Электромагнитная наводка что такое
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Электромагнитная наводка
Электромагнитные наводки возникают из-за протекания тока по проводам н катушкам индуктивности; электростатические вызываются электростатическими полями, создаваемыми паразитными емкостями или разностью потенциалов между различными близко расположенными элементами; индуктивные возникают из-за наличия общей нагрузки полезного и наводимого сигналов. [2]
Электромагнитные наводки возникают из-за протекания тока по проводам и катушкам индуктивности. Электростатические наводки вызываются электростатическими полями, создаваемыми за счет паразитных емкостей или вследствие разности потенциалов между различными точками корпуса. Они проявляются, в частности, при скачкообразном изменении напряжения в цепях, связанных паразитной емкостью, так как вызывают разрядный ( или зарядный) ток в этой емкости. [3]
Электромагнитные наводки загрязняют окружающую среду и могут быть как несущественными, так и смертельно опасными. По мере возрастания плотности электронных устройств ( что является неотъемлемой чертой информационного века) влияние электромагнитных наводок становится все более существенным. [4]
Защита от электромагнитных наводок и помех, поступающих по входной тактовой шине, осуществляется независимо от структуры счетчика общеизвестными методами, например, путем экранирования или снижения чувствительности схемы. [5]
Причинами внешних помех являются обычно электромагнитные наводки на соединительные провода и на элементы устройства задержки от всевозможных контактных приборов, работающих вблизи устройства. При этом наиболее благоприятные условия для распространения обычно имеют высокочастотные для данного устройства помехи. [7]
Основным средством защиты от электромагнитных наводок также служит экранирование. [9]
Помимо сетевых помех возможны также электромагнитные наводки от стоящих рядом мощных радиоустановок, телевизоров, радаров или диатермического оборудования. Такие помехи чаще всего устраняются шунтированием входов и выходов усилителя небольшими емкостями, которые представляют малое сопротивление ( цепь замыкается накоротко) для радиочастотных сигналов и большое сопротивление для ЭКГ-сигналов. [10]
Схема индикатора дефектов должна быть помехоустойчивой к различным электромагнитным наводкам как от питающей электрической сети, так и от других источников помех. [11]
Побочные электромагнитные излучения и наводки
Рассмотрим подробнее каждый из этих видов ПЭМИН.
Побочные преобразования акустических сигналов в электрические
Акустоэлектрическими преобразователями называются преобразователи внешних акустических сигналов в электрические. К акустоэлектрическим преобразователям относятся различные элементы, детали и устройства, способные под воздействием давления акустической волны создавать эквивалентные электрические сигналы или изменять свои параметры.
Классификация акустоэлектрических преобразований по физическим процессам, порождающим опасные сигналы, приведена на рисунке 15.1.
На выходе активных акустоэлектрических преобразователей под воздействием акустической волны образуются эквивалентные электрические сигналы, пассивные же реагируют лишь изменением своих параметров.
В пассивных акустоэлектрических преобразователях под воздействием акустической волны изменятся параметры элементов схем средств. В конечном итоге изменяются и параметры циркулирующих в них электрических сигналов. Чаще всего изменяются индуктивности и емкости электрических цепей.
Если в электрической цепи есть катушка с витками проволоки, то под воздействием акустической волны может измениться размер катушки и расстояние между витками, что приведет к изменению индуктивности катушки. Далее, если катушка является элементом, задающим частоту генератора, изменение индуктивности вызовет частотную модуляцию сигнала генератора информацией, которая была в акустической волне. Магнитострикция проявляется в изменении магнитных свойств электротехнической стали и ее сплавов при деформации, что приводит к изменению значений индуктивности цепи и модуляции протекающих через нее сигналов.
К наиболее распространенным случайным акустоэлектрическим преобразователям относятся [15.2]:
Опасные сигналы, образованные в результате акустоэлектрического преобразования, могут:
Опасность акустоэлектрического преобразователя зависит от его чувствительности. Чувствительность есть величина пропорциональная величине сигнала на выходе акустоэлектрического преобразователя (или изменения падающего на нем напряжения) и обратно пропорциональная силе давления акустической волны на чувствительный элемент преобразователя на частоте f=1000 КГц. Чувствительность измеряется в В/Па или мВ/Па.
