Цели и задачи дисциплины

Введение

Товарищи курсанты! Сегодня Вы приступаете к изучению новой дисциплины «Метрология и электрорадиоизмерения».

В первой части нашего занятия речь пойдет о предмете, содержании и задачах курса, о месте курса среди других дисциплин. Я доведу до Вас структуру курса и литературные источники.

Дисциплина посвящена изучению физических полей, основных информативных параметров полей, принципов наблюдения, регистрации и анализа структуры физических полей объектов, процессов измерения в исследовательской и производственной деятельности, методов измерения электрических величин, оптических измерений, акустических измерений, электрических методов измерения неэлектрических величин, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразований, методов и средств измерения сигналов в процессах формирования, обработки и передачи информации, основ метрологии, теории погрешностей измерений.

Предметом курса являются основы теории и техники измерений - основные понятия метрологии, теория ошибок, методы и средства радиотехнических и электротехнических измерений.

 

Цель курса — формирование у студентов специализированной базы знаний по основным направлениям использования измерительных средств и систем применительно к вопросам защиты информации.

 

Задача курса - освоение студентами основных положений теории и техники измерений физических величин применительно к области защиты информации.

 

В результате освоения курса Вы должны

 

знать:

 

- основные положения теоретической и практической метрологии;

- нормативно-техническую базу радио- и электроизмерений;

- основные методы и средства измерений в радио- и электротехнике.

 

уметь:

 

- применять полученные знания при анализе информационной безопасности;

- проводить измерения сигналов и полей - носителей информации;

- работать с электрорадиоизмерительной аппаратурой;

- пользоваться специальной технической литературой.

 

 

Виды учебной работы Всего часов Семестр
Общая трудоемкость
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ) или семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля   экзамен

 

Виды учебной работы Всего часов Семестры
Общая трудоемкость
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ) или семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля   экзамен

 

3-й курс
5-й семестр 6-й семестр
Физическая культура   +     3/408 Физическая культура   +     3/408
Политология   +     2/70 Правоведение   +     3/91
Теория инф.безопасн. +       4/150 Метрология и элек.р.и.   +     4/130
Мат.логика , теор.алгоритм +       2/50 Инж.-техн.защита инф +       5/150
Структуры данных   +     2/70 Защитаобр.конф.докум. +       4/130
Методы программиров, алг +       3/170 Мат.основы криптолог +       3/110
Основы радиотехники   +     3/90 Защита ИП в компъют   +   + 4/120
Документоведение   +     3/100 Вычислительные сети   +     2/130
Аппаратные ср-ва выч.техн +       3/140 Программир.язык.выс.у   +     2/66
Технология программиров. +       3/108 Проэктиров.инф.сист.   +     3/204
Военная подготовка   +     6/450 Военная подготовка +       6/450
  ИТОГО     ИТОГО  
4-й курс
7-й семестр 8-й семестр
Физическая культура   +     3/408 Физическая культура +       3/408
Общая эконом. теория +       4/104 История науки и техн.   +     2/135
Язык делового общения   +     2/135 Экономика предприят.   +     3/100
Схемотехника +       4/108 Организац.обеспеч. ИБ +       6/200
Техн.средства защиты инф.   +     5/200 Компл.сист.ЗИ на пред +       2/120
Крипто. методы обесп.ИБ   +     3/130 Вычислительные сети     +   1/130
Техн.ср-ва охраны +       3/110 Системы и сети связи   +     4/160
Вычислительные сети +       2/130 Проэктиров.инф.сист. +       3/204
Проэктиров.инф.сист. +       3/204 Орг.упр. службой ЗИ   +     5/180
Военная подготовка +       6/450 Военная подготовка   +     6/450
  ИТОГО     ИТОГО    
5-й курс
9-й семестр 10-й семестр
Психол. и педагогика   +     3/87 Итоговый экзамен +          
Правовое обеспеч. ИБ +       6/200 Дипломный проект   +        
Программ.-аппарат.ЗИ +     + 5/120              
Компл.сист.ЗИ на пред   + +   2/120              
Эконом защиты инфор   +     3/120              
Средства тех.разведки   +     4/120              
Основы лицензир и сертиф +       3/100              
Основы САПР   +     2/80              
Безопасность ж/деятел. +       4/90              
  ИТОГО ИТОГО            
                                                 

 

 

Итак, исторический обзор зарождения науки об измерениях.

Развитие материальной культуры человеческого общества и сопровождающее его развитие орудий производства вызвало потребность иметь количественные оценки, дающие возможность раскрыть действующие в природе закономерности, учесть материальные ресурсы, определить качество всевозможной продукции, либо той или иной деятельности человека.

В древние времена люди могли обходиться только счетом интересующих их однородных объектов, например, числа воинов, голов скота, убитой дичи и т. д. Такой счет не требовал понятия о физической величине, установления условных единиц измерения, так как единицами счета служили сами подсчитываемые объекты. Для счета не требовалось и применения специальных технических средств. Счет такого рода еще нельзя назвать измерением, под которым понимается нахождение значения физической величины опытным путем с помощью технических средств.

