RU2556272C2 - Vibratory noise unit for acoustic voice data leak channel - Google Patents
Vibratory noise unit for acoustic voice data leak channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2556272C2 RU2556272C2 RU2014113010/28A RU2014113010A RU2556272C2 RU 2556272 C2 RU2556272 C2 RU 2556272C2 RU 2014113010/28 A RU2014113010/28 A RU 2014113010/28A RU 2014113010 A RU2014113010 A RU 2014113010A RU 2556272 C2 RU2556272 C2 RU 2556272C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noisy
- noise
- room
- vibration exciter
- vibration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам создания искусственных помех для зашумления вибрационных каналов утечки акустической речевой информации.The invention relates to devices for creating artificial interference for noise vibration channels leakage of acoustic speech information.
Как известно, такая утечка возможна через элементы обрамления помещения (окна, стены, двери, трубы отопления и водоснабжения, пол, потолок и другие строительные конструкции), в котором проводятся конфиденциальные переговоры и совещания. Под воздействием акустического поля человеческой речи в этих конструкциях возникает вибрация (так называемый "опасный сигнал"), способная распространятся на значительные расстояния. А специальная аппаратура наблюдений позволяет дистанционно воспринимать эту вибрацию и восстанавливать исходный акустический сигнал. Простейший прибор для перехвата по вибрационному каналу - это медицинский стетоскоп. Более сложные - лазерные съемники - способны осуществлять бесконтактный съем с расстояния в сотни метров.As you know, such a leak is possible through the framing elements of the room (windows, walls, doors, heating and water pipes, floor, ceiling and other building structures), in which confidential negotiations and meetings are held. Under the influence of the acoustic field of human speech, vibration occurs in these structures (the so-called "dangerous signal"), which can spread over considerable distances. A special observation equipment allows you to remotely perceive this vibration and restore the original acoustic signal. The simplest device for interception through a vibration channel is a medical stethoscope. More complex - laser pullers - are able to carry out contactless removal from a distance of hundreds of meters.
Для предотвращения утечки акустической информации по вибрационному каналу необходимо создавать в строительных конструкциях искусственные шумовые вибрации, перекрывающие "опасный сигнал" по амплитуде. Причем превышение зашумляющего сигнала над "опасным сигналом" должно соблюдаться на всех частотах в диапазоне частот человеческой речи.To prevent leakage of acoustic information through the vibration channel, it is necessary to create artificial noise vibrations in building structures that block the “dangerous signal” in amplitude. Moreover, the excess of the noisy signal over the "dangerous signal" must be observed at all frequencies in the frequency range of human speech.
Типовая схема зашумления вибрационного канала утечки содержит генератор электрических шумовых помех, соединенный с вибровозбудителем, преобразующим шумовую электрическую помеху в вибрацию.A typical circuit for the noise of a vibrational leakage channel comprises an electric noise interference generator connected to a vibration exciter that converts the noise electrical noise into vibration.
При зашумлении конструктивных элементов помещения (далее - зашумляемые элементы) необходимо учитывать различия в их восприимчивости к акустическому воздействию на разных частотах и формировать соответствующий спектр вибрации.When noisy structural elements of the room (hereinafter referred to as noisy elements), it is necessary to take into account the differences in their susceptibility to acoustic effects at different frequencies and form the corresponding vibration spectrum.
Например, батарея отопления более восприимчива к верхним и менее - к нижним частотам речевого диапазона, чем оконное стекло. При этом и батарея, и стекло особенно восприимчивы к частотам ниже 500 Гц [7]. Бетонные перекрытия и кирпичные стены по данным, приведенным в [9, стр.176, 177], равновосприимчивы к акустическому воздействию во всем диапазоне частот.For example, a heating battery is more susceptible to higher and less to lower frequencies of the speech range than window glass. In this case, both the battery and the glass are especially susceptible to frequencies below 500 Hz [7]. Concrete floors and brick walls according to the data given in [9, p.176, 177], are equally susceptible to acoustic effects in the entire frequency range.
К сожалению, теория оптимизации работы устройств зашумления в настоящее время разработана недостаточно.Unfortunately, the theory of optimizing the operation of noise devices is currently underdeveloped.
Так, по данным [9, стр.176, 177] эксплуатируемые системы вибрационного зашумления имеют дефицит уровня шумовых вибраций на частотах ниже 500 Гц. По нашему мнению, это можно объяснить недостаточностью инерционной массы вибровозбудителей и несовершенством крепления их на зашумляемом элементе.So, according to the data of [9, p.176, 177], the operating systems of vibrational noise suppression have a deficit of the level of noise vibrations at frequencies below 500 Hz. In our opinion, this can be explained by the insufficiency of the inertial mass of vibration exciters and the imperfection of their fastening on a noisy element.
Известно, что ускорения, приобретаемые телами в результате их взаимодействия, обратно пропорциональны массам взаимодействующих тел.It is known that the accelerations acquired by bodies as a result of their interaction are inversely proportional to the masses of interacting bodies.
Если масса вибровозбудителя m1 много меньше подвижной массы зашумляемого элемента m2, то ускорение зашумляемого элемента a 2 много меньше ускорения вибровозбудителя a 1. Иными словами, вибровозбудитель вибрирует, а зашумляемая стена (окно, батарея отопления) остается на месте.If the mass of the vibration exciter m 1 is much less than the moving mass of the noisy element m 2 , then the acceleration of the noisy element a 2 is much less than the acceleration of the exciter a 1 . In other words, the exciter vibrates, and the noisy wall (window, heating battery) remains in place.
С повышением частоты подвижная масса зашумляемого элемента уменьшается, а виброускорение растет пропорционально квадрату частоты (при фиксированной амплитуде вибраций), поэтому зашумление именно на низких частотах является технической проблемой.With increasing frequency, the moving mass of the noisy element decreases, and vibration acceleration increases in proportion to the square of the frequency (with a fixed amplitude of vibrations), therefore, noise at low frequencies is a technical problem.
