Рабочая программа (занятия проводятся на базе лабораторий нии пп и кафедры рэтэм) по дисциплине Приборы и датчики экологического контроля

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Профилирующая кафедра «Радиоэлектронных технологий и Распределение учебного времени Всего ауд. занятий Общая трудоёмкость 1 Цели и задачи дисциплины и ее место в учебном процесс 1.2 Задачи изучения дисциплины 1.4 Место дисциплины в учебном процессе 2.1 Лекции 36 часов 020801 (самостоятельная работа 18 ч.) 2.2 Лабораторные занятия 36 часов 020801 (самостоятельная работа 9 ч.) Лабораторная работа №2. Лабораторная работа №5. 2.3 Курсовая работа 18 часов для 020801 «Экология» 2.4. Самостоятельная работа Форма контроля 3 Рейтинговая раскладка Таблица 1. 020801 – «Экология» Таблица 2. 020801 – «Экология» Таблица 3. 280101 – «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»

Подобный материал:

• Рабочая программа (занятия проводятся на базе лабораторий нии пп и кафедры рэтэм), 126.49kb.
• Рабочая программа по дисциплине информатика для специальности 1-54 01 02 «Приборы, 364.19kb.
• Рабочая программа по дисциплине Биоиндикационные методы контроля окружающей среды для, 78.97kb.
• Рабочая программа по дисциплине опд. В. 01 Полупроводниковые приборы и структуры, 236.36kb.
• Рабочая программа по дисциплине Правовые основы природопользования и охраны окружающей, 110.01kb.
• Рабочая программа по дисциплине Экологический мониторинг для специальности 020801 -экология, 62.37kb.
• Рабочая программа по дисциплине Основы коррекции и оздоровления экологических ситуаций, 184.08kb.
• Рабочая программа по дисциплине Общая экология для специальности 020801 Экология, 107.95kb.
• Рабочая программа по дисциплине Экология человека для специальности 020801 Экология, 122.08kb.
• Рабочая программа и задания на курсовую работу с методическими указаниями для студентов, 179.7kb.

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

________________Л.А.Боков

«_____»____________ 2009 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

(занятия проводятся на базе лабораторий НИИ ПП и кафедры РЭТЭМ)

по дисциплине Приборы и датчики экологического контроля

(региональный компонент)

для специальностей 020801 – Экология

280101 – Безопасность жизнедеятельности

в техносфере

факультет Радиоконструкторский (РКФ)

Профилирующая кафедра «Радиоэлектронных технологий и

экологического мониторинга» (РЭТЭМ)

	020801	280101
Курс	третий	четвертый
Семестр	пятый	седьмой

Учебный план набора 2006 г. и последующих лет

Распределение учебного времени:

	020801	280101
Лекции	36	36
Лабораторные занятия	36	36
Курсовая работа	18
Всего ауд. занятий	90	72
Самостоятельная работа	50	81
Общая трудоёмкость	140	153
Пятый семестр	Диф. зачет, экзамен
Седьмой семестр		Зачет

2009

1 Цели и задачи дисциплины и ее место в учебном процесс

1.1 Цель преподавания дисциплины

Целью курса является обучение студентов знаниям и практическим навыкам по выбору и использованию приборов и датчиков экологического контроля

1.2 Задачи изучения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

• конструктивные особенности датчиков экологического контроля и их технические характеристики;
  
• метрологические характеристики приборов и датчиков;
  
• принципы формирования сигналов с пассивных датчиков;
  
• датчики температур;
  
• оптические датчики;
  
• датчики изображения, волоконную оптику;
  
• датчики положения и перемещения;
  
• тахометрические датчики;
  
• датчики ускорения, вибрации и удара;
  
• датчики скорости, расхода и уровня жидкости;
  
• датчики давления жидкости;
  
• детекторы ядерного излучения;
  
• датчики влажности;
  
• электрохимические датчики;
  
• датчики газового состава.
  

1.3 В результате изучения дисциплины студент должен уметь:

• выявить экологические факторы влияющие на тот или иной экологический объект или процесс и выбрать для их контроля соответствующий датчик и прибор контроля;
  
• использовать выбранный прибор на практике;
  
• определить погрешность измерения того или иного фактора;
  
• ставит задачи контроля экологических процессов и использовать для их решения правильные методы и устройства контроля.
  

