Защита акустической (речевой) информации

Методы защиты акустической (речевой) информации разделяются на пассивные и активные. Пассивные методы направлены на ослабление непосредственных акустических сигналов, циркулирующих в помещении, а также продуктов электроакустических преобразований в ВТСС и ОТСС и соединяющих цепях. Активные методы предусматривают создание маскирующих помех и подавление/уничтожение технических средств акустической разведки.

Звукоизоляция

Основным пассивным методом защиты акустической (речевой) информации является звукоизоляция. Выделение акустического сигнала злоумышленником возможно, если отношение сигнал/шум лежит в определенном диапазоне. Основная цель применения пассивных средств защиты информации - снижение соотношения сигнал/шум в возможных точках перехвата информации за счет снижения информативного сигнала. Таким образом, звукоизоляция локализует источники излучения в замкнутом пространстве с целью снижения отношения сигнал/шум до предела, исключающего или значительно затрудняющего съем акустической информации. Рассмотрим упрощенную схему звукоизоляции с точки зрения физики.

При падении акустической волны на границу поверхностей с различными удельными плоскостями большая часть падающей волны отражается. Отражающая способность поверхности зависит от плотности материала, из которого она изготовлена, и скорости распространения звука в ней. Отражение акустической волны можно представить себе как результат соударения молекул воздуха m с молекулами отражающей поверхности M. При этом если M>>m, то скорость массивного шара близка к нулю после удара. В этом случае почти вся кинетическая энергия акустической волны превращается в потенциальную энергию упругой деформации неподвижных шаров. При восстановлении формы деформированные шары (поверхности) сообщают ударяющимся о них молекулам воздуха скорость, близкую к первоначальной, но обратную по направлению – так возникает отраженная волна.

Меньшая часть акустической волны проникает в звукоизолирующий материал и распространяется в нем, теряя свою энергию.

Для сплошных, однородных, строительных конструкций ослабление акустических сигналов, характеризующее качество звукоизоляции, рассчитывается следующим образом (для средних частот):

-масса ограждения, кг;

-частота звука, Гц.

На этапе проектирования выделенных помещений при выборе ограждающих конструкций необходимо придерживаться следующего:

• в качестве перекрытия использовать акустически неоднородные конструкции;
• в качестве пола использовать конструкции, установленные на виброизоляторах, или конструкции на упругом основании;
• лучше использовать подвесные потолки с высоким звукопоглощением;
• в качестве стен и перегородок предпочтительно использование многослойных акустически неоднородных конструкций с прокладками из таких материалов как резина, пробка, ДВП, МВП и т.п.

В любом помещении наиболее уязвимыми с точки зрения акустической разведки являются двери и окна.

Оконные стекла сильно вибрируют под давлением акустической волны, поэтому целесообразно отделить их от рам резиновыми прокладками. По этой же причине лучше применить тройное или хотя бы двойное остекление на двух рамах, закрепленных в отдельных коробах. При этом на внешней раме установить сближенные стекла, а между коробками – звукопоглощающий материал.

Двери обладают существенно меньшими по сравнению с другими ограждающими конструкциями поверхностными плотностями полотен и трудно уплотняемыми зазорами и щелями. Таким образом, стандартная дверь очень плохо защищена, поэтому следует применять двери с повышенной звукоизоляцией. Например, применение уплотняющих прокладок повышает звукоизоляцию дверей на 5-10 дБ. Лучше устанавливать двойные двери с тамбуром и вирбрационной развязкой друг от друга. Характеристики звукопоглощающих свойств различных конструкций приведены в таблицах 14.1, 14.2.

Применение звукопоглощающих материалов имеет некоторые особенности, связанные с необходимостью создания оптимального соотношения прямого и отраженного от преграды акустических сигналов. Чрезмерное звукопоглощение снижает уровень сигнала. Значение ослабления звука различными ограждениями приведено в таблице 14.3.

Звукопоглощающие материалы — материалы, применяемые для внутренней отделки помещений с целью улучшения их акустических свойств. Звукопоглощающие материалы могут быть простыми и пористыми. В простых материалах звук поглощается в результате вязкого трения в порах (пенобетон, газостекло и т.п.). В пористых материалах кроме трения в порах возникают релаксационные потери, связанные с деформацией нежесткого скелета (минеральная, базальтовая, хлопковая вата). Обычно два вида материала используются в сочетании друг с другом. Один из распространенных видов пористых материалов - облицовочные звукопоглощающие материалы. Их изготавливают в виде плоских плит ("Акмигран", "Акминит", "Силакпор", "Вибростек-М") или рельефных конструкций (пирамид, клиньев и т.д.), располагаемых или вплотную, или на небольшом расстоянии от сплошной строительной конструкции (стены, перегородки, ограждения и т.п.). На рисунке 14.4 приведен пример звукопоглощающей плиты. Для производства таких плит, как "Акмигран", применяют минеральную или стеклянную гранулированную вату и связующие, состоящие из крахмала, карбоксилцеллюлозы и бентонита. Из приготовленной смеси формируют плиты толщиной 2 см, которые после сушки подвергают отделке (калибруют, шлифуют и окрашивают). Лицевая поверхность плит имеет трещиновую фактуру. Плотность звукопоглощающего материала 350-400кг/м3. Крепление звукопоглощающих плит к перекрытию, как правило, осуществляется с помощью металлических профилей.

Рис. 14.1. Звукопоглощающая плита

Пористые звукопоглощающие материалы малоэффективны на низких частотах. Отдельную группу звукопоглощающих материалов составляют резонансные поглотители. Они подразделяются на мембранные и резонаторные. Мембранные поглотители представляют собой натянутый холст (ткань), тонкий фанерный (картонный) лист, под которым располагают хорошо демпфирующий материал (материал с большой вязкостью, например, поролон, губчатую резину, строительный войлок и т.д.). В такого рода поглотителях максимум поглощения достигается на резонансных частотах. Перфорированные резонаторные поглотители представляют собой систему воздушных резонаторов (например, резонаторов Гельмгольца), в устье которых расположен демпфирующий материал[14.2].

Уровень сигнала за преградой оценивается по следующей формуле:

где:

• - уровень речевого сигнала в помещении, дБ;
• - площадь ограждения,.

Рассмотрим пример звукоизоляции ограждения и пола.

В случае, когда речь идет о возведении перегородки с высокими звукоизоляционными свойствами, в качестве эффективной конструкции предлагается рассмотреть перегородку на двух независимых каркасах с обшивкой двумя слоями гипсоволокнистых листов с каждой стороны. В данном случае применяется система, состоящая из двух независимых металлических каркасов толщиной по 50, 75 или 100 мм, которые с двух сторон обшиваются листами ГВЛ в два слоя толщиной по 12,5 мм каждый. При монтаже данной конструкции все элементы металлических каркасов, а также торцы листов ГВЛ, примыкают ко всем прочим конструкциям, в том числе и несущим, через слой виброизоляционного материала толщиной 6 мм. Металлические каркасы монтируются параллельно относительно друг друга с зазором не менее 10 мм для исключения возможных связей между собой. Внутреннее пространство перегородки заполняется звукопоглощающими базальтовыми плитами на толщину, равную не менее 75 % от общей внутренней толщины перегородки. Индекс изоляции воздушного шума перегородкой на двух каркасах по 100 мм с общей толщиной 260 мм равен Rw = 58 дБ, перегородка на основе профилей толщиной по 50 мм обеспечивает величину звукоизоляции равную Rw = 54 дБ при толщине 160 мм[14.3].

Рис. 14.2. Пример построения перегородки со звукоизоляцией

Если нужно увеличить звукоизоляцию уже построенного помещения, можно воспользоваться панелями звукоизоляции толщиной 70 мм, которые непосредственно монтируются на стены.

Для увеличения звукоизоляции пола используют конструкцию "плавающего пола" ( рис. 14.3).

Рис. 14.3. Звукоизоляция пола

На рис. 14.3:

1. Существующая плита перекрытия.
2. Существующая стена.
3. Плиты из стеклянного штапельного волокна (2 слоя по 20 мм).
4. Полиэтиленовая пленка.
5. Стяжка 80мм.
6. Армирование сеткой.
7. Прокладка по периметру помещения из стеклянно-штапельных плит (1 слой).

На плиту перекрытия укладываются 2 слоя звукоизолирующего материала, например, стеклянное штапельное волокно. При этом на все стены данного помещения заводится прокладка из одного слоя материала толщиной 20 мм и высотой чуть большей высоты устраиваемой стяжки. Поверх материала настилается разделяющий слой из полиэтиленовой пленки, по которому устраивается бетонная выравнивающая стяжка толщиной 80 мм, армированная металлической сеткой для придания ей повышенной механической прочности.

Для повышения звукоизоляции в помещениях могут устанавливаться акустические экраны на пути распространения звука в наиболее опасных с точки зрения утечки направлениях. Как правило, экраны применяются для защиты временных помещений.

Для ведения конфиденциальных разговоров разработаны также так называемые звукоизолирующие кабины, которые делятся на каркасные и бескаркасные. Первые имеют металлический каркас, на который крепятся звукопоглощающие панели. Кабины с двухслойными звукопоглощающими плитами обеспечивают ослабление звука до 35... 40 дБ. Кабины бескаркасного типа более эффективны. Они собираются из готовых многослойных щитов, соединенных с помощью звукоизолирующих упругих прокладок. Эффективность таких кабин лежит в диапазоне 50…55 дБ.