УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2004 года по МПК G08B13/16 H04K3/00 

Изобретение относится к области устройств охранно-пожарной сигнализации ультразвукового типа и может быть использовано на объектах информатизации, на которых циркулирует акустическая информация, требующая защиты от утечки.

Известны устройства для тревожной сигнализации (см., например, авт. св. СССР №291222, 06.01.1971; ЕР 0473835, 11.03.1992).

В устройстве авт. св. СССР №291222 к выходу приемного электроакустического преобразователя подключены усилитель несущей частоты, детектор и усилитель низкой частоты. Далее сигнал поступает в канал частотной обработки сигнала, состоящий из двух ветвей - основной и компенсационной, на выходе которых сигнал суммируется. После частотной обработки сигнал поступает на пороговый и исполнительный блоки. Исполнительный блок формирует тревожный сигнал.

В устройстве ЕР 0473835 к выходу приемного электроакустического преобразователя подключены два канала обработки сигнала - амплитудный и частотный, с которых сигнал поступает в запоминающий блок и блок сравнения. С выхода запоминающего блока сигнал подается на блок сравнения. Блок сравнения формирует тревожный сигнал.

Известные аналоги обеспечивают формирование сигнала о возникновении пожара или о попадании в охраняемое помещение нарушителя при определенном изменении интерференционной картины ультразвукового поля за определенный интервал времени. Однако указанные аналоги имеют недостатки. При наличии в охраняемом помещении акустической информации возможна ее утечка (несанкционированное прослушивание).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для тревожной сигнализации авт. св. СССР №436373, М. Кл. G 08b 13/18, заявл. 27.02.1973, опубл. 15.07.1974.

Известное устройство-прототип состоит из генератора, излучающего и приемного электроакустических преобразователей ультразвуковой частоты, усилителя высокой частоты, смесителя, усилителя низкой частоты, блока сигнализации о нарушителе и блока сигнализации о пожаре.

Первый выход генератора подключен к излучающему электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, второй выход генератора подключен ко второму входу смесителя, выход которого подключен ко входу усилителя низкой частоты, выход которого подключен к сигнальному входу блока сигнализации о нарушителе и входу блока сигнализации о пожаре, выход которого подключен к управляющему входу блока сигнализации о нарушителе, вход усилителя высокой частоты подключен к приемному электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, а выход - к первому входу смесителя.

При возникновении пожара или попадании нарушителя в охраняемое помещение изменяется интерференционная картина установившегося поля ультразвуковых волн и устройство-прототип формирует тревожный сигнал.

Недостатком прототипа является возможность утечки акустической информации, циркулирующей в охраняемом помещении.

Целью изобретения является разработка устройства для тревожной сигнализации, обеспечивающего защиту от утечки акустической информации, циркулирующей в охраняемом помещении, путем ее зашумления.

Для достижения сформулированной цели в известное устройство для тревожной сигнализации, содержащее генератор, первый выход которого подключен к излучающему электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, а второй выход подключен ко второму входу смесителя, выход которого подключен ко входу усилителя низкой частоты, выход которого подключен к сигнальному входу блока сигнализации о нарушителе и входу блока сигнализации о пожаре, выход которого подключен к управляющему входу блока сигнализации о нарушителе, усилитель высокой частоты, вход которого подключен к приемному электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, дополнительно введены генератор шума, излучающий электроакустический преобразователь звуковой частоты, фазовращатель, аттенюатор и сумматор. Первый выход генератора шума подключен к излучающему электроакустическому преобразователю звуковой частоты, а второй - ко входу фазовращателя. Выход фазовращателя подключен к сигнальному входу аттенюатора. Управляющий вход аттенюатора подключен ко второму выходу усилителя высокой частоты, первый выход которого подключен ко второму входу сумматора. Первый вход сумматора подключен к выходу аттенюатора, а выход сумматора подключен к первому входу смесителя.

Благодаря новой совокупности существенных признаков, за счет введения генератора шума и излучающего электроакустического преобразователя звуковой частоты обеспечивается маскирование акустической информации шумом, а за счет введения фазовращателя, аттенюатора и сумматора обеспечивается компенсация влияния маскирующего шума на работу устройства. Этим достигается защита от утечки акустической информации, циркулирующей в охраняемом помещении, и возможность расширения области применения заявленного устройства, в частности, для охраны объектов информатизации.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники, также, не выявлена известность влияния предусматриваемых (существенными признаками заявленного изобретения) преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленное устройство поясняется чертежами:

- фиг.1 - структурная схема устройства;

- фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство для тревожной сигнализации, показанное на фиг.1, состоит из генератора 1, излучающего 2 и приемного 3 электроакустических преобразователей ультразвуковой частоты, усилителя высокой частоты 4, смесителя 5, усилителя низкой частоты 6, блока сигнализации о нарушителе 7, блока сигнализации о пожаре 8, генератора шума 9, излучающего электроакустического преобразователя 10 звуковой частоты, фазовращателя 11, аттенюатора 12 и сумматора 13.

