnica, principalmente a mejorar los medios para excitar señales de ruido vibratorio en estructuras de edificios masivas.
Sin negar la importancia de tal problema técnico (aumentar la eficiencia de los emisores y, como consecuencia, aumentar la eficiencia del equipo en su conjunto), observamos que desde el punto de vista del consumidor, el aspecto práctico de la protección también es significativo, que está asociado con garantizar un nivel suficiente de seguridad del objeto en condiciones específicas su ubicación.
El nivel de seguridad logrado al utilizar equipos de seguridad puede expresarse en última instancia mediante un conjunto de normas técnicas estándar. requisitos, cuya implementación permite asignar el equipo especial a una determinada clase.
La falta de requisitos estándar regulados para los equipos de protección en relación con situaciones típicas no permite al consumidor determinar claramente la idoneidad del equipo adquirido para un conjunto de condiciones específicas propias.
La La presencia de un certificado de la Comisión Técnica Estatal de Rusia significa esencialmente que el dispositivo técnico declarado es válido, es un generador de vibraciones o interferencias acústicas de un cierto rango de frecuencia y, en determinadas situaciones, puede utilizarse para amplificar señales de voz.
Al mismo tiempo, los límites de aplicabilidad del dispositivo, su capacidad para proteger la gama requerida de canales de fuga no están completamente definidos, no existe una conexión orgánica con los requisitos reglamentarios de protección y hardware para evaluar el grado de cumplimiento de los estándares de protección.
Se supone que el consumidor debe resolver todos estos problemas de forma independiente o involucrando a especialistas adecuados que puedan integrar equipos de seguridad en situaciones específicas.
Esta situación se explica por el hecho de que una realización específica como medio de protección de equipos adquiere interferencia vibroacústica sólo en combinación con las características a priori desconocidas de los canales de fuga protegidos, que son específicos para cada objeto protegido.
Para analizar el impacto significativo del objeto de protección en el grado de cumplimiento del equipo con ciertos indicadores tácticos, técnicos, de diseño, ergonómicos y económicos, consideraremos la situación generalizada del uso de sistemas activos de ruido vibroacústico, que se muestra en Higo. 1 en forma de diagrama de bloques.
Fig. 1. Esquema generalizado del uso de sistemas de protección activa
El diagrama de la Fig. 1 muestra los posibles componentes y componentes que determinan la eficacia de la protección activa, teniendo en cuenta todos los factores que influyen.
La señal acústica del habla original (SAS) en la sala Lo debe considerarse como una señal de un campo acústico directo, es decir, no distorsionada por la influencia de las propiedades acústicas de la propia sala.
Las propiedades de señalización del proceso Lo no son deterministas, ya que dependen de características tales como las características de la voz del hablante, las características específicas de las negociaciones (conversación, habla, conversación telefónica), la presencia de dispositivos de amplificación de sonido en la habitación, la características del mensaje de voz transmitido, el idioma en el que se transmite la información, número de hablantes.
En este sentido, la cuestión de crear pruebas válidas (equivalentes al habla) por su tipo y el nivel de volumen es un problema independiente.
En una habitación que, para una señal acústica, es un sistema lineal con una determinada característica transitoria hп, se forma una imagen compleja de la distribución espacial y de frecuencia de la señal acústica, dependiendo de los parámetros arquitectónicos y acústicos (ASP): el tamaño de la habitación, los tipos de revestimiento acústico de las superficies, la presencia de muebles tapizados y elementos interiores en el interior, incluso la humedad y temperatura del aire.
Es esta señal acústica, que es una composición compleja de componentes directos y difusos (uniformes en el espacio) del campo, la que crea señales en los canales de fuga de información tanto de tipo vibratorio como acústico, y la imagen del campo acústico cambia significativamente cuando la la fuente de sonido se mueve, es decir, puede permanecer no estacionaria con el tiempo.
