7.3. Сопряжение контрольно-измерительной аппаратуры с объектом исследования.

Проблема сопряжения измерительной аппаратуры с объектом общеизвестна, но, тем не ме­нее, на практике ей уделяется совершенно недостаточное внимание.

Если в любой радиоэлектронной лаборатории заглянуть в комплект принадлежностей како­го-либо прибора, большая часть соединителей, переходников, согласующих элементов окажется в состоянии заводской консервации.

При измерении сигналов в каналах утечки проблема сопряжения проявляется в двух аспектах.

Во-первых прибор и, главное, не изменить анализируемый канал утечки.

Во-вторых, необходимо определить коэффициент передачи системы сопряжения.

Приходится признать, что подключение к измеряемой цепи, как правило, производится без­грамотно, особенно в низко - и среднечастотных диапазонах.

Типичным является несимметричное подключение измерительного прибора несогласованным коаксиальным кабелем.

Не рассматривая детально электротехническое содержание вопроса, укажем, что обязатель­ным требованием к проведению измерений является применение аппаратуры с симметричным под­ключением, согласование всех кабельных соединений за исключением штатных соединений ме­жду блоками измерительной аппаратуры, влияние которых учтено разработчиком, применение высокоомных делителей, когда это позволяет чувствительность аппара­туры. Следует по возможности использовать измерительные приборы, позволяющие организовать питание от автономного источника, по крайней мере, на время решающих замеров. При отсутст­вии в составе прибор блока батарейного питания могут быть успешно применены типовые источ­ники бесперебойного питания, поставляемые для ПЭВМ. Такой источник на время проведения ос­новных измерений может отключаться от сети и обеспечивать питание измерительной аппаратуры в течение достаточно длительного времени. Для обмена служебными сигналами управления и син­хронизации между измерительными приборами и для связи их по управляющим сигналом с объ­ектом измерения необходимо применять оптронные развязки или симметрирующие экранирован­ные трансформаторы с разделенными первичными и вторичными цепями.

К сожалению, большая часть необходимых для правильного подключения принадлежностей в комплекты аппаратуры не входит, что совершенно правильно, так как невозможно предугадать по­требности конкретного потребителя, но и не доукомплектовывается в процессе эксплуатации.

В значительной степени это объяснимо. Отечественная промышленность практически не по­ставляла принадлежности отдельно от базового комплекта измерительного прибора. Зарубежные фирмы предлагают широкий выбор принадлежностей, но они дороги, а традиции их применения нет.

Очень плохо обстоит дело с антеннами для низко - и среднечастотного диапазона.

Антенна представляет собой систему проводников, размещенных в пространстве в соответ­ствии со структурой поля заданной частоты. На этой системе проводников не могут сказаться ни­какие изменения в схемотехнике или элементной базе измерительной аппаратуры. Если для эффек­тивного излучения или восприятия энергии требуется некоторый размер антенны, изменить его невозможно. В высокочастотном диапазоне, где могут использоваться штыревые антенны, пробле­му можно решить подручными средствами, но на частотах ниже 100 мегагерц необходимы рамоч­ные антенны, на частотах ниже 1 мегагерца имеющие значительные габариты.

Поставка таких антенн отсутствует. В комплектах импортной аппаратуры имеются рамочные малогабаритные антенны, удовлетворительно работающие только на высоких частотах и имею­щие чувствительность, недостаточную для исследования слабых сигналов в каналах утечки.

Проблему сопряжения измерительной аппаратуры с объектом измерения с большими или меньшими потерями удается решать подручными средствами. Это позволяет проводить операции, связанные с обнаружением сигналов, оценкой влияния на них режимов проверяемой аппаратуры, сопоставлением их параметров при наблюдении различных сигналов в одной цепи и т. п., то есть при проведении относительных измерений.

При проведении измерений, подтверждающих выполнение требований по защищенности, при проведении аттестации аппаратуры или объектов требуются метрологически подтвержденные из­мерения абсолютных значений. Для их проведения необходимы калиброванные антенны и пере­ходные устройства подключения.