Изучение предмета дает:

• прикладную (экологическую трактовку фундаментальных теоретических дисциплин (в том числе высшей математики, математической статистики-физики и т.д.) и позволяет осуществлять контроль, моделирование и оптимизацию экологических процессов;
  
• представление о принципах работы датчиков и приборов контроля различных экологических объектов и процессов;
  
• представление о конструкторских датчиков экологического контроля;
  
• о точности контроля и метрологических характеристиках датчиков и приборов контроля экологических объектов и процессов;
  
• об использовании этих принципов в различных задачах контроля, прогнозирования и управления экологическими процессами;
  
• об использовании контроля для моделирования и оптимизации экологических процессов.
  

1.4 Место дисциплины в учебном процессе

Базой для изучения дисциплины являются следующие предметы: физика, химия, информатика, биология, общая экология, математика, а также теоретические знания других дисциплин.


2 Содержание дисциплины

2.1 Лекции 36 часов 020801 (самостоятельная работа 18 ч.)

280101 (самостоятельная работа 36 ч.)

Тема 1. Основные понятия. Определения и основные характеристики. Назначение и области применения датчиков. Технические характеристики. Конструктивно–технические особенности датчиков. Активные, пассивные и комбинированные датчики. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 2. Метрологические характеристики. Погрешность измерения. Факторы. влияющие на погрешность измерения. Систематические и случайные погрешности. Чувствительность датчиков. Быстродействие датчиков. Градуировка датчиков. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 3.Формирование сигналов пассивных датчиков. Потенциометрические схемы с резистивными, индуктивными и емкостными датчиками. Мостовые схемы. Измерение сопротивлений мостом Уитсона. Схема моста Нернста для измерения емкостного сопротивления. Мост Саути. Мостовые схемы для измерения индуктивных сопротивлений. Генераторные измерительные схемы. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 4. Датчики температур. Схемы различных шкал температур. Термометры сопротивления. Критерии выбора металла датчиков. Конструкции термометра сопротивления. Термисторы. Полупроводниковые терморезисторы. Измерение температуры термопарой. Термоэлектрические эффекты. Основные типы термопар и их технические характеристики. Конструкции термопар. Измерение температуры полупроводниковыми активными элементами. Кварцевые термометры. Оптическая пирометрия. Физические принципы и основные типы пирометров. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 5. Оптические датчики. Основные определения в фотометрии. Источники света. Метрологические характеристики оптических датчиков. Фоторезисторы. Характеристики и области применения. Фотодиоды. Принцип и режимы работы. Лавинные фотодиоды. Датчики на основе фототранзисторов. Фотоэмиссионные датчики. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 6. Датчики изображения. Волоконная оптика. Принципы работы и основные виды датчиков изображения. Метрологические характеристики. Применение волоконной оптики в качестве датчиков. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 7. Датчики положения и перемещения. Методы определения положения и измерения перемещения. Индуктивные датчики. Принцип действия и основные характеристики. Емкостные датчики. Методы измерения изменения емкостей. Цифровые датчики перемещения. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 8. Датчики близости. Принципы работы и области применения. Индуктивные датчики. Датчики на эффекте Холла. Магниторезистивные датчики. Емкостные датчики. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 9. Датчики деформации. Основные определения механических величин. Эффект датчиков. Полупроводниковые резисторные датчики. Многоэлементные датчики. Экстензометры с вибрирующей струной. Экстензометры для высоких температур. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 10. Тахометрические датчики. Основные положения тахеометрии. Тахометрические генераторы постоянного и переменного тока. Импульсные тахометры. Гидрометры. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 11. Датчики силы, веса и момента. Пьезоэлектрические датчики. Пьезоэлектрические материалы. Устройство датчиков и метрологические характеристики. Магнитострикционные датчики и их метрологические характеристики. Экстензометрические датчики силы. Датчики работающие на изгиб и сдвиг. Датчики силы на основе измерения перемещения. Датчики момента на основе электромеханического эффекта. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 12. Датчики ускорения, вибрации и удара. Основные положения. Принцип действия сейсмических датчиков скорости и ускорения. Пьезоэлектрические и пьезорезистивные акселерометры. Принцип действия и метрологические характеристики. Факторы, влияющие на показания. Акселерометры, основанные на измерении перемещения. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 13. Датчики скорости, расхода и уровня жидкости. Основные понятия механики жидкостей. Датчики и методы измерения скорости перемещения жидкости. Чашечные, крыльчатые и ионные анемометры. Косвенные датчики измерения скорости. Датчики измерения расхода жидкости. Электромагнитные, механические с электрическим преобразователем и с электрической передачей сигнала. Датчики на основе электрофизических методов. (2 ч., самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 14. Датчики давления жидкости. Принципы измерения неподвижной и движущейся жидкости. Метрологические характеристики и конструкции датчиков. Схемы преобразования сигнала давления. Градуировка датчиков. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 15. Вакуумметры. Шкалы низких давлений газа. Типы датчиков. Вакуумметры деформационного типа. Датчики с нитью накала. Манометр Пирани. Термопарный датчик. Ионизационные датчики. Приборы для градуировки вакуумметров. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч.)