Таким образом, в повседневной жизни нас окружают различные устройства, элементы которых могут выступать в качестве акустоэлектрических преобразователей. При этом нельзя пренебрегать опасными сигналами маленьких значений, так как современная техника очень чувствительна и способна улавливать сигналы даже незначительной мощности. Более того, не всегда для извлечения сигнала малой мощности необходима техника с высокой чувствительностью. Рассмотрим телефонную линию, которая постоянно подключена к источнику тока напряжением 60 В. Любые опасные сигналы, в том числе опасные сигналы звонковой цепи в единицы и доли мВ, можно легко отделить с помощью фильтра от 60 В напряжения постоянного тока телефонной линии. После получения опасные сигналы многократно усиливаются, и злоумышленник получает доступ к информации. Необходимо также помнить, что опасные сигналы маленькой мощности могут модулировать более мощные электрические сигналы и поля, тем самым значительно увеличивая дальность своего распространения и вероятность перехвата.
Угрозы утечки информации по каналам ПЭМИН
Контроль рабочего времени
с помощью DLP-системы
П обочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН), возникающие в работе любого компьютера, — способ снять информацию с оборудования, не подключенного к сети. Степень угроз должна оцениваться с практической точки зрения, установка профессиональных электронных закладных устройств связана с расходами и проникновением в офис. Такие меры принимаются только для получения очень ценной информации.
Как работают каналы ПЭМИН
Электромагнитное напряжение возникает при работе любого элемента архитектуры компьютера. В ряде случаев оно модулируется информационным сигналом. Перехват и дешифровка излучения приводят к получению информации злоумышленником. Приемные электронные устройства устанавливаются в компьютер, параллельно подсоединяются к сетям электропитания или заземления, просто размещаются недалеко от работающего оборудования или перехватывают данные при помощи антенны.
Утечка информации по каналам ПЭМИН происходит:
«СёрчИнформ КИБ» контролирует максимальное количество каналов передачи информации, защищая компанию от утечек данных.
Чаще всего перехватываются и дешифровываются излучения, вырабатываемые:
Электронные устройства перехвата данных передают сигнал вовне, на приемное устройство, обычно это происходит путем перевода информации в радиосигнал. Радиоприемник злоумышленника, настроенный на частоту или спектр частот работы передатчика, может находиться недалеко от здания, в припаркованной машине, в случае использования мощного передатчика — на расстоянии до 10 км.
Злоумышленники и угрозы
Модель угроз при рассмотрении потенциального риска утечки информации по каналам ПЭМИН должна опираться на действительную ценность охраняемых данных. ФСТЭК РФ делит их на три группы:
Ведомство делит злоумышленников на группы — с низким потенциалом, со средним и с высоким. Реализация угроз утечки по каналам ПЭМИН требует оборудования и навыков злоумышленников на уровне второй и третьей группы — профессионалов в сфере бизнес-шпионажа или иностранных технических разведок.
Соответственно, беспокоиться об утечках по каналам ПЭМИН следует тем организациям, которые работают с ценными данными, интересными этим категориям агентов. На высоком уровне профессионалы не ограничиваются просто снятием имеющихся наводок. Они способны внедрять в компьютер вредоносные программы, находящие нужную информацию и генерирующие дополнительные сигналы в целях их перехвата.
Принципы борьбы
Снижение уровня сигнала и создание условий, исключающих возможность его перехвата, становятся основными принципами борьбы с угрозами утечки информации по каналам ПЭМИН. ФСТЭК рекомендует обращать внимание на три основных направления защиты:
В перечне активного оборудования для защиты от угроз утечек информации по каналам ФСТЭК можно найти:
При высоком уровне экранирования оборудования и защиты помещения активные средства безопасности использовать нецелесообразно. Экранированием можно защитить мобильное устройство, компьютер, сектор помещения, изолировав его экранирующими перегородками, помещение в целом. Если защищается сектор или помещение, в нем целесообразно разместить оборудование, обрабатывающее наиболее ценные данные. Для сетей электропитания и кабелей локальной сети применяются сетевые помехоподавляющие фильтры.
