Приборы для исследования ПЭМИН

Селективные нано- и микровольтметры используются в качестве основных (базовых) измерительных приборов для исследований ПЭМИН. Состав измерительных установок определяется в ходе изучения исследуемых ТС.

На рис. 2.43 представлены селективные микровольтметры более ранних выпусков с ручным управлением и приведен пример современного измерительного приемника отечественного производства типа АРК-Д1ТР с уже высоким уровнем автоматизации.

Селективный микровольтметр SMV -11 (в комплекте с измерительными антеннами и переходными устройствами – FMA -11) позволяет проводить измерения напряженностей электрического и магнитного полей и измерения напряжений высокочастотных сигналов в проводных линиях в плавно перестраиваемом диапазоне частот 9кГц…30 МГц, при чувствительности приемника не менее 0,1 мкВ. Полосы пропускания приемника – 1, 2,7 и 9 кГц. Имеются амплитудный детектор, гнезда для подключения наушников и осциллографа.

Селективный микровольтметр SMV -8,5 (в комплекте с измерительными антеннами и переходными устройствами – FMA -8,5) позволяет проводить измерения напряженностей электрического и магнитного полей и измерения высокочастотных сигналов в проводных линиях в плавно перестраиваемом диапазоне частот (20…1000) МГц, при чувствительности приемника не менее 1 мкВ. Полосы пропускания приемника – 1, 20 и 120 кГц. Имеются частотный и амплитудный детекторы, гнезда для наушников и осциллографа

Нановольтметр UNIPAN 233 (237) представляет собой низкочастотный прибор, который позволяет измерять электрические сигналы с напряжением в несколько нановольт в диапазоне 1Гц…100 кГц..

Панорамный измерительный приемник АРК-Д1ТР отечественного изготовления содержит базовый комплект, рассчитанный на рабочий диапазон частот (20…2020) МГц. Чувствительность по входу во всем диапазоне – не хуже (0,1…10) мкВ. Максимальная скорость панорамного анализа – 150 МГц/с. Дискретность отображения спектра – не хуже 3 кГц.

Анализаторы спектра обладают почти всеми возможностями измерительных приемников, а также имеют встроенные мониторы, позволяющие без дополнительных приспособлений наблюдать спектральные и частотные характеристики исследуемых сигналов.

На рис. 2.44 представлены некоторые из современных анализаторов спектра фирмы GW Instek.

Цифровой анализатор спектра GSP -810 имеет рабочий диапазон 150 кГц…1000 МГц (возможно расширение диапазона до 1150 МГц), полоса обзора – от 2 кГц/дел. до 100 МГц/дел. (шаг1-2-5) или нулевая полоса пропускания – 3/30/220 кГц/4 МГц, входной уровень – (-100…20) дБ, динамический диапазон – 75 дБ, маркерные измерения (дискретность – 1 кГц, 0,1 дБ), удержание максимальных значений, усреднение, пошаговая развертка, встроенный демодулятор АМ/ЧМ сигналов, запись/считывание до 10 профилей, интерфейс RS -232.

Цифровой анализатор спектра GSP -827 имеет рабочий диапазон 9 кГц…2,7 ГГц; полоса обзора – нулевая, от 2 кГц/дел. до отображения всего диапазона (шаг 1-2-5); фильтры ПЧ 3/30/300 кГц/4 МГц, видео – 10 Гц…1МГц (шаг 1-3); развертка 100 мс…25,6 с; входной уровень (-105…20) дБм (защита – до 30 дБм, ± 25В); аттенюатор (-30…20) дБм; вход 50 Ом (или настраивается) КСВН < 1,5; 10 маркеров; накопление, усреднение, пиковые значения, математическая обработка, маски; память до 100 спектрограмм с временными метками; внешняя опорная частота (64 кГц/1/1,544/2,048/…/19,2 МГц); интерфейс RS -232; ЖК дисплей (640×480); универсальное питание. Опции: трекинг-генератор; приемник АМ/ЧМ; набор фильтров для анализа электромагнитных излучений.

Анализаторы спектра разных производителей отличаются частотным диапазонам, чувствительностью по входу и уровнем автоматизации.

На рис. 2.45 представлены более широкодиапазонные анализаторы спектра других производителей.

Анализаторы спектра цифровые АКИП (4201, 4202) полностью синтезированные, диапазон частот 9 кГц…3 (6,2) ГГц. Фильтры полос пропускания от 1 кГц до 3 МГц. Диапазон входных уровней (-105…20) дБм. Неравномерность АЧХ ± 1,5 дБ. Цветной ЖКИ-дисплей (TFT). Наличие автоматических и маркерных измерений. Интерфейс: USB, RS-232 (опции – GPIB, LAN).

Полностью синтезированный анализатор спектра NS -30 (265)А с диапазоном частот 1 кГц…3 (26,5) ГГц; диапазон входных уровней (-110…30) дБм; фильтры полос пропускания – от 10 Гц до 3 МГц; режим приемника сигналов с АМ и ЧМ демодуляторами; наличие автоматических и маркерных измерений; режим частотомера; автоматическая и ручная калибровка; память: 1000 спектрограмм, 2000 профилей; цветной ЖКИ-дисплей; опции: следящий генератор, квази-пиковый детектор и фильтры ЭМС, интерфейс RS -232; возможно подключение внешней USB памяти.

Для более оперативного проведения измерений применяются портативные анализаторы спектра.

На рис. 2.46 представлены портативные анализаторы спектра фирмы PROTEK.

Ручные портативные анализаторы напряженности электромагнитного поля на диапазон частот 100 кГц…2060 МГц – PROTEK 3201 N и 100 кГц…2600 МГц – PROTEK 3290 N. Имеют встроенный частотомер, цифровую систему фазовой автоподстройки частоты, маркерные измерения, высокоскоростной ЖК-дисплей с подсветкой, память 160 каналов, встроенная система аудио-контроля, интерфейс RS-232, автономное питание и питание от сети автомобиля.

