Адаптивний мережевий фільтр для захисту...
TRANSCRIPT
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
4
РЕФЕРАТ
В даній магістерській дисертації було проведено дослідження каналів витоку
інформації в лінії електроживлення через побічні електромагнітні випромінювання
Розроблена схема каналу адаптивного мережевого фільтра. Була розроблена схема
електрична принципова адаптивного мережевого фільтра. Даний фільтр активної
потужності створює високий опір, послідовній лінії гармонійного струму. Маючи
високу потужність з боку джерела, пасивний фільтр поглинає гармонійний струм,
створений нелінійним навантаженням.
Даний фільтр можна використовувати в будь якій сфері де виникає проблема в
побічних електромагнітних випромінюваннях
Магістерська дисертація виконана та оформлена у вигляді пояснювальної
записки, яка включає в себе 100 сторінок та призентації яка включає в себе 5
ілюстрацій
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
5
ABSTRACT
In this master's thesis was a study of information leakage in the line supply side due
to electromagnetic radiation of the scheme canal network adaptive filter. Was developed
electrical schematic diagram of an adaptive network filter. This active power filter creates
a high resistance, serial line harmonic current. With high power of the source, passive
filter absorbs harmonic currents generated by nonlinear load.
This filter can be used in any area where there is a problem in side electromagnetic
radiation
Master's thesis made and designed in the form of an explanatory note, which
includes 100 pages and presentation that includes 5 figures.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
6
ЗМІСТ
ЗМІСТ ......................................................................................................................... 6
ВСТУП ........................................................................................................................ 9
РОЗДІЛ 1 .................................................................................................................. 10
КАНАЛИ ВИТОКУ ІНФОРМАЦІЇ ЧЕРЕЗ ПОБІЧНІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ
ВИПРОМІНЮВАННЯ В ЛІНІЯХ ЖИВЛЕННЯ ........................................................... 10
1.1 Аналіз побічних випромінювання з ПЕМВ, що надходять з електричної
мережі .............................................................................................................................. 10
1.2 Аналіз звязків між режимами роботи ПЕОМ і побічними
випромінюваннями. ....................................................................................................... 23
1.3 Відомі способи боротьби з ПЕМВ ................................................................ 29
РОЗДІЛ 2 .................................................................................................................. 36
СИНТЕЗ АДАПТИВНОГО МЕРЕЖЕВОГО ФІЛЬТРА ...................................... 36
2.1 Спектральні особлисвості випромінювання в лініях живлення ................ 36
2.2 Сучасна концепція адаптивної цифрової фільтрації, її структура ............ 42
2.3 Аналіз адаптивних алгоритмів ...................................................................... 46
2.4 Трансверсальний адаптивний алгоритм найменших квадратів ................ 48
2.5 Рекурсивний алгоритм найменших квадратів в адаптивній фільтрації. .. 51
РОЗДІЛ 3 .................................................................................................................. 55
ШЛЯХИ ПРАКТИЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ АДАПТИВНОГО ФІЛЬТРУ ................ 55
3.1 Опис функціонування схеми електричної принципової ............................ 55
3.2 Конструкторське проектування ................................................................... 59
3.3 Обгрунтування вибору елементної бази ...................................................... 60
3.4 Обґрунтування вибору конструкційних матеріалів і покрить. .................. 61
3.5 Проектування друкованої плати ................................................................... 62
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
7
3.6 Вибір матеріалу основи плати та провідникового шару ............................ 64
3.7 Вибір класу точності плати та щільності друкованого монтажу .............. 65
3.8 Вибір варіантів встановлення ЕРЕ на платі ................................................. 66
3.9 Уточнення варіантів встановлення ЕРЕ на платі ........................................ 67
3.10 Внутрішня компоновка приладу ................................................................. 67
3.11 Зовнішня компоновка приладу ................................................................... 68
РОЗДІЛ 4 .................................................................................................................. 69
ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ........... 69
4.1 Визначення основних потенційно небезпечних i шкідливих виробничих
чинників при виконані науково–дослідної роботи. .................................................... 69
4.2 Технічне рішення та організаційні заходи з безпеки і гігієни праці та
виробничої санітарії. ...................................................................................................... 70
4.2.1 Мікроклімат робочої зони .......................................................................... 70
4.2.2 Вимоги до освітлення робочих місць користувачів відеодисплейних
терміналів персональних електронно–обчислювальних машин. .............................. 71
4.2.3 Виробничий шум ......................................................................................... 72
4.2.4 Основні заходи щодо забезпечення комфортних та безпечних умов на
робочих місцях користувачів персональних електронно–обчислювальних машин.
.......................................................................................................................................... 73
4.2.5 Електробезпека ............................................................................................ 74
4.3. Безпека в надзвичайних ситуаціях .............................................................. 77
4.3.1 Вимоги щодо організації ефективної роботи системи оповіщення
персоналу при надзвичайних ситуаціях. ..................................................................... 78
4.3.2 Обов’язки та дії персоналу у разі виникнення надзвичайної ситуації .. 80
4.3.3. Пожежна безпека ........................................................................................ 81
ВИСНОВКИ ............................................................................................................. 83
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
8
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ........................................................................................... 84
ДОДАТОК А ............................................................................................................ 86
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
9
ВСТУП
Все почалося в 1985 році в Канах на Міжнародній конференції по питаннях
безпеки електронно-обчислювальної машини (ЕОМ). Саме тоді співробітник
голандської телекомунікаційної компанії “PTT “ Вім Зан Екк, продемонстрував, з
якою легкістю можна відновити зображення з монітора комп’ютера, шокував
присутніх спеціалістів: використовуючи доволі простий в своєму роді пристрій, яке
було розміщене в автомобілі, він зміг зняти дані, джерело яких знаходилося на
восьмому поверсі будівлі, яке знаходилося на відстані близько ста метрів від місця
перехвату.
Проблема витоку інформації через ПЕМВ (побічні електромагнітні
випромінювання) існувала ще на початку ХХ століття, але серйозним вивченням
даного феномену розпочали займатися в кінці 1940-1950-х роках. Дослідження
такого роду носили закритий характер, що недивно, тому що всі технічні ноу-хау
завжди прямим або другорядним порядком зацікавлювали військову промисловість.
Проте все таємне рано чи пізно стає явним, і вже в 80-х роках кількість публікацій
на дану тему дуже сильно стала зростати. ПЕМВ, які виникають при роботі будь –
якого електронного пристрою, обумовлені протіканням струму в електричних колах.
Найпростішим прикладом ПЕМВ на битовому рівні(дуже спрощено) можна вважати
виникнення індукційних струмів в телефонних проводах. Пристроєм перехоплення в
такому випадку може бути індукціонний датчик (наприклад датчик Холла).
Спектр частот ПЕМВ ПК (Персональний комп’ютер) представлений
коливаннями в достатньо широкому діапазоні частот від одиниць МГц до декількох
ГГц.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
10
РОЗДІЛ 1
КАНАЛИ ВИТОКУ ІНФОРМАЦІЇ ЧЕРЕЗ ПОБІЧНІ
ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ВИПРОМІНЮВАННЯ В ЛІНІЯХ ЖИВЛЕННЯ
1.1 Аналіз побічних випромінювання з ПЕМВ, що надходять з електричної
мережі
В даний час на ринку засобів обчислювальної техніки доступні вироби в
промисловому виконанні із зарубіжними та вітчизняними сертифікатами, які
підтверджують, що ці вироби задовольняють вимогам діючих норм на рівні
електромагнітного випромінювання. Як правило, маються на увазі медичні норми
або норми щодо забезпечення електромагнітної сумісності засобів. Для
забезпечення захисту інформації, дотримання зазначених норм виявляється
недостатнім.
У загальному випадку джерела електромагнітних випромінювання , середа і
шлях їх поширення однозначно і нероздільно фізично пов'язані з елементами
комп'ютера, які здійснюють зберігання, обробку або передачу інформації, а також з
паразитними контурами ланцюгів електроживлення і заземлення.
Побічні електромагнітні випромінювання можна розглядати як радіотехнічні
відходи процесів обробки інформації та формування додадкових сигналів
управління і індикації. При цьому всі ці процеси супроводжуються виникненням
коливань на комбінаційних частотах і різного роду шумами.
Випадковий характер створення побічних коливань не дозволяє однозначно
виділити спосіб гарантованого їх придушення, тобто в цьому випадку присутній
ймовірнісний підхід. Далі ми скористаємося тільки деякими практичними
рекомендаціями щодо зниження впливу цих процесів на параметри каналів витоку
інформації.
Як об'єкт досліджень візьмемо систему електроживлення комп'ютера в
промисловому (побутовому) виконанні, тобто те, що найчастіше пропонується на
комп'ютерному ринку. Для електроживлення персональних комп'ютерів найчастіше
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
використ
автономн
або акум
джерела
вагомі п
спеціаль
У
вирішує
- ф
- ф
- за
Тип
1.1
товують п
ного елек
мулятори
електрож
позитивні
ними вим
загальном
наступні
ормуванн
ільтрацію
ахист спо
пова стру
Рисуно
промисло
ктроживл
и), і тіль
живлення
і і негати
могами.
му випад
завдання
ня стабілі
ю індустр
живачів е
уктурна с
ок 1.1 - Ти
Де: П –
ову мереж
лення (на
ьки на сп
я. У кожн
ивні факт
дку систе
я:
ізованої п
іальних п
електроен
схема еле
ипова стр
перетворю
АС
жу змінно
априклад,
пецифічн
ного з ци
тори, які
ема елект
постійної
перешкод
нергії від
ектрожив
руктурна
ювач змінно
– акустичн
ої напруг
, мотор-
них об'єк
их джерел
і визнача
троживлен
напруги;
і перешк
перевант
лення ко
схема еле
ої напруги 2
на система
ги 220В 5
генерато
тах засто
л електри
аються ум
ння перс
код від пр
тажень і т
мп'ютера
ектроживл
220В на по
50Гц, рід
ори, дизел
осовують
ичної ене
мовами е
сональних
ристроїв П
т.д .;
а предста
лення ком
остійну 12В
дше - дже
ль-генера
ь комбіно
ергії є до
експлуата
х комп'ют
ПК;
авлена на
мп'ютера
В
11
ерела
атори
овані
осить
ації і
терів
рис.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
12
Первинними і загальними пристроями електроживлення для комп'ютера є
мережевий фільтр і ДБЖ, а розподіл електроживлення для окремих пристроїв
виконується за наступною схемою:
- сканер, акустична система і TFT монітор споживають електричну енергію
через відповідні перетворювачі змінної напруги в постійні 12В, конструктивно
виконані як автономні пристрої (адаптери);
- принтер отримує електроживлення безпосередньо від первинної мережі через
фільтр або від ДБЖ (тобто перетворювач змінного в постійну напругу вбудований в
принтер);
- пристрої системного блоку (НЖМД, НГМД, CD-ROM, материнська плата,
відео та інші карти), клавіатура і миша отримують електроживлення від мережі ~
220В 50Гц через багатоканальний блок вторинного живлення, вбудований в корпус
системного блоку, тобто вони знаходиться в одній конструкції з пристроями
обробки і зберігання інформації [14].
З практики проектування виробів з нормованими рівнями випромінюваня
відомо, що необхідно прагнути мінімізувати паразитні контури і виключити їх
взаємний вплив. Як же ці питання вирішені в типовою схемою електроживлення
ПК?
Автономні перетворювачі змінної напруги в постійне створюють додаткові
паразитні контури, такі як: первинна мережа - вхід адаптера, вихід адаптера -
навантаження; а вбудовані перетворювачі: первинна мережа - перетворювач -
навантаження.
Наявність загальної точки (мережевий фільтр або ДБЖ) в схемі розподілу
електроживлення для всіх пристроїв ПК створює умови для взаємного проникнення
побічних коливань від одного пристрою в інші, наприклад, від принтера до монітора
і навпаки, не тільки шляхом випромінювання і наведень, але і безпосередньо по
ланцюгах електроживлення
Загальне багатоканальне джерело вторинного електроживлення для пристроїв
системного блоку перетворює задачу поділу паразитних контурів практично в важку
проблему.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
13
Слід звернути увагу на дуже істотну особливість в електроживленні лазерного
принтера. При підготовці до друку принтер споживає з мережі струм в 5-10 разів
більше зазначеного в паспорті, тому принтер підключають тільки до транзитного
(білого) роз'єму ДБЖ, а якщо такий відсутній, то безпосередньо до первинної
мережі або до виходу мережевого фільтра. Таким чином, ланцюг електроживлення
принтера утворює додатковий паразитний контур.
Окремого розгляду заслуговує блок вторинного електроживлення системного
блоку як джерело побічних електромагнітних коливань. Перешкоди від блоків
вторинного електроживлення створюються побічними коливаннями, що виникають
в процесі роботи блоку живлення. Побічні коливання можуть бути
промодульованими сигналами, зформованими в процесі обробки інформації. В
цьому випадку їх можна перехопити і виділити інформацію яка знаходиться в ній.
Ми приведем тільки ті види перешкод, які мають пряме відношення до формування
каналів витоку інформації по ланцюгах електроживлення (табл. 1.1).
Таблиця 1.1 Види завад Вид завади Середовище
розповсюдження Фактори, які обумовлюють
розповсюдження завад Паразитне
електромагнітне випромінювання
Простір Процеси активних радіокомпонентів
Кондуктивна – всередині корпусу
вторинного живлення
Об’ємний і друкований монтаж, шини заземлення і
елементи конструкції
Паразитно ємнісно-індуктивнй зв’язок між електричними колами
Кондуктивна симетрична
Прямий і зворотній проводо електроживлення
Паразитно ємнісно-індуктивнй зв’язок між електричними колами
Кондуктивна асиметрична
Прямий або зворотній провод електроживлення відносно провода “землі”
Паразитно ємнісно-індуктивнй зв’язок між електричними колами і заземляючим проводом
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
14
Дані таблиці 1.1 розкривають характер процесів утворення побічного
випромінювання, а також факторів, що обумовлюють їх поширення в джерелі
вторинного електроживлення і проводах, що підводять змінну напругу. Джерело
вторинного живлення є загальним для всіх периферійних пристроїв і системного
блоку і отримує електроживлення безпосередньо від первинної мережі, отже, всі
паразитні контури від різних пристроїв мають спільну точку, яка по колу
первинного електроживлення з'єднана з пристроями за межами контрольованої
зони.
Мережевими закладними пристроями пристроями, що транслює по
радіоканалу інформаційні сигнали. Ще більше клопоту приносить блок живлення.
Точніше кажучи, не сам по собі блок живлення, а необхідність подачі електроенергії
всередину екранованого корпусу. Всередині екранованого об’єму будь-який провід
може заходити тільки через спеціальний фільтр, що перешкоджає поширенню
побічних випромінюваня уздовж цих проводів. В даний час теорія фільтрів дуже
добре опрацьована. Однак, для правильного розрахунку характеристик фільтра
необхідно знати вихідний опір джерела високочастотних коливань (блоку живлення
активного обладнання) і вхідний опір приймача цих коливань (електричної мережі,
від якої дане обладнання живиться).
Вихідний опір конкретного блоку живлення ще можна якимось чином
виміряти. Але комплексний внутрішній опір електричної мережі ми не знатимемо
ніколи. А воно в залежності від протяжності ліній електроживлення, кількості та
характеристик підключеної до цієї мережі приладів може не тільки змінюватися за
величиною, але й міняти свій характер. На деяких частотах комплексний опір може
носити ємнісний характер, на деяких індуктивний. І цей опір може змінюватися при
підключенні до лінії електроживлення різних приладів. Тому розробка фільтра для
придушення випромінюваня в ланцюгах електроживлення здебільшого
експериментальна робота. Хороший результат досягається шляхом великої кількості
проб і помилок. Більше того, жоден серійно виготовляється фільтр не може
повністю виконувати свої функції в широкій смузі частот [15].
