Специальные исследования в области акустики и виброакустики

 

Исследования в области акустики проводятся практически исключительно по отношению к выделенным помещениям (блоку выделенных помещений). Объектом исследований в этой области являются ограждающие конструкции помещения, все отходящие каналы, трубопроводы и другие инженерные конструкции.

Методика проведения исследований и нормы защищенности в этой области определяются в настоящее время либо НМД АРР, либо соответствующим дополнением к СТРК.

Основное содержание работ

Рассмотрим поэтапно весь комплекс работ, составляющих специальные исследования в области акустики и виброакустики (СИ АВАК) для выделенного помещения. Причем в той последовательности, в которой мы рекомендуем составление протокола СИ АВАК.

Название организации, выполняющей СИ (лицензиата), ссылка на его лицензии и название объекта СИ.

Объекты контроля (ВП) и их краткое описание.

Уровень защиты для каждого из них (категория ВП).

Размещение ВП.

Перечень граничащих с ВП помещений (во всех направлениях, «по сфере»). В этом разделе рекомендуется приводить план ВП, их размещение по отношению к смежным помещениям.

Перечень ограждающих конструкций (ОК).

 

ОБЪЕКТЫ КОНТРОЛЯ И ИХ ОПИСАНИЕ

Ограждающие конструкции. Рассмотрение ограждающих конструкций должно производиться прежде всего с их подробного структурного построения. Все стены, перегородки, перекрытия должны быть подробно описаны. Это необходимо для обоснования проведения (или отказа от проведения) конкретных акустических или вибрационных измерений. Нетрудно понять, что измерять акустическую защищенность капитальной стены (кирпичная кладка 640 мм, штукатурка 20 мм, каркас - деревянный брус 40 х 40 мм, минвата 40 мм, декоративная ДСП 20 мм) бессмысленно. А защищенность перегородки (гипсокартон 12,5 мм, металлический профиль 75 х 40 мм, зазор 100 мм, гипсокартон 12,5 мм, обои) оценить просто необходимо.

При описании ограждающих конструкций особое внимание необходимо уделить имеющимся проемам, проломам, трещинам, зазорам. Каждый из таких «звуководов» требует контрольного замера, так как способен свести к нулю защищенность любой ограждающей конструкции. Отсутствие/наличие таких «неоднородностей» в ограждающих конструкциях должно оговариваться в протоколе отдельно. Примеры описания ограждающих конструкций и инструментального контроля (ИК) приведены в Приложении к настоящему курсу.

Окна. Описание окон должно быть не менее подробным. Поскольку от вида остекления, материала рам и оконной коробки, числа стекол, размеров и количества отдельных фрамуг зависит количество контрольных точек измерений, а, следовательно, и объем СИ, затраты на них.

Двери. Столь же подробное описание.

Инженерные конструкции (ИК).

Контролируемая зона. Как указывалось выше - конкретное, «привязанное» к потенциальным каналам утечки.

Исследуемое помещение должно быть проанализировано, в первую очередь, с точки зрения определения конкретных границ контролируемой зоны, причем раздельно для акустических (включая непреднамеренное прослушивание) и вибрационных каналов. Отметим, что информация о границах контролируемой зоны должна быть сформирована до начала специальных исследований и ее подготовка не входит в комплекс специальных исследований. Это исходные данные заказчика.

Так, например, граница КЗ для акустической речевой информации (за счет непреднамеренного прослушивания) может пройти по ограждающим конструкциям, а в системе вентиляции - по плоскости вентиляционной решетки в ближайшем к ВП помещении напротив. А может пройти и по технологическому окну в вентиляционном коробе в фальшпотолке коридора непосредственно рядом с выделенным помещением. Внешняя стена выделенного помещения (стена здания), включая окна, может быть границей контролируемой зоны, если это первый этаж, а если это более высокий этаж и потенциальный противник не может находится вблизи нее, то в этом направлении канал утечки (акустический, за счет непреднамеренного прослушивания) может отсутствовать. Вариантов может быть много, и каждый является основанием для проведения/непроведения измерений в том или ином направлении.

Аналогично анализируются потенциальные вибрационные каналы возможной утечки по отношению к границам контролируемой зоны для них. Так, например, при наличии собственного, расположенного в пределах контролируемой зоны теплопункта (котельной) система отопления вообще не образует канала утечки. А при наличии прямого городского теплоснабжения придется решать, где пройдет граница контролируемой зоны для данного канала - по трубам на выходе из здания или по трубам при выходе из выделенного помещения. Разница для специальных исследований весьма существенная.