"Идеальное" устройство зашумления должно создавать в элементе зашумления виброколебания с широким частотным спектром, имеющим подъем на нижних частотах. Кроме того, должна быть обеспечена возможность изменения спектра для зашумления различных элементов помещения.An “ideal” noise device should create vibrations in the noise element with a wide frequency spectrum, which has a rise at low frequencies. In addition, it should be possible to change the spectrum for the noise of various elements of the room.
Обычно для решения этой проблемы применяют генераторы шумовых сигналов большой мощности с глубокой частотной коррекцией (подъемом в нижней части спектра). Но применение таких генераторов для коррекции низкой эффективности вибровозбудителя является затратным, низкоэффективным решением.Typically, high-power noise signal generators with deep frequency correction (by raising at the bottom of the spectrum) are used to solve this problem. But the use of such generators to correct the low efficiency of the vibration exciter is an expensive, low-efficiency solution.
Известны устройства, создающие зашумляющие вибрации в элементах обрамления помещения, несущих следы "опасного сигнала" - см., например, патенты США на изобретения 4010324, 4098370, патенты РФ на полезные модели 21490, 27442, 30478, 49363, патент РФ на изобретение 2408143.Known devices that create noisy vibrations in the room's framing elements that carry traces of a "dangerous signal" - see, for example, US patents for inventions 4010324, 4098370, RF patents for utility models 21490, 27442, 30478, 49363, RF patent for invention 2408143.
В патенте США 4010324 [1] предложено устройство фоновой звуковой маскировки, но оно неудобно для массового оперативного использования.US Pat. No. 4,010,324 [1] proposes a background sound masking device, but it is inconvenient for mass operational use.
В патенте США 4098370 [2] предложено устройство для создания вибрационных маскирующих звук сигналов в помещении мощными акустическими волнами. Однако такая защита не обеспечила создания помех с необходимой амплитудно-частотной характеристикой.US Pat. No. 4,098,370 [2] proposes a device for generating vibrating sound-masking signals in a room by powerful acoustic waves. However, such protection did not provide interference with the necessary amplitude-frequency characteristic.
В патенте РФ 21490 [3] предложен излучатель виброакустических помех, в котором формирователь виброакустических сигналов выполнен в виде электромагнитного вибратора, имеющего постоянный магнит, индукционную катушку, подвижный керн и узел воздействия на обрамление помещения. Магнит и индукционная катушка выполняют также функцию инерционного элемента. При этом узел механического воздействия выполнен в виде якоря, жестко прикрепленного к обрамлению помещения и связанного пружинами с подвижным керном. Для выравнивания частотной характеристики шумового сигнала применена параллельная RC-цепь на входе вибровозбудителя. Указанное выравнивание необходимо из-за того, что сопротивление индукционной катушки увеличивается с ростом частоты возбуждающих колебаний, вследствие чего амплитуда вибраций уменьшается. In RF patent 21490 [3] a vibroacoustic interference emitter is proposed, in which the vibroacoustic signal shaper is made in the form of an electromagnetic vibrator having a permanent magnet, an induction coil, a moving core and a unit for influencing the room’s framing. The magnet and induction coil also perform the function of an inertial element. In this case, the mechanical impact unit is made in the form of an anchor rigidly attached to the frame of the room and connected by springs with a movable core. To equalize the frequency response of the noise signal, a parallel RC circuit is used at the input of the vibration exciter. The specified alignment is necessary due to the fact that the resistance of the induction coil increases with increasing frequency of exciting oscillations, as a result of which the amplitude of the vibrations decreases.
Описанная конструкция имеет ряд существенных недостатков. Она сложна, имеет низкий коэффициент использования мощности генератора шума, поскольку корректирующая цепь рассеивает существенную часть мощности генератора. Недостатком конструкции устройства является также то, что оперативная замена вибровозбудителя практически невозможна. В патенте не указан способ крепления излучателя к элементам обрамления помещения, хотя практика показывает, что он существенно влияет на характеристики вибрационного зашумления.The described construction has a number of significant drawbacks. It is complex, has a low coefficient of utilization of the power of the noise generator, since the corrective circuit dissipates a significant part of the generator power. The disadvantage of the design of the device is that the rapid replacement of the vibration exciter is almost impossible. The patent does not indicate the method of fastening the emitter to the framing elements of the room, although practice shows that it significantly affects the characteristics of vibration noise.
Рассмотрим это подробнее. В большинстве случаев устройства зашумления устанавливают на стенах, окнах, батареях отопления и вибрация производится в горизонтальных направлениях, т.е. устройства зашумления висят на указанных элементах обрамления помещений, возбуждая в них виброколебания. Обычно их крепят к стенке винтом или клеем, а к окну - только клеем. Однако клеевое крепление на вибрирующем предмете недолговечно и ненадежно, оно со временем постепенно разрушается, заметно изменяя передачу вибраций зашумляемому элементу помещения.Let's consider it in more detail. In most cases, noise suppression devices are installed on walls, windows, radiators and vibration is produced in horizontal directions, i.e. noise devices hang on the indicated elements of the frame of the premises, exciting vibrations in them. Usually they are attached to the wall with a screw or glue, and to the window - only with glue. However, the adhesive fastening on a vibrating object is short-lived and unreliable, it gradually collapses over time, noticeably changing the transmission of vibrations to a noisy room element.
Клеевое крепление устройства особенно часто разрушается на окнах под действием солнечных лучей, конденсата и резкого перепада температур. Имеются рекомендации по креплению устройств на оконные стекла с помощью светочувствительного клея [8]. Производителем гарантируется надежность приклеивания. Однако при выходе из строя приклеенных устройств их замена невозможна и приходится приклеивать рядом другие устройства либо менять их вместе со стеклом. Естественно, такое крепление малоприменимо в условиях оперативного (на время проведения конфиденциальных переговоров) оборудования помещений устройствами зашумления.The adhesive fastening of the device is especially often destroyed on the windows under the influence of sunlight, condensation and a sharp temperature difference. There are recommendations for fixing devices to window panes using photosensitive glue [8]. The manufacturer guarantees bonding reliability. However, when the glued devices fail, their replacement is impossible and you have to glue other devices nearby or change them together with the glass. Naturally, such a mount is of little use in conditions of operational (at the time of confidential negotiations) equipment of the premises with noise devices.