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
15
Окремою задачею в роботі наведеного комплексу є оцінка періоду слідування
кадрів розгортки кT , яка задає всі параметри налаштування системи. Спрощення
практичного визначення кT для ПЕОМ, з якої знімається інформація, пов’язане з
особливостями роботи відеокарт комп’ютера, оскільки більшій частині програмно-
апаратного продукту комп’ютерів відповідає своя кT , яка залежить як від типу
програмного забезпечення, та і від типу самої ПЕОМ. Перехоплення сигналу з
ПЕОМ радіоканалом залежатиме від точності оцінки періоду слідування кадрів
розгортки ^
кT . Ця оцінка є результатом сумісного алгоритму виявлення сигналу
)(мод tU і оцінки параметру ^
кT на фоні гаусовського шуму )(0 tn з нульовим
середнім і дисперсією 2σ .
Оцінка здійснюється в результаті обробки реалізації сигналу:
+
= немає.сигналу коли ),(
є, сигнал коли ),()()(
0
0мод
tn
tntUtx (1.1)
Обробки передбачає спочатку дискретне перетворення Фур’є N відліків
реалізації (1.1) з інтервалом дискретизації T за кінцевий час аналізу TNT =a .
Спектральні відліки в квадратурах аналізатору є незалежними гаусовськими
випадковими величинами [1, с. 58]:
NTkN
knjnTxTjkG
N
n π2
ω,
π2exp)()(
1
0
=
−=
−
=, (1.2)
а їх модулі:
21
0
21
0
π2sin)(
π2cos)()(
+
=
−
=
−
= N
knnTx
N
knnTxTkG
N
n
N
n– (1.3)
розподіленими за законом Райса.
Оскільки в (1.1) співвідношення 1 σ/)(мод <<tU без оптимальної обробки
сигналу неможлива робота пристрою. Алгоритм оптимальної обробки полягає у
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
16
максимізації достатньої статистики (функції правдоподібності) за всіма
невідомими параметрами сигналу, що приймається
[ ]( ) ( ) ( )
( ) ( )
=
−=
=
−=
=
−=
−=
2/
2/
44
22/
2/
2222/
2/
22
к
2
σ2
Nk
Nk
Nk
Nk
Nk
Nk
kFkG
kFNТkFkG
TL , (1.4)
в якому
( )
+
= 12
int2π
sinπ
sinπ к
к
к T
NT
NT
Tk
NT
Tkk
NTkF
. (1.5)
Оптимальний алгоритм обробки рис. 1.3. полягає у перетворенні сигналу )(tx
в дискретно часовий ряд Фур’є (ПДЧРФ), обробці в n - каналах, відповідно до (1.4) і
(1.5), де виробляються [ ]кTL і порівнянні у пристрою вибору максимуму (ПВМ).
Оцінка ^
кT співпадає з каналом кT , у якому [ ]кTL – максимальне.
Відповідно до класифікації технічних каналів витоку інформації маємо два
електричних канали витоку інформації. Це:
1. Випромінювання інформаційних сигналів ПЕОМ і електронних засобів
оргтехніки у ланцюги електроживлення і заземлення, а також у кабелі, що з’єднують
ці засоби із зовнішніми пристроями за межі контрольованої зони;
2. Наведення інформаційних сигналів в РВА, які протягнуті поблизу ПЕОМ і
електронних засобів оргтехніки у вигляді дротів, кабелів струмопровідних
предметів, які гальванично не пов’язані з об’єктом ЗЕОТ, але які мають вихід за
межі контрольованої зони.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
17
Наведення інформаційних сигналів через мережу живлення, заземлення і інші
кабелі, що з’єднують ЗЕОТ із зовнішнім середовищем, відбуваються завдяки дії
непередбачених схемами комп'ютерів або цифрових технічних засобів паразитних
зв'язків електричних параметрів конструкцій (наприклад, розподілення погонних
індуктивностей, взаємних індуктивностей, ємностей, омічних опорів провідників
друкованого монтажу та елементів несучих конструкцій РЕА).
Для розрахунку напруги індуктивного наведення уявимо джерело імпульсної
завади вмиканням напруги Е в коло із провідника, з опором 1R і індуктивністю L ,
за допомогою ключа К . Такі стрибкоподібні сигнали циркулюють в колах
друкованих плат цифрової РЕА. Нехай поруч з провідником струму )(1 ti
знаходиться інший провідник, який пов'язаний з лінією, що виходить за межі
контрольованої зони ЗЕОТ. Струм )(1 ti завдяки індукції М збуджує струм )(2 ti у
сусідньому провіднику з опором 2R і паразитною ємністю С . Напруга на
останньому і є наведеною напругою джерела витоку – )(д tU .
Рисунок 1.3 — Оптимальний алгоритм визначення
ПД
П
ВМ
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
18
Рисунок 1.4 — Еквівалентна схема індуктивних наведень
Для розрахунку напруги джерела )(д tU перейдемо до операторної форми
подання напруг, при якій
pC
pipU
)()( 2
д = , (1.6)
де )(2 pi – рішення системи рівнянь, отриманих відповідно до методу контурних
струмів:
( )
++=
+=+
. 1
)()(
)()(
221
112
RpC
pLpippMi
RpLpippMip
E
(1.7)
Розв’язання (1.2) і підстановка результату у (1.1) дозволяє отримати вираз для
напруги побічного джерела індуктивного наведення в операторній формі:
( ) ( ) ( ) 1212
21322д )(
RpLCRRpRRLCpMLC
EMpU
+++++−= (1.8)
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
Дл
система
Наприкл
наведенн
джерела
ємність
відображ
каналу в
Зно
дорівнюв
Тому під
ємнісног
ля контурі
має ярко
лад, для L
ня за рах
імпульсн
1C , а у
жає ємніст
итоку інф
ову ж,
ватиме U
дстановко
го паразит
Ри
ів «парази
виражену
510−=L Г
хунок єм
ної завад
другому
ть 12C , а
формації (
для оп
()(1
=p
pUC
ою в ост
тного зв’я
pUд (
исунок 1.5
итного ти
у резонан
, і 10=C
мнісного
ди замість
контурі
напругу
(див. рис.
ераторно
( )111 +pCR
E
танній ви
язку 12C <
=RCR
p
11
)
5 — Реакц
a) –
ипу» мож
нсну власт
110− Ф, M
паразитн
ь індукти
– ємніст
джерела
. 1.6).
ої форми
) , а вихід
ираз попе
2C<< , отр
CR
CR
ER
1122
1
ція систем
– 20ρ/ 2 =R
жна вважа
тивість дл
5,2/ ×=LM
ного зв’я
ивності у
ть 2C . П
знімаємо
и поданн
дна – (д pU
ереднього
имаємо:
+
CRp
CR
2
122
1
ми на вкл
0 ; б) – ρ/R
ати R ρ2 <
ля велики
410−× . Дл
язку при
у першом
Паразитни
о з 2C в
ня, напр
)22
1=pCR
Up C
о, з ураху
+ p
C 2
.
ючення д
22 =R
CL /ρ =
их співвід
ля розрах
викорис
му контур
ий «ємні
паралелі
руга на
( )122
1221
+ pCRp
pCRp
уванням
для Е=1, R
і / <<LM
дношень ρ
унку нап
танні тог
рі розгля
сний» зв
з 2R – о
ємності
1+p
p.
того, що
R1=1:
19
1< , а
2ρ/R .
пруги
го ж
немо
в'язок
опору
і 1C
о для
(1.9)
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
20
Зворотне перетворення Лапласа від (1.3) має відомий вигляд [2]:
−−
−
−=
22112211
122д expexp)(
CR
t
CR
t
CRCR
CERtU . (1.10)
Якщо 2211 CRCR << (5) можна подати у вигляді:
−−
−≈
11222
12д expexp)(
CR
t
CR
t
C
ECtU . (1.11)
Рисунок 1.6 — Еквівалентна схема ємнісних наведень
На рис. 1.7 подана перехідна характеристика (1.5) для 2211 CRCR << і
01,0/ 212 =CC .
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
21
Рисунок 1.7 — Реакція системи на включення для Е=1, С1R1=10–6
Внутрішні електромагнітні поля у ланцюгах електроживлення ЗЕОТ
виникають при магнітному зв’язку між вихідним трансформатором підсилювача
(наприклад ПНЧ і трансформатором блока живлення). Крім того, струми
інформаційних сигналів, що підсилені, замикаються через джерело
електроживлення, створюючи на його внутрішньому опорі падіння напруги, яке при
недостатньому згасанні може бути виявленим у лінії електромережі.
Інформаційний сигнал може потрапити у ланцюги електроживлення також у
результаті того, що середнє значення струму живлення у прикінцевих каскадах
підсилювачів у тій, або іншій мірі залежать від амплітуди інформаційних сигналів.
Це створює нерівномірне навантаження на блок живлення і позводить до зміни
струму живлення відповідно до інформаційного сигналу [9,29]. Знімання інформації
такими каналами витоку здійснюється підключенням рис. 1.8.
Відомо, що сигнали від ПЕОМ в лінії електромережі являють собою
спектральні складові імпульсів, близьких до прямокутної форми (форма верхівки
імпульсів може бути різноманітною), тривалістю 2τ ≈ мс і періодом слідування
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
22
імпульсів 10≈T мс [10, 28]. Залежно від типу комп’ютера, режиму, в якому він
працює і програмного забезпечення тактова частота сигнальної складової Tf /1=
змінюється приблизно в межах від 50 Гц до 200 Гц, а тривалість імпульсів (як і
довжина фронтів) залежать в більшості від параметрів паразитних ємнісних зв’язків.
Обґрунтуємо такі висновки, використовуючи вирази для паразитних ємнісних
зв’язків. Сигнал першоджерела викликаний імпульсними струмами в ланцюгах
комп’ютера, якщо затримки імпульсів періодичної послідовності відносно
нульового значення часу немає, має вигляд:
∞
=
+=1
дд π2cos
τπsin
π
2τ)(
k T
kt
T
k
k
U
T
EtE , (1.12)
де дτ – тривалість прямокутних імпульсів першоджерела. Якщо засіб розвідки,
підключений до лінії електромережі і накопичує інформацію протягом аT , спектр
джерела подається виразом:
( ) ( ) ( )
⋅−
−
=−= ∞
−∞=−
T
k
T
k
T
T
k
k
EjKdttjtEjKU
k
T
T
д
а2
2
д
τπsin
ω2π
2ω
2πsin
π
2ωωexp)(ω)ω(
а
а
,(1.13)
( )ωjK – АЧХ, що характеризує паразитний ємнісний зв'язок і вираз для якого
можна отримати з (1.9) заміною р на ωj− :
До шини заземлення
До мережі живлення
Підси-лювач
Засіб спеціальної обробки
Фі
льтр
Засіб спеціальної обробки
Рисунок 1.8 — Знімання інформації: а) – з лінії заземлення; б) – з мережі електроживлення
)
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
23
−
−
=ω
1ω
1)ω(
22112211
122
jCR
jCR
CRCR
CRjK
. (1.14)
Модуль (1.13), знайдений з урахуванням (5) додатку 1, має вигляд [1]:
−
+
=2
ωsin
ω
τ21
2int2
2
ωsin
2
ωsinω
2
ωτsin2
)ω()ω( aда
д
д
T
T
E
T
TTT
E
jKU.(1.15)
1.2 Аналіз звязків між режимами роботи ПЕОМ і побічними
випромінюваннями.
Джерелом інформативних ПЕМВН є вузли та провідники апаратури, сигнали в
яких безпосередньо пов’язані з відомостями, що обробляються, наприклад,
відеопідсилювач дисплею, кабель, по якому передається відеосигнал від
відеоадаптера до монітора, з’єднання, через які сигнали від контролера клавіатури
передаються до порту вводу-виводу на материнській платі.
Ланцюги, які виконують допоміжні функції, наприклад, внутрішні ланцюги
блоку живлення, ланцюги, які формують сигнали синхронізації, породжують поля,
що не містять змістовної інформації. Більш того, такі неінформативні ПЕМВ інколи
маскують інформативні сигнали ПЕМВН і стають завадою до перехоплення
інформації. Негативним є лише можливий шкідливий вплив на здоров’я людини в
результаті опромінювання подібними ПЕВМН (як і іншими при роботі на
комп'ютері).
Дослідженню ПЕМВН як технічного каналу витоку інформації присвячено
низьку публікацій [6, 7]. Разом з тим засоби, що використовуються для обробки
інформації, як і засоби перехоплення, постійно вдосконалюються, що призводить до
постійного перегляду нормативно-методичної документації щодо проведення
перевірок ПЕМВІН. Саме це спонукає до вдосконалення методів і апаратури
контролю захищеності інформації.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
24
На рис. 1.9 подані три основні типи каналів витоку інформації за межі зони
контролю засобу електронно-обчислювальної техніки:
1. Побічні інформаційні електромагнітні випромінювання ЗЕОТ у діапазоні
частот 3 кГц – 1, 8 ГГц (точки 1 на рис. 1.9);
2. Випромінювання інформаційних сигналів у діапазоні 3 кГц – 300 МГц у
ланцюги електроживлення і заземлення, а також у кабелі, що з’єднують комп’ютер
із зовнішніми (що виходять за межі зони) засобами (див. 2 на рис. 1.9);
3. Наведення інформаційних сигналів у діапазоні 3 кГц – 300 МГц на
розподіленні випадкові антени – протягнуті поблизу ЗЕОТ дроти, кабелі,
струмопровідні предмети, яки гальванічно не пов’язані з об’єктом ЗЕОТ, але які
мають вихід за межі зони, що контролюється (точки 3 на рис. 1.9).
Розглянемо технічні можливості зняття інформації за рахунок перехоплення
сигналу на виході відеопідсилювача електронно-променевої трубки монітору ЗЕОТ,
на яку виводиться статичне зображення якогось змістовного (наприклад, текстового)
повідомлення. Будемо вважати зображення достатньо контрастним (наприклад
чорні літери на білому екрані). Сигнал, який подається на модулюючий електрод
трубки (див. рис. 1.10 а) становить одиниці - десятки вольт.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
25
Завдання найкращого перехоплення сигналу на фоні внутрішніх шумів
приймача полягає в оптимізації його лінійного тракту. Прийом сигналу (на фоні
гаусовських шумів) вважається оптимальним, якщо АЧХ лінійної частини приймача
перехоплення співпадає з обгинаючою спектру сигналу )(мод tU . Тому необхідно
знайти цей спектр.
Оскільки зображення вважаємо статичним, сигнал (див. рис. 1.10 б) скла-
дається із періодичних послідовностей відеоімпульсів з періодом слідування кадрів
розгортки кT . Спектр кожної i - ї періодичної послідовності прямокутних
відеоімпульсів напруги )(tUi (рис. 1.11 а) є дискретним (в ідеалі – коли
послідовність нескінченно тривала) (рис. 1.11 б):
=
к
τπsin
π
2)(
T
k
k
UkS i
i , (1.16)
220
Кордони зони ЗЕОТ, що
Розподіленні
випадкові антени
Рисунок 1.9 — Канали витоку інформації з засобу електронно-обчислювальної техніки
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
26
де iτ – тривалість імпульсів i - ї періодичної послідовності.
Подання сигналу )(мод tU як суми m - періодичних i - х послідовностей
сигналів є сумою для коефіцієнти Фур’є (1):
[ ]
[ ]
=
∞
=
=
∞
=
−
+=
=
−+=
m
i ki
ii
m
i kii
i
ttT
k
T
k
k
U
T
U
ttT
kkS
T
UtU
1 1з
ккк
1 1з
ккмод
π2cos
τπsin
π
2τ
π2cos)(
τ)(
, (1.17)
а спектральне подання (3) за кінцевий час аналізу сигналу аT має вигляд:
( )
−
−
=−=
=
∞
−∞=−
i
m
i
i
k
T
T
tT
kj
T
k
T
k
T
T
k
k
UdttjtUG
зк1 к
к
а
к2
2
модмод
π2exp
τπsin
ω2π
2ω
2πsin
π
2ωexp)()ω(
а
а
(1.18)
itз – затримка імпульсів i - ї періодичної послідовності відносно нульового відліку
часу (див. рис. 1.11 а).