Поиск электронных закладных устройств применяется в двух вариантах:
Понимание реальности угрозы утечки информации по каналам ПЭМИН для конкретной организации поможет сформировать правильную стратегию безопасности, направив средства бюджета на защиту от наиболее вероятных рисков.
ПОПРОБУЙТЕ «СЁРЧИНФОРМ КИБ»!
Полнофункциональное ПО без ограничений по пользователям и функциональности.
Побочные электромагнитные излучения и наводки
Рассмотрим подробнее каждый из этих видов ПЭМИН.
Побочные преобразования акустических сигналов в электрические
Акустоэлектрическими преобразователями называются преобразователи внешних акустических сигналов в электрические. К акустоэлектрическим преобразователям относятся различные элементы, детали и устройства, способные под воздействием давления акустической волны создавать эквивалентные электрические сигналы или изменять свои параметры.
Классификация акустоэлектрических преобразований по физическим процессам, порождающим опасные сигналы, приведена на рисунке 15.1.
На выходе активных акустоэлектрических преобразователей под воздействием акустической волны образуются эквивалентные электрические сигналы, пассивные же реагируют лишь изменением своих параметров.
В пассивных акустоэлектрических преобразователях под воздействием акустической волны изменятся параметры элементов схем средств. В конечном итоге изменяются и параметры циркулирующих в них электрических сигналов. Чаще всего изменяются индуктивности и емкости электрических цепей.
Если в электрической цепи есть катушка с витками проволоки, то под воздействием акустической волны может измениться размер катушки и расстояние между витками, что приведет к изменению индуктивности катушки. Далее, если катушка является элементом, задающим частоту генератора, изменение индуктивности вызовет частотную модуляцию сигнала генератора информацией, которая была в акустической волне. Магнитострикция проявляется в изменении магнитных свойств электротехнической стали и ее сплавов при деформации, что приводит к изменению значений индуктивности цепи и модуляции протекающих через нее сигналов.
К наиболее распространенным случайным акустоэлектрическим преобразователям относятся [15.2]:
Опасные сигналы, образованные в результате акустоэлектрического преобразования, могут:
Опасность акустоэлектрического преобразователя зависит от его чувствительности. Чувствительность есть величина пропорциональная величине сигнала на выходе акустоэлектрического преобразователя (или изменения падающего на нем напряжения) и обратно пропорциональная силе давления акустической волны на чувствительный элемент преобразователя на частоте f=1000 КГц. Чувствительность измеряется в В/Па или мВ/Па.
Таким образом, в повседневной жизни нас окружают различные устройства, элементы которых могут выступать в качестве акустоэлектрических преобразователей. При этом нельзя пренебрегать опасными сигналами маленьких значений, так как современная техника очень чувствительна и способна улавливать сигналы даже незначительной мощности. Более того, не всегда для извлечения сигнала малой мощности необходима техника с высокой чувствительностью. Рассмотрим телефонную линию, которая постоянно подключена к источнику тока напряжением 60 В. Любые опасные сигналы, в том числе опасные сигналы звонковой цепи в единицы и доли мВ, можно легко отделить с помощью фильтра от 60 В напряжения постоянного тока телефонной линии. После получения опасные сигналы многократно усиливаются, и злоумышленник получает доступ к информации. Необходимо также помнить, что опасные сигналы маленькой мощности могут модулировать более мощные электрические сигналы и поля, тем самым значительно увеличивая дальность своего распространения и вероятность перехвата.
Какие электромагнитные помехи действуют на коммутаторы на объектах с жесткой электромагнитной обстановкой
Из-за чего в ЛВС могут теряться пакеты? Варианты есть разные: неправильно настроено резервирование, сеть не справляется с нагрузкой или ЛВС «штормит». Но причина не всегда кроется в сетевом уровне.