В настоящее время даже в специализированных организациях комплекты калиброванных средств сопряжения отсутствуют. Имеющиеся средства не обеспечены поверкой, так как проведе­ние таких поверок весьма сложно и недоступно для самостоятельного выполнения соответствующими службами большинства предприятий, а по некоторым позициям методики поверок просто не существуют. В большинстве служб информационной безопасности понимание вопроса отсутст­вует, и одной и той же штыревой антенной проводятся измерения на сотнях мегагерц и на сотнях килогерц.

При проведении измерений в электромагнитном поле на реальном объекте получаемые ре­зультаты сложно пересчитать к точке возможного расположения злоумышленника по причине не­ясности условий распространения, особенно если измеряется поле в ближней зоне. Несколько луч­ше, но также неудовлетворительно обстоит дело с расчетом распространения сигналов в отходя­щих цепях. Крайне желательно, поэтому проводить измерения, максимально приближая их к точ­кам возможного расположения злоумышленника. При этом приходится проводить измерения, ориентируясь на максимально возможную чувствительность аппаратуры перехвата, то есть на границе (а иногда - за границей) чувствительности применяемой измерительной аппаратуры. Для таких измерений совершенно необходимо применение специально структурированных тестовых режимов работы объекта измерения, при которых максимально облегчается выделение информа­тивного тестового сигнала измерительной аппаратурой, но сохраняются все характерные черты ра­бочего процесса объекта исследования.

Традиционным путем проведения измерений с высокой разрешающей способностью явля­ется задание тестового синусоидального сигнала заданной частоты и проведение измерений селек­тивными приборами.

В условиях реального объекта такой способ далеко не всегда реализуем (в вычислительном блоке или в схеме цифрового телефонного аппарата невозможно организовать режим синусоидаль­ного сигнала, зачастую невозможно даже сформировать сигнал-меандр).

В то же время, применение селективных приборов является одним из наиболее доступных, а часто - единственным методом существенного повышения чувствительности измерений. В таких случаях составной частью измерительного комплекса должен быть формирователь тестового ре­жима (специальная программа, аппаратная приставка реализующая цикличный режим исследуемой аппаратуры, имитатор управляющего сигнала периодической структуры). Для такого формирователя должен быть проведен расчет приближенного спектрального состава электрических пере­менных, несущих информативный сигнал в основных цепях аппаратуры для определения харак­терных частот, на которых должны проводиться селективные измерения. В частности, следует учи­тывать, что во многих случаях при периодизации процессов в аппаратуре во многих переменных может отсутствовать как раз основная гармоника, определяемая периодом процесса,

Особую проблему составляет сопряжение измерительной аппаратуры с акустическими датчи­ками и сопряжение акустических датчиков с объектом исследования.

При измерении в свободном пространстве возникает задача учета неравномерности звукового поля в помещении, наличия резонансных частот. При этом следует помнить, что методики, разра­ботанные для оценки звукоизоляции помещений, ориентированы на интегральные энергетические параметры в диапазоне частот и не учитывают возможности прослушивания речи с приемлемой разборчивостью в узких частотных полосах (от 100 Гц).

При измерениях параметров акустических сигналов в элементах конструкции объекта основ­ной проблемой становится нормирование параметров контакта вибродатчика и поверхности иссле­дуемого элемента.

С большой осторожностью следует относиться к выбору тестового акустического сигнала. Применение ряда (октавного или четвертьоктавного) гармонических сигналов, удобного для оценки звукоизоляции недостаточно. Применение импульсных источников звука в принципе позволяет бо­лее достоверно оценить затухания во всем диапазоне частот, но предъявляет особые требования к аппаратуре регистрации (требуется специальный синхронизированный регистратор с БПФ).

В качестве промежуточного варианта могут быть предложены измерения с применением свип-генератора (датчика "воющего тона") в комплекте с аппаратурой синхронного детектирования.

В целом проблема акустических измерений находится в очень тяжелом положении. Отечест­венная аппаратура такого направления не выпускалась, ранее применялась аппаратура производст­ва стран СЭВ, практически вышедшая из употребления. Аппаратура ведущих мировых фирм (на­пример, В&К) позволяет проводить все необходимые измерения, но очень дорога, существенно до­роже аппаратуры для большинства измерений электрических величин.