Після низки перетворень, які наведені у Додатку 1 можна подати (1.18) як:
U(t)
U
) )Рисунок 1.10 — Інформаційний сигнал електронно-променевої трубки монітору: а) – ЕПТ; б) – епюра напруги на
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
27
( ) .τ2
ωsin
ω
2ωexp
2
ωτsin
2
ωsinω
12
int22
ωsin2
)ω(1
a
к1з
к
к
ак
мод ==
−
+
=m
ii
m
ii
i T
T
Utj
T
T
TTU
G,
а модуль від останнього виразу – як добуток гребінцевої і сигнальної складових:
)ω()ω()ω()ω( 0сиг сиггрмод GGGG −⋅= , (1.19)
де
+
=
2
ωsinω
12
int22
ωsin
)ω(к
к
ак
гр T
T
TT
G, (1.20)
[ ]xint – ціла частина числа x ,
( ) ( )2
1з
2
1зсиг ωsin
2
ωτsinωcos
2
ωτsin2)ω(
+
=
==
m
ii
im
ii
i ttUG ,(1.21)
.τ2
ωsin
ω
2)ω(
1
a
к0
=
=
m
ii
T
T
UG . (1.22)
Рисунок 1.11 — Періодична послідовність прямокутних імпульсів: а) – подання у часі; б) – спектральне подання
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
28
Спектр )ω(грG , розрахований по (1.20), подано на рис. 1.12 для 20/ ка =TT ,
100/ ка =TT . Як бачимо, спектр має гребінцевий характер з висотою гребенів –
[ ] 12/int2 ка +TT , і гребінці звужуються при збільшенні ка /TT .
Складова )ω(0G визначає спектр сигналу поблизу нульової частоти. Вона
віднімається від загального гребінцевого спектру, який поширюється і на нульові
частоти (див. рис. 1.12), і є гребінцем з нульовою середньою. Тобто, як і слід було
очікувати, радіоканалом не передається постійна складова сигналу.
Рисунок 1.12 — Модулі спектра сигнала: а) – Та/Тк=20; б) – Та/Тк=100
Сигнальна складова )ω(сигG менша за амплітудою і більш повільно
змінюється залежно від частоти. Зазвичай для текстової інформації на екрані
монітору ПЕОМ: m – велике число, значення параметра itз коливаються від 0 до
к 77,0 T , а параметра iτ – від 0 до к 001,0 T . Якщо вважати інформацію на екрані
ПЕОМ набором випадкових itз і iτ , то в квадратурах сигналу )ω(сигG
підсумовується велике число випадкових величин ( )ξsinη = , у яких ξ рівномірно
розподілено на інтервалі від 0 до π2 . Вони мають нульове середнє і дисперсію 5,0
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
29
[5, с. 109], а )ω(сигG фактично не залежить від частоти і є випадковою величиною,
розподіленою на законом Релея з параметром 22 2σ mU= .
Таким чином, результуючий спектр )ω(модG має гребінцевий вигляд, перший
гребінець якого співпадає з частотою T/π2ω = , а у верхівках яких «заховано»
зображення з екрану монітора. Саме гребінцевою має бути АЧХ лінійної частини
приймача, оскільки інші спектральні складові несуть безкорисну шумову
інформацію [1].
1.3 Відомі способи боротьби з ПЕМВ
Для забезпечення захищеності інформації від витоку через побічні
електромагнітні випромінювання у електронних засобах використовуються методи
екранування та активного радіотехнічного маскування об’єктів.
Активний метод передбачає застосування спеціальних широкосмугових
передавачів перешкод. Метод гарний тим, що усувається не лише загроза витоку
інформації по каналах побічного випромінювання комп'ютера, але і багато інших
загроз. Як правило, стає неможливим також і застосування закладних
підслуховуючих пристроїв. Стає неможливою розвідка з використанням
випромінювання всіх інших пристроїв, розташованих в захищеному
приміщенні. Але цей метод має і недоліки. По-перше, досить потужне джерело
випромінювання ніколи не вважалося корисним для здоров'я. По-друге, наявність
маскуючого випромінювання свідчить, що в даному приміщенні є серйозні
секрети. Це само по собі буде залучати до цього приміщення підвищений інтерес
ваших недоброзичливців. По-третє, при певних умовах метод не забезпечує
гарантований захист комп'ютерної інформації.
Цих недоліків позбавлений і пасивний метод. Полягає він у екрануванні
джерела випромінювання (доопрацювання комп'ютера), розміщення джерела
випромінювання (комп'ютера) в екранованій шафі або в екрануванні усього
приміщення. В цілому, звичайно, для захисту інформації придатні обидва
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
30
методи. Але за однієї умови: якщо у вас є підтвердження того, що вжиті заходи
дійсно забезпечують необхідну ефективність захисту.
Десять років тому екранований комп'ютер виглядав настільки потворно, що
жоден сучасний керівник не став би його купувати, навіть якщо цей комп'ютер
взагалі нічого не випромінює. Сучасні ж технології засновані на нанесенні
(наприклад, напилення) різних спеціальних матеріалів на внутрішню поверхню
існуючого корпусу, тому зовнішній вигляд комп'ютера практично не змінюється.
Екранування комп'ютера навіть із застосуванням сучасних технологій -
складний процес. У випромінюванні одного елемента переважає електрична
складова, а у випромінюванні іншого - магнітна, отже необхідно застосовувати різні
матеріали. В одного монітора екран плоский, в іншого - циліндричний, а у третього -
з двома радіусами кривизни. Тому реально доробка комп'ютера здійснюється в
кілька етапів. Спочатку здійснюється спецдослідження зібраного
комп'ютера. Визначаються частоти і рівні випромінювання. Після цього йдуть етапи
аналізу конструктивного виконання комп'ютера, розробки технічних вимог, вибору
методів захисту, розробки технологічних рішень і розробки конструкторської
документації для даного конкретного виробу (або партії однотипних виробів). Потім
виріб надходить власне у виробництво, де й виконуються роботи з захисту всіх
елементів комп'ютера. Для підтвердження ефективність прийнятих рішень в
обов'язковому порядку проводяться спецвипробування. Якщо спецвипробування
пройшли успішно, замовнику видається документ, щодо захищеності комп’ютера
від витоку інформації по каналах побічного радіовипромінювання.
Варіант захисту комп'ютерної інформації методом зашумлення
(радіомаскування) припускає використання генераторів шуму в приміщенні, де
встановлені засоби обробки конфіденційної інформації.
Застосовуючи активний метод, майте на увазі, що рівень створюваного
джерелом шуму випромінювання ніяк не може бути розрахований. В одній точці
простору рівень випромінювання джерела перешкод перевищує рівень
випромінювання комп'ютера, а в іншій точці простору чи на іншій частоті це може і
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
31
не забезпечуватися. Тому після установки джерел шуму необхідно проведення
складних вимірювань по всьому периметру охоронної зони і для всіх частот.
Радіотехнічне маскування об’єктів передбачає формування і випромінювання
маскуючих сигналів у безпосередній близькості до об’єкту, що маскується.
Розрізняють декілька методів такого маскування: енергетичні методи, методи
синфазної перешкоди і статистичний метод.
До енергетичних методів відносяться: маскування методом білого шуму та
спектрально-енергетичний метод. Показником захищеності інформації в даних
методах є співвідношення сигнал-завада.
При енергетичному маскуванні методом білого шуму
випромінюється широкосмуговий шумовий сигнал із постійним енергетичним
спектром, причому рівень шумового сигналу істотно перевищує максимальний
рівень випромінювань.
Спектрально-енергетичний метод полягає в генеруванні завади, яка
має енергетичний спектр, обумовлений модулем спектральної щільності
інформативних випромінювань і енергетичним спектром атмосферної
завади. Перевагою даного методу у порівнянні з попереднім є використання завади
з оптимально обмеженою потужністю для одержання на межі контрольованої зони
необхідного співвідношення сигнал-завада.
Основним недоліком енергетичних методів маскування є випромінювання
значної потужності сигналу завади, в результаті чого зловмисник може встановити
факт такого маскування та здійснити пошук шляхів отримання інформації, яка
захищається [16].
Метод синфазної перешкоди в якості маскуючого сигналу
передбачає використання імпульсів випадкової амплітуди, що збігаються за формою
та часом існування з інформаційними сигналами. У порівнянні з енергетичними
методами даний метод дозволяє значно зменшити рівень маскуючого сигналу, що
суттєво ускладнює встановлення факту маскування і зменшує потенційну
можливість пошуку зловмисником шляхів отримання інформації.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
32
Статистичний метод захисту інформації полягає в застосуванні імовірнісної
структури сигналу, прийнятого зловмисником, шляхом випромінювання
спеціальним чином сформованого маскуючого сигналу. Даний метод дозволяє
отримати максимальну захищеність інформації при мінімальному рівні маскуючого
сигналу, але на практиці він пов’язаний із складністю формування маскуючого
сигналу.
Мережеві фільтри захисту інформації призначені для придушення сигналів
побічних електромагнітних випромінювань (ПЕМВ) комп’ютера у мережу живлення
220 В. Побічні випромінювання мають місце в діапазоні частот від 300 Гц до 7 МГц,
а джерела подібного витоку: блоки живлення та інвертори живлення персональних
електронно обчислювальних машин (ПЕОМ) – продукують сигнали з періодичним
спектром у широкій смузі. Залежно від режиму, в якому працює комп’ютер тактова
частота k - ї сигнальної складової: kf змінюється від 50 Гц до десятків кілогерц, а
кількість сигнальних складових n коливається від декількох до десятків, залежно
від типу комп’ютера, програмного забезпечення і кількості комп’ютерів, що
працюють в межах контрольованої зони і живляться спільно від мережі 220 В.
Подібний характер спектральних складових ПЕМВ обумовлений імпульсними
струмами в ланцюгах ПЕОМ, які, до того ж, мають високу шпаруватість.
Оскільки найбільш частіше для зняття інформації використовується діапазон
частот від 50 до 500 кГц, саме у цьому діапазоні ефективність придушення побічних
випромінювань повинна бути максимальною, а ближче до країв діапазону
коефіцієнт згасання може повільно згасати. Але пасивні фільтри, що зазвичай
використовують для цього, нездатні регулювати випадкові коливання струму
гармонійної складової, мають великі розміри і проблеми налаштування, а також
викликають інколи резонансні явища. До того ж ціна на вітчизняні фільтри
залишається високою (див. табл. 1.2).
Проте імпульсний характер ПЕМВ дозволяє підійти до проблем захисту
інформації в інший спосіб, ніж при використанні пасивної фільтрації сигналів. У цій
роботі представлено ефективний метод захисту інформації, який базується на
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
33
використанні адаптивних режекторних фільтрів (АРФ). В якості пристрою
запропонований фільтр, який використовується для контролю гібридного фільтру
активної потужності (ГФАП) .
Фільтри активної потужності можуть контрольовано очистити мережу від
гармонік та одночасно регулювати несиметрію навантаження та коефіцієнт
потужності [2]. Завданням фільтру активної потужності є розпізнавання та
вилучення небажаних гармонійних складових лінійного струму, створення
компенсаційних сигналів таким чином, щоб уникнути побічних гармонійних
складових. Фільтр активної потужності може під’єднуватись паралельно або
послідовно до системи живлення; таким чином, він може працювати як джерело
напруги, або джерело струму для ПЕОМ.
Таблиця 1.2 Ціни мережевих фільтрів вітчизняного і російського виробництва
Найменування Кількість фаз, призначення Струм,
А
Ціна,
$
ФСПК-10 1-но фазний, захист двох
провідників живлення
10 680
ФСПК-40 1-но фазний, захист двох
провідників живлення
40 880
ФСПК-100 3-х фазний (зірка), мережі
живлення
100 3400
ФСПК-200 3-х фазний (зірка), мережі
живлення
200 4200
ФСП-1Ф-7А 1-но фазний, мережі
живлення
7 450
ЛФС-10-1Ф 1-но фазний, мережі
живлення
10 540
ЛФС-40-1Ф 1-но фазний, мережі
живлення
40 790
ФП6 1-но фазний, мережі 20 760
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
34
живлення
ФП-15 3-х фазний (зірка), мережі
живлення
70 3120
Паралельний фільтр активної потужності приглушує гармоніки струму, які
створені не лише ПЕМВ, а і нелінійними навантаженнями. Таким чином ГФАП
позбавляє мережу живлення додаткових проблем, оскільки напруга в мережі
живлення залишається синусоїдальною за певних параметрів і режимів роботи
ПЕОМ [3]. Іншою мовою, ГФАП оцінює та вилучає гармонійні складові сигналу, які
різняться від частоти живлення 50 Гц, коригуючи таким чином форму кривої
струму.
У даній роботі ми пропонуємо ефективний метод корекції струму гармонійної
складової, який базується на адаптивній фільтрації. Вагомою перевагою
запропонованого підходу до вимірювання і компенсації частоти, у порівнянні з вже
існуючою, яка базується на системі фазового налаштування частоти, є те, що він не
потребує керованого напругою генератора. Коригування спектру сигналу
отримують шляхом використання каналів АРФ, налаштованих на окремий
компонент гармоніки kf і з’єднаних між собою паралельно. Режекторний фільтр
пропускає усі частоти, окрім тих, що знаходяться у смузі затримки, посередині якої
розташована режекторна частота [1].
Таким чином, перераховані особливості схеми електроживлення комп'ютера,
а, саме, неоптимізованих кількість паразитних контурів, наявність у них спільної
точки, що забезпечує взаємний обмін електромагнітними коливаннями, і велика
кількість видів паразитних коливань джерела вторинного живлення створюють
умови для формування технічних каналів витоку інформації.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
На
випромін
Під
електрож
витоку ін
Нен
- п
та пристр
- бе
еле
обробляю
Сп
- ш
електрож
промоду
Рисунок
рис.
нювання,
дводячи п
живлення
нформаці
навмисно
побічного
роями ком
езпосеред
ектроживл
ючої в ко
еціально
шляхом
живлення
ульованих
к1.13 — О
1.13 с
а також ш
підсумок
комп’ют
ії двох ви
о утворен
електром
мп'ютера
дньої змін
лення
мп'ютері.
організов
контактн
і заз
х інформа
Основний
стрілками
шляхи по
вище вик
тера і пер
дів:
і за рахун
магнітног
а;
ни струмі
адекватн
.
вані:
ного введ
землення
аційним с
й елемент
и показа
оширення
кладеного
риферійни
нок:
го випром
ів, напруг
ним код
дення си
я з наст
игналом
т мережев
ані пот
я цих випр
о, приход
их пристр
мінюванн
г, фаз і т.д
довим
игналів в
тупним
[14];
вого фільт
тенційні
ромінюва
димо до в
роїв можу
ня ланцюг
д. в перви
представ
високої ч
прийомом
тра – дрос
джерела
ань.
висновків
уть утвор
гами елек
инній мере
вленням
частоти
м відбит
сель
а побіч
в, що ланц
рювати ка
ктроживл
ежі
інформ
(ВЧ) у
тих сигн
35
чного
цюги
анали
лення
мації,
колі
налів
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
36
РОЗДІЛ 2
СИНТЕЗ АДАПТИВНОГО МЕРЕЖЕВОГО ФІЛЬТРА
2.1 Спектральні особлисвості випромінювання в лініях живлення
Адаптивний фільтр відрізняється наступними властивостями і його
параметрами: частот-на характеристика автоматично регулюється і модифікується
для покращення швидкодії та продуктивності фільтра за деякими критері-ями, що
дозволяють фільтру адаптуватись до змін параметрів вхідного сигналу
Спектрально-енергетичний метод полягає в генеруванні перешкоди, що має
енергетичний спектр, визначуваний модулем спектральної щільності інформативних
випромінювань техніки і енергетичним спектром атмосферної перешкоди. Даний
метод дозволяє визначити оптимальну перешкоду з обмеженою потужністю для
досягнення необхідного співвідношення сигнал/перешкода на межі контрольованої
зони.