На стабильность передачи данных в ЛВС влияют не только правильность настройки оборудования и количество передаваемых данных. Причиной пропадающих пакетов или выведенного из строя коммутатора могут стать электромагнитные помехи: рация, которой воспользовались рядом с сетевым оборудованием, силовой кабель, проложенный рядом, или силовой выключатель, который разомкнул цепь во время короткого замыкания.
Рация, кабель и выключатель — это источники электромагнитных помех. Коммутаторы с улучшенной электромагнитной совместимостью созданы для нормальной работы при воздействии этих помех.
ЭМС: общие положения
Электромагнитные помехи бывают двух видов: индуктивные и кондуктивные.
Индуктивные помехи передаются через электромагнитное поле «по воздуху». Еще эти помехи называют излучаемыми или излученными.
Кондуктивные помехи передаются по проводникам — проводам, земле и т.д.
Индуктивные помехи появляются при воздействии мощного электромагнитного или магнитного поля. Причиной кондуктивных помех могут быть коммутации токовых цепей, удары молнии, импульсы и т.д.
На коммутаторы, как и на все оборудование, могут воздействовать и индуктивные, и кондуктивные помехи.
Давайте рассмотрим разные источники помех на промышленном объекте, и какие именно помехи они создают.
Источники помех
Радиоизлучающие устройства (рации, мобильные телефоны, сварочное оборудование, индуктивные печи и т.д.)
Любое устройство излучает электромагнитное поле. Это электромагнитное поле воздействует на оборудование и индуктивно, и кондуктивно.
Если поле генерируется достаточно сильное, то оно может создать ток в проводнике, который нарушит процесс передачи сигнала. Очень мощные помехи могут привести и к отключению оборудования. Таким образом, проявляется индуктивное воздействие.
Эксплуатирующий персонал и службы безопасности используют мобильные телефоны, рации для связи друг с другом. На объектах работают стационарные радио- и телепередатчики, на подвижных установках устанавливаются Bluetooth и Wi-Fi устройства.
Все эти устройства — мощные генераторы электромагнитного поля. Поэтому для нормальной работы в промышленных условиях коммутаторам необходимо уметь переносить электромагнитные помехи.
Электромагнитная обстановка определяется напряженностью электромагнитного поля.
При испытании коммутатора на устойчивость к индуктивному воздействию электромагнитных полей на коммутатор наводится поле напряженностью 10 В/м. При этом коммутатор должен полноценно функционировать.
Любые проводники внутри коммутатора, а также все кабели, являются пассивными приемными антеннами. Радиоизлучающие устройства могут создавать кондуктивные электромагнитные помехи в полосе частот от 150 Гц до 80 МГц. Электромагнитное поле наводит в этих проводниках напряжения. Эти напряжения в свою очередь вызывают токи, которые и создают помехи в коммутаторе.
Для испытания коммутатора на устойчивость к кондуктивным электромагнитным помехам на порты передачи данных и порты питания подается напряжение. ГОСТ Р 51317.4.6-99 устанавливает величину напряжения 10 В для высокого уровня электромагнитных излучений. При этом коммутатор должен полноценно функционировать.
Ток в силовых кабелях, линиях электропитания, цепях заземления
Ток в силовых кабелях, линиях электропитания, цепях заземления создает магнитное поле промышленной частоты (50 Гц). Воздействие магнитного поля создает ток в замкнутом проводнике, что является помехой.
Магнитное поле промышленной частоты подразделяется на:
При испытаниях коммутаторов на устойчивость воздействия магнитного поля промышленной частоты на него подается поле напряженностью 100 А/м на длительный период и 1000 А/м на период 3 с. При проверке коммутаторы должны полноценно функционировать.
Для сравнения обычная бытовая микроволновая печь создает напряженность магнитного поля до 10 А/м.
Удары молний, аварийные условия в электрических сетях
Удар молнии также вызывает помехи в сетевом оборудовании. Они длятся не долго, но их величина может достигать нескольких тысяч вольт. Такие помехи называются импульсными.