В патенте РФ 27442 [4] предложено устройство виброакустического зашумления, в котором использовано несколько вибровозбудителей, каждый из которых питается от своего генератора речеподобного шума, расположенного рядом с вибровозбудителем. Питание на указанные генераторы шумовых сигналов подается от общего источника питания. Такая конструкция позволяет выбрать для каждого вибровозбудителя наиболее подходящий режим (далее будет показано, что заявляемое устройство позволяет обеспечить подходящий режим работы подбором инерционных элементов, что менее затратно), а также исключить опасность съема акустической информации (микрофонный эффект) с проводов питания устройства. В патенте нет упоминания об инерционных массах и также не указан способ крепления вибровозбудителя к зашумляемым элементам помещения, что, как было показано выше, заметно влияет на фактические характеристики устройства.In the patent of the Russian Federation 27442 [4], a device for vibro-acoustic noise is proposed, in which several vibration exciters are used, each of which is powered by its own speech-like noise generator located next to the vibration exciter. Power to these noise signal generators is supplied from a common power source. This design allows you to choose the most suitable mode for each vibration exciter (it will be shown below that the inventive device allows you to provide a suitable mode of operation with the selection of inertial elements, which is less costly), and also eliminate the risk of removal of acoustic information (microphone effect) from the device’s power wires. The patent does not mention the inertial masses and also does not indicate the method of attaching the vibration exciter to the noisy elements of the room, which, as shown above, significantly affects the actual characteristics of the device.
Патент 49363 [5] предлагает устройство зашумления, включающее вибровозбудитель, содержащий пьезоэлемент, приклеенный к металлической пластине, прижатой по окружности инерционной массой. Металлическая пластина расположена на маскируемом элементе обрамления помещения и крепится к нему посредством выступа по центру вниз - для введения в зашумляемый элемент. Такое устройство имеет относительно низкую эффективность из-за промежуточных передаточных элементов между вибровозбудителем и элементом зашумления, а также между вибровозбудителем и инерционной массой. При этом оперативная замена вибровозбудителя практически исключена. Устройство сложно крепить - например, оно не может быть использовано для зашумления окна. Его можно использовать только стационарно, только для стен, в помещениях, постоянно оборудованных устройствами зашумления.Patent 49363 [5] proposes a noise suppression device comprising a vibration exciter comprising a piezoelectric element glued to a metal plate pressed around the circumference by an inertial mass. The metal plate is located on the masked element of the frame of the room and is attached to it by a protrusion in the center down for insertion into the noisy element. Such a device has a relatively low efficiency due to the intermediate transmission elements between the vibration exciter and the noise element, as well as between the vibration exciter and the inertial mass. At the same time, the operational replacement of the vibration exciter is practically excluded. The device is difficult to mount - for example, it cannot be used to noise the window. It can be used only stationary, only for walls, in rooms that are constantly equipped with noise devices.
Патент РФ 2408143 [6] представляет собой зашумляющее устройство с двумя источниками шума - акустическим и вибрационным. Они возбуждаются от одного генератора шумового сигнала. Возможность оперативной замены вибровозбудителей исключена. При этом электровибрационный преобразователь жестко закреплен на внутренней стенке основания корпуса источника шума, а ножка корпуса источника шума привинчена к объекту защиты. Устройство может быть использовано только для зашумления стен. Другим недостатком устройства с точки зрения виброзашумления является то, что вибровозбудитель не имеет никакого инерционного прижима со стороны, противоположной объекту защиты. К тому же вибрации от вибровозбудителя к зашумляемому элементу помещения передаются не непосредственно, а через несколько промежуточных элементов (корпус, мембрана, ножка), заметно снижающих его мощность и искажающих частотную характеристику излучения. При этом к мембране предъявляются противоречивые требования: с одной стороны - она должна обеспечивать механическую прочность, т.е. быть толстой, но, с другой стороны, - должна быть гибкой, чтобы передавать вибрации. RF patent 2408143 [6] is a noisy device with two noise sources - acoustic and vibration. They are excited from a single noise generator. The possibility of prompt replacement of vibration exciters is excluded. In this case, the electrovibration converter is rigidly fixed to the inner wall of the base of the noise source housing, and the leg of the noise source housing is screwed to the object of protection. The device can only be used to noise the walls. Another disadvantage of the device from the point of view of vibration noise is that the exciter does not have any inertial pressure from the side opposite to the object of protection. In addition, vibrations from the exciter to the noisy room element are transmitted not directly, but through several intermediate elements (case, membrane, leg), which noticeably reduce its power and distort the frequency response of the radiation. At the same time, conflicting requirements are imposed on the membrane: on the one hand, it must provide mechanical strength, i.e. be thick, but, on the other hand, must be flexible to transmit vibrations.
Проведенный краткий обзор современных устройств виброакустического зашумления показал, что они недостаточно эффективны, особенно в области нижних звуковых частот, нет простых и надежных средств их крепления к разным элементам обрамления помещения. Они обычно специфичны (т.е. пригодны для применения только для конкретного элемента - окна, или стены, или трубы отопления), в них практически невозможна замена вибровозбудителя. Кроме того, ни в одном из рассмотренных патентов вибровозбудитель не зажимается непосредственно между зашумляемым элементом помещения и инерционным элементом. А между тем, промежуточные конструктивные элементы ослабляют и искажают передачу вибраций от вибровозбудителя к зашумляемому элементу. Инерционные элементы (инерционные массы) в рассмотренных патентах соединены с вибровозбудителем общим корпусом, прикрепленным к зашумляемому элементу обрамления помещения, а этот общий корпус ограничивает увеличение массы инерционного элемента и демпфирует полезные колебания вибровозбудителя, то есть снижает КПД.A brief review of modern devices of vibro-acoustic noise cancellation showed that they are not effective enough, especially in the field of low sound frequencies, there are no simple and reliable means of attaching them to different elements of the frame of the room. They are usually specific (i.e., suitable for use only for a particular element - a window, or a wall, or a heating pipe), in them the replacement of the vibration exciter is almost impossible. In addition, in none of the patents considered, the vibration exciter is not clamped directly between the noisy room element and the inertial element. Meanwhile, the intermediate structural elements weaken and distort the transmission of vibrations from the exciter to the noisy element. The inertial elements (inertial masses) in the considered patents are connected to the vibration exciter by a common housing attached to the noisy element of the room’s frame, and this common housing limits the increase in mass of the inertial element and dampens useful vibrations of the vibration exciter, that is, reduces the efficiency.