Первый 1₁ выход генератора 1 подключен к излучающему электроакустическому преобразователю 2 ультразвуковой частоты, второй 1₂ выход генератора 1 подключен ко второму 5₂ входу смесителя 5. Выход смесителя 5 подключен ко входу усилителя низкой частоты 6. Выход усилителя низкой частоты 6 подключен к сигнальному 7₁ входу блока сигнализации о нарушителе 7 и входу блока сигнализации о пожаре 8. Выход блока сигнализации о пожаре 8 подключен к управляющему 7₂ входу блока сигнализации о нарушителе 7. Вход усилителя высокой частоты 4 подключен к приемному электроакустическому преобразователю 3 ультразвуковой частоты. Первый 9₁ выход генератора шума 9 подключен ко входу излучающего электроакустического преобразователя 10 звуковой частоты, а второй 9₂ выход - ко входу фазовращателя 11. Выход фазовращателя 11 подключен к сигнальному 12₁ входу аттенюатора 12. Управляющий 12₂ вход аттенюатора 12 подключен ко второму 4₂ выходу усилителя высокой частоты 4, первый 4₁ выход которого подключен ко второму 13₂ входу сумматора 13. Первый 13₁ вход сумматора 13 подключен к выходу аттенюатора 12, а выход сумматора 13 подключен к первому 5₁ входу смесителя 5.

Генератор шума предназначен для формирования электрических колебаний "белого шума". Схемы генераторов шума известны и описаны, например, в книге Андрианова В.И., Бородина В.А., Соколова А.В. "Шпионские штучки" и устройства для защиты объектов и информации" (СПб.: Лань, 1996; например, с. 144, рис.3.29).

Излучающий электроакустический преобразователь звуковой частоты предназначен для преобразования электрических колебаний в механические. В качестве такого электроакустического преобразователя можно использовать любой широкополосный громкоговоритель, например, 10ГД-36-40.

Фазовращатель предназначен для изменения фазы сигнала. Схемы фазовращателей известны и показаны, например, в книге Боровского В.П., Костенко В.И., Михайленко В.М., Партала О.Н. "Справочник по схемотехнике для радиолюбителя"./ Под ред. В.П.Боровского (К.: Технiка, 1987; например, с.275, рис. 12.25).

Аттенюатор предназначен для уменьшения уровня сигнала. В качестве аттенюатора может быть использован делитель напряжения, схемы которых известны и приведены, например, в книге Тимонтеева В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. "Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре" (М.: Радио и связь, 1982; например, с.55, рис.4.3).

Сумматор предназначен для сложения сигналов. Схемы сумматоров известны и описаны, например, в книге Титце У., Шенк К. "Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство" (пер. с нем., М.: Мир, 1982; например, с.137, рис.11.1).

Устройство работает следующим образом. Ультразвуковые электрические колебания, вырабатываемые генератором 1 и поступающие с его первого 1₁ выхода на излучающий электроакустический преобразователь 2 ультразвуковой частоты, преобразуются в механические и излучаются в окружающее пространство. В результате многократного переотражения колебаний от стен и предметов в помещении устанавливается определенная интерференционная картина ультразвукового поля (фиг.2,а - мелкий пунктир). Приемный электроакустический преобразователь 3 ультразвуковой частоты воспринимает механические колебания, преобразует их в электрические и передает на вход усилителя высокой частоты 4.

При возникновении в охраняемом помещении акустической информации (фиг.2,а - крупный пунктир), она распространяется во всех направлениях и переотражается от стен и предметов. В помещении устанавливается переменное звуковое поле. Перехват информации, содержащейся в данном звуковом поле, возможен с помощью аппаратуры разведки по акустическому и виброакустическому каналам утечки. Для защиты акустической информации от утечки по данным каналам применяется способ активной защиты - маскирующее зашумление. С этой целью электрические колебания "белого шума", вырабатываемые генератором шума 9 и поступающие с его первого 9₁ выхода на излучающий электроакустический преобразователь 10 звуковой частоты, преобразуются в механические и излучаются в окружающее пространство. В охраняемом помещении, дополнительно к уже существующему ультразвуковому полю, устанавливается звуковое поле "белого шума" (фиг.2,а - сплошная линия). Интенсивность данного звукового поля шума устанавливается такой, чтобы отношение сигнал/шум исключало возможность утечки информации.

Акустическая информация, циркулирующая в охраняемом помещении, и установившееся в охраняемом помещении звуковое поле "белого шума" оказывают механическое воздействие на приемный электроакустический преобразователь 3 ультразвуковой частоты и с его выхода поступают на вход усилителя высокой частоты 4.

При прохождении через приемный электроакустический преобразователь 3 ультразвуковой частоты и усилитель высокой частоты 4, в силу их селективных свойств, сигнал ультразвуковой частоты усиливается, а сигналы звуковой частоты ослабляются и на первый 4₁ выход усилителя 4 поступают:

- усиленный сигнал ультразвукового поля;

- ослабленный сигнал звукового поля "белого шума";

- ослабленный сигнал, содержащий акустическую информацию.