Импульсные помехи могут быть поданы и на порты питания коммутатора, и на порты передачи данных. За счет высоких значений перенапряжения они могут как нарушить функционирование оборудование, так и полностью сжечь его.
Удар молнии — это частный случай импульсных помех. Его можно отнести к микросекундным импульсным помехам большой энергии.
При ударе молнии в наружную цепь напряжения, помехи возникают из-за протекания большого тока разряда по наружной цепи и цепи заземления.
Косвенным ударом молнии считается разряд молнии между облаками. Во время таких ударов образуются электромагнитные поля. Они индуцируют напряжения или токи в проводниках электрической системы. Это и вызывает возникновение помех.
При ударе молнии в грунт, ток протекает по земле. Он может создать разность потенциалов в системе заземления ТС.
Точно такие же помехи создает коммутация конденсаторных батарей. Такая коммутация является коммутационным переходным процессом. Все коммутационные переходные процессы вызывают микросекундные импульсные помехи большой энергии.
Быстрые изменения напряжения или тока при срабатывании защитных устройств могут также приводить к образованию микросекундных импульсных помех во внутренних цепях.
Для проверки коммутатора на устойчивость к импульсным помехам используют специальные испытательные генераторы импульсов, например, UCS 500N5. Данный генератор подает различные по параметрам импульсы на испытуемые порты коммутатора. Параметры импульсов зависят от проводимых тестов. Они могут различаться по форме импульса, выходному сопротивлению, напряжению, времени воздействия.
Во время испытаний на устойчивость к воздействиям микросекундных импульсных помех на порты питания подаются импульсы напряжением 2 кВ, на порты данных — 4 кВ. При данной проверке допускается, что функционирование может прерываться, но после исчезновения помехи — самостоятельно восстанавливаться.
Коммутации реактивных нагрузок, «дребезг» контактов реле, коммутация при выпрямлении переменного тока
В электрической системе могут возникать различные коммутационные процессы: прерывания индуктивных нагрузок, размыкание контактов реле и т.д.
Такие коммутационные процессы также создают импульсные помехи. Их длительность — от одной наносекунды до одной микросекунды. Такие импульсные помехи называются наносекундные импульсные помехи.
Для проведения испытаний на коммутаторы подаются пачки импульсов наносекундной длительности. Импульсы подаются на порты питания и на порты передачи данных.
На порты питания подаются импульсы напряжением 2 кВ, а на порты данных — 4 кВ.
Во время испытаний на воздействие наносекундных импульсных помех коммутаторы должны полноценно функционировать.
Наводки от промышленного электронного оборудования, фильтров и кабелей
При установке коммутатора вблизи силовых распределительных систем или силового электронного оборудования в них могут наводиться несимметричные напряжения. Такие наводки называются кондуктивными электромагнитными помехами.
Основными источниками кондуктивных помех являются:
В зависимости от источника помехи подразделяют на два вида:
Для испытания коммутаторов на порты питания и передачи данных подается действующее напряжение 30 В постоянно и действующее напряжение 300 В в течении 1 с. Эти значения напряжения соответствуют наивысшей степени жесткости испытаний ГОСТ.
Оборудование должно выдерживать подобные воздействия, если оно устанавливается в условиях жесткой электромагнитной обстановки. Она характеризуется:
Подобные условиях можно встретить на станциях или подстанциях.
Выпрямление напряжения переменного тока при заряде батарей
После выпрямления напряжение на выходе всегда пульсирует. То есть значения напряжения случайно или периодически меняется.
Если коммутаторы питаются от напряжения постоянного тока, то большие пульсации напряжения могут нарушить работу устройств.
Как правило, все современные системы используют специальные сглаживающие фильтры и уровень пульсаций не велик. Но ситуация меняется при установке батарей в системе электропитания. При зарядке батарей величина пульсаций увеличивается.
Поэтому также необходимо учитывать возможность появления подобных помех.
Заключение
Коммутаторы с улучшенной электромагнитной совместимостью позволяют передавать данные в условиях жесткой электромагнитной обстановки. Они могут функционировать без перебоев при воздействии следующих помех: