Соответствующая схема фильтра приведена на рис. 3.5

Рис. 3.5. Схема полосового фильтра со сложной отрицательной связью

Примем С1 = С2 = С

Его передаточная функция имеет следующий вид:

. (3.10)

Из сравнения этого выражения с передаточной функцией полосового фильтра в общем случае:

(3.11)

гдеA_r - коэффициент передачи на резонансной частоте;

Q - добротность.

следует, что коэффициент при p² должен быть равен 1, отсюда находим резонансную частоту f_р

.

.

. 3.12)

Подставив это выражение для резонансной частоты в передаточную функцию (3.10), и приравняв соответствующие коэффициенты к коэффициентам выражения (3.11), получим остальные формулы для вычисления характеристик фильтра:

.

. (3.13)

.

.

.(3.14)

из которых видно, что коэффициент передачи, добротность и резонансная частота рассматриваемого полосового фильтра могут выбираться произвольно.

Выражение для полосы пропускания фильтра получим из формулы:

.(3.15)

Для нахождения параметров схемы R1, R2 и R3 зафиксируем с,B,f_р и возьмем А_r =-1

. (3.16)

. (3.17)

. (3.18)

Для нахождения АЧХ фильтра подставим в выражение (3.10). и возьмем его модуль.

. (3.19)

- АЧХ фильтра

По изложенной выше методике рассчитаем параметры схемы для всех шести полос и построим АЧХ фильтров. Расчет и построение проведем с помощью профессионального приложения Mathcad 7 Professional

Данные расчетов приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1.

Параметры схемы полосовых фильтров

fСРЕД (Гц)	R1 (Ом)	R2 (Ом)	R3 (Ом)	C (нФ)
250	89,92103	179,80103	30,07103	10
500	45,09103	90,17103	14,97103	10
1000	22,64103	45,28103	7,43103	10
2000	11,21103	22,42103	3,78103	10
4000	5,62103	11,25103	1,88103	10
8000	2,82103	5,64103	0,93103	10

АЧХ фильтров приведены на рис. 3.6.а и 3.6.б

а)

б)

Рис. 3.6. АЧХ полосовых фильтров

а) для fср=250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц;

б) для fср=2000 Гц, 4000 Гц, 8000 Гц,

гдеН0(f) - АЧХ фильтра с f_СР = 250 Гц;

Н1(f) - АЧХ фильтра с f_СР = 500 Гц;

Н2(f) - АЧХ фильтра с f_СР = 1000 Гц;

Н3(f) - АЧХ фильтра с f_СР = 2000 Гц;

Н4(f) - АЧХ фильтра с f_СР = 4000 Гц;

Н5(f) - АЧХ фильтра с f_СР = 8000 Гц.

В качестве активного элемента выберем микросхему серии К157 УД2, которая представляет собой двухканальный операционный усилитель общего назначения, построенный по "стандартной" трехкаскадной схеме с защитой выхода от короткого замыкания. Типовая схема включения операционного усилителя приведена на рис. 3.7. Для обеспечения устойчивой работы ОУ в каждом каскаде необходимо подключить емкость коррекции С1, С2 величиной от 0 до 30 пФ.

Напряжение питания ОУ выбирается из диапазона питающих напряжений 3В - 18В.

Рис. 3.7. Типовая схема включения операционного усилителя К157УД2

Нумерация и назначение выводов:

1, 14 - частотная коррекция 1 канала;

2 - неинвертирующий вход 1 канала;

3 - инвертирующий вход 1 канала;

4 - отрицательный источник питания;

5 - инвертирующий вход 2 канала;

6 - неинвертирующий вход 2 канала;

7, 8 - частотная коррекция 2 канала;

9 - выход 2 канала;

10, 12 - свободный вывод;

11 - положительный источник питания;

13 - выход 1 канала.

В качестве пассивных элементов выбираем резисторы типа МЛТ 0,125, СП3-04А, конденсаторы типа К10-17а.

3.3.2 Генератор шума с предусилителем

В качестве первичного источника шума в данном дипломном проекте выбран полупроводниковый стабилитрон Д814. Основным требованием к первичному источнику шума является стабильность характеристик последнего.

Хотя генераторы на стабилитронах обладают рядом недостатков по сравнению с другими источниками шума, при малых сопротивлениях нагрузки эти недостатки пропадают и на таких генераторах становится возможным создание довольно стабильных устройств.

В качестве предусилителя воспользуемся операционным усилителем К157 УД2 построенным по схеме усиления.

Принципиальная схема генератора шума с предусилителем представлена на рис. 3.8



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 17510000 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 + n3 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);

Установить на выходе камеры исследуемую преграду;

Подключить СМ к ИМ 1.

2. Этап первичных измерений и обработки данных.

Установить внутри камеры давление звукового поля с интегральным уровнем Ринт = Ринт min. Контроль осуществляется с помощью СМ и графика на рис. 5.4;

Провести измерение уровня внешних шумов в месте установки исследуемой преграды Lшi в октавных полосах с fсрi = 250 Гц, 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 4 кГц, 8 кГц с помощью измерительного микрофона 2 (ИМ 2), шумомера 00014 и октавного фильтра 00016;

Установить внутри камеры давление звукового поля с интегральным уровнем Ринт = Ринт min + L,. Контроль осуществляется с помощью СМ и графика на рис. 5.4;

Провести измерение уровня смеси сигнал+шум в месте установки исследуемой преграды L(с+ш)i в октавных полосах с помощью шумомера 00014 и октавного фильтра 00016;

Вычислить октавный уровень акустического сигнала по формуле 4.2;

. (4.2)

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

. (4.3)

Вычислить формантный параметр А_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 + nP, где P = 10 дБ, n = 1, 2…, при этом для уровня Рn при котором октавный уровень L(с+ш) Lш берется добавка L, т.е. Рn = Ринт min + nP + L, для уровня Рn при котором октавный уровень L(с+ш) Lш, Рn = Ринт min + nP, 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;

Включить генератор шума "Эхо" непосредственно возле исследуемой преграды;

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 17510000 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 + n3 дБА, (4.4)

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);

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 17510000 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 fi = fmвi - fmнi;

2.1.7. Из ряда значений fi выбирается наименьшее;

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

, (4.5)

где F = 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 + nP,

где P = 10 дБА;

n = 1, 2…N.

