Генератор шума что это такое
Что такое генераторы шума и как они работают?
Генераторы шума — это специализированное оборудование, которое создает помехи во время прослушивания и используется для защиты помещений и объектов от попадания информации третьим лицам.
Использование генераторов шума до сих пор вызывает много споров. Эти устройства имеют как сторонников, так и противников. Люди, которые поддерживают использование генераторов шума, это, в основном, главы крупных компаний и политики, которые беспокоятся о том, чтобы важная информации не выходила за пределы компании. Противники генераторов шума считают, что если кто-то предпринимает честные действия, то ему нечего скрывать.
Как работают генераторы шума?
Генераторы шума — это профессиональные устройства, которые будут успешно выполнять свои функции как в крупных корпорациях, так и на частных объектах. Безопасность обеспечивается за счет создания помех в виде радиошума на той же частоте, что и звуки, записанные при прослушивании телефонных разговоров. При работе генератор шума создает акустический экран по всей комнате. В результате, прослушивание извне становится невозможным.
Как защитить офис?
Защита офиса и информации — это основные правила безопасности, которые должна соблюдать каждая уважающая себя компания. В случае подозрений, связанных с установкой прослушивающих устройств, стоит предпринять все действия, чтобы исключить их присутствие. Но некоторые ситуации и конфиденциальная информация требуют более профессиональных решений. Комплексные инструменты, такие как генераторы шума, предотвращают потенциальное прослушивание.
Такие устройства часто используются в конференц-залах и офисах — местах, которые требуют не только круглосуточного мониторинга, но и принятия всех возможных мер, которые могли бы снизить риски, связанные с прослушкой сотрудников. Широко признанные в бизнес-среде генераторы шума исключают вероятность перехвата личной, стратегической и коммерческой информации, которая, если ее не защитить, может попасть в чужие руки и использоваться против компании.
Как защитить жилое помещение?
Здесь поможет генератор виброакустических помех — одно из лучших решений в настоящее время. Он позволяет идеально обезопасить помещения, блокируя прослушивание снаружи.
Пользователи могут рассчитывать на активную защиту от микроволновых и лазерных систем, которые используются для захвата звуковой информации через окна. Кроме того, высококачественные устройства, используемые в качестве генераторов шума, препятствуют сейсмическому подслушиванию, используя строительные элементы конструкции, такие как полы, стены, потолки, водо- и газовые установки.
Выспаться на выходных: как белый шум помогает отдыхать взрослым и мониторит качество сна детей
Рассказываем, как белый шум помогает расслабиться и кто разрабатывает решения на его основе.
Особенности белого шума
Шум вредит здоровью человека, особенно во время сна. Звуки громкостью 40–55 дБ — это разговорная речь или тарахтение холодильника — делают сон большинства людей беспокойным. По данным Всемирной организации здравоохранения, раздражители громкостью 55 дБ повышают риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний и могут привести к бессоннице.
Но есть и шум, который может оказывать положительный эффект — например, белый шум. Он представляет собой стационарный сигнал с равномерно распределенными высокими, средними и низкими частотами. Поэтому он хорошо маскирует акустические раздражители. О технологиях, использующих эту особенность для повышения качества сна, мы расскажем далее.
Для младенцев
Генераторы розового шума задействуют для расслабления и лечения звона в ушах (тиннитуса). Также ряд педиатров рекомендует включать белый шум младенцам — считается, что он помогает им быстрее заснуть. Поэтому инженеры из Вашингтонского университета представили умный динамик для этих целей — BreathJunior. Дополнительно он мониторит дыхание и движение детей во сне.
Динамик излучает специальным образом сгенерированный белый шум. Он отражается от тела ребенка и улавливается микрофонами. Затем система определяет, разницу в двух сигналах и делает выводы о состоянии младенца — как часто он дышит и ворочается. Инженеры говорят, что гаджет успешно фиксирует дыхание от 20 до 60 вдохов в минуту.
