7.4 Примеры реализации направленных микрофонов

Наиболее простым по конструкции является направленный микрофон «Супер Ухо-100» (рисунок 7.9), и параболический микрофон представленный на рисунке 7.10.

Рисунок 7.9 - Направленный микрофон «Супер Ухо - 100»

Рисунок 7.10 - Внешний вид параболических направленных микрофонов

Конструкции плоских направленных микрофонов и их основные характеристики представлены на рисунках 7.11-7.13 и в таблице 7.2.

Рисунок 7.11 - Микрофонная решетка фирмы G.R.A.S.

Рисунок 7.12 - Плоский направленный микрофон 40ТА

Рисунок 7.13 - Микрофонная решётка BSWA-TECHSPS-980

Таблица 7.2 - Обобщенные характеристики микрофонных решеток

Наименование характеристики	Тип микрофона
	40TA	SPS-980
Количество микрофонов	64	36
Диапазон частот, кГц	0,05-6,6	0,02-20
Чувствительность, мВ/Па	50(4)	50
Динамический диапазон, дБА	32(40)-134(174)	30-128
Размеры решётки, мм	175*175

Трубчатые микрофоны представлены на рисунках 7.14-7.17 и в таблице 7.3

Рисунок 7.14 - Внешний вид трубчатого направленного микрофона PKI 2925

Рисунок 7.15 - Внешний вид трубчатого направленного микрофона YKN

Рисунок 7.16 - Внешний вид трубчатого направленного микрофона SENNHEISERMKHP48

Рисунок 7.17 - Миниатюрный направленный микрофон UEM - 88

Таблица 7.3 - Характеристики направленных трубчатых микрофонов

Наименование характеристики		Тип микрофона
	YKN	AT-89	UEM-88
Частотный диапазон, Гц	500-10000	60-12000	200-15000
Максимальный коэффициент усиления, дБ	66	93	50
Чувствительность, мВ/Па	20	70	…
Размеры, мм	310*30	355*70	229*25*13
Вес, г	130	473	65
Напряжение питания, В	3	9	1*AAA
Время работы аккумулятора, ч	30	4-6	100
Дальность перехвата разговоров, м	100	100	…

7.5 Игольчатые микрофоны, электронный стетоскоп, гидрофон, геофон, проводные микрофоны

В том случае имеется возможность доступа в смежные с выделенными помещения, для прослушивания разговоров могут использоваться игольчатые микрофоны(spikemicrophone) и электронные стетоскопы.

Выносные игольчатые микрофоны представляют собой микрофоны со специальными тонким звуководами (см. рисунок 7.18) и предназначены для прослушивания разговоров в смежных помещениях через естественные или специально создаваемые щели в ограждающих конструкциях контролируемых помещений.

Например, в системе РКI 2455 используется электретный игольчатый микрофон с диаметром звуковода 2,5 мм и длиной до 300 мм. Дальность перехвата разговора 10 м. Диаметр кабеля 2,5 мм.

В электронных стетоскопах в качестве датчиков используются контактные микрофоны, которые преобразуют акустические колебания, распространяющиеся в твердых телах (стенах, потолках), в электрические.

Рисунок 7.18 - Игольчатые микрофоны: а)- PKI 2455; б)- ХР-SP

Электронные стетоскопы с датчиками контактного типа позволяют перехватывать речевую информацию без физического доступа «агентов» в выделенные помещения. Их датчики наиболее часто устанавливаются на наружных поверхностях зданий, на оконных проемах и рамах, в смежных (служебных и технических) помещениях за дверными проемами, ограждающими конструкциями, на перегородках, трубах систем отопления и водоснабжения, коробах воздуховодов вентиляционных и других систем.