С развитием человеческого общества возникла потребность количественной оценки непрерывных величин, например, расстояний, массы, линейных размеров и т. д. Эту количественную оценку старались свести к счету, для чего выбирались природные единицы. Так, время измерялось в сутках, годах, линейные размеры — в локтях, ступнях, четвертях, расстояние — в шагах, полетах стрелы, днях пути. На определенном этапе развития человеческое общество стало создавать специальные устройства для более точной количественной оценки величин, характеризующих свойства материи. Так появились часы (песочные, водяные, солнечные, маятниковые), меры длины (локти, футы, аршины), весы, гири и т.д.

С появлением этих устройств, называемых средствами измерений, и выбором специальных условных единиц, в которых градуировались средства измерений, стали производиться измерения в нынешнем понимании. Долгое время измерения производились лишь в повседневной жизни и для целей торговли. Но желание проникнуть в природу физических явлений и использовать их для улучшения жизни человека вызвали развитие науки и техники. Росло число величин, которыми характеризовались те или иные явления. Введение физических величин позволило формулировать законы природы и описывать изучаемые явления в форме математических уравнений. Измерения выполняли чрезвычайно важную роль в технике, так как носили объективный характер. Зачастую измерения осуществлялись с высочайшей точностью, нередко находились на пределе возможностей современной науки и техники. Этим они обусловливали многие научные открытия и технические достижения, которые без этого не могли бы появиться.

На определенном этапе своего развития измерения привели к возникновению метрологии. Слово «мера» из многих значений в области измерений используется в двух случаях: мера как единица (система русских мер, метрическая система мер) и мера как средство измерений (мера длины, мера массы и т. д.). Долгое время метрология существовала как описательная наука. Ни в древнем мире, ни в средние века не существовало метрологической службы, но имеются сведении о применении образцовых мер и хранении их в церквях и монастырях. В качестве мер до нас дошли: единица веса драгоценных камней — «карат», в переводе означает семя боба; единица аптекарского веса — «гран», в переводе означает зерно. Многие меры имели антропометрическое происхождение и были связаны с конкретной деятельностью человека. Так, уже в Киевской Руси применялись: вершок — длина фаланги указательного пальца, пядь — расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев, локоть — расстояние от локтя до конца среднего пальца (рис 1.1).

Древнее происхождение имеют и естественные меры. Например, меры времени. На основе астрономических наблюдений древние вавилоняне установили год, месяц, час. Впоследствии 1/86400 часть среднего периода обращения Земли вокруг своей оси получила название секунды. Тогда же начали появляться и так называемые вещественные меры и единицы измерений. К ним можно отнести создание водяных часов в древнем Вавилоне с измерением времени в минах. Мина равнялась промежутку времени, за который из водяных часов вытекала мина воды. Ее масса составляла около 500 г. Отсюда название «минута».

Развитие науки и техники привело к множеству используемых мер в разных странах. Все это вызвало невыразимую путаницу, затруднило международное сотрудничество в торговле, науке и других сферах деятельности.

В России, уже в 1070 годах, во времена великого князя Святослава Ярославича, его «золотой пояс» служил образцовой мерой длины, во времена Ивана Грозного была издана Двинская грамота, регламентировавшая правила хранения и передачи меры сыпучих тел (осьмины). Ее медные экземпляры рассылались на хранение выборным людям (старостам, соцким, целовальникам). С этих мер делались деревянные копии для использования в повседневной жизни.

Развитие торговли, расширение внешних экономических связей требовало не только уточнения мер, но и установления их соотношения с «заморскими», унификации мер, более организованной контрольно-поверочной деятельности. Сведения о такого рода деятельности история также сохранила. Так, в Договоре Великого Новгорода с немецкими городами и Готландом (1269 г.) указывались соотношения между мерами договаривающихся сторон. Статьи Соборного уложения 1649 г., Таможенного устава 1653 г., Новгородского устава 1667 г. установили соответствие различных «весов» футу и размер сажени.

Метрологической реформой Петра I к обращению в России были допущены английские меры (футы, дюймы).

Таким образом, в процессе развития науки и техники все большее значение стало приобретать обеспечение единства измерении, т, е. сходимости и сопоставимости результатов измерений.

Простое описание хаотически возникавших единиц уже не могло обеспечить этого единства и в предмет метрологии вошли многие другие вопросы.

В России первым крупным трудом по метрологии явилась книга Ф. И. Петрушевского «Общая метрология», вышедшая в 1848 г. и удостоенная императорской Академией наук Демидовской премии.

В этой работе описаны меры и денежные знаки, применяемые в разных странах. И, тем не менее, книга содержала, в основном, описание в историческом и географическом аспекте различных единиц измерений, также к нему присоединялись справочные сведения, связанные с единицами, а также описание денежных единиц.

В метрологию начали входить и вопросы научного обоснования единиц измерений и построение их систем, экспериментальное воспроизведение единиц, разработка методов и средств их передачи в практику измерений, разработка общей теории измерений, оценка их точности, разработка методов особо точных измерений с целью определения физических констант и свойств материалов и веществ и др.

