Протокол испытаний эффективности экранирования

В этой статье вы можете ознакомиться с протоколом испытаний эффективности экранирования сверхширокополосных импульсных электромагнитных полей макетом экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1».

ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЙ

Целью испытаний являлась оценка эффективности экранирования сверхширокополосных импульсных электромагнитных полей макета экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1» [1].

ОБЪЕКТ ИСПЫТАНИЙ

1. Объектом испытаний являлся макет экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1» [2].
2. Конструкция макета экранированного помещения.

Макет экранированного помещения выполнен по технологии применения готовых радиоэкранирующих панелей с применением метода многослойного экранирования [3].

Габаритные размеры макета экранированного помещения – 1,5х1,5х1,5м. Ориентировочная масса – 600кг.

Корпус экранированного помещения представляет собой сборную конструкцию из радиоэкранирующих панелей.

Радиоэкранирующие панели покрыты изнутри магнезиально-шунгитовым строительным материалом — штукатурной смесью «АЛЬФАПОЛ ШТ-1», толщина слоя 15мм, ТУ 5745-004-56234968-2004 (патент на изобретение 2233255). Конструктивной основой панели является фанерный лист. Стыки панелей изнутри покрыты слоем штукатурной смеси «АЛЬФАПОЛ ШТ-1». Эффективность экранирования модели экрана аналогичного размера (1,5х1,5х1,5м) из радиоэкранирующих панелей при двух вариантах размещения излучающей антенны генератора диапазона частот 0,01-1200 МГц (вне и внутри объекта исследования) по данным исследований [4] составила:

• в диапазоне 0,01…300 МГц от 6 до 23 дБ (ослабление в 2…14 раз), максимальная эффективность экранирования регистрировалась на частоте 0,01 МГц и 300 МГц — 27 и 23 дБ соответственно;
• в диапазоне 300…1200 МГц от 6 до 16 дБ (ослабление в 4-43 раз), максимальная эффективность экранирования регистрировалась на частотах 1000 и 1200 МГц.

Снаружи корпус покрыт сеткой тканной латунной по ГОСТ 6613 (ячейка 2х2 мм, изготовитель ПТК «Красная заря»), являющейся вторым слоем экрана. Перехлест сетки в месте стыков составляет 100мм. Эффективность экранирования сетки составляет не менее 50 дБ [5].

Дверь экранированного помещения выполнена из листовой стали (Ст.3 по ГОСТ 19904) толщиной 1мм. Эффективность экранирования двери — не менее 60 дБ [6].

Для обеспечения электромагнитной герметичности двери по периметру прижима двери установлены экранирующие прокладки типа 71TSFK-10-10-1000-15 со следующими характеристиками [7]:

• токопроводящая прокладка ЭМС (71TS) без пламяподавителя (F) медно-никелевая (K), шириной 10мм, толщиной 10мм, длиной (одного элемента) 1000мм, с токопроводящим липким слоем (15);
• эффективность экранирования (минимальная) — 60дБ в диапазоне частот от 30МГц до 1ГГц.

В корпусе экранированного помещения установлен блок волноводных фильтров для ввода линий питания и измерения, выполненный из отрезков стальных труб диаметром от 12 до 24мм, длиной 300мм.

На корпусе установлена пластина заземления размером 150х150мм, выполненная из латуни.

1. Изготовитель макета — ООО «АЛЬФАПОЛ».
2. Макет экранированного помещения устанавливался на тележке, позволяющей перемещать его на испытательной площадке полигона.
3. Внешний вид макета экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1» и его элементов представлен на фото в приложении к настоящему протоколу.

МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

Испытания проводились в Представительстве ФГУП «ГосНИИ».

ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

При проведении испытаний применялась аппаратура, приведенная в таблице 1.

Таблица 1 — Перечень испытательного оборудования

НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

ГОСТ 30373-95/ ГОСТ Р 50414-92. Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование для испытаний. Камеры экранированные. Классы, основные параметры, технические требования и методы испытаний.

ГОСТ Р 51317.2.5-2000 (МЭК 61000-2-5-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитная обстановка. Классификация электромагнитных помех в местах размещения технических средств.

ГОСТ Р 51317.4.3-99 (МЭК 61000-4-3-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний.

ГОСТ Р 51320-99 Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные. Методы испытаний технических средств-источников индустриальных помех.

МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ

6.1 Оценка эффективности экранирования помещения Q проводилась методом сравнения по ГОСТ Р 50414-92.

Эффективность экранирования определялась для импульсных ЭМП со спектром в диапазоне частот 0,01…3000 МГц – по соотношению амплитудных значений напряженности излучаемого антенной (1) и проникающего (2) электромагнитных (E1 и E2) полей.

Размерность Q выражалось в разах и в дБ относительно В/м.

Значение эффективности экранирования (Q) в децибелах вычислялось по формуле:

Q = 20 lg (E1/E2) для электрического поля.

6.2 Измерения ЭМП выполнялись в два этапа.

6.2.1. Первый этап.

Определялся уровень излучаемого генератором электромагнитного поля при отсутствии ЭК-1. Излучающая и приемная антенны устанавливались соосно на высоте 1,25м на расстоянии 2,75м между центрами антенн. При измерениях использовались два типа приемных антенн — контрольный измерительный преобразователь КИП «Заря» и в целях сличения с ним антенна измерительная А8Р, имеющая более высокую чувствительность для целей измерений внутри кабины.

6.2.2. Второй этап.

Определялся уровень электромагнитного поля, ослабленного вносимым экраном, при внешнем облучении ЭК-1.

Излучающая антенна генератора сигналов размещалась снаружи ЭК-1 на расстоянии 2м от его внешней стенки и на высоте 1,25м.