Р Рmin + n_maxP = 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 + nf;

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)

3.11 После чего вычисляется эффективное значение этого коэффициента, согласно выражения (4.8):

, (4.8)

где n - количество контролируемых точек частотного диапазона;

1,7 - коэффициент "запаса".

3.13.Допустимое значение акустического давления P_доп определяется из соотношения (4.9):

. (4.9)

3.14. Строится зависимость Рдоп (Рn) по которой можно судить о степени защищенности данного канала;

Канал является защищенным, если выполняется условие РдопР₀.

Далее делаются соответствующие выводы о степени защищенности данного канала утечки информации, предлагаются способы защиты в случае неудовлетворительных результатов.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

5.1.Калибровка измерительного микрофона 1

Для дальнейшей работы по исследованию каналов утечки информации необходимо снять характеристики измерительного микрофона 1.

5.1.1.Калибровка ИМ1 в соответствии с тональным методом исследования акустических и вибрационных каналов утечки информации.

Калибровка И.М. 1состоит из следующих этапов.

Измерительный микрофон 1 калибруем в зависимости от давления акустического поля, развиваемого внутри камеры P_j (40…100) дБА для ряда частот f_i = [250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000] Гц.

1. установить внутрь камеры и.м. 2;

2. провести калибровку селективного микровольтметра (С.М.) В6-9;

3. установить с помощью ГЗЧ и ДАП давление акустического поля P1 = 40 дБА на частоте f1 = 250 Гц, P контролируем с помощью шумомера (режим "EXT") и октавного фильтра (режим "FIL", настройка на 250 Гц);

4. подключить С.М. к выходу и.м. 1;

5. настроить С.М. на частоту f1 (включить диапазон "узкая полоса" 200-2кГц, с помощью ручек частота и , добиться максимального показания стрелочного индикатора) и зафиксировать величину напряжения на И.М. 1 U_к1;

6. повторить пункты 1.1.3. - 1.1.5. для величин давления акустического поля, развиваемого внутри камеры из ряда P_j;

7. повторить пункты 1.1.3. - 1.1.6. для ряда частот f_i;

8. построить семейство кривых U_кj (P_j) для значений f_i.

Семейство кривых представлено на рис. 5.1, рис. 5.2, рис. 5.3.

5.1.2 Калибровка ИМ1 в соответствии с шумовым методом исследования акустических и вибрационных каналов утечки информации.

И.М. 1 калибруем в зависимости от интегрального уровня давления акустического поля, развиваемого внутри камеры P_j (70…100) дБА.

1. установить внутрь камеры и.м. 2;

2. провести калибровку (С.М.) В6-9;

3. установить с помощью генератора шума и ДАП шум с нормальным распределением плотности вероятности мгновенных значений в октавных полосах с f_ср = 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц (низкочастотный отрезок "белого шума"), для этого с помощью октавного эквалайзера на ДАП выстраиваем характеристику по закону lg 2ⁿ, где n - номер октавной полосы начиная с нулевой, т.е. с тенденцией увеличения давления акустического поля в октавной полосе на 3 дБА с возрастанием n, P контролируем с помощью шумомера (режим "EXT") и октавного фильтра (режим "FIL", настраивая поочередно на 250Гц, 500Гц, 1кГц, 2кГц, 4кГц, 8кГц);

4. установить интегральный уровень давления акустического поля P1 = 70дБА, внутри камеры, P контролируем с помощью шумомера (режим "EXT") и октавного фильтра (режим "LIN");

5. подключить С.М. к выходу и.м. 1;

6. зафиксировать величину напряжения на И.М. 1 U_кш1 (включить диапазон "широка полоса" на С.М.);

7. повторить пункты 1.2.4. - 1.2.6. для величин интегрального уровня давления акустического поля, развиваемого внутри камеры из ряда P_j;

8. построить зависимость U_кшj (P_j).

Зависимость U_кшj (P_j) представлена на рис. 5.4

5.1.3 Калибровка ИМ1 в соответствии с тональным методом исследования акустоэлектрических каналов утечки информации.

И.М. 1 калибруем в зависимости от частоты f_i(250…10000Гц) для давления акустического поля, развиваемого внутри камеры P_j = [60, 70, 80, 90, 100дБА].

1. установить внутрь камеры и.м. 2;

2. провести калибровку селективного микровольтметра (С.М.) В6-9;

3. установить с помощью ГЗЧ и ДАП давление акустического поля P1 = 40 дБА на частоте f1 = 250 Гц, P контролируем с помощью шумомера (режим "EXT") и октавного фильтра (режим "FIL", настройка на 250 Гц);

4. настроить С.М. на частоту f1 (включить диапазон "узкая полоса" 200-2кГц, с помощью ручек частота и , добиться максимального показания стрелочного индикатора) и зафиксировать величину напряжения на И.М. 1 U_к1;

5. повторить пункты 1.3.3. - 1.3.4. для ряда частот f_i;

6. повторить пункты 1.3.3. - 1.3.4. для значений давления акустического поля, развиваемого внутри камеры P_j;

7. построить семейство кривых U_кj (f_i) для значений P_j.