Эволюция единиц измерений прошла через несколько исторических этапов. От простого счета, в качестве единиц которого выбирались сами объекты счета, люди перешли к оценке величин, непосредственно не поддающихся счету, однако применяла для этого единицы, не требующие специальных средств измерений и представляющие фактические единицы счета (сутки, шаг и т. д.). По мере повышения требования к точности количественных оценок стали применять средства измерений и приходить к единицам, определяемым вещественными эталонами (ярды, футы, аршины).

Так, указом «О системе Российских мер и весов» (1835 г.) были утверждены эталоны длины и массы — платиновая сажень, равная 7 английским футам, и платиновый фунт, практически совпадающий по весу с бронзовым золоченым фунтом (1747 г.). В 1842 г. на территории Петропавловской крепости в специально построенном здании было открыто первое централизованное метрологическое учреждение России — Депо образцовых мер и весов, в котором хранились эталоны, их копии, а также образцы различных иностранных мер. В Депо также изготовлялись образцовые меры для местных органов, проводилась поверка и сличение образцовых мер с иностранными. Эта деятельность регламентировалась «Положением о мерах и весах» (1842г.), которое послужило основой государственного подхода к обеспечению единства измерений.

Потребность в унификации единиц и желание сделать их независимыми от случайности и от времени привели к разработке метрической системы мер, которая строилась на основе естественной единицы — метра, равной одной сорокамиллионной части земного меридиана, проходящего через Париж. За единицу площади принимался квадратный метр, за единицу объема — кубический метр, за единицу массы — килограмм — масса кубического дециметра чистой воды при температуре +4 ºС.

26 марта 1791 г. Учредительное собрание Франции утвердило предложения Парижской Академии наук. Эти решения создали предпосылки для международной унификации единиц.

В 1871 г., при активном участии России в подготовке этого акта, была начата работа по подписанию Метрической конвенции (1875 г.) и создано Международное бюро мер и весов с местопребыванием в Севре, близ Парижа. В соответствии с этой конвенцией Россия получила платино-иридиевый эталон единицы массы № 12 и № 26 и эталон единицы длины № 11 и № 28, которые были доставлены в здание Депо образцовых мер и весов.

Особо следует остановиться на деятельности Д. И. Менделеева, сделавшего так много для отечественной метрологии. Период с 1892г. по 1917г. называют менделеевским этапом развития метрологии.

В 1893 г. для сохранения в государстве единообразия, верности и взаимного соответствия мер и весов утверждается на базе Депо образцовых мер и весов Главная палата мер и весов, управляющим которой до последних дней жизни был Д. И. Менделеев. Она стала одним из первых в мире научно-исследовательских учреждений метрологического профиля. С этой же целью в ряде стран были созданы научно-исследовательские институты метрологического характера: физико-технический институт в Германии (1887 г.), Национальная физическая лаборатория в Англии (1899 г.), Национальное бюро эталонов в США (1901 г.), а затем и институты в ряде других стран. Под руководством Д. И. Менделеева была проведена работа по созданию русской системы эталонов, сличения их с английскими метрическими мерами, создавалась государственная метрологическая служба, реализована обширная научно-исследовательская программа в области метрологии.

Однако до 1918 г. метрическая система в России внедрялась лишь факультативно, наряду со старой русской и английской (дюймовой) системами.

Серьезные изменения в метрологической деятельности стали возможны с подписанием Советом Народных Комиссаров РСФСР декрета «Овведении международной метрической системы мер и весов» 14 сентября 1918 г. С этого момента начался третий этап в развитии метрологии, продолжавшийся до Великой Отечественной войны, главным содержанием которого был переход к государственной метрологической деятельности. Особенное внимание уделялось переходу к метрической системе мер. Отметим также и постановление СНК СССР, принятое в 1925г., «О признании заключенной в Париже 20 мая 1875г. Международной метрической конвенции для обеспечения международного единства и усовершенствования метрической системы, имеющей силу для СССР». В это же время создается нормативно-правовая основа метрологи ческой деятельности — стандартизация.

Послевоенный, четвертый, этап характеризуется повсеместным внедрением стандартизации, как главной организационно-правовой формы обеспечения единства измерений.

Для организации этой работы, а также для обеспечения единства измерений в стране была создана Государственная метрологическая служба, входившая в Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам (Госстандарт СССР) и насчитывавшая в своем составе около 15 научно-исследовательских институтов и 250 территориальных органов. Научно-исследовательские институты вели работу по усовершенствованию систем единиц, по разработке, хранению и исследованию эталонов, по созданию новых методов поверки и поверочной аппаратуры, определению физических констант, по теоретической метрологии и т. д.

Наряду с Государственной метрологической службой были созданы в отраслях народного хозяйства и ведомственные метрологические службы.

Проводится также широкая международная деятельность в рамках Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ), которая тесно сотрудничает с Международной организацией по стандартизации (ИСО).

Деятельность этих и других организаций направлена на усовершенствование и повышение точности единиц и эталонов, на создание международных стандартов, правил и рекомендаций в области величин, единиц, эталонов, терминов и обозначений.