Также система выявляет аномалии при дыхании, например апноэ. Её тестировали в отделении интенсивной терапии новорождённых, и в целом врачи и эксперты отзываются о проекте хорошо. Но не обошлось без опасений за безопасность персональных данных. Резиденты Hacker News отмечают, что технология скорее всего будет работать с наиболее популярными смарт-спикерами, представленными на рынке, поэтому говорить о гарантиях защищенности данных не приходится.
И для взрослых
Взрослые тоже могут «спать как младенцы». Есть специальные приложения, которые генерируют шум. Например, MyNoise предлагает подстроить звук по собственному вкусу — как на эквалайзере. Также можно отметить сервис Weather for the Blind — его автор настроил систему, которая в режиме реального времени превращает данные о погоде (скорость ветра, температуру, осадки) в особенный шум. Засыпать под него может быть куда приятнее, чем под вой сигнализаций. Плейлисты с белым шумом можно найти и на стриминговых сервисах — например, Spotify или Deezer.
Фото Dane Deaner / Unsplash
В этой области также разрабатывают специальные акустические устройства. В прошлом году Bose анонсировали новые наушники для сна. В них не получится послушать музыку — только шум и успокаивающие треки. В памяти устройства есть десять композиций с частотой, блокирующей шум трафика за окном и храп. Аналогичное устройство представила компания Kokoon — их наушники могут генерировать не только белый, но и другие типы цветных шумов, способствующих расслаблению.
Обратная сторона медали
В медицинском сообществе можно встретить мнение, что длительное прослушивание белого шума может испортить слух. Также есть информация, что белый шум вредит работе мозга. Специалисты говорят, что мозг реагирует отрицательно, когда регулярно получает случайную информацию. Хотя другие исследования говорят, что белый шум не оказывает негативного влияния на организм и нервную систему человека, если громкость звука не превышает 50 дБ (стр.2).
Фото Sean Benesh / Unsplash
Если отойти от дискуссии о вреде или пользе белого шума, остается еще один факт — он подходит не всем. Кто-то просто не может спать с постоянным фоновым шипением. Одним из таких людей является писатель и колумнист The Guardian Рик Самаддер (Rhik Samadder). Он говорит, что белый шум вызывает у него чувство, словно его заперли в старом перегревающемся компьютере. Поэтому Рик предпочитает засыпать под монотонные голоса людей или музыку.
Эксперты из Национального фонда сна в США говорят, что лучше отдать предпочтение музыке — медленным композициям (60–80 BPM). Чаще всего это классика или джаз. Но в любом случае жанр каждый выбирает самостоятельно. Есть люди, которые быстро засыпают под металл или хард-рок, кому-то нравится слушать фолк — все зависит от личных предпочтений.
Что почитать в нашем «Мире Hi-Fi»:
Какие гаджеты помогут снизить окружающий шум и «поймать» концентрацию
Какой шум помогает отдыхать, а еще — предотвращает потерю слуха при серьезных ДТП
Крепче спать и лучше работать — как музыка помогает бороться с шумом
Наушники на работе: что говорят исследования
Музыка для эффективной работы: что нужно знать
Экосистема звука: что это такое и как с ней работать
Генератор шума
СОДЕРЖАНИЕ
Теория [ править ]
Для генерации шума используется несколько схем. Например, резисторы с регулируемой температурой, вакуумные диоды с ограничением температуры, стабилитроны и газоразрядные трубки. [2] Источник, который можно включать и выключать («закрытый»), полезен для некоторых методов испытаний.
Генератор теплового шума [ править ]
Тепловой шум может быть фундаментальным стандартом. Резистор при определенной температуре имеет связанный с ним тепловой шум. Генератор шума может иметь два резистора с разными температурами и переключаться между двумя резисторами. В результате выходная мощность мала. (Для резистора 1 кОм при комнатной температуре и полосе пропускания 10 кГц среднеквадратичное значение напряжения шума составляет 400 нВ. [3] )
Генератор дробового шума [ править ]
В разных схемах генератора шума используются разные методы установки постоянного тока смещения.