Семейство кривых представлено на рис. 5.5, рис. 5.6, рис. 5.7.

5.1.4 Калибровка и.м.1 в соответствии с шумовым методом исследования акустоэлектрических каналов утечки информации.

Процедура калибровки И.М. 1 аналогична указанной в пункте 1.2.



Рис. 5.1 Зависимость напряжения на микрофоне Uк от величины звукового давления P, развиваемого внутри камеры для частот f1=250Гц, f2=500Гц, f3=1кГц, f4=2кГц, f5=4кГц, f6=8кГц (Uк=0100мкВ)

Рис. 5.2 Зависимость напряжения на микрофоне Uк от величины звукового давления P, развиваемого внутри камеры для частот f1=250Гц, f2=500Гц, f3=1кГц, f4=2кГц, f5=4кГц, f6=8кГц (Uк=1001000мкВ)



Рис. 5.3 Зависимость напряжения на микрофоне Uк от величины звукового давления P, развиваемого внутри камеры для частот f1=250Гц, f2=500Гц, f3=1кГц, f4=2кГц, f5=4кГц, f6=8кГц (Uк=10005000мкВ)

Рис. 5.4 Зависимость напряжения на микрофоне Uкш от величины интегрального уровня звукового давления P, развиваемого внутри камеры



Рис. 5.6. Зависимость напряжения на микрофоне Uк от частоты для величины звукового давления, развиваемого внутри камеры P1=60 дБА, Р2=70 дБА.

Рис. 5.7. Зависимость напряжения на микрофоне Uк от частоты для величины звукового давления, развиваемого внутри камеры P3=80 дБА, Р4=90 дБА.



Рис. 5.8. Зависимость напряжения на микрофоне Uк от частоты для величины звукового давления, развиваемого внутри камеры P5=100 дБА.

5.2 Экспериментальные исследования воздушного канала

Эксперименты проводились в учебной лаборатории. В качестве исследуемого образца примем преграда с уплотнительными звукоизолирующими прокладками.

5.2.1 Исследование воздушного канала без использования внешнего источника шума

Анализ ведется в октавных полосах.

По формуле (1.11) вычисляем формантный параметр А_i для октавных полос с fср = 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц

А1 = 18,247; А2 = 13,449; А3 = 9,887; А4 = 6,646; А5 = 4,640; А5 = 3,397.

По формулам (1.12) и (1.13) вычисляем весовой коэффициент полосы к_i, к1 = 0,027; к2 = 0,114; к3 = 0,211; к4 = 0,307; к5 = 0,258; к6 = 0,066

Экспериментальные исследования и расчеты приведены в табл. П.4.1.

График зависимости W(Р) приведен на рис. П.4.1.

График зависимости q(f) при различных значениях Р приведен на рис. П.4.2.

Выводы: Задаваясь нормированными значениями отношения "сигнал/шум" - qн=3дБА, и словесной разборчивости речи Wн=0,5 можно сказать о том, что данный канал по энергетическим параметрам будет являться каналом утечки информации при интегральном уровне звукового давления 80 дБА, в месте установки исследуемого образца.

По критерию словесной разборчивости данный канал требует дополнительных мер защиты при интегральном уровне звукового давления 73 дБА, в месте установки исследуемого образца.

5.2.2 Исследование воздушного канала с использованием внешнего источника шума

Анализ ведется в октавных полосах.

По формуле (1.11) вычисляем формантный параметр А_i для октавных полос с fср = 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц

А1 = 18,247; А2 = 13,449; А3 = 9,887; А4 = 6,646; А5 = 4,640; А5 = 3,397.

По формулам (1.12) и (1.13) вычисляем весовой коэффициент полосы к_i, к1 = 0,027; к2 = 0,114; к3 = 0,211; к4 = 0,307; к5 = 0,258; к6 = 0,066

Экспериментальные исследования и расчеты приведены в табл. П.4.2.

График зависимости W(Р) приведен на рис. П.4.3.

График зависимости q(f) при различных значениях Р приведен на рис. П.4.4.

Выводы: Задаваясь теми же нормированными значениями, что и в предыдущем пункте, можно сказать о том, что данный канал является более защищенным как по энергетическим параметрам, так и по словесной разборчивости речи.

Таким образом можно сделать вывод об улучшении маскирующих свойств данного канала при увеличении внешнего уровня шумов.

5.3 Экспериментальные исследования вибрационного канала

Исследования параметров вибрационного канала производится аналогично пунктам 5.2.1. и 5.2.2, поэтому данные полученные в ходе экспериментальных исследований не приводятся.

5.4 Экспериментальные исследования акустоэлектрического канала

Проведем исследования акустоэлектрического канала утечки речевой информации в соответствии с методикой представленной в пункте 4.2.

В качестве исследуемых образцов выбираем: телефонный аппарат "Телур" и электродинамический громкоговоритель 5 ГДШ.

Зададимся нормированной величиной Eн=1 мкВ и Р₀ = 80 дБ

5.4.1 Исследования телефонного аппарата "Телур"

Найдем число точек измерения в соответствии с пунктом 2.1 методики.

При частотном анализе выяснилось что, данное техническое средство не имеет ярковыраженных пиков во всем диапазоне частот, поэтому число точек анализа определяется количеством октав.

Результаты экспериментальных исследований телефонного аппарата "Телур" приведены в табл. П.5.1.