Перераховані методи можуть бути використані для ЗІ як в аналоговій, так і в
цифровій апаратурі. Як показник захищеності в цих методах використовується
співвідношення сигнал/перешкода. Наступні два методи призначено для ЗІ в техніці,
що працює з цифровими сигналами.
У методі “синфазной перешкоди” як маскуючий сигнал використовуються
імпульси випадкової амплітуди, співпадаючі за формою і часом існування з
корисним сигналом. В цьому випадку перешкода майже повністю маскує сигнал,
прийом сигналу втрачає сенс, оскільки апостеріорна вірогідність наявності і
відсутності сигналу залишається рівною їх апріорним значенням. Показником
захищеності в даному методі є гранична повна вірогідність помилки (ГПВП) на
кордоні мінімально допустимої зони безпеки. Проте через відсутність апаратури для
безпосереднього виміру даної величини пропонується перерахувати ГПВП в
необхідне співвідношення сигнал/перешкода.
Статистичний метод ЗІ полягає в зміні імовірнісної структури сигналу,
розвідприймачем, що приймається, шляхом випромінювання спеціальним чином
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
37
зформованого маскуючого сигналу. Як контрольовані характеристики сигналів
використовуються матриці вірогідності зміни станів (МВЗС). В разі оптимальної
захищеності МВЗС ПЕМВ відповідатиме еталонній матриці (всі елементи цієї
матриці рівні між собою). До достоїнств даного методу варто віднести те, що рівень
формованого маскуючого сигналу не перевершує рівня інформативних ПЕМВ
техніки. Проте статистичний метод має деякі особливості реалізації на практиці.
Відновлення інформації що міститься в ПЕМІ, найчастіше під силу тільки
професіоналам, що мають в своєму розпорядженні відповідне устаткування. Але
навіть вони можуть бути безсилі в разі грамотного підходу до забезпечення ЗІ від
витоку через ПЕМІ.
Побічні електромагнітні випромінювання, що генеруються електромагнітними
пристроями, обумовлені протіканням диференціальних і синфазних струмів.
У напівпровідникових пристроях випромінюване електромагнітне поле
утворюється при синхронному протіканні диференціальних струмів в контурах двох
типів. Один тип контура формується провідниками друкарської плати або шинами,
по яких на напівпровідникові прилади подається живлення. Площа контура системи
живлення приблизно дорівнює добутку відстані між шинами на відстань від
найближчої логічної схеми до її розв'язуючого конденсатора. Інший тип контура
утворюється при передачі логічних сигналів від одного пристрою до іншого з
використанням як зворотний провід шини живлення. Провідники передачі даних
спільно з шинами живлення формують динамічно працюючі контури, що
сполучають пристрої, що передають і приймають.
Випромінювання, викликане синфазними струмами, обумовлене виникненням
падінь напруги в пристрої, що створює синфазну напругу що до землі.
Як правило, в цифровому електронному устаткуванні здійснюється синхронна
робота логічних пристроїв. В результаті при перемиканні кожного логічного
пристрою відбувається концентрація енергії у вузькі співпадаючі за часом імпульсні
складові, при накладенні яких сумарні рівні випромінювання можуть опинитися
вище, ніж може створити будь-який з окремих пристроїв.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
38
Великий вплив на рівні тих, що виникають ЕМВ надають характеристики
з'єднань з негативною шиною джерела живлення або із землею. Це з'єднання
повинне мати дуже низький імпеданс, оскільки і друковані провідники на ВЧ є
швидше дроселями, чим коротко замкнуті ланцюги.
У багатьох випадках основними джерелами випромінювань виявляються
кабелі, по яких передається інформація в цифровому вигляді. Такі кабелі можуть
розміщуватися усередині пристрою або сполучати їх між собою.
Вживання заземляючих перемичок з екрану кабелю або проводу, що
характеризуються великими індуктивністю і активним опором для ВЧ перешкод і
що не забезпечують хорошої якості заземлення екрану, приводить до того, що
кабель починає діяти як антена, що передає.
При застосуванні систем ЗІ від ПЕМВ оптимізація функціонування
досягається правильним використанням застосовуваних засобів і методів захисту, а
також контролем випромінювань на межі контрольованої зони. При цьому точне
визначення наявності інформаційних сигналів у ПЕМВ провадиться на підставі
виражень (3), (4) і (5). Роботи з технічного захисту інформації в автоматизованих
системах і ПЕОМ передбачають: - категоріювання об'єктів електронно-
обчислювальної техніки; - включення до технічних завдань на монтаж
автоматизованих систем і ПЕОМ розділу з технічного захисту інформації;
- монтаж автоматизованих систем і ПЕОМ відповідно до рекомендацій [7]
документа;
- обстеження (у тому числі технічний контроль) об'єктів ПЕОМ;
- сертифікація технічного захисту інформації;
- установлення (при необхідності) атестованих засобів захисту;
- технічний контроль за ефективністю вжитих заходів. Також необхідно
призвести організаційні заходи для захисти інформації від перехоплення
випромінювань технічних засобів обчислювальної техніки:
Відповідно до (1.6) сигнал першоджерела викликаний імпульсними струмами
в ланцюгах комп’ютера, якщо затримки імпульсів періодичної послідовності
відносно нульового значення часу немає, має вигляд:
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
39
∞
=
+=1
дд π2cos
τπsin
π
2τ)(
k T
kt
T
k
k
U
T
EtE , (2.1)
де дτ – тривалість прямокутних імпульсів першоджерела. Якщо засіб розвідки,
підключений до лінії електромережі і накопичує інформацію протягом аT , спектр
джерела подається виразом:
( ) ( ) ( )
⋅−
−
=−= ∞
−∞=−
T
k
T
k
T
T
k
k
EjKdttjtEjKU
k
T
T
д
а2
2
д
τπsin
ω2π
2ω
2πsin
π
2ωωexp)(ω)ω(
а
а
,(2.2)
( )ωjK – АЧХ, що характеризує паразитний ємнісний зв'язок і вираз для якого можна
отримати з (2.20) заміною р на ωj− :
−
−
=ω
1ω
1)ω(
22112211
122
jCR
jCR
CRCR
CRjK
. (2.3)
Модуль (2.24), знайдений з урахуванням (5) додатку 1, має вигляд:
−
+
=2
ωsin
ω
τ21
2int2
2
ωsin
2
ωsinω
2
ωτsin2
)ω()ω( aда
д
д
T
T
E
T
TTT
E
jKU.(2.4)
Спектри )ω(дU , розраховані відповідно до (2.3), подані на рис. 2.1, при 1=E В,
1122121 ,, CCCCRR <<== , с10;с10 5611
−−=CR , с10 9121
−=CR , с10 2−=T , с10а =T ,
с10;10τ 86д
−−= .
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
40
Рисунок 2.1 — Спектр сигналу для τд=10–6с, С1R1=10–6с
Отже 11дτ CR≈ , коли 11дτ CR< , а інформація, яку може нести параметр дτ ,
не потрапляє у мережу. Оскільки зазвичай iCR τ11 > інформацію з екрану ПЕОМ
через лінію живлення, в більшості випадків відновити неможливо. Тим не менш,
важливою залишається інформація про значення T , яке яскраво проявляється у
спектрах через його гребінковий характер. Відстань між гребнями становить
T/2πΔω = і характеризує тип комп’ютера, режим, в якому він працює, а також
програмне забезпечення, яке він використовує. Для оцінки T можна застосувати
алгоритм обробки сигналу у засобі розвідки. Як бачимо, прямокутна натура
першоджерельних імпульсів у вигляді модулюючої функції ( ) xx /sin проявляється
яскравіше, коли 11дτ CR> . Якщо 11дτ CR< значення дτ не впливає на загальний
спектр сигналу.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
41
Рисунок 2.2 — Спектр сигналу для τд=10–4с, С1R1=10–6с
Рисунок 2.3 — Спектр сигналу для τд=10–6с, С1R1=10–5с
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
42
Як розподіленні випадкові антени (РВА) використовуються дротові лінії
зв’язку, пожежної і охоронної сигналізації, інші струмопровідні лінії та конструкції,
наприклад, системи опалення, водопостачання, які мають вихід за межі
контрольованої зони об’єкту інформатизації. Пристрої перехоплення інформації з
РВА мають високочутливу апаратуру і складні алгоритми обробки сигналів.
Рисунок 2.4 — Спектр сигналу для τд=10–6с, С1R1=10–6с
2.2 Сучасна концепція адаптивної цифрової фільтрації, її структура
Адаптивний фільтр складається з двох різних частин: цифрового фільтра
з регульованими коефіцієнтами та адаптивного алгоритму, який
використовується для налаштування або зміни коефіцієнтів фільтра (рис. 2.6).
На адаптивний фільтр одночасно подається два вхідних сигнали: та .
Сигнал зашумлений і містить корисний сигнал та шум , причому дані сигнали
не корелюють і шум може бути адитивним чи мультиплікадитивним.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
Си
фільтрі
оцінюєть
Осн
в зашумл
цього
адаптивн
мінімізац
подвійні
1) я
2)
коефіцієн
залежнос
(рис. 2.7)
гнал -
. оброб
ься як різн
новна мет
лених си
подає
нjго алгор
ції шуму
й формі:
як оцінка
як сиг
нтів філь
сті від ви
).
Ри
- це міра
ляється д
ниця заш
та шумоп
гналах, а
ється в к
ритму рег
у в сигна
а корисног
гнал пом
ьтра. Стр
иду шум
исунок 2.5
забрудне
для отрим
шумленого
подавленн
а відповід
коло обер
гулюютьс
алах .
го сигнал
милки, я
уктурна
мової зава
5 — Схем
еності сиг
мання оцін
о сигналу
ня поляга
дно, опти
рненого
ся необхі
Тоді ви
лу;
який слі
конфігур
ади, пост
ма адаптив
гналу, яки
нки с
у і вихо
ає в отрим
имальної о
зв‘язку,
ідні коеф
ихідний с
д викор
рація адап
тавленої
вного філ
ий корелю
игналу. П
оду цифро
манні опт
оцінки ко
і на осн
фіцієнти ц
сигнал
истовуват
птивного
задачі, ад
льтра
ює з .
Потім кор
ового філ
тимальної
орисного
нові цьог
цифрового
викори
ати для
фільтра
даптивно
В цифро
рисний си
льтра ..
ї оцінки ш
сигналу.
го сигнал
о фільтра
истовуєть
регулюв
змінюєть
ого алгор
43
вому
игнал
шуму
Для
лу та
а для
ься в
вання
ься в
итму
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
г)
а)
б)
в)
44
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
Рис
адаптивн
адаптивн
Роз
адаптивн
основі
використ
Але КІХ
системи.
визначає
де
фільтра.
Рис
В т
така стру
2.7 ) вик
за певно
найменш
найменш
сунок 2.
ний самон
ний вибір
зглянемо
них систе
трансве
товуватис
Х-структу
. Цікавим
ється вира
wk(i) , і =
сунок 2.7
такій стру
уктура за
ористову
ою функц
ших квад
ших квадр
6 — Ко
налаштов
рковий філ
тепер стр
ем цифро
ерсальної
сь і інші с
ура є на
м вигляда
азом
= 0,1… -
— Струк
уктурі мо
абезпечує
ують адпт
ці-ональн
дратів. Ви
ра-тів, філ
онфігурац
вуючий ф
льтр; г
руктуру а
овий філь
струк
структури
айбільш
ає N-точк
регулюю
ктура АФ
же бути з
високу с
тивні алго
ною залеж
икористо
льтр Вінер
ції реаліз
фільтр; б)
г) - адапти
адаптивно
ьтр, який
ктури (
и, наприк
оптималь
овий АФ
= ∑ючі вагові
Ф з кінцево
задіяно N
стійкість.
оритми, в
жністю, н
овуються
ра-Хопфа
зації адап
) - подав
ивний мод
ого фільтр
показани
(або К
клад, НІХ
ьною, бо
Ф, що под
( )коефіцієн
ою імпул
N різних д
Для регу
яких сиг
наприкла
і інші
а [15].
птивного
лення пе
дулюючи
ра і його
ий на рис
КІХ-схеми
Х-схеми аб
о забезпе
аний на р
нти, а
ьсною хар
дже-рел си
улювання
гнали пом
д за тран
алгоритм
о фільтра
еріодично
ий фільтр
елементи
с. 2.7, реа
и). Про
бо гратко
ечує вис
рис. 2.6,
та
арактерист
игналів н
коефіціє
милки ek м
нсверсаль
ми: рекур
а (АФ):
ої завади;
и. В більш
алізовани
оте мо
ова структ
оку стій
в якого в
- вхід і в
тикою
а один ви
єнтів ЦФ
мінімізую
ьною схе
рсивна с
45
а) -
; в) -
шості
ий на
жуть
тура.
кість
вихід
(2.7)
вихід
ихід і
(рис.
ються
емою
схема
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
46
2.3 Аналіз адаптивних алгоритмів
З точки зору обчислювальної складності і вимог до пам’яті, найбільш
ефективною є транверсальна схема найменших квадратів, бо вона забезпечує
найвищу стійкість, а рекурсивна схема найменших квадратів має кращу сходимість
Тоді.
Проведемо оцінку адаптивного шумоподавлювача при мінімізації загальної
потужності на вході шумоподавлювача. Зашумлений сигнал можна подати як: = + (2.8)
Тоді оцінка корисного сигналу буде: ̂ = − = + − (2.9)
Піднесемо даний вираз до квадрату ̂ = + ( − ) + 2 ( − )(2.10)
Обчислюючи матиматичне очікування виразів зліва і справа рівняння
отримаємо: [ ̂ ] = [ ] + [( − )]2 [( − )](2.11)
Але корисний сигнал не корелює ні з , ні з , то останню рівність
можна привести до виразу: [ ̂ ] = [ ] + [( − ) ], (2.12)
де [ ]- представляє загальну потужність сигналу, [ ̂ ] – загальну вхідну потужність, а [( − ) ], залишкову потужність шуму.
При налаштуванні адаптивного фільтра до оптимальності мінімізується потужність
залишкового шуму вихідної потужності. Тоді матимемо: [ ̂ ] = [ ] + [( − ) ](2.13)
Ця рівність вказує на те, що АФ при мінімізації загальної вихідної потужності
максимізується вихідне відношення сигнал шум.
Розглянемо тепер ефективність, в порівнянні алгоритмів Вінера – Хопфа,
трансервального і рекурсивного алгоритма найменших квадратів.
Багато адаптивних алгоритмів можна розглянути як апроксимацію фільтра
Вінера (фВ) (рис 2.8). На фільтр одночасно подається два сигнали та . Зазвичай
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
склада
оцінку т
отримуєм
Якщe має ви
де і w
То
Об=де
компоне
Гр
коефіцієн
продукти
де набір .
ається з к
тої частот
мо
що викор
ипадок фі
w – вектор
ді квадра
бчислити [ ] =[] – мат
нтни й ве
афік зал
нтів форм
ивності бу
точок w
компонент
ти , як
ристати тр
ільтра Він=и вхідног
ат помилк
математи[ ] − 2тиматичн
ектор вза
ежності
мує повер
уде:
(i) i = 0,1
та, який з
кий корел
Рисунок
рансверса
нера і вих− =го сигналу
=ки: =ично обид[ ]е очікува
аємодії ко
середньо
рхню про
=1 N-1 виз
з не ко
лює з
к 2.8 — Ф
альний ф
хідний си−у і вагови
( ), − 2дві частин] + [ання, δ =ореляції, e
оквадрати
одуктивно
= = −значають
орелює. Ф, потім ц
Фільтр Він
ільтр з N
гнал буде= −их коефіц
= (((+
ни рівнян] == [ ] –e = E[
ичної пом
ості фільт
−2 + 2оптималь
Фільтр Він
ця оцінка
нера
N – коефіц
е: ∑ (ієнтів від(0)(1)− 1).