Вид проводимого контроля (аттестационный или текущий).

Виды разведок, которым осуществляется противодействие, виды каналов утечки и конкретные направления.

В этом разделе, на основании всего вышеизложенного и изначальной задачи, определяются все основные элементы выделенных помещений, которые должны быть инструментально исследованы (измерены).

Описание применяемых мер и средств защиты.

В разделе описываются все меры и средства защиты. В первую очередь - активные, т.е. системы акустического и/или вибрационного зашумления. Пассивные меры типа звукопоглощающих покрытий, прокладок, обшивок, уплотнителей и т.д. обычно уже описаны выше. В данном разделе рекомендуется приводить фотографии и/или схемы размещения колонок или вибродатчиков зашумления, указывать схемы их подключения к генераторам и другую информацию, облегчающую выбор конкретных точек измерения с целью оценки эффективности систем защиты.

Перечень измерительной аппаратуры. Содержание этого раздела достаточно подробно изложено выше.

Таблицы результатов измерений и расчета показателя противодействия. В данном разделе приводятся краткие условия проведения измерений, размещения конкретных точек измерений и элементов измерительного комплекса. Рекомендуется приводить фотографии размещения элементов измерительного комплекса по отношению к измеряемым конструкциям или давать схемы их размещения. Как правило, это проще и информативнее, чем словесное описание. Для конкретных точек, отличающихся по методике замера от других, рекомендуется описывать эти отличия.

В точном соответствии с нормативно-методическими документами по акустической разборчивости речи (АРР) рассчитываются соотношения сигнал/шум в каждой октавной полосе, а если хоть одно из них не соответствует норме, то рассчитывается значение словесной разборчивости.

В Приложении к настоящему пособию приведены примеры таблицы измерений и расчетов в соответствии с нормативно-методическими документами по акустической разборчивости речи.

Формируемые системой «Шепот» таблицы измерений, несколько отличаются от рекомендуемых в нормативно-методическими документами по акустической разборчивости речи. Включая в себя все предусмотренные параметры и ряд дополнительных, они имеют более логичную, на наш взгляд, структуру, более информативны и «читабельны».

Заключение. В этом разделе приводятся сводные выводы по защищенности (или незащищенности) всех ОК и ИК исследованных ВП и эффективности эксплуатируемых САЗ.

 

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

 

Вся утвержденная методика измерений в области акустики и виброакустики основана на измерении двух величин - звукового давления (в воздушной среде) и виброускорения (на поверхности твердого тела). Оба параметра измеряются специализированными приборами - шумомерами с подключаемыми к ним датчиками - микрофоном и акселерометром. Дополнительно необходим источник акустического тест-сигнала, т.е. генератор-усилитель с акустическим излучателем - колонкой. Поскольку чаще всего измерения проводятся на шумовом тест-сигнале (что не исключает и других сигналов), то источник желательно иметь «шумовой». Звуковое давление, развиваемое на расстоянии 1 м источником желательно иметь не менее 100 дБ. При меньших величинах акустического давления выделение опасных сигналов на фоне помех канала утечки достаточно сложно или вообще невозможно. Крайне желательно иметь возможность гибко регулировать амплитудно-частотные характеристики источника. Зачастую бывает необходима возможность увеличения уровня сигнала в заданной полосе частот.

Сам шумомер должен быть по классу точности не ниже II класса (как и входящие в его состав измерительный Микрофон и акселерометр).

В настоящее время имеет «хождение» достаточно большое количество шумомеров фирмы RFT (бывшая ГДР) моделей 00 017, 00 23, 00 019 и др. Это достаточно удобные, малогабаритные носимые приборы I-II классов. Применяются и отечественные аналоги (шумомеры серии ВШВ). Вполне успешно эксплуатируются и «старенькие», и современные шумомеры известнейшей фирмы В&К разных моделей. В принципе, не столь важно чьего производства прибор, лишь бы он отвечал необходимым требованиям, был исправен, поверен и числился в Государственном реестре.