Los canales de fuga acústica se crean cuando las vibraciones mecánicas del aire pasan a través de estructuras con valores de aislamiento acústico debilitados o en ausencia total de tales, como por ejemplo, para conductos de aire como sistemas de ventilación.
Los canales de fuga de vibración se crean convirtiendo las vibraciones acústicas del ambiente del aire en vibraciones mecánicas de medios sólidos, que son las estructuras de construcción de locales y comunicaciones de ingeniería.
Ambos tipos de canales de fuga representan un solo tipo de vibraciones mecánicas, que tienen la propiedad obvia de propagarse en el espacio, creando así las condiciones previas para la penetración de la señal a una distancia considerable de la habitación original.
Todos los posibles canales de vibración y fuga acústica (VACL) en una habitación tienen sus propias características lineales transitorias hi, que determinan los parámetros espectrales y energéticos de la señal de voz en los canales de fuga.
En una habitación real, el número de tipos de canales de fuga N prácticamente corresponde al número de secciones homogéneas de estructuras de cerramiento y comunicaciones: cada elemento de la cerca (partición, ventana, puerta, columna, techo) y cada comunicación (tubería, aire conductos, líneas de cable) representan un canal individual, cuyas señales están correlacionadas, pero difieren significativamente en potencia y distribución de frecuencia.
La efectividad de los canales de fuga depende no solo del grado de distorsión lineal de la señal de voz original, pero también sobre diversos tipos de interferencias y ruidos que actúan en los canales de fuga.
Cabe señalar que en la habitación protegida ya existen algunas interferencias acústicas que pueden provocar una distorsión de la percepción del habla: ruido ambiental (RO) Nsh(t), por ejemplo, señales de transmisión, conversaciones de otras personas, ruido de ventilación, aire. Ruido condicionado, ruido de la calle.
Dependiendo de las propiedades acústicas de la habitación, principalmente de su tamaño, estos ruidos pueden reducir significativamente la calidad de la percepción del habla, incluso cuando el sensor de información está ubicado directamente en el volumen interno de la habitación, y más aún cuando se recibe voz lejos de la fuente de señal.
El ruido inherente de la sala, al igual que la señal de voz, crea un campo acústico determinado por los parámetros de la sala y, al igual que la señal de voz, penetra el canal de fuga de información.
En Además de ellos, existen otros tipos de ruido e interferencias independientes del ruido ambiental, que son creados por diversas fuentes de ruido (NS), generalmente correlacionadas entre sí, ya que una fuente de ruido puede crear interferencias tanto en el canal acústico como en el de vibración.
Cada fuente de ruido crea interferencias en el canal de fuga con características espectrales individuales Nсi(t).
Por lo tanto, en la posible ubicación de los sensores para recibir señales de voz Di, hay una mezcla aditiva de la señal de voz Lсi(t) y el ruido determinado por la totalidad de los canales de ruido y fuga de la habitación.
En consecuencia, cada uno de los sensores de control de información encubiertos proporciona su propio valor para la calidad de la información recibida, que puede caracterizarse por algún indicador objetivo, por ejemplo, inteligibilidad del habla, señal a relación de ruido.
Teniendo en cuenta la naturaleza aleatoria y no estacionaria en el tiempo de las señales y las interferencias, el indicador de la calidad de la recepción de la voz en un contexto de ruido es función del tiempo y debería tender a ser estacionario durante un período significativo. período promedio, que impone requisitos estrictos para estimar las eficiencias iniciales de los canales de fuga en áreas con una estructura relativamente homogénea.
La protección activa se utiliza en situaciones donde la eficiencia inicial de los canales de fuga excede un cierto valor estándar requerido, y consiste en crear interferencias adicionales Ni, estadísticamente independientes del ruido existente.
Es obvio que la protección activa debe usarse solo en los casos en que la autointerferencia tiene un nivel de potencia insuficiente o una distribución espectral fallida, es decir, el equipo debe generar interferencia en lugares donde se puedan ubicar sensores de control encubiertos en casos de interferencia natural débil. o la presencia de una potente señal de voz en el canal.
