Сравнителен анализ на методите и средствата за автоматизация на измерванията в специални технически изследвания

Сравнителен анализ на методите и средствата за автоматизация на измерванията по време на специални изследвания на техническите средства на електронните компютри в PEMIN.

Както е известно, фалшивото електромагнитно излъчване и смущения (PEMIN) от компютърно оборудване е един от възможните канали за изтичане на информация. Ръчното търсене и измерване на електронно изчислително оборудване PEMIN е трудоемък и продължителен процес. В същото време значителна част от операциите, извършвани от инженер-изследовател, са монотонни рутинни процедури: настройка на честотата, регистриране на откритата информация PEMIN, записване на честотите и нивата на тези излъчвания в таблица. Следователно автоматизирането на измерванията на PEMIN е важна и неотложна задача, както в практически, така и в теоретичен аспект. От гледна точка на теорията е необходимо разумно да се избере метод за автоматизация на измерването, но на практика е необходимо да се формира измервателен комплекс, който прилага този метод за автоматизация на измерването. За съжаление, в момента има значителни несъответствия в резултатите от измерванията, получени от известни автоматизирани системи, както и между резултатите, получени с помощта на автоматизирани системи и ръчно от квалифициран инженер-изследовател. Тази статия обсъжда съществуващите в момента методи за автоматизиране на измерванията на PEMIN и техните специфични реализации и идентифицира предимствата, недостатъците и ограниченията на приложението на всеки метод.

Задача за измерване на PEMIN

Както знаете, повечето информация PEMIN са поредица от правоъгълни импулси (пакети от правоъгълни импулси). Спектърът на такъв сигнал се описва от функцията (sin x)/x и има следния вид:

Порадинивото на страничните компоненти на сигнали с аудио обвивка е под нивото на централния пик, с ниво на сигнала малко над нивото на шума, страничните компоненти може да са под нивото на шума и аудио обвивката няма да се чуе. За да се чуе звуковата обвивка, е необходимо антената да се приближи до техническите средства, като по този начин се увеличи съотношението сигнал / шум. За измерване на нивото на сигнала антената, в съответствие с методологията, трябва да се отнесе на разстояние от 1 m или повече. Тъй като тази операция трябва да се повтори на голям брой честоти, общо отнема много време.

Търсенето на информационен PEMIN изисква от изследователя постоянна концентрация и концентрация. Но човек може да работи в този режим само за ограничено време: един, максимум два часа, след което се нуждае от почивка, необходимата продължителност на която се определя от индивидуалните му особености. При по-продължителна работа се наблюдава ефект, разговорно наричан "замъгляване", когато изследователят престава да идентифицира сигнали сред шума, пропуска хармоничните компоненти и прави грешки в измерванията. Постоянно нарастващият парк от електронни компютри, включително обработващи секретна и поверителна информация, изисква увеличаване на обема на специални изследвания. Пропорционалното увеличаване на персонала на инженерите-изследователи по очевидни причини не винаги е възможно. По този начин автоматизацията на процеса на измерване на PEMIN е естествено решение на проблема. Но бих искал качеството на работа да не страда.

Методи за автоматизация

Доскоро на вътрешния пазар инструментите за автоматизация на измерванията PEMIN бяха представени само от два комплекса:"Навигатор", произведен от ЗАО "Нелк" и "Зарница", произведен от Държавно унитарно предприятие "СНПО Елерон". В момента в продажба се появиха още две семейства комплекси за специални изследвания: "Легенда" от Федералното държавно унитарно предприятие "АЕЦ "Гама" и "Сигурд", произведен от ЗАО "Маском". Всички комплекси, по един или друг начин, решават един и същ проблем, следователно, несъмнено, те имат доста общи неща, но има разлики, и то много значителни. За да изясним тези разлики, нека разгледаме методите за автоматизация, използвани в комплексите.

Автоматизиране на откриването на хармонични компоненти на тестовия сигнал.