Указанный выше инерционный элемент, как установлено в [7], и будет подтверждено далее, существенно влияет на эффективность устройства и его частотную характеристику, особенно - в области нижних частот,The above-mentioned inertial element, as established in [7], and will be confirmed below, significantly affects the efficiency of the device and its frequency response, especially in the low-frequency region,
Наиболее близко к заявляемому (прототип изобретения) устройство по патенту РФ №49363 (МПК7 H01L 41/08, опубликован 10.11.2005 г.). Напомним, это: пьезоэлектрический преобразователь, содержащий пьезокерамический диск, металлическую мембрану и инерционный элемент, причем металлическая мембрана выполнена с выступом по периферии, посредством которого жестко соединена с инерционным элементом, со стороны которого покрыта слоем диэлектрика и через пластину жестко соединена с пьезоэлектрическим диском, а с противоположной стороны металлическая мембрана в центральной части имеет выступ для жесткого крепления к строительной конструкции.Closest to the claimed (prototype of the invention) device according to the patent of the Russian Federation No. 49363 (IPC7 H01L 41/08, published November 10, 2005). Recall this: a piezoelectric transducer comprising a piezoceramic disk, a metal membrane and an inertial element, the metal membrane being made with a protrusion on the periphery, by means of which it is rigidly connected to the inertial element, from which it is covered by a dielectric layer and rigidly connected to the piezoelectric disk, and on the opposite side, the metal membrane in the central part has a protrusion for rigid attachment to the building structure.
Как было отмечено выше, такое устройство имеет относительно низкую эффективность, оперативная замена вибровозбудителя практически исключена. Устройство сложно по конструкции и его неудобно крепить - например, оно не может быть использовано для зашумления окна. К тому же его можно использовать только стационарно, только для стен, в помещениях, постоянно оборудованных устройствами.As noted above, such a device has a relatively low efficiency, the operational replacement of the vibration exciter is practically excluded. The device is difficult in design and inconvenient to mount - for example, it cannot be used to noise the window. In addition, it can only be used permanently, only for walls, in rooms that are constantly equipped with devices.
Техническим результатом, на который направлено изобретение, является повышение эффективности устройства вибрационного зашумления путем повышения коэффициента передачи мощности от вибровозбудителя к зашумляемому элементу обрамления помещения, другими словами - повышение коэффициента полезного действия устройства;The technical result, which the invention is directed to, is to increase the efficiency of the device of vibrational noise by increasing the coefficient of power transfer from the vibration exciter to the noisy element of the frame of the room, in other words - increasing the efficiency of the device;
Другой задачей изобретения является упрощение его конструкции и создание возможности оперативного монтажа на различных объектах, в том числе - ранее не приспособленных к особому сохранению акустической информации. Причем варианты исполнения устройства должны позволять комбинировать составные части таким образом, чтобы они соответствовали особенностям различных типовых объектов.Another objective of the invention is to simplify its design and create the possibility of rapid installation on various objects, including those previously not adapted for the special conservation of acoustic information. Moreover, embodiments of the device should allow combining the components in such a way that they correspond to the features of various typical objects.
Третьей задачей изобретения является повышение надежности и ремонтопригодности за счет нового способа крепления устройства к зашумляемому элементу и возможности оперативной замены вибровозбудителя и инерционного элемента.The third objective of the invention is to increase reliability and maintainability due to a new method of attaching the device to a noisy element and the possibility of rapid replacement of the vibration exciter and inertial element.
Эти задачи выполнены тем, что в известное устройство вибрационного зашумления канала утечки акустической речевой информации, содержащее генератор электрического шумового сигнала, подключенный к вибровозбудителю, и инерционный элемент, соединенный с вибровозбудителем, соединенным с зашумляемым элементом помещенияThese tasks are carried out by the fact that in the known device of vibrational noise channel leakage of acoustic speech information containing an electric noise signal generator connected to a vibration exciter, and an inertial element connected to a vibration exciter connected to a noisy room element
- для упрощения устройства и его монтажа на объекте зашумления, для повышения его надежности и эффективности, обеспечения возможности оперативной установки устройства на различные элементы помещения и замены вибровозбудителя и инерционного элемента,- to simplify the device and its installation on the object of noise, to increase its reliability and efficiency, to provide the ability to quickly install the device on various elements of the room and replace the vibration exciter and inertial element,
внесены существенные изменения и дополнения, а именно:Significant changes and additions have been made, namely:
- вибровозбудитель установлен непосредственно на зашумляемом элементе помещения,- the vibration exciter is installed directly on the noisy element of the room,
- инерционный элемент прижат непосредственно к вибровозбудителю,- the inertial element is pressed directly to the vibration exciter,
- инерционный элемент с вибровозбудителем прижаты упругим прижимом к зашумляемому элементу,- the inertial element with the vibration exciter is pressed by an elastic clip to the noisy element,
- при этом второй конец упругого прижима закреплен на неподвижном или зашумляемом элементе помещения.- while the second end of the elastic clamp is fixed to a fixed or noisy element of the room.
Кроме того, инерционный элемент может иметь ограничительные выступы для удержания вибровозбудителя.In addition, the inertial element may have restrictive protrusions for holding the vibration exciter.
Кроме того, генератор шумового сигнала может быть размещен на инерционном элементе.In addition, the noise generator can be placed on the inertial element.