Типовым контактным микрофоном является пьезоакселерометр. Пьезоакселерометры могут иметь различную конструкцию. Нагляднее всего принцип их действия можно представить на примере компрессионного типа (см.рисунок 7.19)

Рисунок 7.19 - Схема пьезоакселерометра компрессионного типа

Сейсмическая масса крепится к основанию осевым болтом, который прижимает кольцевую пружину. Между массой и основанием вставляется пьезоэлемент. Когда на него воздействует сила, на его поверхностях появляется электрический заряд. Материалов с такими свойствами очень много, но наиболее общепринятыми является кварц. Существуют также синтетические керамические пьезоматериалы, которые работают довольно хорошо, причем даже при более высоких температурах, чем позволяет кварц. Если температура пьезоэлемента повышается и достигает так называемой «температуры Курье», то его пьезоэлектрические свойства утрачиваются. В это случае датчик считается неисправным и не подлежит ремонту.

При перемещении акселерометра вверх или вниз на сейсмическую массу воздействует сила со стороны чувствительного элемента. Это единственная сила, действующая на массу, поэтому она пропорциональна ускорению последней, совпадающему с ускорением всей системы. Масса со своей стороны давит на чувствительный элемент с такой же по величине(и противоположной по направлению) силой. Так как заряд и напряжение на пьезоэлектрическом элементе прямо пропорционально величине этой силы, в итоге мы получим на выходе электрический сигнал, пропорциональный ускорению. Пьезоакселерометры обладают чрезвычайно большой линейностью по амплитуде, поэтому у них очень большой динамический диапазон. Нижний предел ускорения, который они могут воспринимать, определяется только электрическим шумом электроники, а высшие уровни ограничены только пределом разрушения самого пьезоэлемента. Этот диапазон допустимых амплитуд может охватывать восемь порядков, или 160 дБ.

Частотный диапазон акселерометров очень широк и может простираться для некоторых моделей от очень низких частот до десятков килогерц. Высокочастотная характеристика ограничена резонансной частотой системы сейсмическая масса – пьезоэлемент. Из-за этого резонанса датчик выдаст очень сильный пик напряжения в ответ на возбуждение на его собственной частоте, которая для наиболее распространенных акселерометров составляет около 30 кГц. Обычно рабочий частотный диапазон акселерометра составляет до1/3 его собственной резонансной частоты, которая сильно зависит от способа его крепления, причем крепление на шпильке или винтом является лучшим.

Акселерометры типа «ICP» имеют встроенный микропредусилитель. Такие акселерометры имеют низкоимпедансный выход, менее подвержены помехам и их чувствительность не зависит от длины кабеля.

Чувствительность современных контактных микрофонов составляет от 50 до 100 мкВ/Па, что дает возможность прослушивать разговоры через бетонные и кирпичные стены толщиной более 100 см, практически любые двери, а также оконные рамы и инженерные коммуникации.

Внешний вид портативного электронного стетоскопа представлен на рисунке 7.20.

Рисунок 7.20 - Малогабаритный электронный стетоскоп в комплекте с контактным и игольчатым микрофонами фирмы Selavio

Принципы работы гидрофона и геофона близки принципами работы микрофона и акселерометра соответственно, но с иными конструктивными решениями. Например, мембрана гидрофона может иметь цилиндрическую или сферическую форму. Геофоны применяются не только для обнаружения акустических сигналов от движущихся людей и техники, но и для снятия речевой информации с сейсмической волны в грунте на удалении до 10 м от ее источника.

Если имеется возможность постоянного проникновения в контролируемые помещения, в нем заранее могут быть установлены миниатюрные микрофоны, линии передачи сигналов которых выводятся в специальное помещение, где находится злоумышленник и установлена регистрирующая аппаратура. Длина линии передачи сигнала может достигать 5000 м. Такие системы называются проводными системами.

Для обеспечения скрытости микрофонов последние выпускаются в сверхминиатюрном исполнении (диаметр менее 2,5 мм) и камуфлируются под различные предметы.

Для повышения качества перехваченных разговоров микрофоны устанавливают возможно ближе к местам проводимых разговоров. Для улучшения чувствительности некоторые микрофоны подключают к предусилителям.

Внешний вид таких устройств представлен на рисунке 7.21.

Рисунок 7.21 - Проводные микрофоны : а) – АСС ТХR-S;

б) – АССТХS-S; в) – SIM DAC-220