Измерительные системы комплектуются на базе рассмотренных выше селективных приемников и анализаторов спектра. В состав измерительных систем дополнительно входят вспомогательные устройства (антенны, фильтры, измерительные клещи, согласующие трансформаторы и т.п.).

На рис. 2.47 представлен отечественный комплекс «Сигурд» (в ранней и более поздней комплектациях) для исследований ПЭМИН.

Автоматизированный комплекс «Сигурд» предназначен для проведения измерений в диапазоне 9 кГц…2000 МГц. Использует оригинальный корреляционный алгоритм распознавания сигналов по реальному или синтезированному образу, обеспечивает расчет результатов без участия оператора. Базовыми измерителями являются высокочастотные анализаторы спектра типа СК4-83, «Белан» или анализатор спектра IFR 2398.

На рис. 2.48 представлены еще два измерительных комплекса из существующей на рынке техники для защиты информации, используемых для обнаружения и измерения ПЭМИН.

Переносной программно-аппаратный комплекс «Навигатор» предназначен для измерения параметров ПЭМИН, также позволяет проводить измерения электроакустических преобразований. Диапазон исследуемых частот – 100 Гц…3000 МГц. Процессы измерений и обработки результатов, выполнения расчетов и подготовки текстовых отчетов полностью автоматизированы.

Программно-аппаратный комплекс «Легенда» обеспечивает измерения в диапазоне частот 9 кГц…2000 МГц (используется измерительная система «Альбатрос»). Входящие в состав комплекса высокочастотный пробник напряжения и эквивалент сети EMCO 3810/2 позволяют проводить измерения сигналов информативной наводки по сети питания в диапазоне частот 9 кГц…110 МГц.

Сравнивая приведенные выше варианты, можно отметить, что все названные измерительные комплексы и отдельные измерители способны успешно решать задачи по выявлению и измерению ПЭМИН. Разница заключается лишь в уровне сервиса – степени автоматизации процессов измерения и вычисления результатов, а также в охватываемом частотном диапазоне (зависит от возможностей базового измерителя и антенной системы).

При измерении абсолютных уровней информативных излучений необходимо применять калиброванные измерительные антенны. Если уровни информативных излучений сравниваются с уровнями объектовых помех, т.е. производятся измерения относительных значений, жестких требований к антенным трактам не предъявляется, так как ошибка в оценке уровней излучений будет повторяться при оценке уровней объектовой помехи и самокомпенсироваться.

При измерении информативных сигналов наведенных в линиях, необходимо обеспечить условие, когда входное сопротивление измерителя много больше входного сопротивления исследуемого ТС со стороны проверяемой линии. С этой целью могут использоваться согласующие линейные трансформаторы или эквиваленты измерительных антенных устройств.

С целью, например, защиты входа измерительного приемника от опасных сетевых напряжений, используются высокочастотные пробники и сетевые адаптеры. С этой же целью, а также для устранения мешающего воздействия внешних помех, используются полосовые сетевые фильтры и эквиваленты сети (на примере комплектации измерительного комплекса «Легенда»).

Осциллографы используются как самостоятельные измерители, а также как приложение к более чувствительным измерительным приборам, например, микро- и нановольтметрам. Это обусловлено тем, что чувствительность большинства осциллографов не превышает нескольких мВ и они не обеспечены селекторами (фильтрами) входных сигналов Удобство применения осциллографов (осциллографических режимов) состоит в возможности наблюдать временные характеристики исследуемых сигналов, с целью их визуальной идентификации.

Осциллографы различаются по используемому частотному диапазону, чувствительности, количеству лучей, наличию памяти. Осциллографы бывают аналоговые и цифровые.

Основное преимущество аналоговых осциллографов – отображение сигналов с постоянно изменяющейся формой в текущем времени (в цифровых осциллографах перед выводом изображения на экран производится его предварительная цифровая обработка, которая занимает некоторое время, а поэтому при изменениях формы исследуемого сигнала на экране отражается не текущее, а прошлое его состояние).

Цифровой запоминающий осциллограф (ЦЗО) производит математическое вычисление среднеквадратического значения X_с.к. формы сигнала из массива данных, полученных в процессе сбора информации, по формуле (3,5), где X ₁, X ₂, X ₃ …, X_n – отсчеты амплитуды полученные в результате дискретизации входного сигнала, а n – число отсчетов. Такой алгоритм измерения среднеквадратического значения (СКЗ) не требует никаких дополнительных поправочных коэффициентов. Для однократных и редких сигналов цифровой осциллограф остается единственным средством измерения СКЗ, а также других амплитудных параметров сигнала. Принимая во внимание тот факт, что осциллограф при измерении среднеквадратического значения производит «полное» измерение сигнала, имея ввиду одновременное измерение как постоянной составляющей (DC), так и переменной составляющей (AC), а большинство вольтметров производит измерения отдельно DC и AC, и лишь за редким исключением некоторые типы вольтметров способны производить измерения DC + AC, то становится очевидным, что возможности амплитудных измерений с помощью ЦЗО дают пользователю значительные преимущества по отношению к универсальным вольтметрам.

Цифровые осциллографы, как правило, позволяют наблюдать также спектральную характеристику исследуемых сигналов, получаемую методом БПФ.

Внешний вид некоторых современных цифровых осциллографов приведен на рис. 2.49.

Полоса пропускания осциллографа WJ 312 – до 100 МГц, 2 канала, объем памяти на канал – 500 кб. На передней панели располагается USB интерфейс. Сохранение до 5 осциллограмм, выделение ТВ строки, цветной ЖК-дисплей