Постига се много значително ускоряване на работата: вместо няколко часа (или дори работни дни), специално проучване се извършва за няколко минути. В резултат на това инженерът-изследовател получава масачестоти и нива на сигнала (типичният брой открити компоненти е няколкостотин) и може да изчислява разузнавателни зони. За съжаление, резултатите от изчислението може да са неправилни. Факт е, че електромагнитната среда има тенденция да се променя с времето. В диапазона от 9 kHz до 1000 MHz има хиляди радиостанции и източници на радиосмущения. Някои от тях се включват и изключват от време на време и ако някой източник на радиоизлъчване не е работил по време на сканирането на спектъра на шума и се е включил по време на второто преминаване, неговата честота ще бъде в списъка на откритите компоненти. Естествено, това може произволно да промени изчислените размери на разузнавателните зони. По този начин операторът трябва ръчно да провери всички открити компоненти, което при достатъчно слаби сигнали отново ще отнеме време. Този метод работи наистина ефективно в безехови екранирани камери, които поради високата си цена са достъпни за много малко предприятия.

Автоматизация на измерване на нивата на сигнала. Комплексите, разглеждани в тази статия, са изградени на базата на чуждестранно радиоприемателно оборудване. Комплексът "Зарница" използва модифицирани сканиращи радиоприемници на AOR (Япония). Модификацията се състои в добавяне на междинен честотен цифров изходен сигнал към приемника, като системата е калибрирана така, че да измерва абсолютните стойности на нивата на сигнала. Точността и стабилността на измерените нива в такива инструменти поражда сериозни съмнения. Факт е, че AOR приемниците не са предназначени за радиоизмервания и AOR не гарантира стабилността на техните параметри. Следователно никой не може да гарантира точността на измерванията при промени в температурата, влажността, атмосфернитеналягане, както и известно време след калибриране и сертифициране. Фирмата Nelk, която имаше опит в разработването на измервателни системи, базирани на подобни модернизирани инструменти, беше принудена да се откаже от този подход, тъй като според специалистите на Nelk сканиращите приемници една година след калибрирането дадоха несъответствия с реалните стойности на нивото на сигнала с 9-10 dB, тоест няколко пъти.

Комплексите "Навигатор" и "Легенда" използват спектрални анализатори от серията Agilent Technologies 85xx и ESA (E4411B и др.). "Легенда" може да бъде оборудвана и с измервателни приемници на Rohde & Schwarz или битови устройства (произведени от СКБ "РИАП"). Тези опции за конфигурация обаче трудно могат да бъдат препоръчани за масова употреба поради високата цена на първото от тези устройства и недостъпността на последното (времето за доставка на домашно устройство може да се окаже дори по-дълго от времето за доставка на устройство, произведено в чужбина, измерено в месеци). Комплексите "Sigurd" работят със спектрални анализатори на IFR (Marconi) и Agilent Technologies (серия ESA). Това са метрологични инструменти, които имат детектор и позволяват измерване на пиковите стойности на нивата на електромагнитно излъчване. Разбира се, устройството трябва да бъде калибрирано и проверено, което трябва да бъде потвърдено с метрологичен сертификат или, ако устройството е включено в регистъра на средствата за измерване на Държавния стандарт, със сертификат за проверка. Въпреки това, само инструменти, които са оборудвани с квази-пиков детектор, могат да получат пикови (квази-пикови) стойности директно. Ако такъв детектор не е включен в инструмента, тогава правилното измерване на пиковите нива изисква използването на специална техника. Измервателните параметри като времето трябва да се спазват стриктносканиране, честотна лента, избор на детектор, в противен случай при някои вълнови форми стойностите на нивото, получени с помощта на спектралния анализатор, може да се различават от действителните пикови стойности. Следователно в автоматизираните системи, изградени на базата на спектрални анализатори, трябва да се приложи метод за правилно измерване на пиковите стойности и неговата работа трябва да бъде проверена по време на сертификационните тестове на комплекса. В момента подобна техника, съгласувана с Ростест и потвърдена със сертификат от Държавната техническа комисия към президента на Руската федерация, се използва само в комплексите Легенда.