Вакуумный диод [ править ]
Газоразрядные трубки [ править ]
Один миниатюрный тиратрон нашел дополнительное применение в качестве источника шума при работе в качестве диода (сетка, привязанная к катоду) в поперечном магнитном поле. [8]
Полупроводниковый диод с прямым смещением [ править ]
Обратно-смещенный полупроводниковый диод [ править ]
Стабилитрон [ править ]
Шум, создаваемый стабилитронами, представляет собой простой дробовой шум.
Лавинный диод [ править ]
Для пробивных напряжений более 7 вольт ширина полупроводникового перехода больше, и механизм первичного пробоя является лавинообразным. Вывод шума более сложный. [10] Из-за лавинного умножения возникает избыточный шум (то есть шум сверх простого дробового шума).
Для генераторов шума более высокой мощности необходимо усиление. Для генераторов широкополосного шума такое усиление может оказаться трудным. Один метод использует лавинное умножение в пределах того же барьера, который генерирует шум. В лавине один носитель сталкивается с другими атомами и выбивает новые носители. В результате для каждого носителя, который стартует через барьер, синхронно прибывают несколько носителей. В результате получается широкополосный источник высокой мощности. Обычные диоды можно использовать при пробое.
Лавинный пробой также имеет многоступенчатый шум. Выходная мощность шума случайным образом переключается между несколькими выходными уровнями. Многоступенчатый шум выглядит как мерцающий (1 / f ) шум. Эффект зависит от процесса, но его можно минимизировать. Диоды также могут быть выбраны из-за низкого многоуровневого шума. [10]
Коммерческим примером генератора шума с лавинными диодами является Agilent 346C, который охватывает диапазон от 10 МГц до 26,5 ГГц. [11]
А генератор шума это схема, которая производит электрический шум (т.е. случайный сигнал). Генераторы шума используются для тестирования сигналов для измерения коэффициент шума, частотная характеристика и другие параметры. Генераторы шума также используются для генерация случайных чисел. [1]
Содержание
Теория
Для генерации шума используется несколько схем. Например, резисторы с регулируемой температурой, вакуумные диоды с ограничением температуры, стабилитроны и газоразрядные трубки. [2] Источник, который можно включать и выключать («закрытый»), полезен для некоторых методов тестирования.
Генераторы шума обычно полагаются на основной шумовой процесс, такой как тепловой шум или же дробовой шум.
Генератор теплового шума
Тепловой шум может быть фундаментальным стандартом. Резистор при определенной температуре имеет связанный с ним тепловой шум. Генератор шума может иметь два резистора с разной температурой и переключаться между ними. В результате выходная мощность мала. (Для резистора 1 кОм при комнатной температуре и полосе пропускания 10 кГц среднеквадратичное значение напряжения шума составляет 400 нВ. [3] )
Генератор дробового шума
Если электроны перетекают через барьер, они имеют дискретное время прибытия. Эти дискретные прибытия показывают дробовой шум. Уровень выходного шума генератора дробового шума легко устанавливается постоянным током смещения. Обычно используется перегородка в диоде. [4]
В разных схемах генератора шума используются разные методы установки постоянного тока смещения.
Вакуумный диод
Одним из распространенных источников шума был термоограниченный (насыщенная эмиссия) горячий катод ламповый диод. Эти источники могут служить генераторами белого шума от нескольких килогерц до УВЧ и были доступны в обычном радиолампа стеклянные конверты. Мерцание (1 /ж) шум ограниченное применение на более низких частотах; приложение с ограниченным временем прохождения электронов на более высоких частотах. Базовая конструкция представляла собой диодную вакуумную лампу с нагреваемой нитью накала. Температура катода (нити) задает ток анода (пластины), который определяет дробовой шум; видеть Уравнение Ричардсона. Напряжение анода установлено достаточно большим, чтобы собрать все электроны, испускаемые нитью. [5] [6] Если напряжение на пластине было слишком низким, то вокруг нити накала возник бы объемный заряд, который повлиял бы на выходной шум. Для откалиброванного генератора необходимо следить за тем, чтобы дробовой шум преобладал над тепловым шумом сопротивления пластины трубки и других элементов схемы.
