Informatics Point

Информатика и проектирование

Физические принципы работы и способы применения обнаружителей пустот

Для получения доступа к сведениям, носящим конфиденциальный характер, в любой организации средствами технической разведки злоумышленника (чаще всего конкурирующей организации) применяется множество способов, одним из которых является использование закладных устройств

, или т.н. «закладок». В общем виде закладка представляет собой ретранслятор, на вход которого поступает первичный сигнал, несущий информацию, а на выходе − сигнал, согласованный с характеристиками среды, в котором он будет распространяться. Разнообразие закладных устройств порождает многообразие вариантов их классификаций.

По виду носителя информации, распространяющейся от закладных устройств, их можно разделить на проводные

и излучающие закладные устройства

. Носителем информации от проводных жучков является электрический ток, который распространяется по электрическим проводам, а излучающие закладные устройства передают информацию с помощью радио- и ИК-сигналов.

В зависимости от вида первичного сигнала проводные и излучающие закладные устройства делят на акустические

и аппаратные

. Акустические закладные устройства

содержат микрофон, преобразующий акустические сигналы в электрические.

Аппаратные закладки

устанавливаются в телефонных аппаратах, ПЭВМ и других радиоэлектронных средствах. Входными сигналами для них являются электрические сигналы, несущие речевую информацию (в телефонных аппаратах), или информационные последовательности, циркулирующие в ПЭВМ при обработке конфиденциальной информации. В таких закладках отсутствует микрофон, что упрощает их конструкцию, и имеется возможность использовать для электропитания энергию средства, в котором установлен жучок.

Установка закладных устройств возможна с заходом злоумышленника в помещение, где производится их размещение, или без захода. Первый вариант позволяет более рационально разместить закладку как с точки зрения энергетики, так и скрытности, но связан с повышенным риском для злоумышленника. Поэтому в случаях, когда создаются предпосылки для дистанционной (беззаходовой) установки закладки, их забрасывают в помещение или ими выстреливают из пневматического ружья или лука.

В случае, когда закладки устанавливаются злоумышленниками еще на этапе строительства здания, во время ремонта помещения или же в прочих условиях, когда у средств технической разведки есть достаточно времени и достаточно большая вероятность того, что во время установки их никто не засечет, широко используется установка закладных устройств с применением естественных или искусственных пустот в сплошных средах (кирпичных и бетонных средах, деревянных конструкциях и т.д.). Для обнаружения и ликвидации данных акустических закладок применяются так называемые обнаружители пустот.

В простейшем случае пустоты в стене или любой другой сплошной среде обнаруживаются путем их простукивания. Пустоты в сплошных средах изменяют характер распространения структурного звука, в результате чего воспринимаемые слуховой системой человека спектры звуков в сплошной среде и в пустоте отличаются.

В более сложных ситуациях используют технические средства обнаружения пустот

. Эта группа приборов использует физические свойства среды, в которой может размещаться закладное устройство, или свойства элементов закладных устройств, независимые от режима их работы.

Так как в пустотах сплошных сред могут устанавливаться долговременные дистанционно-управляемые закладные устройства, то выявление и обследование пустот проводится при «чистке» помещений.

Технические средства обнаружения пустот позволяют повысить достоверность выявления пустот. В качестве таких средств могут применяться:

· различные ультразвуковые приборы, в том числе медицинского назначения:

· специальные обнаружители пустот, использующие один из следующих физических принципов:

¾ отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты;

¾ различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды;

· тепловизоры:

· металлодетекторы;

Ультразвуковые приборы

, которыми исследуют сплошные среды на предмет обнаружения пустот, имеют те же принципы работы, что и медицинские приборы, поэтому рассмотреть принцип их работы можно на примере медицинской ультразвуковой диагностики, или УЗИ.

Ультразвуковая диагностика - визуальная методика, использующая звуковые волны высокой частоты. Частоты колеблются от 2 до 10 МГц, причем наивысшая частота, слышимая для человеческого восприятия, это 20 кГц.

Ультразвуковой датчик содержит один или более кристаллов с пьезоэлектрическими свойствами. Если кристалл поместить в электрическое поле, он деформируется и производит звуковые волны характерной частоты. Это явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Пульсирующий электрический ток, проходя через кристаллы датчика, производит короткие импульсы звуковых высокочастотных волн, сигнал от которых длится микросекунды.