К микрофонам особых требований не предъявляется, лишь бы они были достаточной точности. Практически все сейчас используют стандартные полудюймовые конденсаторные микрофоны. Моделей таких микрофонов огромное количество и перечислять их не имеет смысла. Необходимо отметить только, что использование в таких микрофонах поляризующего напряжения (обычно 200 В) и высокое выходное сопротивление самого капсуля приводит к необходимости эксплуатировать их при непосредственном подключении к шумомеру (или предусилителю) без соединительных кабелей. А если есть выносной предусилитель, то он связан с шумомером достаточно толстым, многожильным кабелем, который далеко не всегда можно «просунуть» в какую-нибудь узкую щель. Весьма эффективным выходом из этого положения является применение ICP микрофонов и акселерометров, которые малогабаритны, включают в свой состав предусилитель и имеют весьма низкие (от единиц до сотен Ом) выходные сопротивления. Их питание производится по сигнальному коаксиальному кабелю. Этот кабель может быть выполнен весьма тонким и гибким. Длина кабеля может доходить до десятков метров.

Примерно то же можно сказать и об акселерометрах. Пригодна для использования любая модель, если она исправна и поверена, однако есть и дополнительные требования. Масса акселерометра должна быть как можно меньше, чтобы не вносить заметную погрешность при установке на стекло (желательно не более первого десятка грамм), а их чувствительность - не ниже 50 мВ/мс². Для измерений в особо «тихих» условиях уровень собственных шумов акселерометра должен быть минимально возможным.

Для зарядовых акселерометров паспортную чувствительность нетрудно пересчитать через входные параметры предварительного усилителя. Собственная резонансная частота акселерометра должна лежать заметно выше рабочего диапазона частот (желательно выше 8 кГц). Это особенно важно при установке акселерометра на «игле», когда его резонансная частота резко снижается.

Кроме всего перечисленного, обязательным элементом комплекса средств измерения является акустический калибратор (эталон звукового давления). Моделей таких калибраторов более чем достаточно. Это и «старенькие» PS-101, 0005 (RFT), современные CAL-200, CAL-250 (L&D), несколько моделей В&К, отличающиеся, практически в основном ценой. Любая из этих моделей, соответствующим порядком поверенная, может применяться. Калибровка микрофонов необходима перед каждой серией измерений. Особенно при измерении температуры окружающей среды, атмосферного давления (например, при измерениях в двух помещениях, разделенных несколькими этажами). Профессиональный метролог добавит: «Откалибровать «до» и «после» измерения».

Отдельно необходимо сказать о существующих автоматизированных измерительных системах (комплексах). Таких систем, в настоящее время существует три. Это комплексы «Трап», «Спрут» и «Шепот», имеющие соответствующие сертификаты Гостехкомиссии РФ.

Комплекс «Трап» реализует методику измерения, отличающуюся от утвержденной и действующей. Кроме того, используя в качестве тест-сигнала «плавный тон», этот комплекс может давать заметные ошибки за счет неизбежной интерференции тестового сигнала в исследуемом ВП. Практически им необходимо выполнять в каждой точке не одно, а несколько измерений с усреднением полученных результатов.

Комплексы «Спрут» и «Шепот» лишены этого недостатка и полностью реализуют утвержденную методику измерений.

К числу отличий (и преимуществ) комплекса «Шепот» можно отнести применение в его составе современного интегрирующего шумомера Larsen&Davis модели 824. Прецизионный интегрирующий шумомер I класса, введенный в Госреестр средств измерений, позволяет выполнять не одно, аогромное количество измерений (каждые 125 мс), усредняя результат за установленное оператором время. Такой метод измерения точно соответствует метрологическим стандартам и стандартам по измерениям в области акустики и виброакустики.

Кроме того, система «Шепот» автоматически «выбирает» минимальные значения при измерении уровней фоновых шумов (что предписано действующей методикой).

Источник тестового акустического сигнала «Шорох-2МИ» имеет пятиполосный эквалайзер, позволяющий менять его АЧХ.

Прецизионные поверяемые радиоканалы позволяют относить ICP микрофон и акселерометр на значительное расстояние от комплекса, размещать их практически в любых труднодоступных местах, в том числе и за стенами помещения и на других этажах. При подключении датчиков на кабелях длина последних составляет 20 м в штатной комплектации (может быть увеличена/уменьшена по отдельному заказу).

Опционно в комплекте системы «Шепот» может поставляться высокочувствительный акселерометр РСВ 352В.

Система «Шепот» ведет базу данных по всем выполненным измерениям, «напоминает» оператору о необходимости описать все элементы выделенных помещений для протокола, значительно облегчает настройку и оптимизацию средств активной защиты в выделенных помещениях.

Вообще применение автоматизированных систем при проведении специальных исследований в области акустики и виброакустики предпочтительно, так как их использование исключает многие возможные ошибки оператора, значительно повышает точность измерений и упрощает создание финального протокола.