ня, отрим= δ + 2
– дисперсі
] – авто
милки (д
тра Вінер
,
ьне значе
нера вида
а відніма
цієнтами,
( ) дповідно
маємо: +ія ,P =
окореляц
дисперсії)
ра. А град
ення рівн
ає оптима
ається із
тоді пом
(
((2
= E[ ]
ійна матр
) від ваг
дієнт пове
(
нянням о
47
альну
і
милка
2.14)
2.15)
2.16) ], N –
риця.
гових
ерхні
2.17)
опт =К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
48
Таке рівняння називають рівнянням Вінера – Хопфа. Задача адаптивної
фільтрації полягає в налаштуванні вагових коефіцієнтів w(0), w(1)…w(N-1) за
допомогою необхідного алгоритму для досягнення оптимальної точки на поферхні
фільтра Вінера
Практичне використання фільтра Вінера є обмеженим із-за наявності таких
недоліків.
- необхідно використовувати автокореляційну матрицю R взаємної
кореляції ρ, але ці обидві величини треба визначати;
- фільтри вимагають транспонування матриць, що є трудомістким
процесом навіть для ЕОМ.
- якщо сигнали не стаціонарні, то R і ρ є змінними функціями, а це
вимагає багаторазового визначення опт.
2.4 Трансверсальний адаптивний алгоритм найменших квадратів
Одним з найбільш вдалих адаптивних алгоритмів є алгоритм найменших
квадратів. Взамін обчислення опт за один крок за формулою: опт = ,в схемі
найменших квадратів коефіцієнти фільтра налаштовуються при послідовній обробці
вибором з мінімізацією середньоквадратичної помилки. Такий
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
результа
Схе
якому ве
де іпараметр
Са
коефіцієн
найменш
де =найменш
налашту
розрахун
атрівносил
Рис
ема найм
ектор ваго
- вектор
р визначаме алгор
нтів філь
ших квадр
= ших квадр
вуються
нку є схо
льний с
сунок 2.9
менших к
ових коеф
ри вагови
чає стійкі
итм найм
ьтра w в
ратів XХОП, а в
ратів – це
коефіціє
димість в
спуску
— Повер
квадратів
фіцієнтів ф
их коефіц
ість та шв
менших к
реальномПФА послід
вагові ко
е тільки о
єнти і фі
вагових к
по пов
рхня прод
основана
фільтра о=цієнтів і
видкість с
квадратів
му часі бе
довних ва=оефіцієнти
оцінки, як
ільтр ви
коефіцієн
верхні,
дуктивнос
а на алго
обновлюєт− μ дійсного
сходженн
– це пра
ез перетв
агових ко+ 2μe xи, отрим
кі поступово
вчає хар
тів за ум
що под
сті фільтр
оритмі ш
ться насту
,
градієнт
ня.
актичний
орення м
ефіцієнтіx ,
мані за д
о покращу
рактеристи
овою: 0 <
дана на
ра Вінера
швидкого
тупним чи
та в моме
метод оц
матриць. С
ів записує
допомого
уються п
ики сигн
< μ <
а рис.
сходженн
ином:
(
ент вибір
цінки ваг
Сам алгор
ється так:
(
ою алгор
по мірі тог
налів. Кін
, де
49
2.9.
ня, в
2.18)
ки, а
гових
ритм
2.19)
итму
го як
нцем
–
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
максимал
оптималь
Ни
алгоритм
Спочатку
фіксован
В кожн
обчислен
Обчислю
Обчислю
Оп
додаванн
схема тр
Ри
найменш
льне знач
ьного зна
ижче под
мі наймен
у нашо
не значенн
ний посл
ння виход
юють оцін
юють весь
писаний а
ня для ко
ансверсал
сунок 2.
ших квадр
чення ков
ачення, а
дається сх
нших квад
ому ваг
ня , напри
лідуючий
ду фільтр
нку помил
ь набір ва
алгоритм
ожного н
льного ал
10 — С
ратів: апар
варційної
флюктує
хема обч
дратів:
говому
иклад, 0.
момент
а =лки як: eагових кое
вимагає
нового на
лгоритму
хема тра
ратна реа
матриці
навколо
численнь,
коефіцієн
т вибірки
=∑= y −ефіцієнтів=є 2 − 1абору вхі
подана н
ансверсал
алізація
даних. Н
цього зна
яка є п
нту
и k=1,2…
( )n .
в + 2μe xоперацій
ідних і ви
а рис.2.10
льної ада
а практиц
ачення в п
рийнятою
(і) = 0,… викону
,
й множен
ихідних д
0.
аптивної
ці не повному і
ю в тран
, 1 − 1нують ет
ння і 2даних. Ф
фільтрац
досягає с
інтервалі.
нсверсальн
присвоює
тапи 2-4
( (− 1 опер
Функціона
ції за схе
50
свого
.
ному
ється
для
2.20)
2.21)
рацій
альна
емою
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
2.5 Ре
Рек
схемі най
У
сигнал y
існує зв’я
де - п
первинно
отриманн
за схемо
Задаютьс
де ,
Інд
інформац
екурсивни
курсивни
йменших
відповідь
yk, який в
язок:
представл
ому стан
ня даним
ою найме
ся вектор
, як в
декс m вк
ційних то
ий алгори
ий алгори
квадраті
Рисуно
ь на наб
вже вимір
ляє помил
ні . За
ми ( )і енших кв
ри виразом
вектори з
= …( ) = [
казує, що
очок, а інд
итм найме
итм найм
в (рис 2.1
ок 2.11 —
бір вхідн
рюється в
=∑лку вимір
адача най
оцінок
вадратів в
м:
адаються
, =[ (0) (кожна з п
декс Т по
енших ква
менших к
11).
— Схема н
них сигна
в дійсний
∑ (рювання,
йменших
к величин
вагомих
= [я своїми м(0)(1)(2)…( −(1)… (приведен
казує тра
адратів в
квадратів
найменши
алів ій момент
) ( ) +а w(i) по
квадрат
н w(0) до
коефіцієн
]матрицями)))− 1) ,− 1)],
них вище
анспонова
адаптивн
заснован
их квадрат
= 1,2.
часу k і
одає відсу
тів тут в
w(a-1). Т
нтів реку
.
и
= (0(1(2…( −= 0,1…матриць
аний вект
ній фільтр
ний на д
тів
...отримує
між вход
утність ін
вже форм
Такі оптим
урсивного
0)1)2)…− 1) − 1
обчислю
тор.
рації.
добре від
ємо вихід
дом і вихо
(ншого вхо
мулюєтьс
мальні оц
о алгорит
(
(
ється для
51
домій
дний
одом
2.22)
оду в
ся як
цінки
тму .
2.23)
2.24)
я всіх
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
52
Як бачимо, формула (2.23) для рекурсивного алгоритму суттєво відрізняється від
алгоритму найменших квадратів Хопфа (трансверсального), який через вагові
коефіцієнти записується як: = + μ , де = − (2.25)
Рівняння визначачють оптимальну оцінку w за схемою найменших
квадратів, яку можна отримати за допомогою любого методу обернених матриць, а
вихід фільтра визначається як: =∑ ( ) (2.26)
Визначення за формулою (2.23) вимагає трудомісткого обчислення
оберненої матриці. Очевидно, що описаний вище рекурсивний алгоритм найменших
квадратів не зовсім підходить для фільтрації в реальному часі
На практиці для отриманих неперервнихданих, коли необхідно покращити
оцінку за допомогою вже нових даних, слід використовувати рекурсив ні
методи. Саме при рекурсивному методі найменшихквадратів оцінку обновляють
для кожного нового набору даних без звертання до оберненої матриці. Тоді
рекурсивний алгоритм отримується, якщо врахувати дані з експоненційно
затухаючими ваговими коефіцієнтами, щоб поступово усунути вплив старих даних
на і дозволяє вже відслідковувати повільно змінюючи характеристики фільтра
[2].
2.6 Метод оцінки визначення гармонік струму
Робота адаптивного фільтра основним чином залежить від методу
придушення основних гармонік. Запропонований метод визначення базується на
методі адаптивного режекторного фільтру. Режекторний фільтр - це фільтр, який
пропускає усі частоти, окрім тих, що знаходяться на полосі придушення, яка
знаходиться в центрі частоти, яка називається режекторною частотою. Даний фільтр
може визначати частоту певного синусоїдного сигналу, тоді, коли частота
залишається незмінною. Проте, коли ж частота змінюється, єдиним способом
визначити синусоїдний сигнал є фільтр, здатний відповідно змінювати режекторну
частоту, слідкуючи за змінами частоти. АРФ уже застосовувався для визначення
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
53
частоти, а також було запропоновано декілька різних схем адаптивного
режекторного фільтру [4]. Обрана нами структура АРФ походить від [4]. Вона
характеризується динамічною поведінкою наступних диференціальних рівнянь: + θ = 2ζθ( ( ) − )θ = − θ( ( ) − ) (2.27)
Де θ означає частоту, яку вимірюють, а – це визначений сигнал для
синусоїдного вхідного сигналу ( ), ξ та γ, дійсні та додатні, визначають точність та
щвидкість адаптації АРФ. Параметр ξ визначає глибину режектора, а тому
чутливість до звуків АРФ визначає швидкість адаптації (параметр γ), а потім і
здатність АРФ слідкувати за змінами частоти. Досить вагомою перевагою
запропонованої схеми, у порівнянні з уже існуючою, яка базується на системі
фазового підлаштування частоти (СФПЧ), є те, що вона не потребує у своїй системі
керованого напругою генератора (КНГ).
Отже, для того щоб точно розкласти вимірюваний сигнал ( ) на його
складові частини ( ), який визначається як ( ) = sin( ω + φ ) де , φі є
дійсними невідомими елементами з параметрами, які змінюються в часі. Багато
каналів запропонованого АРФ, з’єднують разом у паралельній структурі. Кожен
канал керується системою диференціальних рівнянь, зазначених у (2.27). Звідси,
нова структура АРФ матиме наступні рівняння: + = 2 ( )= − ( )( ) = ( ) − ∑ ( ) i = 1, 2,…,n (2.28)
Де є звичайною оцінкою . Шляхом зміни (2.28) від проміжку часу до
проміжку частоти, запропонована АРФ виразити наступним рівнянням: = − ( ) ( ) + 2 ( ) ( ) , k = 1,2,…,n = ( − 1) + ( ) + ( − 1) = ( − 1) + ( ) + ( − 1) (2.29) ( ) = 1 − ( − 1) ( − 1)1 + ( ) ( ) ( − 1) К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
54
( ) = ( ) − ( ) Де ( ) та ( ) є двома коефіцієнтами для відповідних змін між проміжком часу
та проміжком частоти. Як бачимо, алгоритм АРФ розділяє компоненти вхідного
сигналу таким чином, що -ий компонент використовується з метою оцінки сигналу
як такого і він буде відповідати сигналу на -вому фільтрі. Це дозволяє вважати
даний алгоритм підходящим для сучасних прикладних програм.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
55
РОЗДІЛ 3
ШЛЯХИ ПРАКТИЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ АДАПТИВНОГО ФІЛЬТРУ
3.1 Опис функціонування схеми електричної принципової
Адаптивний фільтр може визначати частоту певного синусоїдного сигналу
тоді, коли його частота залишається незмінною. Проте, коли частота змінюється,
єдиним способом визначити синусоїдний сигнал є фільтр, здатний відповідно
змінювати режекторну частоту і слідкувати за її змінами. Оцінка гармонічного
струму здійснюється за допомогою двох нелінійних диференціальних рівнянь
оновлення швидкості режекторного фільтру другого порядку [4]:
(3.1)
де – вхідний сигнал, – сигнал регресії, – оцінка частоти залежно від
сигналу помилки , – дійсні константи. У виразі (3.1) параметр визначає
глибину режектора – чутливість до зміщення від поточної режекторної частоти
АРФ, а параметр – швидкість адаптації АРФ до змін частоти, а коефіцієнт
дозволяє зв’язати розмірності вхідного сигналу з сигналом регресії.
Якщо система складається з частотних каналів, сума гармонійних
компонентів складає базовий сигнал компенсації для фільтру активної потужності:
, (3.2)
де – сигнал регресії у відповідному -му частотному каналі [1].
Частотний канал ГФАП, зображений на рис 3.1, складається з паралельного
пасивного фільтру R1, C3, діодного мосту VD5-VD8, з нелінійним навантаженням
R2, L1 і послідовного фільтра активної потужності VD1-VD4, VT1-VT4, C1, C2.
( ) ( )[ ] ( ) ( )
( ) ( ) ( )
−=
−=+
, θγd
θd
,d
dαξθ2θ
d
d 22
2
ztxz
zt
txtytx
t
tx
( )ty ( )tx ( )zθ
z γα,ξ, ξ
γ α
n
( ) ( ) ( )=
−=n
ki
k
t
txtyte
d
dα
( )txk kК. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
По
41 SS − з
формує і
послідов
гармоній
поглинає
воно має
Так
паралель
з ПЕОМ
Р
ослідовни
з мікропр
і через тр
вний філь
йного стр
є гармоні
є внутріш
ким чино
ьно з’єдна
[2].
Рисунок 3
ий фільтр
роцесорно
рансформ
ьтр актив
руму. Маю
ійний стр
шній опір,
ом АРФ
аних АРФ
3.1 — Кан
р активно
ої систем
матор ST
вної поту
ючи висо
рум, ство
який не д
поглинає
Ф, дозволя
нал адапт
ої потужн
ми, які від
вводить
ужності с
оку потуж
орений н
дорівнює
є побічне
яє позбут
тивного р
ності зал
дповідают
компенса
творює в
жність з б
елінійним
нулю.
е k-те ви
тися від ін
ежекторн
лежно від
ть (3.2) дл
аційну гар
високий о
боку джер
м наванта
ипроміню
нформаці
ного фільт
д сигналі
ля відпов
рмоніку.
опір, пос
ерела, пас
аженням,
ювання, а
ійного ви
тру
ів управл
відного x
Таким чи
лідовній
сивний фі
, навіть я
система
итоку сигн
56
ління
( )txk ,
ином
лінії
ільтр
якщо
із n
налів
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
57
Для перевірки ефективності техніки визначення, було взято форму коливань ( ). Вхідний сигнал можна описати наступним чином: ( ) = 100 sin( − 0.3) + 20 sin(5 + 0.49) + 14 sin(7 − 0.57) +8 sin(11 + 0.45) + 6 sin(13 − 0.61) + 3 sin(17 + 0.41) + sin(19 − 0.65) (3.3)
Вхідний сигнал ( ) проходить через 20 паралельних адаптивних фільтрів,
незважаючи навіть на незвичний порядок компонентів з часом Тs=0.0001c, ξ=0,08,
γ=0,04 та f=50Гц.
В результаті порівняння результатів моделювання зі справжніми, було
виявлено одну спільну рису. Запропонований алгоритм адаптивного режекторного
фільтру визначив і величину, і фазу основної частоти та кожного гармонійного
компоненту. Ось чому запропонований метод є ефективним у відслідковуванні
зміни частоти та розкладає вхідний сигнал на його складові частини.
Прилад має бути простий для обслуговування та ремонту. Важливим етапом є
забезпечення можливості транспортування приладу вказаним типом транспорту.
