Стандартизация. Метрология. Стандарты информационной безопасности. Практика применения

Унижаев Николай

Аксиомы* метрологии:

– любое измерение есть сравнение;

– любое измерение без априорной** информации невозможно;

– результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

* Аксиома – исходное положение какой-либо теории, принимаемое в рамках данной теории истинным без требования доказательства.

** Априори – знание, полученное

до опыта и независимо от него, то есть знание, как бы заранее известное.

История метрологии

Метрология ведёт свою историю с античных времён и даже упоминается в Библии: «Неверные весы – мерзость пред Господом, но правильный вес угоден Ему. (Притча 11:1)». Возможно, первое упоминание о мере измерения относится к 2900 г. до н.э., когда египетский локоть Фараона был вырезан из черного гранита [51]. Локоть был определён как длина предплечья фараона плюс ширина его руки. Этот артефакт послужил строителям в качестве меры измерения размера. На точность стандартной длины материалов, использующихся при строительстве пирамид, указывает длина их оснований, отличающаяся не более чем на 0,05 процента [53].

Ранние формы метрологии заключались в установлении местными властями простых произвольных стандартов, зачастую основанных на простых практических измерениях, например, рост человека. Самые ранние стандарты были введены для таких величин как длина, вес и время, это делалось для упрощения коммерческих сделок, а также регистрации человеческой деятельности.

Новое значение метрология обрела в эпоху промышленной революции, она стала совершенно необходима для обеспечения массового производства.

Исторически важные этапы в развитии метрологии:

– XVIII век – установление эталона метра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов, в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом);

– 1832 год – создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц;

– 1875 год – подписание международной Метрической конвенции;

– 1960 год – разработка и установление Международной системы единиц (СИ);

– XX век – метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями. Конечно, XX веком метрологические исследования не закончились.

Значимые события истории метрологии России:

– присоединение к Метрической конвенции;

– 1893 год – создание Д. И. Менделеевым Главной палаты мер и весов (современное название: «Научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева»).

Термины и определения метрологии

Единство измерений – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Визуализация термина «Единство измерений» представлена на рисунке 1.16. Основная проблема состоит в выявлении эталонного состояния измерений {Sо}.

Рисунок 1.16 – Визуализация термина «единство измерений»

(Источник: выполнено автором)

Физическая величина –

одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с её единицей и получения значения этой величины. Например, для оптимизации жёсткого диска требуется измерение его параметров. На рисунке 1.17 представлен жёсткий диск и программа для измерения параметров.

Рисунок 1.17 – Жёсткий диск и программа для измерения параметров

(Источник: переработано автором по стоковым изображениям iStock [37])

Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие или хранящие единицу величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.

На рисунке 1.17 в качестве средства измерения использована программа HD_Speed. Соответственно, для измерения времени в качестве средства измерения используются часы, а для измерения массы тела следует использовать весы.

Поверка – совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям. Поверку не следует путать с проверкой. Поверка подтверждает точность измерительного прибора, а проверка как процесс выявляет наличие имущества или присутствие персонала.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Погрешность средства измерения – разность между показанием средства измерений и действительным значением измеряемой физической величины.

Точность средства измерений – характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.

Лицензия – это разрешение, выдаваемое органом государственной метрологической службы на закреплённой за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.

Эталон единицы величины – техническое средство, предназначенное для передачи, хранения и воспроизведения единицы величины.

Не смотря на направленность книги на информационную безопасность, возможно уместно в этот раздел добавить, что всемирный день метрологии отмечается ежегодно 20 мая. Данный праздник введён Международным Комитетом мер и весов (МКМВ) в октябре 1999 года. Отдельными направлениями метрологии являются: авиационная, химическая, медицинская и биометрия.