Для того чтобы имеющий большую интенсивность сигнал звукового поля "белого шума" не влиял на устойчивость работы устройства для тревожной сигнализации и не вызывал его ложных срабатываний, в устройство введена цепь компенсации, состоящая из фазовращателя 11, аттенюатора 12 и сумматора 13.

Со второго 9₂ выхода генератора шума 9 электрический сигнал звукового поля "белого шума" поступает на вход фазовращателя 11, в котором фаза сигнала меняется на 180°, и далее сигнал поступает на сигнальный 12₁ вход аттенюатора 12 (фиг.2,б). На управляющий 12₂ вход аттенюатора 12 со второго 4₂ выхода усилителя высокой частоты 4 поступает опорный сигнал, соответствующий ослаблению частот звукового диапазона приемным электроакустическим преобразователем 3 ультразвуковой частоты и усилителем высокой частоты 4. В результате преобразований сигнала в фазовращателе 11 и аттенюаторе 12 уровень сигнала звукового поля "белого шума" на выходе аттенюатора 12 (фиг.2,в) равен уровню сигнала звукового поля "белого шума" на первом 4₁ выходе усилителя высокой частоты 4 (фиг.2,г) и отличается от него по фазе на 180°.

Поступая на сумматор 13 по первому 13₁ и второму 13₂ входам, сигналы складываются. В результате сложения на выходе сумматора 13 образуется сигнал ультразвуковой частоты и ослабленный сигнал, содержащий акустическую информацию (фиг.2,д). Данный сигнал поступает с выхода сумматора 13 на первый 5₁ вход смесителя 5. На второй 5₂ вход смесителя 5 поступает сигнал ультразвуковой частоты со второго 1₂ выхода генератора 1.

Сигнал, содержащий акустическую информацию, при дальнейшем прохождении по элементам устройства, в силу их селективных свойств, ослабляется до уровня, не влияющего на устойчивость работы устройства для тревожной сигнализации, и не вызывает его ложных срабатываний.

При возникновении в зоне обнаружения пожара или проникновении нарушителя, вследствие изменения амплитудно-фазовых соотношений и проявления эффекта Доплера, изменяется интерференционная картина ультразвукового поля, установившегося в охраняемом помещении. Тогда ультразвуковой сигнал на первом 5₁ входе смесителя 5 будет отличаться от ультразвукового сигнала на втором 5₂ входе смесителя 5. Разность этих двух сигналов выделяется смесителем 5, подается на вход усилителя низкой частоты 6 и далее на сигнальный 7₁ вход блока сигнализации о нарушителе 7 и на вход блока сигнализации о пожаре 8. В данных блоках производится анализ поступающего сигнала по частоте, амплитуде, длительности и формируются сигналы о возникновении пожара или о проникновении на объект нарушителя. С выхода блока сигнализации о пожаре 8 сигнал о наличии или отсутствии пожара поступает на управляющий 7₂ вход блока сигнализации о нарушителе 7, обеспечивая взаимодействие блоков при их работе.

Таким образом, введение в устройство для тревожной сигнализации генератора шума, излучающего электроакустического преобразователя звуковой частоты, фазовращателя, аттенюатора и сумматора позволяет обеспечить маскирующее зашумление акустической информации и компенсировать влияние звукового поля "белого шума" на устойчивость работы устройства. Это исключит утечку акустической информации, циркулирующей в охраняемом помещении, что обеспечит расширение области применения устройства.

Изобретение относится к области устройств охранно-пожарной сигнализации ультразвукового типа и может быть использовано на объектах информатизации, где циркулирует акустическая информация, требующая защиты. Техническим результатом является обеспечение защиты от утечки акустической информации, циркулирующей в охраняемом помещении. Для этого устройство содержит генератор, излучающий и приемный электроакустические преобразователи ультразвуковой частоты, усилители высокой и низкой частоты, смеситель, блоки сигнализации о нарушителе и сигнализации о пожаре, генератор шума, фазовращатель, аттенюатор, сумматор, излучающий электроакустический преобразователь звуковой частоты. 2 ил.

Устройство для тревожной сигнализации, содержащее генератор, первый выход которого подключен к излучающему электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, а второй выход подключен ко второму входу смесителя, выход которого подключен ко входу усилителя низкой частоты, выход которого подключен к сигнальному входу блока сигнализации о нарушителе и входу блока сигнализации о пожаре, выход которого подключен к управляющему входу блока сигнализации о нарушителе, усилитель высокой частоты, вход которого подключен к приемному электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, отличающееся тем, что дополнительно введены генератор шума, излучающий электроакустический преобразователь звуковой частоты, фазовращатель, аттенюатор и сумматор, первый выход генератора шума подключен ко входу излучающего электроакустического преобразователя звуковой частоты, а второй выход - ко входу фазовращателя, выход которого подключен к сигнальному входу аттенюатора, управляющий вход которого подключен ко второму выходу усилителя высокой частоты, первый выход которого подключен ко второму входу сумматора, первый вход которого подключен к выходу аттенюатора, а выход сумматора подключен к первому входу смесителя.