Разработка лабораторной установки по исследованию каналов утечки речевой информации (стр. 7 из 14)

Рис. 3.8. Принципиальная схема генератора шума с предусилителем

3.3.3 Согласующий усилитель

Согласующий усилитель – устройство, осуществляющее переход от симметричной линии к несимметричной. Он представляет из себя дифференциальный усилитель с симметричным входом и несимметричным выходом.

Данный усилитель должен быть малошумящим, чтобы его собственные шумы не превышали уровень наведенного сигнала Uс. Коэффициент усиления желательно иметь как можно больше, но усилитель не должен самовозбуждаться. Усиленный сигнал должен значительно превышать уровень собственных шумов усилителя. В данном лабораторном стенде коэффициент усиления согласующего усилителя равен 100.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Методика проведения лабораторных работ по исследованию воздушных и вибрационных каналов утечки речевой информации

Целью лабораторных исследований является исследование частотных свойств элементов воздушных и вибрационных каналов утечки речевой информации (стены, двери, воздуховоды, окна, помещения, в котором циркулирует конфиденциальная информация) при различных значениях звукового давления, развиваемого падающей на исследуемый элемент волной акустического колебания. Определение степени защищенности исследуемых каналов по энергетическому критерию и критерию словесной разборчивости речи.

В процессе проведения этих работ студенты должны определить степень защищенности каналов и предложить необходимые меры по его защите, в случае неудовлетворительных результатов.

Исследования проводятся в соответствии со схемой представленной на рис. 2.1. и заключается в выполнении следующих этапов.

1. Подготовительный этап.

Собрать схему в соответствии с рис 2.1;

Провести калибровку измерительных приборов: селективного микровольтметра В6-9 (СМ) (селективного усилителя У2-8);

Провести калибровку измерительного микрофона 1 (ИМ1) по схеме указанной в пункте 5.1.2;

С помощью генератора шума (ГШ) и ДАП сформировать низкочастотный отрезок "белого шума" в полосе частот 175¸10000 Гц. Для чего октавным эквалайзером (ОЭ) на ДАП установить уровень шума в октавах со среднегеометрическими частотами 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц в соответствии с выражением 4.1:

P = Pmin + n×3 дБА ,(4.1)

где Рmin – давление в октаве с fср = 250 Гц;

n – порядковый номер октавы.

Измерения проводить с помощью шумомера 00014 (режим "EXT") и октавного фильтра 00016 (режим "FIL", настройка поочередно на 250 Гц, 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 4 кГц, 8 кГц);

2. Этап первичных измерений и обработки данных.

. (4.2)

Вычислить отношение «уровень речевого сигнала / уровень акустического шума (помехи) q_i в октавных полосах cfсрi по формуле (4.3);

. (4.3)

Вычислить формантный параметр DА_i, на среднегеометрической частоте полосы

, характеризующий энергетическую избыточность дискретной составляющей речевого сигнала в полосе, по формуле (1.11);

Вычислить весовой коэффициент полосы к_i, характеризующий вероятность наличия формант речи в данной полосе, по формулам (1.12) и (1.13);

Спектральный индекс артикуляции (понимаемости) речи r_i (информационной вес i-й спектральной полосы частотного диапазона речи), по формулам (1.14) и (1.15);

- Далее для общей частотной полосы спектра речевого сигнала рассчитываются интегральный индекс артикуляции речи R, по формуле (1.16);

Зависимость словесной разборчивости речи W от интегрального индекса артикуляции речи по формуле (1.17);

Последовательно устанавливая внутри камеры давление с интегральным уровнем Рn = Ринт min + n×DP, где DP = 10 дБ, n = 1, 2…, при этом для уровня Рn при котором октавный уровень L(с+ш) £Lш берется добавка DL, т.е. Рn = Ринт min + n×DP + DL, для уровня Рn при котором октавный уровень L(с+ш) £Lш, Рn = Ринт min + n×DP, для уровня Рn при котором октавный уровень L(с+ш) > Lш;

Для каждого значения Рn повторить пункты 2.4. – 2.11;

Построить зависимость W=W(Pn) и семейство кривых qi (f) при различных значениях Рn;

Установить с помощью регулировок на ГШ "Эхо" интегральный уровень шума Lшэ = Lш + 20дБА;

Повторить пункты 2.3. – 2.14;

Сравнить полученные результаты;

По полученным результатам сделать соответствующие выводы о степени защищенности воздушного канала утечки речевой информации, предложить меры защиты в случае неудовлетворительных результатов.

Методика проведения лабораторных работ по исследованию вибрационных каналов утечки речевой информации аналогична предыдущей с той лишь разницей что, в качестве устройства регистрирующего октавные уровни вибрационных сигнала и шума V(с+ш) и Vш применяется контактный вибропреобразователь (акселерометр), и вибрационный шум с ГШ "Эхо" создается с помощью вибратора (динамик без диффузора)

4.2 Методика проведения лабораторных работ по исследованию акустоэлектрических каналов утечки речевой информации

Целью лабораторных работ является исследование уровней наведенного сигнала в линии связи исследуемого устройства (телефонный аппарат, датчик пожарной сигнализации, система оповещения и т.д.) в зависимости от величины развиваемого на данное устройство звукового давления в диапазоне частот речевого сигнала.

Исследования проводятся в соответствии со схемой представленной на рис. 2.2. и заключается в выполнении следующих этапов.

1.Подготовительный этап.

1.1. Собрать схему в соответствии с рис 2.2;

1.2. Установить испытуемый образец внутрь камеры на виброизолирующую прокладку и подключить его к согласующему усилителю (СУ);

1.3. Провести калибровку измерительных приборов: селективного микровольтметра В6-9 (СМ) (селективного усилителя У2-8);

1.4. Провести калибровку измерительного микрофона 1 (ИМ1) по схеме указанной в пункте 5.1.3;

1.5. С помощью генератора звуковой частоты (ГЗЧ) и датчика акустического поля (ДАП) на частоте f = 1кГц задать звуковое давление внутри камеры 110-120 дБА и сорентировать испытуемый образец относительно акустического излучателя в положении максимального показания стрелочного индикатора СМ;

1.6. помощью генератора шума (ГШ) и ДАП сформировать низкочастотный отрезок "белого шума" в полосе частот 175¸10000 Гц. Для чего октавным эквалайзером (ОЭ) на ДАП установить уровень шума в октавах со среднегеометрическими частотами 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц в соответствии с выражением 4.4:

P = Pmin + n×3 дБА, (4.4)

где Рmin – давление в октаве с fср = 250 Гц;

n – порядковый номер октавы.

1.7.Закрыть камеру.

2.Этап измерений.

2.1.Определение числа точек измерений.

2.1.1.Включить ГШ и ДАП с настройками "белого шума";

2.1.2.Перестраивая СМ в диапазоне в диапазоне частот 175¸10000 Гц найти "пики" уровней наведенного сигнала;

2.1.3.Определить частоту "пиков" fпi, для чего на вход СМ, не изменяя настроек, подключит ГЗЧ и регулировкой частоты добиться максимального показания стрелочного индикатора СМ. Частота ГЗЧ является искомой величиной;

2.1.4.Перестраивая, относительно найденной частоты пика, СМ найти минимумы значений уровня наведенного сигнала слева и справа от частоты пика;

2.1.5.Определить частоты минимумов наведенного сигнала fmнi и fmвi аналогично пункта 2.2.3

где fmнi – частота соответствующая минимальному значению ниже fп;

fmвi – частота соответствующая минимальному значению выше fп;

2.1.6.Находится частотная полоса выброса Dfi = fmвi – fmнi;

2.1.7.Из ряда значений Dfi выбирается наименьшее;

2.1.8.Определить число точек частотного анализа в соответствии с выражением (4.5):

, (4.5)

где DF = 5600 – 175 Гц – полоса анализа.

2.1.9.Минимальное число точек анализа определяется количеством среднегеометрических значений октавных полос анализируемого спектра n_min= 5;

Данная процедура иллюстрируется графически на рис. 4.1

Рис. 4.1. Графическая иллюстрация нахождения числа точек измерения.

3. Этап исследований.

3.1 Настроить СМ на частоту f1=250 Гц и измерить уровень шумов Uш.изм1 наводимый на исследуемое устройство с учетом коэффициента усиления СУ=100, т.е. провести нормировку Uш1=Uш.изм1/100;

3.2 Подключить ГЗЧ к ДАП и задать частоту f1=250 Гц;

3.3 С помощью СМ определить Pmin при котором фиксируется значение Uс+ш;

3.4 Изменяя давление Р = Рmin + n×DP,

где DP = 10 дБА;

n = 1, 2…N.

Р £ Рmin + n_max×DP = Pmax, проводится операция фиксирования U(с+ш)изм на данной частоте, с учетом нормировки U(с+ш)= U(с+ш)изм/100

3.5 Установить частоту на ГЗЧ fi= fi + n×Df;

3.6 Повторить пункты 3.1. – 3.4. для частот fi;

3.7 Вычислить значение уровня наведенного сигнала Uci по формуле (4.6) и построить семейство кривых Uc(f, Р).

(4.6)

3.8 Полученные данные с учетом коэффициента усиления СУ сводятся в табл. 4.1

Таблица 4.1

Результаты экспериментальных данных

Uш	P1		P2		Pn
	Uс+ш	Uc	Uс+ш	Uс	Uс+ш	Uс
f1
f2
Fn

3.9 Для заданных нормированных значений Eн и Р₀ определить степень защищенности канала по величине допустимого звукового давления в месте установки исследуемого образца Рдоп, исходя из следующих соображений;

3.10 Для значений величины акустического давления в месте установки исследуемого образца Рn находится коэффициент акустоэлектрических преобразований (КАЭП) по формуле (4.7)

. (4.7)