Передача информации в системах общего пользования.

При использовании лазерных систем в этом случае часто в качестве одного из их достоинств отмечают малое время развертывания и возможность одновременной параллельной работы нескольких линий связи (рис.2).

Рис.2. Работа лазерных линий связи

Это позволяет, наряду с применением этих линий в системах общего пользования таких как связь между мини АТС, компьютерами, факсами и другой аналогичной аппаратурой, использовать эти линии для организации выделенных каналов связи.

Например, в Нью-Йорке такая аппаратура обеспечивает связь между зданием Всемирного торгового центра со станциями спутниковой телефонной связи, в центральной научно-исследовательской лаборатории фирмы Hitachi такие линии обеспечивают связь между компьютерами в разных зданиях. Перегруженность радиодиапазона и необходимость защиты передаваемой с выносных телевизионных камер информации обусловили разработку и внедрение лазерных линий LBU-2000, разработанных фирмой Sony и реализующих концепцию выделенного изолированного канала в системах передачи телевизионного изображения. Основные характеристики этой линии и других лазерных систем общего пользования приведены в табл.1.

Как показала практика применения этих линий их использование позволило практически полностью исключить дополнительные меры по защите информации и снизить расходы, связан-ные с обеспечением информационной безопасности примерно в 2 - 3 раза. При этом отмечается одновременное повышение качества передаваемого сигнала и надежности линии.

Одним из основных факторов определяющих защищенность канала от несанкционированно-го доступа является зона уверенной фиксации сигнала. Приближенно она определяется диаграм-мой направленности передающего устройства и чувствительностью аппаратуры, используемой для перехвата. Типовые значения такой зоны составляют, например, для отечественной лазерной ли-нии Л0115 около 100 м при дальности связи 10 км, а на расстоянии 4 - 5 км эта зона уменьшается до 30 - 40 м. При этом практических возможностей для размещения аппаратуры перехвата переда-ваемого сигнала или передачи помехи, как правило, не имеется.

Таблица 1.

Типовые представители лазерных систем связи.

Занятие 26

13. Методы и средства измерения сигналов в электрических цепях.

Методы измерений

Метод измерения – это способ экспериментального определения значения физической величины, т. е. совокупность используемых при измерениях физических явлений и средств измерений.

 Метод непосредственной оценки заключается в определения значения физической величины по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Например – измерение напряжения вольтметром.

Этот метод является наиболее распространенным, но его точность зависит от точности измерительного прибора.

Метод сравнения с мерой – в этом случае измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Точность измерения может быть выше, чем точность непосредственной оценки.

Различают следующие разновидности метода сравнения с мерой:

Метод противопоставления, при котором измеряемая и воспроизводимая величина одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между величинами. Пример: измерение веса с помощью рычажных весов и набора гирь.

Дифференциальный метод, при котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. При этом уравновешивание измеряемой величины известной производится не полностью. Пример: измерение напряжения постоянного тока с помощью дискретного делителя напряжения, источника образцового напряжения и вольтметра.

Нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия обеих величин на прибор сравнения доводят до нуля, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль-индикатором. Пример: измерение сопротивления резистора с помощью четырехплечевого моста, в котором падение напряжения на резисторе с неизвестным сопротивлением уравновешивается падением напряжения на резисторе известного сопротивления.

Метод замещения, при котором производится поочередное подключение на вход прибора измеряемой величины и известной величины, и по двум показаниям прибора оценивается значение измеряемой величины, а затем подбором известной величины добиваются, чтобы оба показания совпали. При этом методе может быть достигнута высокая точность измерений при высокой точности меры известной величины и высокой чувствительности прибора. Пример: точное точное измерение малого напряжения при помощи высокочувствительного гальванометра, к которому сначала подключают источник неизвестного напряжения и определяют отклонение указателя, а затем с помощью регулируемого источника известного напряжения добиваются того же отклонения указателя. При этом известное напряжение равно неизвестному.

Метод совпадения, при котором измеряют разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Пример: измерение частоты вращения детали с помощью мигающей лампы стробоскопа: наблюдая положение метки на вращающейся детали в моменты вспышек лампы, по известной частоте вспышек и смещению метки определяют частоту вращения детали.