Кроме того, устройство может быть снабжено набором сменных прижимов и их креплений к различным зашумляемым элементам помещения.In addition, the device can be equipped with a set of interchangeable clips and their mounts to various noisy elements of the room.
Кроме того, устройство может иметь набор сменных вибровозбудителей и инерционных элементов, характеристики которых подобраны для типовых условий применения устройства.In addition, the device may have a set of interchangeable vibration exciters and inertial elements, the characteristics of which are selected for typical conditions of use of the device.
Варианты выполнения заявляемых устройств представлены на фигурах 1, 2, 3 и 4, в которых приняты следующие обозначения: 1 - генератор шумового сигнала, 2 - вибровозбудитель, 3 - инерционный элемент, 4 - зашумляемый элемент обрамления помещения, 5 - упругий прижим, 6 - неподвижный элемент помещения, 7 - ограничительные выступы инерционного элемента 2 для удержания вибровозбудителя, 8 - стекло окна, 9 - оконная рама, 10 - шуруп, прикрепляющий второй конец упругого прижима к оконной раме, 11 - оконный штапик.Embodiments of the claimed devices are presented in figures 1, 2, 3 and 4, in which the following notation is adopted: 1 - noise signal generator, 2 - vibration exciter, 3 - inertial element, 4 - noisy room framing element, 5 - elastic clamp, 6 - fixed element of the room, 7 - restrictive protrusions of the
На фиг. 1 - обобщенная схема устройства с упругим прижимом, закрепленным на неподвижном элементе помещения, на фиг. 2 - обобщенная схема устройства с упругим прижимом, закрепленным на зашумляемом элементе, фиг. 3 и 4 - примеры прикрепления устройства к окну.In FIG. 1 is a generalized diagram of a device with an elastic clamp mounted on a fixed element of the room, in FIG. 2 is a generalized diagram of a device with an elastic clip fixed to a noisy element; FIG. 3 and 4 are examples of attaching a device to a window.
Устройство фиг. 1 представляет собой вибровозбудитель 2, прижатый инерционным элементом 3 с ограничительными выступами 7 к зашумляемому элементу обрамления помещения 4. Инерционный элемент 3 с вибровозбудителем 2 прижаты одним концом упругого прижима 5 к зашумляемому элементу обрамления комнаты 4. Второй конец упругого прижима 5 закреплен на неподвижном элементе помещения 6. Вибровозбудитель 2 подключен к генератору шумового речеподобного сигнала 1. При включении генератора шумового сигнала 1 к вибровозбудителю 2 прикладывается соответствующее переменное напряжение шумов, в результате чего его толщина колеблется. Это вызывает колебательные перемещения инерционного элемента 3 с одной стороны и зашумляемого элемента 4 с другой стороны. Поскольку масса инерционного элемента 3 больше подвижной массы (импеданса) зашумляемого элемента помещения 4, то амплитуда перемещений зашумляемого элемента многократно превышает амплитуду колебаний самого инерционного элемента и должна также многократно превышать амплитуду "опасного сигнала", что исключит возможность его несанкционированного прослушивания.The device of FIG. 1 is a
Устройство по фиг. 2 отличается от устройства по фиг. 1 тем, что второй конец упругого прижима 5 закреплен на зашумляемом элементе помещения 4 и генератор электрического шумового сигнала 1 конструктивно совмещен с инерционным элементом 3. Работа идентична работе, описанной для устройства по фиг. 1.The device of FIG. 2 differs from the device of FIG. 1 in that the second end of the
На фигурах 3 и 4 представлены примеры наиболее частых применений устройств - крепление их к окну. На фиг. 3 второй конец упругой прижимающей пружины 5 закреплен на оконной раме 9 шурупами 10, на фиг. 4 - второй конец упругой прижимающей пружины 5 просто подсунут под оконный штапик 11. Его работа идентична работе, описанной для устройства по фиг. 1.In figures 3 and 4 presents examples of the most common applications of devices - mounting them to the window. In FIG. 3, the second end of the elastic
Теоретически - для максимизации амплитуды колебаний элемента 4 необходимо максимально увеличить инерционный элемент 3. Однако при большой массе инерционного элемента сложно удерживать его упругой прижимной пружиной на зашумляемом элементе. Компромисс между этими требованиями к массе инерционного элемента автор разрешил путем экспериментального измерения характеристик зашумления устройства при нескольких различных массах инерционных элементов.Theoretically, in order to maximize the amplitude of oscillations of
В технике вибрационного зашумления энергетические соотношения принято характеризовать логарифмическими уровнями виброускорения [10]. Например, увеличение виброускорения на 20 дБ, т.е. в 10 раз, эквивалентно увеличению колебательной мощности на те же 20 дБ, т.е. в 100 раз.In the technique of vibrational noise, energy ratios are usually characterized by logarithmic levels of vibration acceleration [10]. For example, an increase in vibration acceleration by 20 dB, i.e. 10 times, equivalent to an increase in vibrational power by the same 20 dB, i.e. 100 times.
Для выбора оптимальной массы инерционного элемента проведены эксперименты, результаты которых приведены на фиг. 5, где по оси ординат - уровни виброускорения в дБ относительно 1 мкм/с2, создаваемые вибровозбудителем ВП-3 (производство - ОАО "Информакустика") на окне с тремя стеклами (двухкамерный стеклопакет), размером 0,7 м × 0,7 м. По оси абсцисс - частоты октавных полос в Гц. На вибровозбудитель подавался гауссоподобный шумовой электрический сигнал напряжением 15 Вэфф от генератора розового шума. Крепление производилось с помощью прижима, прикрепленного к раме окна. Использовались сменные инерционные элементы разной массы - 60, 85, 125 и 185 г. Также был измерен уровень виброускорения, создаваемый вибровозбудителем ВП-3, приклеенным к стеклу без инерционного элемента.To select the optimal mass of the inertial element, experiments were carried out, the results of which are shown in FIG. 5, where along the ordinate axis are vibration acceleration levels in dB relative to 1 μm / s 2 created by the VP-3 vibration exciter (manufactured by Informakustika OJSC) on a window with three glasses (two-chamber double-glazed window), 0.7 m × 0.7 in size m. The abscissa is the frequency of the octave bands in Hz. A gauss-like noise electric signal with a voltage of 15 V eff from a pink noise generator was supplied to the vibration exciter. Mounting was carried out using a clip attached to the window frame. Interchangeable inertial elements of different weights — 60, 85, 125, and 185 g — were used. The level of vibration acceleration created by the VP-3 vibration exciter glued to the glass without an inertial element was also measured.