Далее по формулам 4.7.-4.9. построим зависимость Рдоп(Рn). Зависимость Pдоп (Рn) представлена на рис. П.5.1.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что данный канал будет являться защищенным при внешнем уровне звукового давления, в месте установки телефонного аппарата, не превышающим 95 дБА. Если уровень звукового давления будет превышать данную величину, то необходимо защищать канал с помощью специальных технических мер.

5.4.2 Исследования электродинамического громкоговорителя 5 ГДШ

Найдем число точек измерения в соответствии с пунктом 2.1 методики.

При частотном анализе выяснилось что, данное техническое средство не имеет ярковыраженных пиков во всем диапазоне частот, поэтому число точек анализа определяется количеством октав.

Результаты экспериментальных исследований электродинамического громкоговорителя 5 ГДШ приведены в табл. П.5.2.

Далее по формулам 4.7.-4.9. построим зависимость Рдоп(Рn). Зависимость Pдоп (Рn) представлена на рис. П.5.2.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что данный канал будет являться защищенным при внешнем уровне звукового давления, в месте установки электродинамического громкоговорителя 5 ГДШ, не превышающим 78 дБА.

При сравнении данных устройств можно сказать, что телефонный аппарат является более защищенным в плане акустоэлектрических преобразований по сравнению с электродинамическим громкоговорителем.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В данном дипломном проекте необходимо разработать лабораторный стенд для исследования акустических, вибрационных и акустоэлектрических каналов утечки речевой информации (каналов). Основу лабораторного стенда составляют как набор штатной электронной аппаратуры (генератор сигналов низкочастотный Г3-102, анализатор спектра Я4С-68, осциллограф С1-99, селективный микровольтметр В6-9, точный импульсный шумомер типа 00017), так и ряд нестандартной техники, в частности, датчик акустического поля, экранированная эхо-камера.

Задачей дипломного проекта ставится создание данных нестандартных устройств и разработка методики проведения лабораторных работ по исследованию вышеперечисленных каналов.

6.1 Сетевой график

Для четкого планирования и выбора оптимального пути на этапах проектирования, изготовления, наладки и исследования необходимо составить сетевой график. Параметры сетевого графика приведены в табл.П.5.1. На рис.6.1. показаны пути решения сетевого графика.

Рис. 6.1. Сетевой график

Таблица 6.1

Расчет продолжительности путей сетевого графика

Обозначение пути	Последовательность событий пути	t (Ls)	R (Ls)	Примечание
L1	0-1-2-3-4-16-17-18	36	35
L2	0-1-2-3-5-14-15-17-18	39	32
L3	0-1-2-3-6-7-8-9-10-11-12-13-17-18	71	0	Критический путь

L₁= 2+5+5+10+1+10+3 = 36;

L₂= 2+5+5+10+1+3+10+3 = 39;

L₃= 2+5+5+10+3+5+2+1+15+5+5+10+3 = 71.

Первый путь L₁ представляет собой поиск и покупку готового изделия с характеристиками, требуемыми ТЗ. Второй путь L₂ предполагает использование комплекса аппаратуры, составленного из отдельных закупленных блоков, удовлетворяющим ТЗ. Путь L₃ предполагает полностью самостоятельное создание устройства от анализа ТЗ до изготовления опытного образца. Путь L₃ является критическим, т.е. самым продолжительным.

Как видим из сетевого графика, самыми быстрыми путями решения проблемы являются пути L₁ и L₂ использование этих путей маловероятно из-за большой стоимости как комплекса аппаратуры в целом, так и его отдельных блоков. Этап дипломного проектирования предполагает изучение всего пути создания радиоэлектронного устройства, поэтому наиболее приемлемо использование пути L₃.

6.2 Экономическая оценка разработки

Проведем оценку затрат на проектирование системы на основе точного метода расчета себестоимости проектируемого изделия. В основе точного метода расчета себестоимости лежит использование системы технико-экономических норм и нормативов всех видов текущих затрат. Исходными данными для проведения этого расчета являются: спецификация основных сборочных единиц, спецификация основных материалов, покупных изделий, нормы трудоемкости по видам работ, тарифные ставки по видам работ, амортизация оборудования, затраты на электроэнергию и т.д.

6.2.1 Затраты на покупку комплектующих деталей

Затраты на покупку комплектующих деталей вычисляются исходя из цен на радиоэлектронные элементы по состоянию на 01.12.2001 (момент покупки) в магазине "Промэлектроника", и представлены в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Смета затрат на покупные детали

Покупные изделия	Количество на РЭА	Цена за единицу, руб./шт.	Сумма на РЭА, руб.
Наименование	Техническая характеристика
Микросхема	К174УН19	1	20	20
Микросхема	К157УД2	5	3,5	17,5
Микросхема	LM337	2	12	24
Микросхема	КР142ЕН12А	2	4	8
Диод	W005	4	3	12
Конденсатор	K10-50	4	5	20
Стабилитрон	KC 175A	1	3,5	3,5
Резистор	МЛТ 0,125	50	0,8	40
Резистор	СП 3-30	7	16,2	113,4
Трансформатор	ТПП 220 171	1	200	200
Конденсатор	К10-17А	10	0,9	9
Итого				467,4

Таким образом затраты на покупные изделия составят 467,4 руб.

6.2.2 Затраты на сырье и материалы

Затраты, связанные с покупкой материала для изготовления опытного образца представлены в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Смета затрат на сырье и материалы

Материал	Марка, сорт, профиль	Норма расхода	Цена за единицу	Сумма на изделие, руб.
		на деталь	на изделие
Монтажная плата	ПМ	-	1 шт.	40	40
Припой	ПОС-60	-	4 м	4	16
Канифоль	Высший сорт	-	30 г	5	5
Провод	ПЭВ-0,4	-	5 м	3	15
Железо оцинкованное (0,08*1250*2500)		-	6 шт.	150	800
Поролон (20*1500*1500)		-	6 шт.	100	600
Транспортные расходы					16
Итого	1492

Таким образом затраты на сырье и материалы составят 1492 руб.