Измерительная (приемная) антенна размещалась внутри ЭК-1 в центре ее объема. Экранированная камера располагалась последовательно в 5-ти ориентациях относительно направления распространения СКИ ЭМП, представленных на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема ориентаций ЭК-1 относительно направления распространения электромагнитного поля

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Результаты определения уровня излучаемого генератором электромагнитного поля при отсутствии ЭК-1 (первый этап)

Результаты измерений напряженности электрического поля без ЭК-1 представлены в таблице. Графики осциллограмм падающего импульсного ЭМП и их спектров представлены на рисунках 1-4 приложения 1.

Таблица 2 — Результаты измерений напряженности электрического поля без ЭК-1

Исходя из достаточной сходимости результатов измерений ЭМП измерителями КИП «Заря и А8Р (по временным параметрам в пределах 30%) для измерений проникшего импульсного ЭМП в дальнейшем применялся измеритель А8Р.

Результаты измерений напряженности электрического поля в центре ЭК-1 представлены в таблице 3. Графики осциллограммы проникшего импульсного ЭМП и его спектра представлены на рисунках 5-6 приложения 1.

Таблица 3 — Результаты измерений напряженности электрического поля в центре ЭК-1

7.3 Результаты расчета эффективности экранирования СШП ЭМП для экранированной камеры ЭК-1 в зависимости от ориентации камеры относительно направления распространения ЭМП представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Результаты расчета эффективности экранирования СШП ЭМП ЭК-1

Примечание: Значения эффективности экранирования рассчитывались по параметрам первого максимума зарегистрированного сигнала.

Анализ результатов испытаний

1. Эффективность экранирования СШП ЭМП макетом экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1» со спектральной шириной полосы частот в диапазоне 0,01-3000 МГц составила от 46, 4 до 55,8 дБ в зависимости от ее ориентации относительно направления распространения ЭМП.

2. Внутри экранированного помещения наблюдаются многократные переотражения проникшего импульсного ЭМП от стенок помещения. Т.е. ЭМП внутри помещения является суперпозицией первичного проникшего и переотраженных импульсов ЭМП.

ВЫВОДЫ

1. Макет экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1» имеет эффективность экранирования СШП ЭМП со спектром в диапазоне частот от 0,01 МГц до 3000 МГц от 46, 4 до 55,8 дБ в зависимости от ее ориентации относительно направления распространения ЭМП. ЭМП внутри помещения является суперпозицией первичного проникшего и переотраженных импульсов ЭМП.
2. Принятые технические решения при разработке макета экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1» показали достаточную функциональность ее элементов и их эффективность экранирования. Дальнейшие исследования должны быть направлены на совершенствование конструкции и герметичности внутренней оболочки экранированного помещения.
3. Результаты испытаний могут быть использованы для создания экранированных помещений с целью защиты информации по каналу побочных электромагнитных излучений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Программа работ «Исследование эффективности экранирования электромагнитных полей экранированным помещением из магнезиально-шунгитового строительного материала». Санкт-Петербургский филиал ФГУП «Научно-технический центр «Атлас» ФСБ России». Санкт-Петербург. 2006г.
2. Техническое предложение по созданию макета экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1». ООО «АЛЬФАПОЛ». Санкт-Петербург. 2006г.
3. Защита информации. Электромагнитное экранирование зданий и помещений.
4. Отчет. Исследования эффективности экранирования электромагнитных полей диапазона частот 10кГц-1,2 ГГц магнезиально-шунгитовой строительной смесью «АЛЬФАПОЛ-ШТ-1» Санкт-Петербургский филиал ФГУП «Научно-технический центр «Атлас» ФСБ России». Санкт-Петербург. 2005г.
5. Кечиев Л.Н., Степанов П.В. ЭМС и информационная безопасность в системах телекоммуникаций. Издательский дом «Технологии». М. 2005.
6. ГОСТ 30373-95/ ГОСТ Р 50414-92 Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование для испытаний. Камеры экранированные. Классы, основные параметры, технические требования и методы испытаний.
7. Электромагнитная совместимость. Материалы и компоненты. ОАО «ТЕХНО».

ПРИЛОЖЕНИЯ: 1. Графики осциллограмм падающего и проникшего импульсного ЭМП и их спектров.

2. Фото Макета экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1».

Приложение 1

Графики осциллограмм падающего и проникшего импульсного ЭМП и их спектров

Рисунок 1 – Осциллограмма падающего импульсного ЭМП зарегистрированного в точке, соответствующей центру ЭК-1 с использованием измерителя КИП «Заря», в свободном пространстве

Рисунок 2 – Нормированный частотный спектр падающего импульсного ЭМП зарегистрированного в точке, соответствующей центру ЭК-1 с использованием измерителя КИП «Заря», в свободном пространстве

Рисунок 3 — Осциллограмма падающего импульсного ЭМП зарегистрированного в точке, соответствующей центру ЭК-1 с использованием измерительной антенны А8Р, в свободном пространстве

Рисунок 4 — Нормированный частотный спектр падающего импульсного ЭМП зарегистрированного в точке, соответствующей центру ЭК-1 с использованием измерительной антенны А8Р, в свободном пространстве

Рисунок 5 — Осциллограмма проникшего импульсного ЭМП зарегистрированного в точке, соответствующей центру ЭК-1 с использованием измерительной антенны А8Р для ориентации 1

Рисунок 6 – Нормированный частотный спектр проникшего импульсного ЭМП зарегистрированного в точке, соответствующей центру ЭК-1 с использованием измерительной антенны А8Р для ориентации 1

Приложение 2

Фото Макета экранированного помещения «АЛЬФАПОЛ ЭК-1»