Эксперимент показал, что уровень вибрации, создаваемой на средних и верхних частотах, мало зависит от массы инерционного элемента. Но он исключительно сильно зависит от его массы на нижних частотах. Например, в октавной полосе 125 Гц приращение уровней, обусловленное введением инерционного элемента, составляет более 32 дБ при массе инерционного элемента 125 г и более 22 дБ при массе 85 г. Последнее вполне достаточно для создания уверенного зашумления нижних частот при весьма небольшой мощности генератора шумов. Дальнейшее увеличение массы до 185 г не приводит к существенному положительному эффекту, но заметно усложняет средства удержания инерционного элемента 3 с вибровозбудителем 2 на вертикальной поверхности 4.The experiment showed that the level of vibration generated at the middle and upper frequencies depends little on the mass of the inertial element. But it is extremely dependent on its mass at low frequencies. For example, in the octave band of 125 Hz, the increment of levels due to the introduction of an inertial element is more than 32 dB with an inertial element mass of 125 g and more than 22 dB with a mass of 85 g. The latter is quite sufficient to create reliable low-frequency noise at a very low noise generator power. A further increase in weight to 185 g does not lead to a significant positive effect, but significantly complicates the means of holding the
Аналогичные эксперименты были проведены для других типов зашумляемых элементов помещения. Рекомендуемые заявителем массы приведены в таблице.Similar experiments were conducted for other types of noisy room elements. Recommended masses of the applicant are given in the table.
Непосредственное прилегание вибровозбудителя к поверхности зашумляемого элемента означает, что между ними нет никакого вибропоглощающего слоя.The direct contact of the vibration exciter to the surface of the noisy element means that there is no vibration-absorbing layer between them.
Естественно, перед установкой устройства необходимо подготовить поверхность зашумляемого элемента помещения: удалить слой краски, гипсокартона и обоев, если это невозможно, то следует сквозь покрытие вмонтировать в тело элемента вибропроводящий анкер, либо другой жесткий предмет и вибровозбудитель прижимать непосредственно к нему.Naturally, before installing the device, it is necessary to prepare the surface of the noisy room element: remove the layer of paint, drywall and wallpaper, if this is not possible, install a vibration-conducting anchor into the element body through the coating, or press another rigid object and vibration exciter directly to it.
Что касается упругого прижима 5 - он выполняет две функции:As for the elastic clamp 5 - it performs two functions:
- уравновешивает вес инерционного элемента (фиксирует положение инерционного элемента с вибровозбудителем на зашумляемом элементе, препятствует их смещению под действием силы тяжести);- balances the weight of the inertial element (fixes the position of the inertial element with the vibration exciter on the noisy element, prevents their displacement under the influence of gravity);
- прижимает вибровозбудитель (через инерционный элемент) к зашумляемому элементу. Сила ее прижима при достаточно большой массе инерционного элемента на эффективность зашумления не влияет.- presses the vibration exciter (through the inertial element) to the noisy element. The force of its clamp with a sufficiently large mass of the inertial element does not affect the efficiency of noise.
В некоторых случаях следует придерживаться рекомендаций производителей, которые рекомендуют создавать предварительное статическое сжатие вибровозбудителя для повышения линейности преобразования электрического шума в механическую вибрацию.In some cases, manufacturers' recommendations should be followed, which recommend creating preliminary static compression of the vibration exciter to increase the linearity of the conversion of electrical noise into mechanical vibration.
Описанные примеры исполнения устройства, конечно же, не исчерпывают всего многообразия вариантов, охватываемых формулой изобретения.The described examples of the device, of course, do not exhaust the entire variety of options covered by the claims.
Поскольку заявленное устройство предельно простое - оно состоит только из совершенно необходимых элементов, его надежность несравненно выше, чем аналогов.Since the claimed device is extremely simple - it consists only of absolutely necessary elements, its reliability is incomparably higher than its analogues.
Как было отмечено выше, при описании аналогов, прикрепление устройства к элементу зашумления клеем и винтом приводит со временем к ослаблению такого крепления (ухудшение качества работы) и даже его разрушению, поскольку элементы крепления установлены на вибрирующем элементе. В предложенном устройстве это исключено - пружина долговечно и надежно прижимает его к элементу зашумления.As noted above, in the description of analogues, attaching the device to the noise element with glue and screw leads to the weakening of such a fastening (deterioration of the quality of work) and even its destruction over time, since the fastening elements are mounted on a vibrating element. In the proposed device, this is excluded - the spring is durable and reliably presses it to the noise element.
Как очевидно из написанного выше, заявленное устройство очень легко устанавливать практически на любом объекте зашумления. Оно крепится одним единственным упругим прижимом, второй конец которого закрепляют на неподвижном элементе помещения или на элементе зашумления. Учитывая небольшой вес и размер устройства, иногда даже не требуется делать специального отверстия для закрепления второго конца прижима - достаточно крепление шурупом или прочный зажим.As is obvious from the above, the claimed device is very easy to install on almost any object of noise. It is fixed with one single elastic clamp, the second end of which is fixed to a fixed element of the room or to a noise element. Given the small weight and size of the device, sometimes it is not even necessary to make a special hole to secure the second end of the clip - just screwing it on or using a strong clamp.