6.2.3 Затраты на заработную плату

При проектировании используется труд разработчика - инженера и сборщика изделия - монтажника, поэтому необходимо производить учет затрат, связанных с оплатой труда в соответствии с действующим законодательством.

Основная заработная плата монтажника-наладчика складывается из суммы оплат технологических операций в соответствии с тарифными ставками.

Таблица 6.4

Расчет основной заработной платы монтажнику-наладчику

Наименование технологической операции	Норма времени, чел-ч	Часовая тарифная ставка, руб./чел-ч	Тарифная заработная плата, руб.
Слесарная	40	8	320
Монтажная	40	10	400
Регулировочная	50	5	250
Установочная	30	12	36
Итого	1006

Таким образом, основная заработная плата монтажника-наладчика составит 1006 руб.

Кроме основной заработной платы предусмотрена законодательством дополнительная заработная плата в размере 20% от основной заработной платы:

Дополнительная заработная плата монтажника-наладчика составит

(6.1)

Основная заработная плата инженеров, участвующих в проектировании изделия рассчитывается по формуле (6.2):

, (6.2)

где С - средняя ставка инженера-проектировщика (3000 руб.)

N - среднее число рабочих дней в оплачиваемом месяце (22 дня)

t - продолжительность рабочего дня (8 ч)

T_i - затраты на проведение i-ого вида операции проектирования, выраженные в человеко-часах.

Таблица 6.5

Виды затрат на работы, связанные с проектированием в человеко-часах

№ операции	Наименование операции	Затраты, чел-ч
1	Изучение аналогичных отечественных и зарубежных разработок	50
2	Разработка структурной схемы устройства	20
3	Разработка функциональной схемы устройства	20
4	Разработка принципиальной схемы устройства	50
5	Выбор элементной базы	50
6	Разработка печатной платы	100
	Итого	290

Таким образом, основная заработная плата инженера-конструктора составит

(6.3)

Дополнительная заработная плата инженера-конструктора составит

. (6.4)

По действующему законодательству необходимо производить отчисления на социальное страхование. Размер отчислений на социальное страхование определяется в процентах от суммы основной и дополнительной заработной платы и обычно не превышает 14% от нее:

. (6.5)

Таким образом, отчисления на социальное страхование составят:

для инженера-конструктора:

. (6.6)

для монтажника-наладчика:

. (6.7)

общие отчисления на социальное страхование составят:

. (6.8)

Находим общие затраты на заработную плату которые определяются основной и дополнительной заработной платой инженера-конструктора и монтажника-наладчика, а так же отчислениями на социальное страхование:

(6.9)

Таким образом, затраты на заработную плату составят 8138,10 руб.

6.2.4 Расчет амортизации оборудования

Для расчета амортизации оборудования, применяемого в ходе экспериментов, воспользуемся формулой:

, (6.10)

где С_АМ - сумма амортизационных отчислений, приходящихся за работу на данном оборудовании;

П_СТ - первоначальная стоимость оборудования;

К_Ч - количество часов занятости оборудования;

Р_П - предполагаемый ресурс работы.

Данные расчетов приведены в табл. 6.6

Таблица 6.6

Расчет амортизации оборудования

Наименование оборудования	Количество	ПСТ, руб.	РП, час	КЧ, час	САМ, руб.
Осциллограф С1-99	1	10000	12500	70	56,0
Генератор сигналов низкочастотный Г3-102	1	2500	10000	70	17,5
Анализатор спектра Я4С-68	1	30000	12500	70	168,0
Точный импульсный шумомер типа 0017	1	10000	6000	70	116,6
Селективный микровольтметр В6-9	1	10000	12500	70	56,0
Тестер	1	300	5000	20	1,2
Итого					415,3

Таким образом, амортизация оборудования составит 415,3 руб.

6.2.5 Расходы на электроэнергию при эксплуатации оборудования

Расходы на электроэнергию при эксплуатации оборудования определяются по формуле (6.11):

, (6.11)

где V_ЭЛ - расходы на электроэнергию, руб;

Wi - мощность, потребляемая прибором, Вт;

Ni - время работы прибора, час;

M - количество приборов;

S - стоимость кВтчас энергии, руб.

Результаты расчета расходов на электроэнергию приведены в табл. 6.7

Таблица 6.7

Расчет расходов на электроэнергию

Наименование оборудования	W, ВТ	N, час	S, руб/кВтчас	VЭЛ, руб
Осциллограф С1-99	50	150	0,958	7,18
Генератор сигналов низкочастотный Г3-102	40	150	0,958	5,74
Анализатор спектра Я4С-68	200	150	0,958	28,74
Селективный микровольтметр В6-9	40	150	0,958	5,74
Паяльник	25	150	0,958	3,59
Осветительные приборы	500	150	0,958	71,85
Итого	122,84

Таким образом, затраты на электроэнергию составят 122,84 руб.

6.2.6 Расчет себестоимости проектирования

В результате, для полного учета суммарных затрат на разработку лабораторного стенда приведем расчет себестоимости проектирования, отражающий причины и связи затрат.

Результаты расчета приведены в табл. 6.8

Таблица 6.8

Расчет себестоимости проектирования

Виды затрат	Сумма, руб	Процент к итогу
Затраты на комплектующие детали	467,40	4,39
Затраты на сырье и материалы	1492,00	14,03
Затраты на заработную плату	8138,10	76,52
Затраты на амортизацию оборудования	415,30	3,91
Затраты на электроэнергию	122,84	1,15
Итого	10635,64	100

Таким образом, себестоимость проектирования составит 10635,64 руб.