По способу получения результата измерения различают :

- прямые – измерения, когда искомое значение физической величины находится непосредственно из опытных данных.

Математически прямые измерения можно определить:

(1)

где А – значение измеряемой физической величины, x – значение величины, найденное путем измерения.

- косвенные – измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и измеряемыми прямыми измерениями величинами.

Математически косвенные измерения можно определить:

(2)

где х₁, х₂,…х_m – результаты прямых измерений величин, связанных известной функциональной зависимостью f с искомым значением измеряемой величины А.

Средства измерений

Средство измерений – техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности и в течение известного интервала времени.

По метрологическому назначению средства измерений подразделяются на:

- рабочие средства измерений, предназначенные для измерений физических величин, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. РСИ являются самыми многочисленными и широко применяемыми. Примеры РСИ: электросчетчик - для измерения электрической энергии; теодолит – для измерения плоских углов; нутромер – для измерения малых длин (диаметров отверстий); термометр – для измерения температуры; измерительная система теплоэлектростанции, получающая получить измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках;

- образцовые средства измерений, предназначенные для обеспечения единства измерений в стране.

По стандартизации - на:

- стандартизованные средства измерений, изготовленные в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта.

- нестандартизованные средства измерений – уникальные средства измерений, предназначенные для специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которому нет необходимости. Нестандартизованные средства измерений не подвергаются государственным испытаниям (поверкам), а подлежат метрологическим аттестациям.

По степени автоматизации – на:

- автоматические средства измерений, производящие в автоматическом режиме все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала;

- автоматизированные средства измерений, производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций;

- неавтоматические средства измерений, не имеющие устройств для автоматического выполнения измерений и обработки их результатов (рулетка, теодолит и т. д.).

По конструктивному исполнению – на:

- меры;

- измерительные преобразователи;

- измерительные приборы;

- измерительные установки;

- измерительно-информационные системы;

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Мера выступает в качестве носителя единицы физической величины и служит основой для измерений. Примеры мер: нормальный элемент – мера Э.Д.С. с номинальным напряжением 1В; кварцевый резонатор – мера частоты электрических колебаний.

Измерительный преобразователь – средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному наблюдению человеком (оператором). Часто используют термин первичный измерительный преобразователь или датчик. Электрический датчик – это один или несколько измерительных преобразователей, объединенных в единую конструкцию и служащих для преобразования измеряемой неэлектрической величины в электрическую. Например: датчик давления, датчик температуры, датчик скорости и т. д.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия человеком (оператором).

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного наблюдения человеком и расположенная в одном месте. Измерительная установка может включать в себя меры, измерительные приборы и преобразователей, а также различные вспомогательные устройства.

Измерительно-информационная система - совокупность средств измерений, соединенных между собой каналами связи и предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления.

Измерительные приборы, применяемые в радиоэлектронике, характеризуются следующими основными показателями:

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности измерительного прибора.

Диапазон показаний – размеченная область шкалы, ограниченная ее начальными (x_min) и конечным (x_max) значениями измеряемой величины.

Область рабочих частот (диапазон частот) – полоса частот, в пределах которой погрешность прибора, полученная при измерении частоты сигнала, не превышает допускаемого предела.

Чувствительность по избираемому параметру – отношение измерения сигнала на выходе измерительного прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины.

    Различают:

- абсолютную чувствительность

(3)

- относительную чувствительность

(4)

где Dy – изменение сигнала на выходе, х – измеряемая величина, Dх – изменение измеряемой величины.

Предельная чувствительность (по току, напряжению, мощности) – минимальная величина исследуемого сигнала, подаваемого на вход прибора, которая необходима для получения отсчета с погрешностью, не превосходящей допустимую.

Быстродействие (скорость измерений) – максимальное число измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.

Входное сопротивление (полное Z_вх) – сопротивление измерительного прибора со стороны входных его зажимов.

Выходное сопротивление (Z_вых) – сопротивление измерительного прибора со стороны выходных зажимов, определяющее допустимую нагрузку прибора.

Собственная потребляемая мощность (Р_соб) от измеряемой цепи (чем меньше Р_соб , тем точнее измерения).

Погрешности измерительных приборов (инструментальные погрешности).