Газоразрядные трубки
Длинный, тонкий, с горячим катодом газоразрядный стеклянные пробирки с нормальным байонетное крепление лампы для нити и анода верхняя крышка, использовались для СВЧ частоты и диагональная вставка в волновод. [7] Они были заполнены чистым инертным газом, например неон потому что смеси сделал выходную температуру зависимой. Их напряжение горения было ниже 200 В, но они нуждались в оптической затравке (предварительной ионизации) лампой накаливания мощностью 2 Вт перед зажиганием от скачка анодного напряжения в диапазоне 5 кВ.
Одна миниатюра тиратрон нашли дополнительное применение в качестве источника шума при работе в качестве диода (сетки, привязанной к катоду) в поперечном магнитном поле. [8]
Полупроводниковый диод с прямым смещением
Обратно-смещенный полупроводниковый диод
Обратно-смещенные диоды при пробое могут также использоваться в качестве источников дробового шума. Диоды регулятора напряжения распространены, но есть два разных механизма пробоя, и они имеют разные шумовые характеристики. Механизмы Эффект Зенера и сход лавины. [9]
Стабилитрон
Шум, создаваемый стабилитронами, представляет собой простой дробовой шум.
Лавинный диод
Для пробивных напряжений более 7 вольт ширина полупроводникового перехода больше, и механизм первичного пробоя является лавинообразным. Вывод шума более сложный. [10] Из-за лавинного умножения возникает избыточный шум (то есть шум сверх простого дробового шума).
Для генераторов шума более высокой мощности необходимо усиление. Для генераторов широкополосного шума такое усиление может быть труднодостижимым. Один метод использует лавинное умножение внутри того же барьера, который генерирует шум. В лавине один носитель сталкивается с другими атомами и выбивает новые носители. В результате для каждого носителя, который стартует через барьер, прибывают несколько носителей синхронно. В результате получается широкополосный источник высокой мощности. Обычные диоды можно использовать при пробое.
Лавинный пробой также имеет многоступенчатый шум. Выходная мощность шума случайным образом переключается между несколькими уровнями выхода. Многоступенчатый шум выглядит как мерцание (1 /ж) шум. Эффект зависит от процесса, но его можно минимизировать. Диоды также могут быть выбраны из-за низкого многоуровневого шума. [10]
Коммерческим примером генератора шума с лавинными диодами является Agilent 346C, который охватывает диапазон от 10 МГц до 26,5 ГГц. [11]
Генератор шума. Принцип действия. Схема
Для того чтобы добывать информацию, можно использовать множество средств. Самыми эффективными сегодня являются различные технические миниатюрные устройства, которые можно легко и скрытно установить где угодно, прослушивая или подглядывая за происходящим.
Такие средства используются как со стороны разведки и правоохранительных органов, так и в криминальных структурах. Применяют их иногда частные лица и бизнесмены.
Чтобы испортить слежку злоумышленникам, можно воспользоваться специальным электронным устройством под названием генератор шума (ГШ). Он создает помехи рядом с местами, где необходимо подавить возможные сигналы слежки недоброжелателей.
Существует для этого несколько методов.
Экранирование
Для радиолюбителя такой способ является наиболее простым, предназначенным для защиты от утечки важной конфиденциальной информации. В этом варианте шум образуют через электромагнитное экранирование. За счет источника электромагнитной энергии на экране появляются заряды, а на стенках — токи, у которых поля подобны полю источника, но направление — противоположно. Поэтому происходит компенсация. Для простого электромагнитного экранирования можно воспользоваться подручными материалами.