6.3 Инвестиционная привлекательность разработки

Оценим инвестиционную привлекательность разработки по формальным показателям, считая, что устройство используется организацией, предоставляющей услуги в области защиты информации.

Стоимость разработанного устройства составляет порядка 11000 руб. Допустим, что заказы на проверку защищенности объектов информатизации поступают раз в месяц и составляют помесячно 5000 руб., 4000 руб., 6000 руб., 5000 руб., 6000 руб. Уровень годовой инфляции примем равным 17%.

6.3.1 Расчет срока окупаемости разработки с учетом процентной ставки

Данные для расчета срока окупаемости с учетом процентной ставки 17 % приведены в табл. 6.9.

Таблица 6.9.

Данные для расчета срока окупаемости с учетом процентной ставки

Показатель	Период, мес
	0	1	2	3	4	5
Денежный поток, руб.	11000	5000	4000	6000	5000	6000
Накопленный чистый денежный поток, руб.	-11000	-6000	-2000	4000	9000	15000
Дисконтированный денежный поток, руб.	11000	4930	3889	5752	4726	5592
Накопленный чистый дисконтированный денежный поток, руб.	-11000	-6070	-2181	3571	8298	13890

Срок окупаемости рассчитывается следующим образом:

, (6.12)

где,Y - номер месяца, предшествующий месяцу окупаемости;

D - невозмещенная наличность на начало года;

F - приток наличности в течение следующего месяца.

Таким образом, срок окупаемости равен:

(6.13)

6.3.2 Чистая текущая стоимость доходов (NPV)

Для однократной инвестиции в данном случае NPV рассчитывается следующим образом:

, (6.14)

гдеC₀ - сумма инвестиции;

d_t - доходы;

i - процентная ставка (инфляция);

n - период времени.

Таким образом получаем:

(6.15)

6.3.2 Ставка доходности проекта

Определим ставку доходности проекта как показатель рентабельности, то есть:

, (6.16)

где ПР - приведенные расходы (себестоимость устройства)

6.3.3 Внутренняя ставка доходности разработки (IRR)

Для определения внутренней ставки доходности проекта воспользуемся зависимостью NPV в руб. от процентной ставки. График этой зависимости представлен на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Зависимость NPV от величины процентной ставки

Судя по графику приведенные доходы равны приведенным расходам (NPV) при процентной ставке равной 440%. Таким образом, IRR=440%.

6.4 Выводы по экономической части

Как видно из табл. 6.8, себестоимость лабораторного стенда составляет 10635,64 руб., что значительно меньше стоимости устройств, представленных на рынке. По полученным формальным показателям можно сказать, что данная разработка является привлекательной в экономическом плане, так как:

- имеет очень малый срок окупаемости (2,4 месяца при уровне инфляции 17%);

- обладает относительно высоким показателем рентабельности (1,26 за 5 месяцев);

- разработка остается рентабельной при очень больших уровнях инфляции (IRR=440%).

Потребителями устройств подобного типа (лабораторный стенд) могли бы стать высшие учебные заведения, организующие у себя обучение по специальностям, связанным с защитой информации, а также институты переподготовки кадров различных служебных организаций.

7. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

7.1 Введение

Целью дипломного проекта является разработка лабораторного стенда для исследования акустических, вибрационных и акустоэлектрических каналов утечки речевой информации. При разработке лабораторного стенда использовалась следующая аппаратура: генератор сигналов низкочастотный Г3-102, анализатор спектра Я4С-68, осциллограф С1-99, селективный микровольтметр В6-9, точный импульсный шумомер типа 00017. Проектирование осуществлялось в лаборатории радиотехнического факультета Уральского Государственного Технического Университета.

Лаборатория находится на первом этаже факультета. Общая площадь лаборатории - 6х6 = 36 м². Объем - 6х6х3 = 108 м³. Рабочее место представляет собой стол с установленными на него приборами и сиденье настройщика радиоаппаратуры. В помещении имеется 2 рабочих места.

Во время проведения лабораторных работ на человека постоянно воздействуют следующие негативные факторы:

- электромагнитное излучение;

- шум;

- вибрация.

7.2 Безопасность проекта

7.2.1 Микроклимат

Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 и ГОСТ 12.1.005-88 основными параметрами микроклимата помещения являются: температура воздуха, относительная влажность воздуха, скорость движения воздушных масс, температура поверхности.

Работа при изготовлении лабораторного стенда относится к категории тяжести 1а (работы с интенсивностью энергозатрат до 120 ккал/час, производимые сидя и сопровождаемые незначительным физическим напряжением).

Нормы микроклимата на рабочем месте для работ категории 1а представлены в табл. 7.1.

Таблица 7.1.

Нормы микроклимата на рабочем месте для работ категории 1а

Параметр	холодный период года	теплый период года
	оптим.	допуст.	фактич.	оптим.	допуст.	фактич.
Температура воздуха, оС	22-24	20-26	16-19	23-25	21-29	25-30
Относительная влажность воздуха, %	40-60	15-75	нет данных	40-60	15-75	нет данных
Скорость движения воздушных масс, м/с	0,1	0,1	нет данных	0,1	0,1-0,2	нет данных
Температура поверхности, оС	20-24	19-26	20-25	23-25	20-29	20-25
Ионизация воздуха, число ионов в 1 см3 воздуха n+ n-	1500-3000 3000-5000	400-50000 600-50000	нет данных	1500-3000 3000-5000	400-50000 600-50000	нет данных

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 теплым называется период года с температурой выше +10°С, холодным - с температурой ниже +10°С.