Если датчик находится в контакте с поверхностью тела, звуковые волны проходят через ткани. Различные ткани имеют разную сопротивляемость звуку, т.е. обладают акустическим сопротивлением. Средняя скорость прохождения звуковых волн сквозь мягкие ткани - около 1540 м/с; сквозь кость - около 4000 м/с; сквозь воздух - приблизительно 300 м/с. Там, где звуковые волны встречают препятствия между двумя обладающими разным акустическим сопротивлением тканями, часть звуковой волны отражается. Если разница в показателях сопротивления велика (например, мягкая ткань - воздух или мягкая ткань - кость), отражается большая часть звуковой волны, а оставшаяся проходит в более глубокие слои. Если разница в сопротивлении небольшая, отражается лишь небольшая часть, а большая часть звука проходит в более глубокие слои ткани. Если препятствие перпендикулярно первоначальному звуковому лучу, эхо отражения вернется назад к источнику. Ткани, расположенные под углом к звуковому лучу, вызывают рассеянное отражение. Таким образом, сила эхо зависит от разницы сопротивлений на границе сред, а также от угла, под которым ткань находится по отношению к лучу. По мере прохождения звукового луча через ткани он постепенно ослабевает, благодаря совместному влиянию отражения, рассеяния и поглощения.

Отраженный звук выявляется тем же кристаллом. Интервалы между импульсами испускаемого ультразвука достаточно велики, чтобы позволить уловить и проанализировать отраженные эхо-волны перед посылкой следующего импульса. Возвращающиеся эхо-волны вызывают механическую деформацию кристалла и электрические сигналы посылаются благодаря пьезоэлектрическому эффекту. Эти сигналы анализируются в соответствии с силой и глубиной отражения, а затем выводятся на экран.

Аналогично ультразвуковые приборы используются и при проведении мероприятий по поиску пустот в сплошных средах, т.к. скорость звуковой волны в сплошной среде и в воздухе существенно различается.

Специальные технические средства

, использующие в качестве принципа своей работы отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты, работают следующим образом.

В пустоте (воздухе) диэлектрическая постоянная близка к единице, для бетона, кирпича, дерева она значительно больше. Диэлектрики с разными значениями диэлектрической постоянной по-разному деформируют электрическое поле, создаваемое обнаружителем пустоты. По изменению диэлектрической индукции локализуется пустота. Так обнаружитель пустот «Кайма» выявляет полости в кирпичных или бетонных стенах размером 6х6х12 см и 6х6х25 см.

Аналогично работают и приборы, использующие различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды.

Эффективным средством выявления пустот в стенах, нагретых на несколько градусов выше температуры воздуха в помещении, являются тепловизоры

. Чувствительность охлаждаемых тепловизоров достигает 0.01 градуса по Цельсию, неохлаждаемых - на порядок хуже. За счет разницы теплопроводности бетона или кирпича стен и воздуха границы пустот с воздухом при нагревании или охлаждении помещения могут наблюдаться на экране тепловизора.

В металлодетекторах

используются магнитные и электрические свойства электропроводящих материалов, которые в той или иной степени присутствуют в закладных устройствах. Любая закладка содержит токопроводящие элементы: резисторы, индуктивности, соединительные токопроводники в навесном или микроминиатюрном исполнении, антенну, корпус элементов питания, металлический корпус закладки.

Принципы работы металлодетекторов основаны на измерении и селекции изменений характеристик сигналов, наводимых в измерительной катушке металлодетектора полями вихревых токов в исследуемом объекте, а также из­менений активного и реактивного сопротивлений катушки. Вихревые токи возникают при облучении объекта магнитным полем, создаваемым другой, так называемой поисковой катушкой металлодетектора. На эту катушку поступает аналоговый или импульсный сигнал от соответствующего генератора металлодетектора. Наводимые в приемной катушке сигналы усиливаются и анализируются встроенным в металлодетектор микропроцессором.

Характеристики сигнала в измерительной катушке зависят от размеров токопроводящей поверхности объекта, ее электропроводности, магнитной проницаемости материала и частоты поля. Частоту поля подбирают в зависимости от задач, решаемых металлодетектором. В детекторах, применяемых для поиска закладок, частота составляет несколько кГц. Компенсация сигналов в измерительной катушке, возникающих в результате непосредственного действия мощного поля поисковой катушки и помех, достигается за счет соответствующего пространственного расположения поисковой и измерительной катушек, использования компенсационной катушки с параметрами, идентичными параметрам измерительной, но с противоположным направле­нием намотки провода, а также электронным путем.

    Лучшие статьи по информатике

    Электронные трансформаторы на основе высокочастотных структур с переключаемыми конденсаторами для автономных систем электроснабжения
    Из основных тенденций развития радиоэлектронных средств (РЭС) и систем связи следует отметить с одной стороны все возрастающую степень использования интегра ...

    Проектирование типовых электронных схем
    Разработка любого радиоэлектронного устройства в настоящее время остается в значительной степени не техникой, а искусством . Однако за полвека развития пол ...

    Разработка и проектирование беспроводной компьютерной сети класса
    Монтаж кабеля проводной сети в труднодоступных местах, систематические выдёргивания кабеля из компьютера - все эти проблемы с проводной сетью существуют во ...

    Меню сайта