Журнал "Information Security/ Информационная безопасность" #1, 2020

наше метрологическое законодатель- ство с общемировым, понятие "погреш- ность измерения" было заменено на понятие "неопределенность измерения". Не вдаваясь глубоко в суть и реальное содержание терминов, отошлю тех, кто хочет узнать об этом больше, к двум действующим стандартам: l ГОСТ Р 54500.1–2011/Руководство ИСО/МЭК 98-1:2009. "Неопределенность измерения. Часть 1. Введение в руко- водства по неопределенности измере- ния"; l ГОСТ Р 54500.3–2011 Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 "Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измере- ния". Отметим также, что во всех стандар- тах, начиная годов с 2011–2013, особен- но касающихся любых измерений, появился соответствующий раздел (например, ГОСТ Р ИСО 3382-2–2013 "Акустика. Измерение акустических параметров помещений. Часть 2. Время реверберации обычных помещений" – раздел 7. Неопределенность измере- ний). Несколько примеров Всем (ну, по крайней мере, я на это надеюсь!) хорошо известен норматив- но-методический документ (НМД, иными словами, в существенной своей части именно МВИ!) под названием "НМД АРР" 2001 г. Нам он удобен тем, что расчетные формулы в нем абсолютно (и справед- ливо!) объявлены открытыми. Итак, искомую величину (словесную разборчивость речи, W) определяют кос- венным методом измерений. То есть рассчитывают, исходя из измеренных значений звукового давления (и/или виб- роускорения) через косвенно вычисляе- мые значения "сигнал/помеха" в октав- ных полосах частот. Таким образом, неопределенность прямых измерений (для упрощения – только звукового дав- ления) в полной мере переходит на неопределенность результата. Оста- вим при этом за пределами рас- смотрения иные компоненты "сум- марной стандарт- ной неопределенно- сти" вроде ошибок самого расчета, округления величин на стадиях предва- рительных расчетов и т.д. Сосредоточимся на неопределенно- стях, обусловлен- ных именно прямы- ми измерениями звукового давле- ния. Что нам говорит на эту тему общая физика, ее раздел – техническая акустика и практика? Тестовый сигнал (по НМД АРР и в реа- лии) все применяют исключительно "шумовой". Для упрощения задачи при- мем его с достаточной степенью точно- сти эквивалентным "белому шуму", кото- рый, как определяет нам математиче- ский аппарат, характеризуется равно- мерной ("плоской") АЧХ в рассматри- ваемом диапазоне частот и… (вспоми- наем курс статистической радиотехни- ки!) его автокорреляционная функция есть "дельта-функция". Опять же не будем углубляться, а особо любопыт- ствующих отошлем, например, к клас- сическому учебнику "Радиотехнические цепи и сигналы" (Гоноровский И.С. 1977. Глава 2.11). Измерения шума (сигналов, прибли- жающихся по своим характеристикам к "белому шуму") в технической акустике приходится выполнять столь часто, что стандартизация этот вид измерений мол- чанием обойти не могла никак и никогда! Посему обратимся для начала к уста- новленным стандартами методам изме- рения шума. Наиболее близким и "по духу", и "по букве" автор считает действующий ГОСТ Р ИСО 3746–2013 "Акустика. Определе- ние уровней звуковой мощности и зву- ковой энергии источников шума по зву- ковому давлению. Ориентировочный метод с использованием измерительной поверхности над звукоотражающей плос- костью". Добавлю, что рассматриваемые акустикой "точный" и "технический" мето- ды реализуются только в помещениях с нормированными акустическими харак- теристиками, что полностью исключает их применение в наших более чем раз- нообразных "выделенных помещениях". Итак, открываем стандарт и читаем: "До и после каждой серии измерений проверяют калибровку каждой измери- тельной цепи на одной или нескольких частотах в пределах диапазона частот измерений с использованием акустиче- ского калибратора, удовлетворяющего требованиям МЭК 60942, без изменения регулировок измерительной цепи. Раз- ность показаний до и после проведения измерений должна не превышать 0,5 дБ. Если данное требование не соблюдено, то результаты измерений считают недо- стоверными". Большая часть текста стандарта посвя- щена тому, как именно (где, сколько, как сориентировать) разместить изме- рительные микрофоны. Если вниматель- но перечитаем обязательные Приложе- ния "Б" и "Д", понимаем, что микрофонов должно быть до 22 шт. (или один, после- довательно, в 22 точках для стационар- ного сигнала). Необходимо учитывать (в виде специ- альных коэффициентов) акустические свойства помещений (и вообще его при- годность для выполнения измерений в соответствии с Приложением "А"). И т.д и т.п… И вот с учетом всего и вся, о чем в НМД АРР, естественно, ни слова, чита- ем в таблице 1, что типичные верхние оценки меры неопределенности σ R0 для измерений уровней звуковой мощности (звуковой энергии), проводимых в соот- ветствии с настоящим стандартом, не лучше 3 дБ (надо полагать, ±3 дБ). Вот от этой оценки и будем отталкиваться. Далее открываем НМД АРР, берем формулу расчета значения W из пяти октавных отношений "сигнал/помеха" E i и варьируем хотя бы в одной-двух окта- вах (из, напоминаю, пяти) значения E i в пределах ±3 дБ. Строим график (рис. 1). Видим наглядно, что только за счет более чем возможной ошибки в изме- рениях (это при соблюдении всех требо- ваний ГОСТ!) значений звукового дав- ления легко получаем неопределенность результата W свыше ±50%. А если толь- ко представить себе наши однократные измерения в одной точке, при измере- ниях в произвольных помещениях, без нормирования количества и размещения контрольных точек, то "ценность" полу- ченных результатов стремительно катит- ся к нулю. Как и наши оценки защищен- ности ВП… Но это не всё! Есть еще одна, весьма принципиаль- ная, проблема. И имя ее – измерение фоновых шумов. Все дело в том, что отношение "сиг- нал/помеха" рассчитывается (и "по НМД АРР", и по существу!) как отношение звуковых давлений тест-сигнала и "фоно- вого шума". И если измерения уровня акустического тест-сигнала более-менее реально уложить в вышеуказанный кори- дор допуска ±3 дБ, то с измерением фоновых шумов все гораздо сложнее. Открываем НМД и читаем на стр. 19, Приложение "А", раздел 4, подраздел 4.2, п. 4.2.6. Не цитирую, но достаточно близко к оригинальному тексту: измере- ния значений фоновых шумов необхо- 30 • СЕРТИФИКАЦИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ Рис. 1. Зависимость ошибки в расчете значений W от ошибки при измерениях Ei