В лаборатории, где проводилась разработка лабораторного стенда, микроклиматические условия не отвечают требованиям СанПиН 2.2.4.548-96 и ГОСТ 12.1.005-88:

- в зимний период времени не выдерживается требуемый температурный диапазон, средняя температура составляет 16-19 ^оС;

- в летний период времени не выдерживается требуемый температурный диапазон, средняя температура составляет 25-30 ^оС;

Для устранения данных недостатков необходимо более тщательное утепление оконных проемов в холодный период года, установка системы кондиционирования воздуха для поддержания оптимального диапазона температур в летний период года

Определение фактических параметров, относительной влажности воздуха, скорости движения воздушных масс, ионизации воздуха, в лаборатории не представляется возможным.

7.2.2 Освещенность

Согласно СНиП 23-05-95 помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь естественное освещение. Лаборатория имеет боковое одностороннее естественное освещение, которое осуществляется через 2 окна площадью 3,75 м², выходящие на юг (ул. Малышева). По разряду зрительной работы выполняемые в лаборатории работы согласно СНиП 23-05-95 относятся к категории Б1 (высокая точность, относительная продолжительность работы составляет не менее 70 %). Коэффициент естественной освещённости (КЕО) для данного разряда зрительных работ согласно СНиП 23-05-95 должен быть не менее 1,0 %.

В лаборатории для работы в вечернее и ночное время предусматривается искусственное освещение. При этом согласно СНиП 23-05-95 освещенность должна быть не менее 300 лк при разрядных лампах и не менее 75 лк при лампах накаливания. Искусственное освещение в лаборатории осуществляется за счет 4 ламп накаливания в сочетании со светильниками с непросвечивающими отражателями. Никаких измерений освещенности в лаборатории не проводилось, поэтому нельзя сказать о соответствии освещённости СНиП 23-05-95.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности на рабочем месте необходимо проводить следующие мероприятия:

- чистка стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год;

- своевременная замена перегоревших ламп.

7.2.3 Воздействие шумов

В качестве основной характеристики постоянного шума на рабочих местах, приняты уровни звукового давления в октавных полосах в децибелах акустических. Согласно ГОСТ 12.1.003-83, СН 2.2.4/2.1.8.562-96 уровень шума не должен превышать 50 дБА. Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах со средне геометрическими частотами на рабочем месте приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2.

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах

Октавная полоса со среднегеометрическими частотами, Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Уровни звукового давления в октавных полосах, дБ	86	71	61	54	49	45	42	40	38

Основным источником шума на рабочем месте является сама лабораторная установка, в частности акустическая система, установленная внутри экранированной эхо-камеры. По техническому заданию уровни звукового давления в октавных полосах развиваемые акустической системой внутри эхо-камеры должны быть не менее 120 дБА. При проведении экспериментальных исследований выяснилось, что эхо-камера вносит следующее ослабление звукового давления в октавных полосах (измерения проводились с помощью точного импульсного шумомера типа 0017). Данные измерений представлены в табл. 7.3.

Таблица 7.3.

Ослабление звукового давления эхо-камерой в октавных полосах

Октавная полоса со среднегеометрическими частотами, Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Уровни звукового давления в октавных полосах внутри эхо-камеры, дБ	90	90	100	120	120	120	120	120	120
Ослабление звукового давления в октавных полосах, дБ	40	40	40	35	33	30	29	28	30
Уровни звукового давления в октавных полосах вне эхо-камеры, дБ	50	50	60	85	87	90	91	92	90

Как видим, ослабление звукового давления, вносимое эхо-камерой, недостаточное для обеспечения допустимых уровней звукового давления предусмотренных ГОСТ 12.1.003-83

Также источниками шумов влияющих на работу людей в лаборатории являются шумы создаваемые идущим транспортом на ул. Малышева.

Для обеспечения требований ГОСТ 12.1.003-83 необходимо выполнять следующие условия при проведении лабораторных работ.

- для уменьшения внешних шумов следует работать с закрытыми окнами и дверью.

- использовать противошумные наушники.

7.2.4 Воздействие вибраций

В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90, СН 2.2.4/2.1.8.562-96 вибрация на рабочем месте не должна превышать допустимых норм приведенных в табл. 7.4.

Таблица 7.4.

Допустимые уровни вибрации

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Нормативные значения в направлении X, Y
	по виброускорению	по виброскорости
	м ·с-2	дБ	м ·с-1·10-2	дБ
2	0,02	36	0,18	91
4	0,014	33	0,063	82
8	0,014	33	0,032	76
16	0,028	39	0,028	75
31,5	0,056	45	0,028	75
63	0,112	51	0,028	75
Корректированные значения	0,014	33	0,028	75

В лаборатории основными источниками вибраций являются эхо-камера и вентиляторы системы охлаждения различных электронных приборов.

Никаких технических средств защиты от вибрации в лаборатории не применяется.

Для уменьшения влияния вибрации на организм человека необходимо ввести в работу регулярно повторяющиеся перерывы.

7.2.5 Электробезопасность

В соответствии с ГОСТ 12.2.007.0-75 оборудование в лаборатории имеет I класс по способу защиты человека от поражения электрическим током. Используемые при работе электрические приборы (генераторы, осциллографы и т.д.) относятся к категории электроустановок до 1 кВ.

По степени опасности поражения электрическим током лаборатория согласно ПУЭ относится к помещениям без повышенной опасности - сухие, безпыльные помещения с нормальной температурой воздуха и изолирующими полами.

Электрические приборы, питаются от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Согласно ГОСТ 12.1.030-81, сопротивление заземления в лаборатории для данного типа сети не должно превышать 4 Ом, а сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм.

Сопротивление заземления, согласно протоколу №621/2-2001 от 29 июня 2001г., признано соответствующим норме, а сопротивление изоляции цепей электрооборудования, согласно протоколу №621/1-2001 от 29 июня 2001г., составляет 200 МОм, что соответствует требованиям ГОСТ 12.1.030-81. Следующий контроль сопротивления защитного заземления и сопротивления изоляции цепей электрооборудования рекомендуется провести не позднее мая месяца 2002г.

7.2.5.1 Расчет защитного зануления

Произведем расчет защитного зануления, исходя из следующих начальных условий:

Питание электроустановок осуществляется от подстанции с трансформатором мощностью 1000 Вт, удаленной от рабочего места на расстояние 100 м. Суммарная мощность всех приборов находящихся в лаборатории составляет 700 Вт, максимально возможный ток потребляемый всеми приборами составит 3,6 А.

Согласно ПУЭ для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А кратность тока короткого замыкания (КЗ)относительно номинала следует выбирать не менее 1,4:

I_КЗ 1,4 I_АВТ^Н, (7.1)

где I_АВТ^Н - номинальный ток срабатывания автомата.

Из ряда значений номинальных токов для автоматических выключателей выбираем значение I_АВТ^Н = 6 А. Таким образом ток КЗ составит:

I_КЗ = 1,4 I_АВТ^Н = 1,46 = 8,4 А.

(7.2)

гдеU_Ф - фазное напряжение;

Z_Т - сопротивление трансформатора;

Z_П - полное сопротивление петли фаза-нуль.

Найдем полное сопротивление петли фаза-нуль:

(7.3)

гдеR_Ф - активное сопротивление фазного провода;

R_Н - активное сопротивление нулевого провода;

X_Ф - внутреннее индуктивное сопротивление фазного провода;

X_Н - внутреннее индуктивное сопротивление нулевого провода;

X_П - внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-нуль

Активное сопротивление фазного и нулевого проводов рассчитаем по формуле:

(7.4)

где - дельное сопротивление проводника;

L - длина проводника;

S - сечение проводника.

Для фазного и нулевого проводов в качестве материала будем использовать алюминий с удельным сопротивлением = 0,028 Оммм²/м.

Значения X_Ф и X_Н для алюминиевых проводников малы и ими можно пренебречь. Величину X_П в практических расчетах принимают равной 0,6 Ом/км.

Нулевой провод должен иметь проводимость не менее 0,5 проводимости фазного провода поэтому R_Н 2 R_Ф

Найдем R_Н и R_Ф:

Найдем величину сечения фазного и нулевого проводников:

В лаборатории согласно протоколу 621/3-2001 от 29 июня 2001г.в качестве автоматического выключателя используется автомат типа АП 50 с номинальным током плавкой вставки (автомата) 40 А, что не соответствует требованиям.

Для данного помещения необходимо использовать автомат отключения с номинальным током 6 А, фазный провод сечением 0,96 мм², нулевой - 0,48 мм².

7.2.6 Электромагнитная безопасность

Источниками электромагнитных излучений (ЭМИ) в лаборатории являются различные электронные приборы. Согласно СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, оценка энергетического воздействия на людей осуществляется по значениям интенсивности ЭМИ. В диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц интенсивность ЭМИ оценивается значениями напряженности электрического поля (E, В/м) и напряженности магнитного поля (H, А/м). В диапазоне 300 МГц - 300 ГГц интенсивность ЭМИ оценивается значениями плотьности потока энергии (ППЭ, Вт/м, мкВт/см).

Значения предельно допустимых уровней напряженности электрической (Е) и магнитной (Н) составляющих и уровней плотности потока энергии в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц в зависимости от времени воздействия на человека в течение рабочего дня в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 приведены в табл. 7.5.

Таблица 7.5.

Предельно допустимые уровни напряженности электрической и магнитной составляющих в диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц и уровни плотности потока энергии в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц в зависимости от продолжительности воздействия

Продолжительность воздействия, Т, ч	Е, В/м	Н, А/м	ППЭ, мкВТ/см
	0,03-3 МГц	3-30 МГц	30-300 МГц	0,03-3 МГц	30-50 МГц	300МГц-300 ГГц
8 и более:	50	30	10	5,0	0,30	25
7	53	32	11	5,3	0,32	29
6	58	34	12	5,8	0,34	33
5	63	37	13	6,3	0,38	40
4	71	42	14	7,1	0,42	50
3	82	48	16	8,2	0,49	67
2	100	59	20	10,0	0,60	100
1	141	84	28	14,2	0,85	200
0,5	200	118	40	20,0	1,20	400
0,25	283	168	57	28,3	1,70	800

Провести измерения уровней напряженности электрической и магнитной составляющих и уровней плотности потока энергии не представляется возможным

Никаких специальных средств защиты от ЭМИ в лаборатории не применяется.

Для защиты работающих от электромагнитных излучений применяют заземленные экраны, кожухи, защитные козырьки, устанавливаемые на пути излучения

Для защиты от воздействия ЭМИ необходимо применять заземленные экраны, кожухи, защитные козырьки, устанавливаемые на пути излучения, а также использовать средства индивидуальной защиты.

7.2.7 Эргономичность рабочего места

Рабочее место представляет собой стол с установленными на него приборами и сиденье настройщика радиоаппаратуры, поэтому будем придерживаться требований ГОСТ 12.2.032-78 "Рабочее место при исполнении работ сидя"