Особливі вимоги до комплектуючих та матеріалів не пред’являються
Існують такі види друкованих плат (ДП):
ОДП: дають можливість забезпечити підвищену точність рисунку; навісні ЕРЕ
розміщуються з протилежного боку, що дозволяє застосовувати прогресивні методи
пайки і відпадає необхідність в ізоляції корпусів ЕРЕ; можна використовувати
перемички; низька вартість; низька щільність монтажу.
ДДП без металізації отворів: можливість точного рисунку; застосування для
з’єднання шарів пустотілих пістонів; більш висока щільність монтажу; невисока
вартість.
ДДП з металізованими отворами: висока механічна надійність пайок; висока
щільність монтажу; висока вартість.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
58
ДДП з додатковим дротовим монтажем. Якщо ДДП не дозволяє прокласти всі
траси, то щоб не застосовувати дуже дорогі БДП, відсутні провідники прокладають
ізольованим дротом ПЭВТЛК (ізоляція оплавляється при пайці).
БДП: застосовують під мікросхеми, коли поверхні ОДП чи БДП не вистачає
для прокладання трас усіх провідників. Такі плати дозволяють суттєво підвищити
щільність монтажу, що важливо при використанні мікросхем високої інтеграції для
малогабаритних РЕА, а також для РЕА з швидкодіючими логічними схемами. Однак
у порівнянні з ОДП та ДДП ці плати мають ряд суттєвих недоліків: набагато нижча
технологічність, потенційно більш низька надійність, складність внесення змін до
топології, низька ремонтопридатність.
Для виготовлення даного виробу вибираємо односторонню друковану плату
(ОДП), яка дозволяє застосовувати прогресивні методи пайки і відпадає
необхідність в ізоляції корпусів ЕРЕ; можна використовувати перемички і має
низьку вартість. Метод виготовлення – фотохімічний [7].
Можливі декілька варіантів електричного приєднання ДП до приладу:
Через електричне рознімання. Цей спосіб характерний для складної РЕА, яка
має велику кількість ДП, і тому для їх швидкої заміни більш зручно використати
рознімання.
З’єднувальні плати (колодки) застосовують для електричного з’єднання
друкованих вузлів з комутаційною платою.
Стрічкові кабелі, ткані і пресовані кабелі, гнучкі друковані кабелі і шлейфи
застосовують переважно для блоків книжкової конструкції.
Монтажні провідники. Є найпростішим варіантом з’єднання. Характерні і для
відповідальної РЕА (висока надійність контактів), і для простої невідповідальної
РЕА і нормальних умов експлуатації. Монтажні провідники паяються до контактних
майданчиків. Щоб запобігти відриву контактних майданчиків від плати при натязі
монтажних провідників, монтажні отвори для таких провідників армують пістонами.
В нашому приладі електричне приєднання ДП здійснюється монтажним
дротом МГШВ, які є найпростішим з'єднанням, характерним для простої і
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
59
невідповідальної РЕА при нормальних умовах експлуатації. Монтажні дроти
підпаюються до контактних майданчиків.
При виборі взаємного розташування окремих каскадів та елементів необхідно
врахувати можливість появи паразитних зворотніх зв'язків між ними, що може
порушити їх нормальну роботу. Довжина з'єднувальних проводів повинна бути
якомога меншою. ЕРЕ, що розсіюють значну потужність встановлюються для
забезпечення розсіювання теплової енергії на радіаторах.
Способом охолодження виступає природна конвекція, так як пристрій
малопотужний, для вентиляції у корпусі передбачені отвори на верхній та нижній
сторонах;
Метод проектування: так як проектний пристрій відноситься до РЕА, то він
проектується на одній платі моносхемним методом;
Монтаж для даного приладу вибирається друкованим, так як він найдешевший
і дозволяє автоматизувати виробництво [8];
3.2 Конструкторське проектування
Розроблена конструкція забезпечила виконання заданих функцій з необхідною
ефективністю та надійністю на протязі встановленого часу в заданих умовах
експлуатації, транспортування чи зберігання і є технологічною при виготовленні.
Проектування починаємо з аналізу розробленої схеми та вимог технічного
завдання.
Описуючи концепцію побудови конструкції даного пристрою, необхідно
висвітлити основні моменти:
форма корпусу у вигляді об'ємного прямокутного паралелепіпеда;
колір корпусу вибираємо чорним;
корпус виготовлений з пластмаси;
у пристрої використовуємо односторонній друкований монтаж на платі з
одностороннього фольгованого діелектрика;
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
60
проектуємий пристрій живиться від встроєного блоку живлення, який
підключається до блоку живлення ПК 16В,50Гц., який з’єднується з мережею за
допомогою кабелю живлення [9].
3.3 Обгрунтування вибору елементної бази
У пристрої використовуємо ЕРЕ наступних видів:
- Постійні резистори:
Металоплівкові резистори типу С2-23.
Містять резистивний елемент у вигляді тонкої плівки, яка нанесена на основу
із кераміки, скла. Метало плівкові резистори характеризуються високою
стабільністю параметрів, слабою залежністю опору від частоти і напруги і високою
надійністю. Недоліком є понижена надійність при підвищеній номінальній
потужності. ТКС не перевищує 0,02%, рівень шумів не більше 1мкВ/В, максимальна
робоча температура +1250С.
- Конденсатори:
конденсатори С3, С4, С11, С12 - типу К-10-17, К73-17 напругою 250В, при
використанні застарілої елементної бази (типу МБГЧ, МБГО, МБГП ) їх номінальна
напруга повинна бути не менше 500В.
Конденсатори С1-С18 - типу К50-35. Конденсатори загального призначення.
Призначенні для роботи в колах постійного і пульсуючого струму. Також
використовуються в колах імпульсного струму. Вони випускаються в циліндричних
металевих корпусах. Номінальна напруга 25В, температура навколишнього
середовища від –10 до +850С найменша номінальна ємність 1...5мкФ, тангенс кута
втрат 15-35%.
- Діод:
Діод КД226. Маса діода не більше 0,35г. К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
61
3.4 Обґрунтування вибору конструкційних матеріалів і покрить.
Конструкційні матеріали використані для, передньої та задньої панелей -
метал, так як прилад буде експлуатуватись в стаціонарних умовах при температурі –
40 +50 С.
Вибираючи матеріал було проаналізовано функціональне призначення РЕА,
яка з нього виготовляється, умови експлуатації, технологічні показники, та вимоги
ТЗ.
Аналізуючи функціональне призначення виробу ми брали до уваги такі
чинники:
- матеріал є основою конструкції виробу і визначає можливість виконувати
виробом робочі функції та витримувати зовнішні механічні навантаження;
- матеріал визначає технологічні характеристики деталей;
- від матеріалу залежить точність виготовлення деталей, їх надійність та
довговічність.
При виборі матеріалу була врахована велика кількість експлуатаційних та
виробничо-технологічних вимог.
Враховуючи те, що корпус повинен виконувати несівну функцію, та з
урахуванням того, що передбачаємо випуск виробу у межах середньо-серійного
виробництва, з застосуванням високотехнологічних методів виготовлення, у якості
матеріалу для корпусу ми вибирали сталь конструкційну звичайної якості 45 ГОСТ
1050-74, яка добре піддається механічній обробці та забезпечує добру міцність
конструкції.
Для захисту від зовнішнього середовища та забезпечення корозійної стійкості
після штамповки та зварювання корпус покривається шаром цинку товщиною 18
мкм з хроматною пасивацією, які наносяться гальванічним методом. Деталі корпусу
виготовляються методом поелементної штамповки, а затрати на виготовлення
штампу окупаються за рахунок організації серійного типу виробництва. Передня
панель з декоративною метою покривається синтетичною емаллю типу МЛ-12
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
62
кольору "біла ніч", на якій виконуються необхідні надписи чорного кольору
фотоспособом.
Для виготовлення друкованої плати використовуємо склотекстоліт товщиною
2мм з мідним фольговим покриттям товщиною 50 мкм типу СФ-1- 50-2,0 ГОСТІ
0316-78.
Використання склотекстоліту обумовлене значним тепловим навантаженням,
у цьому випадку він більш надійний, ніж гетинакс.
Для монтажу виробу використовується багатожильний гнучкий монтажний
дріт МГШВ перерізом 1,5 мм ТУ-16-505437-82. Він багатожильний з двома шарами
ізоляції - з триацетатного шовку та полівінілхлоридного пластикату і широко
застосовується у побутовій апаратурі.
Орієнтація плати всередині корпусу горизонтально впродовж об’єму корпусу;
Спосіб механічного закріплення плат: в корпусі виробу плата закріпляється
гвинтами [10];
3.5 Проектування друкованої плати
Методи виготовлення друкованих плат поділяються на три основні групи:
субтрактивні, напівадитивні, адитивні.
Субтрактивні методи. Засновані на травленні фольгованого діелектрика.
Найширше застосування мають хімічний негативний та комбінований позитивний
методи. Первинною заготовкою їх є фольгований діелектрик з товщиною фольги
(hф) переважно 35 або 50 мкм.
1. Хімічний негативний. Фоторезистом захищають від травлення друковані
доріжки, а в місцях, де їх не повинно бути, фольгу
2. Комбінований позитивний. Фоторезистом захищають прогалини. Потім на
всю поверхню плати наносять лакову оболонку, свердлять монтажні отвори і
виконують хімічне міднення (в декілька мікрон). Хімреактивом знімається
лакова оболонка, а з нею – мідь, (крім того шару, що осів на стінках отворів,
бо під ним немає лаку). Далі в гальванічній ванні нарощують мідь в отворах і
на незахищених фоторезистом місцях фольги. Потім на провідники та
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
63
контактні майданчики наносять захисний шар металу і усувають фоторезист з
незахищених місць (прогалин). Оголений шар фольги стравлюють. Таким
чином, метод поєднує хімічний метод металізації отворів. Метод є основним
при виготовленні двосторонніх друкованих плат. Застосовують його для
багатошарових ДП з діелектриком, що травиться, для односторонніх ДП з
підвищеними вимогами до надійності. ЕРЕ можна встановлювати з щілиною
між поверхнею поверхнею плати. Дорожчий від хімічного.
Недоліками субтрактивних методів є неможливість отримати провідники
вужче 150мкм, а також великі відходи міді при травленні.
Напівадитивні (гальванохімічні) методи. Заготовкою є нефольгований
діелектрик. Його поверхню підтравлюють для підвищеної адгезії. Свердлять отвори.
Виконують суцільне хімічне міднення товщиною біля 5 мкм. Потім фарбою
захищають прогалини і в гальванічній ванні нарощують мідь у відкритих місцях до
потрібної товщини. Усувають захисний рисунок та стравлюють тонкий
технологічний шар міді на прогалинах (при цьому слід ретельно дотримуватись
розрахованого часу травлення, оскільки одночасно стравлюється і поверхня
провідників). Метод забезпечує роздільну здатність 0,1- 0,2 мм, дає економію міді і
травників, але вимагає великих діаметрів отворів (d0/Hпл≥1/2) і активізації поверхні
провідника. Дорогий, застосовується в основному в комбінації з хімічним.
Адитивні методи. Заготовкою є нефольгований діелектрик. Його поверхню
покривають шаром адгезиву товщиною 50 мкм. Свердлять отвори. Каталізатором
наносять рисунок монтажу. Покривають розчином солі металу: при контактуванні з
каталізатором (SnCl2, PdCl2) метал відновлюється і осідає на платі. Товщина
провідників у цих методів – 5-20 мкм. Це дозволяє зменшити ширину провідників і
зазорини між ними (якщо дозволяють електричні режими), тобто, підвищити
щільність монтажу. Невеликі витрати міді. Однорідність структури, чистота міді,
висока продуктивність, мало браку, малі отвори (d0/Hпл≥1/5). Проблемою є
забезпечення високої адгезії. Недоліки – мала швидкість і складність контролю за
процесом металізації. Непридатний для дрібносерійного виробництва.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
64
Для виготовлення друкованої плати даного пристрою вибираємо
субтрактивний фотохімічний негативний метод.
На фольгований діелектрик наноситься фоторезист, на який потім
контактним методом експонується з негативу зображення доріжок та
контактних майданчиків. Після проявлювання та задублювання фоторезисту він
залишається у твердому стані на тих ділянках плати, де повинні бути контактні
майданчики та з'єднуючі доріжки. На "пробільних "дільницях під час проявлювання
та задублювання фоторезист розчиняється та змивається і ці дільниці плати
оголюються, залишаючи відкриту фольгу, а на місцях майбутніх з'єднань
залишається шар твердого, нерозчинного фоторезисту, який захищає майбутні
провідники та контактні майданчики від стравлювання. Після цього плати
занурюють у ванни з травильним розчином (хлорне залізо, персульфат амонію чи
хлорна мідь), де фольга стравлюється з "пробільних" незахищених фоторезистом
місць і таким чином створюється малюнок комутації на платі, після чого залишки
фоторезисту видаляються за допомогою спеціальних розчинників. Цей метод
виготовлення використовується для односторонніх плат побутової РЕА і забезпечує
високу продуктивність, достатню точність, добру адгезію провідників та добре
засвоєний на виробництві, що сприяє його використанню при невеликій щільності
монтажу для простої апаратури.
3.6 Вибір матеріалу основи плати та провідникового шару
Як матеріал основи застосовують діелектрики або покриті діелектриком
метали. Діелектрики підрозділяють на шаруваті і не шаруваті.
Шаруваті бувають фольговані та нефольговані. У якості основи у шаруватих
пластиках використовується електроізоляційний папір або склотканина. Їх
просочують фенольною або феноло-епоксидною смолою. Фольгування діелектриків
з однієї чи з двох сторін здійснюється пресуванням при температурі 160... 180°С та
тиску 5... 15 Мпа. Ці діелектрики випускаються промисловістю з проводячим
покриттям з тонкої мідної ( рідше нікелевої або алюмінієвої) електролітичної
фольги, яка для поліпшення зчеплення з діелектричною основою з однієї сторони
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
65
оксидована або покрита шаром хрому (1... Змкм). Товщину фольги стандартизовано
і вона має значення 5, 18, 35, 50, 70, 105 мкм.
Найчастіше застосовують гетинакс і текстоліт. Гетинакс дешевий, добре
підлягає обробці, але діелектричні та інші властивості невисокі. Підходить для
застосування в невідповідальній РЕА, коли механічні навантаження невисокі, а
також відсутні високі температури і робоча частота не висока. Склотекстоліт має
високу механічну міцність, термостійкість, низькі втрати, високий поверхневий
опір, але в декілька разів дорожче гетинаксу.
Нешаруваті матеріали виготовляють із полімерів з наповнювачами. Перевагою
є дуже мале виділення газів при сильному нагріванні.
Метали мають хороший тепловідвід, високу міцність, низьку вартість, ТКЛР
узгоджений з корпусами ЕРЕ.
Для виготовлення друкованої плати, даного курсового проекту вибираємо
гетинакс, фольгований мідною електролітичною фольгою, односторонній ГФ-1-35-
1,5 ГОСТ10316-78.
3.7 Вибір класу точності плати та щільності друкованого монтажу
Згідно ГОСТ23751-86 встановлено 5 класів точності:
Плати 1-го та 2-го класів найбільш прості у використанні, надійні в
експлуатації та мають мінімальну вартість. Застосовують ОДП і ДДП з дискретними
ЕРЕ при низькій та середній щільності їх компоновка. Максимальні розміри плати
для цих класів - 470470 × мм. Рекомендуються для побутової РЕА та РЕА,
некритичної до габаритів.
3-ій клас застосовується для друкованих плат з мікросхемами та
мікрозбірками.
4-ий клас використовується при високій щільності компоновки.
5-ий клас використовується для особо малогабаритної РЕА.
Для проектування даної ДП більш доцільно підходить третій клас точності.
Його застосовують для ДП з мікросхемами та мікрозбірками, безвиводними ЕРЕ при
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
66
середній та високій щільності їх компоновки. За щільністю розміщення
провідникового малюнку вибираємо другий клас.