La ventaja de utilizar protección activa en comparación con centrarse en proteger las instalaciones de la propia interferencia del canal es la capacidad de crear interferencias con el requiere distribución espectral y un alto grado de estacionariedad (constancia) en el tiempo.
Sin embargo, estos aspectos no se limitan a los problemas de la aplicación práctica de métodos y equipos de protección activa.
La aparición de vibraciones adicionales e interferencias acústicas en los canales de fuga cambia significativamente la situación del ruido en las habitaciones protegidas y adyacentes. Las interferencias vuelven a penetrar a través de los canales de fuga vibroacústicos (VACL) en la habitación original, provocando la aparición de ruido acústico molesto adicional No.
El mismo ruido penetra a través de canales vibroacústicos parásitos (PVAC) en locales adyacentes, incluidos los extraños, que generan ruido Nпi.
El ruido acústico que penetra en las instalaciones protegidas perturba la comodidad laboral de la persona protegida (grupo de personas), especialmente si el nivel de ruido Nо excede el ruido propio de la habitación Nш, y la situación se agrava al comparar el entorno acústico inicial y el ruido obtenido después instalar los equipos de protección acústica, no a favor de estos últimos.
Para evaluar objetivamente el grado de exposición de una persona a ruidos acústicos molestos, puede centrarse en las normas sanitarias vigentes en el país sobre los niveles permitidos de ruido acústico en locales de diversos tipos y el tiempo de exposición de una persona.
Sin embargo, es necesario recordar que la evaluación negativa subjetiva que hace una persona de la influencia perturbadora del ruido se produce a niveles inferiores a los regulados por las normas, especialmente con una exposición prolongada.
Del mismo modo, el ruido que penetra en las habitaciones adyacentes reduce la comodidad de trabajar en ellas y, dado que estas habitaciones pueden no pertenecer a la organización que brinda protección, la situación puede dar lugar a medidas coercitivas más serias por parte de terceros o agencias de supervisión gubernamentales.
Un problema práctico es la imposibilidad de medir el nivel de ruido adicional en las instalaciones de un tercero sin su consentimiento.
En consecuencia, las posibilidades de protección activa son en principio limitadas y están completamente determinadas por las propiedades de los canales de vibración y fuga acústica y de los canales parásitos de propagación de señales y ruidos.
La tarea de protección integral de los canales considerados se puede formular de la siguiente manera:
es necesario proporcionar algún valor mínimo requerido de la funcionalidad que caracteriza el indicador de protección
j [Lci(t, f), Nш(t, f), Ni(t, f), Nci(t, f)] < j 0
siempre que el ruido residual secundario en las instalaciones protegidas y adyacentes no exceda los estándares sanitarios
No(t, f) < Nsan(t, f), Nп(t, f) < Nsan(t, f),
donde f – frecuencia; j 0 — parámetro regulatorio máximo para el indicador de protección; Nsan(t, f) — normas sanitarias.
Se pueden considerar varias funcionalidades como indicador de protección, desde tipos simples de relación señal-interferencia hasta otros complejos como la inteligibilidad calculada del habla, más adecuados a la tarea. siendo resuelto.
Teniendo en cuenta que cada uno de los procesos de señal y ruido depende de las propiedades acústicas de la habitación protegida, de los canales de fuga y de los canales parásitos, la tarea de implementar medidas de protección parece bastante compleja.
Además, el El grado general de cumplimiento de los requisitos anteriores depende de las cantidades que determinan la atenuación de las señales y de las interferencias, en mayor medida que de la magnitud de las interferencias protectoras adicionales.
Esto puede verse en un ejemplo sencillo.