Большим достоинством предложенной конструкции является также возможность оперативно заменять вибровозбудители и инерционные элементы. Для этого надо просто оттянуть прижим и произвести замену. Это делает устройство универсальным, пригодным для оборудования любых помещений, путем выбора для каждого элемента зашумления наиболее подходящих вибровозбудителя, инерционного элемента и прижима. В связи с этим целесообразно иметь набор наиболее востребованных сменных вибровозбудителей и инерционных элементов.A great advantage of the proposed design is the ability to quickly replace vibration exciters and inertial elements. To do this, simply pull the clip and replace it. This makes the device universal, suitable for equipment of any premises, by choosing for each noise element the most suitable vibration exciter, inertial element and clamp. In this regard, it is advisable to have a set of the most popular interchangeable vibration exciters and inertial elements.
Заявленное устройство изготовлено и испытано заявителем. Результаты испытаний подтвердили ожидаемые достоинства устройства и его преимущества перед аналогами и прототипом - оно несоизмеримо проще, легко устанавливается на зашумляемом элементе, имеет высокий коэффициент полезного действия, удобно для оперативной замены элементов.The claimed device is manufactured and tested by the applicant. The test results confirmed the expected advantages of the device and its advantages over analogues and prototype - it is incomparably simpler, easy to install on a noisy element, has a high efficiency, convenient for quick replacement of elements.
Его оптимальная конструкция и, особенно - экспериментально обоснованное использование соответствующего инерционного элемента, - позволили существенно снизить необходимую мощность генератора шумового сигнала и конструктивно объединить генератор шумового сигнала с инерционным элементом.Its optimal design and, especially, the experimentally justified use of the corresponding inertial element, made it possible to significantly reduce the required power of the noise signal generator and constructively combine the noise signal generator with the inertial element.
Таким образом, поставленная изобретением задача выполнена. Создано очень простое в конструкции устройство вибрационного зашумления каналов несанкционированной утечки акустического сигнала из помещения. Устройство имеет высокую эффективность излучения, высокую стабильность и надежность работы. Оно универсально в эксплуатации, поскольку легко крепится к любым объектам и позволяет оперативно заменять вибровозбудители и инерционные элементы.Thus, the task of the invention is completed. A very simple design of vibration-induced noise suppression of channels of unauthorized leakage of an acoustic signal from a room has been created. The device has high radiation efficiency, high stability and reliability. It is universal in operation, because it is easily attached to any objects and allows you to quickly replace vibration exciters and inertial elements.
Основными отличиями устройства от прототипа являются:The main differences between the device and the prototype are:
- вибровозбудитель прижат непосредственно к зашумляемому элементу,- the vibration exciter is pressed directly to the noisy element,
- инерционный элемент прижат непосредственно к вибровозбудителю,- the inertial element is pressed directly to the vibration exciter,
- инерционный элемент с вибровозбудителем прижаты к зашумляемому элементу помещения упругим прижимом, второй конец которого закреплен на неподвижном или на зашумляемом элементе помещения.- the inertial element with the vibration exciter is pressed against the noisy room element by an elastic clip, the second end of which is fixed to a fixed or noisy room element.
Варианты устройства могут содержать и другие отличительные признаки, в частности инерционный элемент может иметь ограничительные выступы для удержания вибровозбудителя, а генератор шумов может быть конструктивно объединен с инерционным элементом.Variants of the device may contain other distinctive features, in particular, the inertial element may have restrictive protrusions for holding the vibration exciter, and the noise generator can be structurally combined with the inertial element.
Указанные отличия являются полезными, новыми, неочевидными для специалиста и промышленно применимыми, т.е. они отвечают всем критериям, предъявляемым к изобретениям.These differences are useful, new, non-obvious for a specialist and industrially applicable, i.e. they meet all the criteria for inventions.
Источники информацииInformation sources
1. Патент США на изобретение 4098370 Н05K 5/00, опубл. 1978.1. US patent for the invention 4098370
2. Патент США на изобретение 4 010 324, H04J 3/00, опубл. 01.03.1977.2. US patent for the
3. Патент РФ на полезную модель №21490 (МПК7 H04K 3/00, опубл. 20.02.2002).3. RF patent for utility model No. 21490 (
4. Патент РФ на полезную модель №27442 (МПК7 H04K 3/00, опубл. 27.01.2003).4. RF patent for utility model No. 27442 (
5. Патент РФ на полезную модель №49363 (МПК7 H01L 41|08, опубл. 10.11.2005).5. RF patent for utility model No. 49363 (IPC7 H01L 41 | 08, publ. 10.11.2005).
6. Патент РФ на изобретение №2408143 (МПК7 H04K 3/00, опубл. 27.12.2010).6. RF patent for the invention No. 2408143 (
7. Ю.Г. Задорожный, Дарчук А.Д., Огородничий Н.В. Оптимизация характеристик вибратора пьезоэлектрического низкочастотного типа ВПН-1. http://piezosensor.com.ua/files/v1.pdf.7. Yu.G. Zadorozhniy, Darchuk A.D., Ogorodnichy N.V. Optimization of the characteristics of the vibrator of the piezoelectric low-frequency type VPN-1. http://piezosensor.com.ua/files/v1.pdf.
8. Клей отверждения. Продукция ООО "Анна". http://npoanna.ru/Content.aspx?name=models.kley.01.8. Glue curing. Products of LLC "Anna". http://npoanna.ru/Content.aspx?name=models.kley.01.
9. Бузов Г.А., Калинин С.В., Кондратьев А.В. Защита от утечки информации по техническим каналам Учебное пособие. М.: Горячая линия - Телеком, 2005.9. Buzov G.A., Kalinin S.V., Kondratiev A.V. Protection against information leakage through technical channels M .: Hot line - Telecom, 2005.
10. ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность. Общие требования".10. GOST 12.1.012-90 "Vibration safety. General requirements."