Таблиця 3.1 – Основні розміри параметрів друкованої плати.
Параметри Розмір
(мм)
1. Ширина провідників t 0,25
2. Прогалина між провідниками S 0,25
3. Відношення діаметру отвору d0 до
товщини плати Hn, тобто j= d0/ Hn
0,33
4. Гарантійний поясок b 0,30
Таблиця 3.2 – щільність друкованого монтажу.
Щільність Мінімальна
ширина провідника
Прогалина між
провідниками
Максимальн
ий розмір плати
Середня 0,25 0,25 240
3.8 Вибір варіантів встановлення ЕРЕ на платі
Для забезпечення максимальної технологічності складальних операцій, що
особливо важливо при значних об'ємах випуску РЕА, рекомендується вибирати
варіанти встановлення ЕРЕ на ДП та формовки їх виводів з рекомендованих ОСТ4.
ГО. 010.030-81( при автоматизованій технології складання друкованого вузла) - та
ОСТ4.091.124-79 та ОСТ4.070.010-78.
Резистори, діоди,та мікросхеми встановлюються за варіантом Іа,ІІІ
Конденсатори ІІв, мікросхеми VІІІа. К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
67
Рисунок 3.1 — Варіанти встановлення навісних елементів:
3.9 Уточнення варіантів встановлення ЕРЕ на платі
Інколи реконфігурація схеми показує, що можуть виникнути затруднини при
трасуванні ДП (багато перетинів, які не усуваються), тоді варто проаналізувати, чи
не зменшать кількість перетинів інші варіанти встановлення того чи іншого ЕРЕ, і
якщо це не вплине негативно на технологічність, вибрати їх. Після реконфігурації
схеми затруднень не виникло тому варіанти встановлення залишаються незмінними.
3.10 Внутрішня компоновка приладу
Компоновка починається з розміщення керуючих вузлів (перемикачі,
регулювальні ручки) та інформаційних засобів (світлодіодів у прямому полі зору
оператора (користувача)., тобто на передній панелі пристрою. Паралельно з
розміщенням керуючих вузлів та інформативних засобів можна компанувати
малогабаритні ЕРЕ схеми та функціональні вузли на модулях з тим, щоб
забезпечити раціональне використання площі та об'єму. Після закінчення
компоновки елементів переходять до компоновки модулів і окремих крупно-
габаритних елементів, які необхідно розташувати безпосередньо на шасі приладу В
даному приладі одна базова плата, яка кріпиться гвинтами до нижньої панелі
корпусу. При компоновці виробів побутово-професійного призначення потрібно, в
першу чергу добитися гарного зовнішнього виду.
1.1 Іа ІІІ ІІв VIIIа
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
68
3.11 Зовнішня компоновка приладу
Зовнішнє оформлення приладів залежить від того, наскільки засоби дизайну
основного виду виробу можуть бути статичними, динамічними, чи можливо
використати різні декоративні елементи. Художнє конструювання керується
наступними принципами:
- форма проста і виразна, окремі частини підкреслюють основне призначення;
- у зовнішній обробці відсутні випадкові деталі;
- при фарбуванні професійної апаратури „зазвичай, використовують кольорове
вирішення: медична- біла, морська-сіра, побутова-зелена, а інша- різними
кольорами.
В проектованому пристрої - передня панель - білого кольору, а всі позначення
- чорного кольору, корпус поверх антикорозійного гальванічного покриття
пофарбований у колір " біла ніч". Форма приладу симетрична, підкреслює
естетичність і завершеність рішення.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
69
РОЗДІЛ 4
ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ
СИТУАЦІЯХ
Темою даної магістерської дисертації є “Адаптивний мережевий фільтр для
захисту інформації в засобах електронно-обчислювальної техніки”.
В даному розділі визначені основні потенційні шкідливі і небезпечні
виробничі фактори пов’язані з використанням засобів обчислювальної техніки і
електронного устаткування при проведенні науково–дослідної роботи. З метою
зменшення впливу цих факторів та процесів запропоновані технічні рішення та
організаційні заходи з безпеки і гігієни праці та виробничої санітарії, а також
визначені основні заходи з безпеки в надзвичайних ситуаціях (НС).
4.1 Визначення основних потенційно небезпечних i шкідливих виробничих чинників
при виконані науково–дослідної роботи.
Оскільки основу роботи складають дослідження із використанням
електронно–обчислювальних машин (ЕОМ), існує небезпека ураження електричним
струмом. Під час експериментальних досліджень можливий негативний вплив
електромагнітного випромінювання. Має місце також пожежна небезпека з причин
електричного характеру.
До основних небезпечних та шкідливих факторів, які мають місце при
проведенні наукових досліджень, відносяться:
- небезпека ураження електричним струмом;
- недостатня освітленість робочих місць;
- наявність електромагнітного випромінювання;
- незадовільні мікрокліматичні умови;
- підвищений рівень шуму;
- значні психофізіологічні навантаження.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
70
4.2 Технічне рішення та організаційні заходи з безпеки і гігієни праці та виробничої
санітарії.
4.2.1 Мікроклімат робочої зони
Для нормалізації мікроклімату, згідно з ДСН 3.3.6.042–99. «Державні санітарні
норми параметрів мікроклімату у виробничих приміщеннях», приміщення з ЗОТ
обладнане системою опалення, а також системою кондиціювання повітря з
індивідуальним регулюванням температури та об'єму повітря, що подається, у
відповідності до СНиП 2.04.05–91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Для захисту від перегрівання в теплий період року та радіаційного охолодження — в
зимовий, приміщення обладнане жалюзі і екранами.
На робочому місці роботи виконуються сидячи і не потребують фізичного
напруження. Таким чином їх можна віднести до категорії Іа, що охоплює види
діяльності з витратами енергії до 120 ккал/год.
Відповідно до ДСН 3.3.6.042–99 «Державні санітарні норми параметрів
мікроклімату у виробничих приміщеннях» та ГОСТ 12.1.005-88. «ССБТ. Общие
санітарно–гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» параметри
мікроклімату, що нормуються: температура (t�,С) і відносна вологість (W,%)
повітря, швидкість руху повітря (V,м/с).
Оптимальні та допустимі параметри мікроклімату для умов, що розглядаються
(категорія робіт та період року) наведені в табл.5.3.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
71
Таблиця 4.1 — Параметри мікроклімату.
Період року
Оптимальні Допустимі
t�,С W,% V,м/с t�,С W,% V,м/с
Теплий 23–25 40–60 0,1 22–28 55 0,2–0,1
Холодний 22–24 40–60 0,1 21–25 75 ≤ 0,1
Фактичні параметри мікроклімату в робочій зоні відповідають приведеним
вище нормам ДСН 3.3.6.042–99.
4.2.2 Вимоги до освітлення робочих місць користувачів відеодисплейних
терміналів персональних електронно–обчислювальних машин.
Приміщення з ЕОМ повинні мати природне і штучне освітлення відповідно до
ДБН В 2.5–28–2006. Природне світло повинно проникати через бічні світлопрорізи,
зорієнтовані, як правило, на північ чи північний схід, і забезпечувати коефіцієнт
природної освітленості не нижче 1,5 %. Розрахунки коефіцієнта природної
освітленості проводяться відповідно до ДБН В.2.5–28–2006. Приміщення з ВДТ,
ЕОМ мають бути оснащені природним і штучним освітленням відповідно до ДБН
В.2.5–28–2006. Природне освітлення має здійснюватись через світлові прорізи, які
орієнтовані переважно на північ чи північний схід і обладнані регулювальними
пристроями відкривання та жалюзями, завісками, зовнішніми козирками.
Приміщення має бічне природне та штучне освітлення, центральне водяне
опалення. У приміщенні три вікна розміром 2x2,2 м. Штучне освітлення забезпечує
чотири люмінесцентних світильники з лампами ЛБ–40, розміщених у ряд.
Отже, усі вимоги до освітлення робочого місця відповідають параметрам
освітлення приміщення, де проводяться дослідження. К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
72
4.2.3 Виробничий шум
Для умов, що розглядаються в проекті і характеру роботи, який можна
класифікувати як роботу програміста обчислювальної машини у лабораторії для
теоретичних робіт та обробки даних, рівні шуму визначені ДСН 3.3.6.037–99.
«Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» та ГОСТ
12.1.003–83. «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности». Допустимі рівні звуку
і рівні звукового тиску в октавних смугах частот представлені у табл. 5.4.
Таблиця 4.2 — Допустимі рівні звукового тиску і рівні звуку для постійного
(непостійного) широкосмугового (тонального) шуму
Характер
робіт
Допустимі рівні звукового тиску (дБ) в
стандартизованих октавних смугах частот із
середньогеометричними значеннями (Гц)
Допустимий рівень
звуку (ДБА)
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Інженер
технічної
лаболаторії
86 71 61 54 49 45 42 40 38 50
Джерелами шуму в умовах робочого приміщення, що розглядається в роботі є
вентилятори охолодження внутрішніх систем персонального комп’ютера
(вентилятори блоку живлення, радіатора процесора та відеокарти) і система
кондиціювання повітря.
Очікувані рівні звукового тиску і рівень звуку відповідно до шумових
характеристик цих джерел:
рівень шуму, створюваний внутрішніми елементами персонального
комп’ютера дорівнює 35 дБ;
рівень шуму системи кондиціювання на низьких/високих частотах дорівнює
25/30 дБ.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
73
Оскільки визначений рівень звуку потенційних джерел шуму значно нижче
допустимих норм, умови робочого приміщення повністю відповідають існуючим
санітарним вимогам.
4.2.4 Основні заходи щодо забезпечення комфортних та безпечних умов на
робочих місцях користувачів персональних електронно–обчислювальних машин.
Вимоги до робочого місця робіт з використанням ЕОМ регламентує
нормативний документ ДСанПіН 3.3.2.007–98.
Конструкція робочого столу відповідає сучасним вимогам ергономіки і
забезпечувати оптимальне розміщення на робочій поверхні використовуваного
обладнання (дисплея, клавіатури, принтера) і документів.
В якості робочого стільця використовується підйомно-поворотне крісло,
регульоване за висотою, з кутом і нахилу сидіння та спинки. Регулювання за
кожним із параметрів здійснюється незалежно, легко і надійно фіксується. Для
зниження статичного напруження м'язів використовуються стаціонарні
підлокітники, що регулюються за висотою над сидінням. Поверхня сидіння і спинки
крісла напівм'яка з нековзним покриттям.
Дисплей розташований на оптимальній відстані від очей користувача з
урахуванням розміру літерно-цифрових знаків і символів. Розташування дисплея
забезпечує зручність зорового спостереження у вертикальній площині під кутом
+300 до нормальної лінії погляду працюючого. Клавіатура розташована на поверхні
столу на відстані 100-300 мм від краю. У конструкції клавіатури передбачений
опорний пристрій, який дає змогу змінювати кут нахилу поверхні клавіатури у
межах 5-150. Таке положення клавіатури зручне для праці обома руками.
Приміщення для роботи з ЕОМ має природне та штучне освітлення. Природне
освітлення має здійснюватись через світлові прорізи. Штучне освітлення у
приміщеннях здійснюється системою загального рівномірного освітлення. Як
джерело штучного освітлення мають застосовуватись люмінесцентні лампи ЛБ.
Працівники з ЕОМ підлягають обов'язковим попереднім медичним оглядам
під час влаштування на роботу і періодичним — один раз на два роки комісією у
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
74
складі терапевта, невропатолога та офтальмолога. Медогляди мають на меті
перевірку стану здоров'я працівника і виявлення відсутності у нього медичних
протипоказань, які перешкоджають виконанню роботи з персональним
комп’ютером.
При організації праці, що пов'язана з використанням ЕОМ, для збереження
здоров'я працюючих, запобігання професійним захворюванням і підтримки
працездатності слід передбачити регламентовані перерви для відпочинку.
Згідно з ДСанПіН 3.3.2.007–98 характер трудової діяльності відповідає роботі
оператора електронно-обчислювальних машин — роботі, яка пов'язана з обліком
інформації одержаної з дисплея за попереднім запитом, або тієї, що надходить з
нього, супроводжується перервами різної тривалості, пов'язана з виконанням іншої
роботи і характеризується як робота з напруженням зору, невеликими фізичними
зусиллями, нервовим напруженням середнього ступеня та виконується у вільному
темпі.
Тривалість регламентованих перерв під час роботи з ЕОМ становить 15 хв
через кожні дві години роботи.
4.2.5 Електробезпека
Згідно ПУЕ та ОНТП24–86 науково–дослідницька лабораторія відноситься до
приміщень без підвищеного ризику. Електроустаткування живиться від мережі
напругою до 1000 В. Пристрої, що використовується, належать до класів 0І
(вимірювальна техніка), І (системні блоки персонального комп’ютера) та II (монітор
ЕОМ, принтер) за електрозахистом (ГОСТ 12.2.007.0–75).
В процесі експлуатації електронно–обчислювального обладнання людина може
доторкнутися до частин електроустаткування, які перебувають під напругою.
Оцінка небезпеки дотику до струмоведучих частин відноситься до визначення сили
струму, що протікає через тіло людини, і порівняння його із допустимим значенням
відповідно до ГОСТ 12.1.038-88. У загальному випадку допустима величина струму,
що протікає через тіло людини, залежить від схеми підключення
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
електроу
включен
Під
блок від
від 5–ти
визначен
струмом
проходят
Гран
нормальн
проходж
регламен
Таб
струму
електроу
Вид
Змін
Змін
Пос
Гран
проходит
невідпус
струмопр
електрич
устаткува
ння.
час вико
еодиспле
провідно
ння необ
необхідн
ть через т
нично доп
ного (без
женні стру
нтуються
блиця 4.3
IL , щ
установки
д струму
нний, 50 Г
нний, 400
стійний
ничнодоп
ть через т
скаючий
ровідних
чного стру
ння до ел
онання ро
ейного тер
ої електро
бхідних з
но знати
тіло люди
пустимі з
аварійног
уму через
ГОСТ 12
3 — гра
що прохо
и
Гц
0 Гц
пустимі
тіло люди
струм, т
частин
уму.
лектромер
озрахункі
рміналу Е
омережі і
засобів т
допусти
ини.
значення н
го) та авар
тіло люд
2.1.038-88
аничнодоп
одить че
2
3
8
значення
ини при т
тому при
установ
TU
режі, род
ів викори
ЕОМ (І і
із занулен
та заході
имі значе
напруги д
рійного р
дини по ш
8 (табл.4.3
пустимі
ерез тіло
, В(не біл
я сили с
тривалост
и таких
вки, зда
ду й вели
истовував
II клас з
нням нап
ів захист
ння напр
доторканн
режимів е
шляху «ру
3 та 4.4).
значення
о людин
льше)
струму (
ті дії біль
значення
атна сам
чини нап
вся персо
з електроз
пругою 22
ту від ур
руг дотор
ня та сили
електроус
ука – рука
напруги
и при
більше
0,3
0,4
1,0
(змінного
ьше ніж 1
х людин
мостійно
LI
пруги жив
ональний
захисту),
20 В. Для
раження
ркання та
и струму
становок п
а» чи «рук
и доторка
нормальн
, мА (н
е)
3
4
0
о та пос
1 с нижчі
на, дотор
звільнит
LI
влення, с
комп'юте
що живи
я правиль
електрич
а струмів
для
при
ка – ноги»
ання та
ному реж
не
стійного),
за порог
ркнувшис
тися від
75
хеми
ер та
иться
ьного
чним
в, що
»
сили
жимі
, що
говий
ь до
д дії К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
Таб
проходит
Вид стру
Змінний,
Постійни
Осн
до відкри
виявилис
Осн
ПУЕ–87,
зануленн
трифазни
дослідни
струмове
зануленн
із глухо
обладнан
Ви
коротком
(4.1)
блиця 4.4
ть через т
уму
, 50 Гц
ий
новними
итих стру
ся під нап
новними
, ПУЕ–20
ня, захис
их мереж
ицькій ла
едучих ч
ня відпов
-заземлен
ння засто
конаємо
му замик
4 — грани
тіло люди
Нормов
доп ,
, мА (
доп ,
, мА (
причина
умоведуч
пругою в
технічни
006, ГОС
сне відкл
ж із глухо
абораторі
частин ел
ідно до П
ною нейт
совують с
розрахун
анні. Стр
TU
LI
TU
LI
ично доп
ини при ав
ане значе
В (не біль
(не більш
В (не біль
(не більш
ами ураже
их частин
результат
ими засо
СТ 12.1.0
лючення,
заземлен
ії, найкр
лектроуст
ПУЕ (з'єд
траллю).