Sea la cantidad de atenuación de la señal de voz en el canal de fuga igual a A, entonces el nivel de interferencia que debe crearse en el canal es igual al valor N = Lc*A/q, donde Lc es el nivel de la señal de voz en la sala protegida; q— relación señal-interferencia necesaria para la protección. El nivel de interferencia que vuelve a penetrar en la habitación, en una primera aproximación, se puede determinar considerando que el canal de fuga es simétrico, utilizando la fórmula Nп = N*A.
Entonces, el nivel permisible de interferencia que se puede crear en el canal de fuga debe satisfacer la condición Nd = LcA2/q < Nsan.
De ello se deduce que las capacidades de hardware de los generadores de vibración e interferencia acústica están limitadas por dos tipos de estándares (q, Nsan), el nivel de la señal de voz original (Lc) y las características de amplitud-frecuencia de los canales de fuga (A) hasta el segundo grado.
En consecuencia, un aumento de la protección pasiva de 2 veces (3 dB) conduce a un debilitamiento de los requisitos de 4 veces (6 dB), y un cambio en la potencia de interferencia solo conduce a un cambio proporcional correspondiente en el indicador de protección.
De la consideración del diagrama generalizado de canales de fuga, se pueden extraer las siguientes conclusiones importantes que son necesarias para mejorar los equipos de generación de vibraciones e interferencias acústicas:
— el paquete del equipo debe incluir emisores tanto de tipo vibratorio como acústico, diseñados para su instalación en condiciones estándar;
— el número total de emisores de ambos tipos debería ser suficiente para resolver de manera óptima algún problema de protección típico;
— las señales de interferencia en los canales de radiación deben ser independientes para excluir la posibilidad de reducir las propiedades protectoras cuando se utilizan interferencias correlacionadas en sistemas de control de información encubierta;
— Los canales de emisión deberían permitir regular los niveles de potencia de emisión y los espectros de las señales de interferencia por separado a lo largo de diferentes canales de emisión, lo que permite minimizar los costos de energía;
— el equipo debe permitir la instalación y control según el parámetro de protección principal;
— el equipo debe permitir establecer el nivel de protección teniendo en cuenta los requisitos para el nivel permitido de ruido acústico residual;
— el desarrollador debe ofrecer un conjunto de medidas de protección pasiva que sean aplicables a diversas situaciones, teniendo en cuenta las características del equipo desarrollado.
Los dispositivos actualmente existentes para crear interferencias vibroacústicas no satisfacen completamente todos los requisitos especificados, lo que lleva a la necesidad de que el consumidor realice procedimientos adicionales para configurar el parámetro de protección y, lo más importante, resolver el problema de la necesidad de crear interferencias de varios niveles y espectro (obviamente, por ejemplo , los niveles y el espectro de interferencia del ruido procedente de una pared principal y del acristalamiento de una ventana deben ser diferentes).
Los productos Baron y Shorokh-1, que incluyen emisores de vibración y ofrecen la posibilidad de conectar emisores acústicos, que no están incluidos en el paquete de entrega, satisfacen la mayoría de los requisitos para la gama de emisores.
Ambos productos tienen canales de emisión independientes (4 y 3), lo que permite diversificar los tipos de estructuras y comunicaciones que necesitan ser controladas por ruido, ajuste del espectro de interferencia en bandas de frecuencia de octava y el nivel general de interferencia a lo largo de los canales de generación; proporcionado.
El producto Baron incluye un dispositivo para monitorear el grado de protección.
Sin embargo, cabe señalar que el énfasis principal El objetivo de estos productos es crear interferencias vibratorias principalmente en estructuras de hormigón, comunicaciones y acristalamientos de ventanas sin tener en cuenta los requisitos para la protección de canales acústicos.
Como punto positivo cabe destacar que la documentación del producto Shorokh ofrece ciertas recomendaciones para la instalación típica de emisores de vibraciones y acústicos en una habitación.
La cuestión más básica de configuración durante el desarrollo está el problema de elegir el número de emisores de diferentes tipos o canales de radiación independientes diseñados para crear interferencias en varios tipos de canales de fuga.