Измерване на поглъщанията в електрозахранващата мрежа, линии и комуникации. Съгласно действащия NMD, измерването на смущенията в електрозахранващата мрежа трябва да се извършва с помощта на фиктивна мрежа или сонди за напрежение. Известно е, че фиктивната мрежа е доста сложно и сравнително скъпо устройство, но измерванията, направени с нея, обикновено са по-точни от измерванията, направени със сонда за напрежение. „Чиста“ мрежа, имитирана от мрежов еквивалент, дава възможност за измерване на смущения в електрозахранващата мрежа, създадени от изследваното техническо устройство, чието ниво е с 4-6 dB по-високо от собствения шум на мрежовия еквивалент, докато точността на измерванията, извършени с помощта на сонда за напрежение, зависи от нивата на шума на захранващата мрежа. Мрежовият еквивалент EMCO 3810/2 е включен в основния комплект за доставка на комплексите Legend (по искане на клиента производителят може да замени мрежовия еквивалент със сонди за напрежение, произведени от Agilent Technologies или местно производство от SKB RIAP и др.). Тестерът за напрежение, произведен от IFR, се доставя като допълнителна опция към комплексите Sigurd. Комплекси "Навигатор" и "Зърница" не са снабдени със сонди за напрежение илимрежови еквиваленти, включените в тях измервателни токоприемници могат да се използват само за откриване на смущения, но не и за измерване на техните нива, но това противоречи на настоящата методика, която изисква измерване на нива на напрежение, а не сила на тока. Изглежда, че този момент не е пряко свързан с автоматизацията, но това не е съвсем вярно. Според нас за автоматизираните измервателни системи е много важна възможността за използване на различни приемни устройства в техния състав: антени, сонди за напрежение, мрежови еквиваленти. Съответно софтуерът на комплекса трябва да осигури механизъм за поддръжка на допълнителни приемни устройства, а именно възможност за въвеждане на параметри като работен обхват, коефициенти на антената (коефициенти на затихване или усилване) и тяхното автоматично отчитане по време на измервания. Към днешна дата комплексите "Легенда" имат такъв механизъм.

Изводи

Комплексите за провеждане на специални изследвания, представени на вътрешния пазар, позволяват автоматично решаване на редица задачи за измерване на PEMIN и са в състояние да улеснят в една или друга степен работата на инженер-изследовател и да повишат неговата производителност. Комплексите, базирани на сканиращи приемници („Зарница“), са подходящи за бърз анализ на спектъра на PEMIN, излъчван от техническо устройство, но не осигуряват висока точност на измерване. Ако е необходимо да се издаде заповед за експлоатация на техническо съоръжение, измерванията, извършени с този комплекс, подлежат на задължителна ръчна проверка с помощта на метрологично измервателно оборудване (измервателни приемници или спектрални анализатори). Комплексите "Навигатор" са подходящи за извършване на достатъчно точни измервания на PEMIN в екранирани помещения(безехови екранирани камери), обаче, резултатите от измерването могат да бъдат правилни само ако са внимателно ръчно проверени с помощта на инструментите на самия навигатор. Комплексите "Легенда" ви позволяват да извършвате измервания, които не изискват ръчна проверка, което се потвърждава от сертификата на Държавната техническа комисия. Очевидно същото може да се каже и за комплексите Sigurd след приключване на съответните сертификационни тестове. Но използването на комплексите "Легенда" и "Сигурд" изисква операторът да бъде достатъчно висококвалифициран и да има ясни познания за методологията за провеждане на специални изследвания, тъй като същинската изследователска, творческа част от методиката - разкриване на структурата на тестовия сигнал, създаване на еталонно изображение, формиране на задача за извършване на измервания - остава за човека. Дали обаче това обстоятелство трябва да се счита за недостатък, решавате вие. Убедени сме, че високата квалификация и знания винаги са били и остават в основата на професионалния подход.