Что нужно для простого экранирования
Даже неискушенный в вопросах радиоэлектроники радиолюбитель легко поймет, о чем идет речь, и достанет все нижеприведенные материалы, в число которых входят:
С помощью этих средств получают замкнутый экран, который заземляется.
Кроме применения в доме, экранирование используют и в автомобилях. Чтобы устройство здесь работало эффективно, нужно учитывать окна. Поэтому экранирование должно рассчитываться эквивалентно экрану из стекла. Для этого может применяться вкрапление сетки из металла в стекло или использоваться специальные стекла с покрытием, проводящим ток. Для того чтобы нанести это покрытие, используют специальные устройства магнетронного напыления.
Как работает прибор?
Далеко не все средства, эффективно показывающие себя в помещении, подходят для автомобилей. Примером могут служить микрофоны, снабженные приспособлениями для передачи данных в ИК-диапазоне. Для них потребуется тончайшая настройка, которую в полевых условиях выполнить крайне сложно. Кроме того, должны отсутствовать помехи в направлении луча, что на улице реализовать почти невозможно.
По аналогичным причинам не подойдут и лазерные микрофоны. Остаются стетоскопы, диктофоны и навязывание на высоких частотах, реализуемые по радиоканалу.
Самый популярный генератор шума образует белые или розовые шумы. Чтобы разобрать речь, диапазон разбивают на полосы с одинаковым коэффициентом. Если используемая система — непрофессиональная, то имеется семь полос октав. Если разборчивость составляет от тридцати до восьмидесяти процентов, то погрешность будет до двух процентов для помехи речеподобной, до пяти процентов для розового и белого шумов, а также порядка пятнадцати процентов для спадающего шума, имеющего плотность шесть децибел на высокочастотную сторону октавы.
Эффективность защиты информации, передаваемой в речи, зависит от поставленных целей. Например, необходимо скрыть смысл или тему разговора.
Что услышит проводящий слежку?
Речь, при наличии шума, будет восприниматься с потерями частей сообщений. Так, прослушивая фонограмму, где использовался генератор шума, можно будет констатировать, что разговор был. А вот тему его раскрыть не удастся. Проведенные опыты показали, что разборчивость падала примерно на шестьдесят-семьдесят процентов, а при коротком содержании — до сорока-пятидесяти. Понятно, что имея лишь до тридцати процентов понимания речи, установить предмет дискуссии крайне затруднительно.
Опыты показали, что эффективнее всего показывает себя розовый шум, а также речеподобная помеха. Для скрытия разговора необходим генератор шума, осуществляемый помехи на девять децибел. Для белого шума и шума со спадом понадобится десять и тринадцать децибел. Для эффективного действия устройства нужно знать фоновый шум. К примеру, вне салона автомобиля он равен от тридцати до тридцати пяти децибел. Тогда среднее звукоизоляционное значение должно равняться тридцати децибелам.
Белые генераторы шума: схема
Эффективными себя показали акустически-вибрационные средства зашумления. При этом они недорого стоят и легко устанавливаются. Генератор шума работает в акустическом частотном диапазоне, гарантируя снижение разборчивости после записи. Наиболее простым методом белого шума является применение шумящих электронных деталей, которые способствуют усилению напряжения.
Принцип действия приборов заключается в излучении ультразвуковых колебаний, которые не слышатся ухом человека. Дело в том, что люди воспринимают звуки в линейном диапазоне, а микрофон на диктофоне не является линейной деталью. Поэтому на входе устройства возникает интерференция, приводящая к подавлению записи. Так как уровень колебаний ультразвука составляет от восьмидесяти до ста децибел, то он может без вреда для здоровья использоваться и в помещениях, и в транспорте.
Наряду со шпионской техникой существуют и специальные устройства для защиты информации. Но никто, кроме нас самих, не будет использовать их. Только в наших руках находится информационная защита. А реализовывать ее или нет — личное решение каждого.