Un enfoque razonable en tal situación es centrarse en un estándar o una serie de soluciones estándar determinadas por las necesidades prácticas de los clientes.
Por ejemplo, una habitación de tamaño mediano con una El número de aberturas y comunicaciones se puede considerar como estándar, o una sala de reuniones estándar promedio con las características de diseño correspondientes.
La experiencia de cada desarrollador le permitirá elaborar una lista mínima suficiente de emisores, lo que le permitirá solucionar el problema de proteger una habitación típica, teniendo en cuenta posibles variaciones, cercanas a la habitación típica media en otras situaciones.
El uso de tipos no tradicionales de interferencia para el ruido del habla, como se propone en el producto Baron, no tiene una base científica y se basa más en suposiciones intuitivas que en un gran volumen de articulación estadística. pruebas.
Las señales de las estaciones de radiodifusión, que se propone utilizar para el enmascaramiento del habla, tienen un carácter significativamente no estacionario dependiendo del tipo de transmisión (habla, música) y casos de pausas temporales significativas en las que el grado de protección se reducirá significativamente. no están excluidos.
La idea misma de utilizar dicha interferencia aparentemente se basa en intentos de reducir el efecto perturbador del ruido acústico lateral en los demás, creyendo con razón que el habla o la música extrañas reducen en menor medida la comodidad del personal que trabaja en entornos ruidosos.
Sin embargo, este problema debería resolverse como se muestra arriba utilizando medidas de protección pasiva y no utilizando interferencias no estacionarias, cuyas propiedades protectoras no se han estudiado completamente.
Según información de los desarrolladores, la empresa IKMC-1 está preparando para la producción el complejo hardware y software de protección vibroacústica VNK-012GL, cuyo desarrollo tiene en cuenta al máximo los requisitos antes mencionados para el equipo:
— el equipo genera 5 canales de interferencia independientes, 4 de los cuales están destinados a conectar emisores de vibración y uno a conectar emisores acústicos;
— la cantidad de emisores de vibraciones y emisores acústicos está diseñada para proteger una habitación típica con una superficie de 25 a 30 m2;
— ajustando el espectro y el nivel de ruido en cada canal de forma independiente en bandas de frecuencia de octava o tercio de octava;
— incluye su propia fuente de señal de prueba para configurar el equipo;
— instalación de parámetros de protección utilizando equipos de prueba incorporados y monitoreo continuo de los mismos, especialmente importante para equipos temporales de locales protegidos;
— la capacidad de controlar los valores absolutos de los niveles de ruido acústico para evaluar su cumplimiento de las normas sanitarias;
— un método de software para configurar equipos y establecer sus parámetros iniciales, que le permite aplicar métodos estadísticos para evaluar las propiedades de protección, administrar fácilmente las características de interferencia y monitorear el estado actual de protección, crear bases de datos sobre varios objetos de protección, crear protocolos basados en resultados del trabajo;
— el desarrollador ofrece no solo equipos, sino un conjunto de medidas teniendo en cuenta las capacidades de protección pasiva destinadas a resolver el problema de proteger las instalaciones del cliente.
Una revisión de los requisitos tácticos básicos para los equipos de ruido vibroacústico ha demostrado que los desarrolladores tienen reservas suficientes para mejorar la tecnología, teniendo en cuenta las condiciones típicas o específicas para la ubicación de los objetos y sus características arquitectónicas y acústicas.
La siguiente dirección en el desarrollo de equipos debe ser la creación de requisitos técnicos estándar para los componentes individuales y el equipo en su conjunto, lo que estandarizará el equipo, permitiendo a los desarrolladores mejorar en el desarrollo posterior de su equipo en la dirección de minimizar costos totales, y los consumidores reciben equipos especiales que tienen características técnicas, cuya totalidad le permite resolver el problema de proteger sus propios objetos con costos mínimos.
Kargashin V.L.
Candidato de Ciencias Técnicas
Investigador Senior
Fuente: revista «Equipos especiales»