Claims (4)
отличающееся тем, что
вибровозбудитель прижат непосредственно к зашумляемому элементу помещения, инерционный элемент прижат непосредственно к вибровозбудителю и имеет ограничительные выступы для удержания вибровозбудителя, инерционный элемент с вибровозбудителем прижаты упругим прижимом к зашумляемому элементу, при этом второй конец упругого прижима закреплен на неподвижном или зашумляемом элементе помещения.1. The device vibrational noise channel leakage of acoustic speech information containing an electric noise signal generator connected to a vibration exciter, and an inertial element connected to a vibration exciter connected to a noisy room element,
characterized in that
the vibration exciter is pressed directly to the noisy room element, the inertia element is pressed directly to the vibration exciter and has restrictive protrusions to hold the exciter, the inertia element with the vibration exciter is pressed with an elastic clip to the noisy element, while the second end of the elastic clip is fixed to a fixed or noisy room.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113010/28A RU2556272C2 (en) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Vibratory noise unit for acoustic voice data leak channel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113010/28A RU2556272C2 (en) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Vibratory noise unit for acoustic voice data leak channel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014113010A RU2014113010A (en) | 2014-08-10 |
RU2556272C2 true RU2556272C2 (en) | 2015-07-10 |
Family
ID=51355047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014113010/28A RU2556272C2 (en) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Vibratory noise unit for acoustic voice data leak channel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2556272C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752264C1 (en) * | 2021-02-03 | 2021-07-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Device for vibroacoustic noise reduction of room with ability to monitor technical condition |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104575486B (en) * | 2014-12-25 | 2019-04-02 | 中国科学院信息工程研究所 | Sound leakage protection method and system based on the principle of acoustic masking |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4098370A (en) * | 1975-07-14 | 1978-07-04 | Mcgregor Howard Norman | Vibration masking noise system |
US4352039A (en) * | 1980-07-25 | 1982-09-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Sonic transducer |
US4506117A (en) * | 1981-12-22 | 1985-03-19 | Multiphonie S.A. | Electroacoustic transducer |
RU3068U1 (en) * | 1995-08-31 | 1996-10-16 | Владимир Аркадьевич Лисицын | DEVICE FOR FORMING A CAMERA ACOUSTIC NOISE ON A WINDOW GLASS |
US6114684A (en) * | 1998-05-19 | 2000-09-05 | Mc Guire; James F. | Laser listening device detector |
WO2002091794A2 (en) * | 2001-05-05 | 2002-11-14 | Quetra Limited | Two-way communication device |
RU49363U1 (en) * | 2005-04-22 | 2005-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр безопасности информации "МАСКОМ" | Piezoelectric Acoustic Transducer (OPTIONS) |
JP2012104965A (en) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Kokuyo Co Ltd | Acoustic system |
-
2014
- 2014-04-03 RU RU2014113010/28A patent/RU2556272C2/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4098370A (en) * | 1975-07-14 | 1978-07-04 | Mcgregor Howard Norman | Vibration masking noise system |
US4352039A (en) * | 1980-07-25 | 1982-09-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Sonic transducer |
US4506117A (en) * | 1981-12-22 | 1985-03-19 | Multiphonie S.A. | Electroacoustic transducer |
RU3068U1 (en) * | 1995-08-31 | 1996-10-16 | Владимир Аркадьевич Лисицын | DEVICE FOR FORMING A CAMERA ACOUSTIC NOISE ON A WINDOW GLASS |
US6114684A (en) * | 1998-05-19 | 2000-09-05 | Mc Guire; James F. | Laser listening device detector |
WO2002091794A2 (en) * | 2001-05-05 | 2002-11-14 | Quetra Limited | Two-way communication device |
RU49363U1 (en) * | 2005-04-22 | 2005-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр безопасности информации "МАСКОМ" | Piezoelectric Acoustic Transducer (OPTIONS) |
JP2012104965A (en) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Kokuyo Co Ltd | Acoustic system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752264C1 (en) * | 2021-02-03 | 2021-07-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Device for vibroacoustic noise reduction of room with ability to monitor technical condition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014113010A (en) | 2014-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7636447B2 (en) | Acoustic bracket system | |
JP4784398B2 (en) | Acoustic exciter and speaker using the same | |
RU2596239C1 (en) | Method of vibroacoustic tests of specimens and models | |
RU2558679C1 (en) | Test rig for vibroacoustic tests of samples and models | |
US20130043766A1 (en) | Actuator, piezoelectric actuator, electronic device, and method for attenuating vibration and converting vibration direction | |
JP3555035B2 (en) | Dynamic vibration absorber | |
RU2016100207A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR MESSAGING VIBRATION SCREENS TO REDUCE THE SPECKS | |
EP3101911B1 (en) | Distributed mode loudspeaker damping oscillations within exciter feet | |
RU2556272C2 (en) | Vibratory noise unit for acoustic voice data leak channel | |
US20190361470A1 (en) | Vibration control apparatus and method | |
JP2016176557A (en) | Damping structure and damping washer | |
US8494208B2 (en) | Inertial vibration exciter | |
CN111131983A (en) | Microphone | |
RU148912U1 (en) | ACOUSTIC SPEECH INFORMATION LEAKAGE CHANNEL VIBRATION NOISE | |
US20150245121A1 (en) | Acoustic system | |
CN106917457B (en) | Low-frequency resonance sound absorption structure | |
JP7034556B2 (en) | A vibration device for sound and a sounding device using the vibration device. | |
JP6622638B2 (en) | Contact microphone element and manufacturing method thereof | |
RU2652152C1 (en) | Method of vibroacoustic tests | |
JP5185782B2 (en) | Vibration noise adjustment method for microphone unit | |
RU158238U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING VALUE OF FREQUENCY OF INSTALLATION RESONANCE OF A PIEZOELECTRIC VIBRATION CONVERTER | |
Lievens et al. | Investigation into the importance of the degrees of freedom for the characterisation of structure-borne sound sources: Case study of a washing machine on a wooden floor | |
Scheck et al. | Prediction of horizontally transmitted Sound from Impacted Lightweight Stairs–Part 1: Case study | |
Vogel et al. | Prediction of Sound Pressure Levels in Rooms Using EN 12354 | |
Santoni et al. | Experimental setup for acoustic and mechanical characterisation of lightweight building elements |