спеціальн
нок ланцю
рум корот
пустимі зн
варійном
ення 0
ьше) 5
ше) 5
ьше) 5
ше) 5
ення люд
н, до стру
ті поруше
обами, щ
09–76) є
, засоби
ною нейтр
ращими з
таткуванн
днання ел
Крім тог
не з'єднан
юга захис
ткого зам
начення н
у режимі
Три
0,1 0,2
500 250
500 250
500 400
500 400
дей елект
умопровід
ення ізоля
що забезп
: надійна
індивіду
раллю, як
засобами
ня відпов
лементів,
го, для з
ння.
сного відк
мкнення м
напруги д
електроу
ивалість д
0,5 0
100 7
100 7
250 2
250 2
тричним с
дних елем
яції.
печують
а ізоляція
уального
ка викори
захисту
відно до
що переб
заземленн
ключення
можна об
доторканн
установки
дії струму
0,7 1,0
70 50
70 50
230 200
230 200
струмом
ментів об
безпеку
я, захисн
захисту
истовуєть
у є: над
ГОСТ
бувають п
ня перен
я фазного
бчислити
ня та IL
и
у t, с
>1,0
36
6
40
15
є доторк
бладнання
робіт (зг
е заземле
у. У сис
ься у наук
ійна ізол
12.1.009–
під напру
осних ча
о проводу
за форму
76
L, що
кання
я, які
гідно
ення,
стемі
ково-
ляція
–76 і
угою,
астин
у при
улою
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
77
= + + , А (4
.1)
де: UF = 220 В — напруга фазного проводу; R0 = 3 Ом — опір нульового
проводу; RF = 7 Ом — опір фазного проводу; ZTR = 0,1 Ом — еквівалентний опір
трансформатора. = 2202 + 2.3 + 0,1 = 20,78(А) Струм спрацьовування автоматів захисту з електромагнітним розпилювачем
повинен бути в 1,4 рази менше струму короткого замикання при струмі короткого
замикання до 100 А. < 20,781,4 < 15,56(А) Струм спрацьовування автомату повинен бути менше 15,6 А. Цим умовам
відповідають сучасні автомати струмового захисту зі струмом спрацювання 10 А та
часом спрацювання близько 0,1 с.
Розрахуємо напругу дотику до корпусів електрообладнання при короткому
замиканні (IKZ): = ∙ = 20,78 ∙ 3 = 63,34( ) Відповідно до ГОСТ 12.1.038-88 (табл. 4.1) максимально допустима напруга
дотику при часі спрацьовування автомату струмового захисту < 0,1 с дорівнює
500 В.
4.3. Безпека в надзвичайних ситуаціях
Безпека в надзвичайних ситуаціях регламентується ПЛАС (ДНАОП 0.00-4.33-
99). Основними складовими частинами ПЛАС є розробка технічних рішень та
організаційних заходів щодо оповіщення, евакуації та дій персоналу у разі
виникнення надзвичайних ситуацій, а також вирішення питань з пожежної безпеки.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
78
4.3.1 Вимоги щодо організації ефективної роботи системи оповіщення персоналу
при надзвичайних ситуаціях.
Для підвищення безпеки в НС пропонується встановлення системи
оповіщення (СО) виробничого персоналу.
Оповіщення виробничого персоналу у разі виникнення НС, наприклад при
пожежі, здійснюється відповідно до вимог НАПБ А.01.003–2009.
Оповіщення про НС та управління евакуацією людей здійснюється одним з
наступних способів або їх комбінацією:
- поданням звукових і (або) світлових сигналів в усі виробничі приміщення будівлі з
постійним або тимчасовим перебуванням людей;
- трансляцією текстів про необхідність евакуації, шляхи евакуації, напрямок руху й
інші дії, спрямовані на забезпечення безпеки людей;
- трансляцією спеціально розроблених текстів, спрямованих на запобігання паніці й
іншим явищам, що ускладнюють евакуацію;
- ввімкненням евакуаційних знаків "Вихід";
- ввімкненням евакуаційного освітлення та світлових покажчиків напрямку евакуації;
- дистанційним відкриванням дверей евакуаційних виходів;
Як правило, СО вмикається автоматично від сигналу про пожежу, який
формується системою пожежної сигналізації або системою пожежогасіння. Також з
приміщення оперативного (чергового) персоналу СО (диспетчера пожежного поста)
слід передбачати можливість запуску СО вручну, що забезпечує надійну роботу СО
не тільки при пожежі, а і у разі виникнення будь-якої іншої НС.
Згідно з вимогами ДБН В.1.1–7–2002 необхідно забезпечити можливість
прямої трансляції мовленнєвого оповіщення та керівних команд через мікрофон для
оперативного реагування в разі зміни обставин або порушення нормальних умов
евакуації виробничого персоналу.
Оповіщення виробничого персоналу про НС здійснюється за допомогою
світлових та/або звукових оповіщувачів — обладнуються всі виробничі приміщення.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
79
СО повинна розпочати трансляцію сигналу оповіщення про НС, не пізніше
трьох секунд з моменту отримання сигналу про НС.
Пульти управління СО необхідно розміщувати у приміщенні пожежного
поста, диспетчерської або іншого спеціального приміщення (в разі його наявності).
Ці приміщення повинні відповідати вимогам пунктів 1.6.13, 1.6.14, 1.6.15 ДБН
В.2.5–13 "Інженерне обладнання будинків і споруд. Пожежна автоматика будинків і
споруд".
Кількість звукових та мовленнєвих оповіщувачів, їх розміщення та потужність
повинні забезпечувати необхідний рівень звуку в усіх місцях постійного або
тимчасового перебування виробничого персоналу.
Звукові оповіщувачі повинні комбінуватися зі світловими, які працюють у
режимі спалахування, у таких випадках:
- у приміщеннях, де люди перебувають у шумозахисному спорядженні;
- у приміщеннях з рівнем шуму понад 95 дБ.
Допускається використовувати евакуаційні світлові покажчики, що
автоматично вмикаються при отриманні СО командного імпульсу про початок
оповіщення про НС /пожежу/ та (або) аварійному припиненні живлення робочого
освітлення.
Вимоги до світлових покажчиків "Вихід" приймаються відповідно до ДБН
В.2.5-28-2006 "Інженерне обладнання будинків і споруд. Природне і штучне
освітлення". СО в режимі "Тривога" повинна функціонувати протягом часу,
необхідного для евакуації людей з будинку, але не менше 15 хвилин.
Вихід з ладу одного з оповіщувачів не повинен призводити до виведення з
ладу ланки оповіщувачів, до якої вони під’єднанні.
Електропостачання СО здійснюється за I категорією надійності згідно з ПУЕ
від двох незалежних джерел енергії: основного — від мережі змінного струму,
резервного — від акумуляторних батарей тощо. Перехід з основного джерела
електропостачання на резервний та у зворотному напрямку в разі відновлення
централізованого електропостачання повинен бути автоматичним.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
80
Тривалість роботи СО від резервного джерела енергії у черговому режимі має
бути не менш 24 годин. Тривалість роботи СО від резервного джерела енергії у
режимі "Тривога" має бути не менше 15 хвилин.
Звукові оповіщувачі повинні відповідати вимогам ДСТУ EN 54–3:2003
"Системи пожежної сигналізації. Частина 3. Оповіщувачі пожежні звукові".
Світлові оповіщувачі, які працюють у режимі спалахування, повинні бути
червоного кольору, мати частоту мигтіння в межах від 0,5 Гц до 5 Гц та
розташовуватись у межах прямої видимості з постійних робочих місць.
4.3.2 Обов’язки та дії персоналу у разі виникнення надзвичайної ситуації
У разі виявлення ознак НС працівник, який їх помітив повинен:
- негайно повідомити про це засобами зв’язку органи МНС та пожежної
охорони, вказати при цьому адресу, кількість поверхів, місце виникнення
пожежі, наявність людей, а також своє прізвище;
- повідомити про НС керівника, адміністрацію, пожежну охорону
підприємства;
- організувати оповіщення людей про НС;
- вжити заходів щодо евакуації людей та матеріальних цінностей;
- вжити заходів щодо ліквідації наслідків НС з використанням наявних засобів.
Керівник та пожежна охорона установки, яким повідомлено про виникнення
пожежі, повинні:
- перевірити, чи викликані підрозділи МНС;
- вимкнути у разі необхідності струмоприймачі та вентиляцію;
- у разі загрози життю людей негайно організувати їх евакуацію, та їх
рятування, вивести за межі небезпечної зони всіх працівників, які не беруть
участь у ліквідації НС;
- перевірити здійснення оповіщення людей про НС;
- забезпечити дотримання техніки безпеки працівниками, які беруть участь у
ліквідації НС ;
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
81
- організувати зустріч підрозділів МНС та Державної пожежної охорони,
надати їм допомогу у локалізації і ліквідації НС.
Після прибуття на НС підрозділів МНС та пожежної охорони повинен бути
забезпечений безперешкодний доступ їх до місця, де виникла НС.
4.3.3. Пожежна безпека
У науково–дослідній лабораторії знаходиться значна кількість твердих горючих
речовин і матеріалів (дерев'яні меблі, пластмасові вироби, гума, папір, що поглинає
покриття на стінках). Згідно НАПБ Б.07.005–86 «Визначення категорій приміщень
та споруд з вибухопожежної та пожежної безпеки», науково-дослідницька
лабораторія відноситься до пожежонебезпечних приміщень категорії В (тверді
горючі й важкогорючі речовини й матеріали, речовини й матеріали, які при
взаємодії з водою, киснем, повітря або один з одним здатні тільки горіти).
Згідно з класифікацією пожежних зон (відповідно до ДНАОП 0.00–1.32–01)
науково-дослідницька лабораторія відноситься до зон класу П–ІІа —
пожежонебезпеки, що містять тверді горючі речовини, нездатні переходити у
зважений стан.
Джерелами загоряння можуть бути електричні іскри, коротке замикання,
перевантаження електропроводки, несправність апаратури, паління в приміщенні.
Тому для запобігання пожежі в приміщенні проводяться пожежно-профілактичні
заходи: застосування запобіжників в електричних мережах, використання
пилонепроникних сполучних і розподільних коробок, а також проводиться
інструктаж з техніки пожежної безпеки.
Відповідно до ГОСТ 12.4.009–75, ДСТУ 3675–98 та ISO 394–77 «Первинні
засоби пожежогасіння» у науково-дослідницькій лабораторії (клас пожежонебезпеки
«Е») знаходяться два вогнегасника: вуглекислотний типу «ОУ–5» і порошковий
«ОП–2». «ОУ–5» розташований на висоті 1,5 м від підлоги поруч із вихідними
дверима.
У коридорі знаходяться коробки, у яких знаходиться пожежний кран і рукав, а
також знаходиться вогнегасник типу «ОХП–2».
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
82
В обох кінцях коридору знаходяться телефонні апарати, над якими знаходяться
таблички з номерами телефонів для виклику внутрішньої, а також, якщо потрібно,
міської пожежної охорони.
У науково–дослідній лабораторії є план евакуації у випадку виникнення
пожежі. Максимальна віддаленість робочих місць від евакуаційних виходів і
ширина евакуаційних проходів відповідає вимогам СНиП 2.04.09–85. Час евакуації
відповідає вимогам СНиП 2.01.02–85 та ДБН В.1.1–07–2002.
У приміщенні виконані всі вимоги НАПБ А.01.001–2004 «Правил пожежної
безпеки України».
Таким чином, у науково–дослідницькій лабораторії забезпечуються технічні та
організаційні рішення з пожежної безпеки.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
83
ВИСНОВКИ
1. Джерела електромагнітних випромінювання, середовище і шлях їх
поширення однозначно і нероздільно фізично пов'язані з елементами комп'ютера,
які здійснюють зберігання, обробку або передачу інформації, а також з паразитними
контурами ланцюгів електроживлення і заземлення.
2. Побічні електромагнітні випромінювання невід’ємні від процесів обробки
інформації в РЕА. При цьому всі ці процеси супроводжуються виникненням
коливань на комбінаційних частотах.
3. На основі дослідження каналів витоку інформації через побічні
електромагнітні випромінювання в лінії живлення дослідження було розроблено
адаптивний алгоритм та фільтр для придушення побічних електромагнітних
випромінюваннь.
4. Розроблена схема електрична принципова адаптивного мережевого фільтра
активної потужності створює високий опір, послідовній лінії гармонійного струму.
Маючи високу потужність з боку джерела, пасивний фільтр поглинає гармонійний
струм, створений нелінійним навантаженням.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
84
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Євграфов Д.В. «Фізичні основи захисту інформації в радіоелектронній
апаратурі»- 2014
2. M. Tarek, S. Mekhilef, N.A. Rahim. Application of adaptive notch filter for
harmonics currents.
3. Mu. Longhua. Application of adaptive filtering in harmonic analysis and detection.
IEEE/PES Transmission and distribution Conference & Exhibition, Asia and Pacific Dalian.
— China. — 2005. — pp 1-4
4. Ayhan Ozdemir, “ A digital adaptive filter for detecting harmonic, active and
reactive current” Institute of physics Publishing, Meas. Sci. — 2004. — pp. 1316 – 1322
5. H. Akagi, “New trends in active filters for power conditioning” IEEE Industry
Application magazine. — September 1998. — Vol. 4. — рp 21-30
6. Методические указаня к выполнению курсового проекта по курсу
«Конструирование и микроминиатюризация РЭА» для студентов специальности
«Конструирование и производство радиоаппаратуры» / Сост. Ю.Ф. Зиньковский, В.П.
Гондюл, В.И. Домнич, В.А. Поддубный. – Киев: КПИ. 1987. – 52 с.
7. Конструювання РЕЗ. Тепловологозахист: Навч. посібник / В.І.Домніч. – К.:
ІСДО, 1993. – 248 с.
8. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни
«Конструювання РЕЗ» та дипломних проектів – для студентів за напрямком
«Електронні апарати» /Укл.: Б.М.Уваров. – Київ: КПІ, 1998.
9. Пирогова Е.В. - Проектирование и технология печатных плат – 2005.
10. ГОСТ Р МЭК 61191-2-2010.
11. Конструирование РЭС : учебное пособие / А.П.Пудовкин, Н.А. Малков,
Н.А.Кольтюков. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос.техн. ун-та, 2007. – 88 с.
12. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Расчеты,
подтверждающие работоспособность РЭА. Обеспечение электромагнитной
совместимости и электрической прочности. Часть 1. Киев КПИ, 1985.
13. Журнал Радіо від 1 червня 2010 року.
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
85
14. Новосядлий С.П. - Адаптивні фільтри в цифровій обробці сигналів сучасних
телекомукаційних систем – 2013.
15. Володимир Василюк – Об’єкти захисту інформації та особливості технічних
каналів витоку і несанкціонованого доступу.- 2012.
16. Ячиков И.М., Кочержинская Ю.В., Гладишева М.М. – Методы и средства
защиты компьютерной информации 2007.
17. Каштанов С.Ф.- Охорона праці. Навчальний посібник. КПІ. 2012
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
86
ДОДАТОК А
ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015
87
К. О. Іщ
енко
, КіВРА
2015