Тема 16. Акустические датчики. Микрофоны: принцип действия и классификация. Конденсаторные микрофоны. Электродинамические микрофоны. Датчики измерения интенсивности звука. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 17. Детекторы ядерного излучения. Общие сведения по радиоактивности. Детекторы на основе ионизации газов. Сцинтилляционные детекторы. Полупроводниковые детекторы. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

Тема 18. Датчики влажности. Основные понятия и термины. Типы гигрометров. Конденсационный гигрометр. Сорбционный гигрометр. Гигрометры на основе измерения импеданса. Электролитический гигрометр. Психрометр. Градуировка гигрометров. (2 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 2 ч.)

2.2 Лабораторные занятия 36 часов 020801 (самостоятельная работа 9 ч.)

280101 (самостоятельная работа 24 ч.)

Лабораторная работа №1. Датчики для измерения температуры. (6 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 4 ч.)

Лабораторная работа №2. Датчики влажности воздуха. (6 ч, самостоятельная работа 2 ч. и 4 ч.)

Лабораторная работа №3 Измерение скорости движения воздушного потока. (6 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 4 ч.)

Лабораторная работа №4. Фотоэлектрические полупроводниковые датчики. (6 ч, самостоятельная работа 2 ч. и 4 ч.)

Лабораторная работа №5. Исследование устройства и принципы работы магнитодинамического и пьезоэлектрического датчиков вибрации и микроперемещений. (6 ч, самостоятельная работа 1 ч. и 4 ч.)

Лабораторная работа №6. Исследование измерительных преобразователей перемещения и деформаций (тензодатчиков и микроиндикаторов). (6 ч, самостоятельная работа 2 ч. и 4 ч.)

2.3 Курсовая работа 18 часов для 020801 «Экология»

Курсовая работа предусматривает самостоятельное использование студентами датчиков и аппаратуры контроля за состоянием окружающей среды с использованием вычислительной техники. В заданиях поставлены задачи, которые должен решить каждый из студентов, сформулирована та или иная экологическая проблема, и исходный экологический, статистический или набранный студентами материал, с использованием которого решаются поставленные задачи.

Промежуточный контроль выполнения курсовой работы осуществляется в форме индивидуальных консультаций студентов с преподавателем. Аннотацию курсового проекта, содержащую краткое описание выбранной проблемы и предполагаемых подходов к ее решению студенты сдают в письменном виде до 15 октября, а курсовую работу – не позднее 10 декабря.

На основе задания студент разрабатывает следующие разделы курсовой работы:

• выбор и описание метода контроля экологического объекта или процесса;
  
• выбор и описание датчика и средства контроля экологического объекта или процесса;
  
• оценка погрешности метода, датчика и устройства контроля.
  

По согласованию с преподавателем студент может взять в качестве темы курсовой работы реальную разработку какого-либо датчика для исследования экологических процессов, выполняемую им в плане НПИРС и практик.

Темы курсовых работ:

1. оптические датчики;
   
2. датчики температуры;
   
3. датчики положения и перемещения;
   
4. датчики деформации;
   
5. тахометрические датчики;
   
6. датчики газового состава;
   
7. электрохимические датчики;
   
8. датчики влажности;
   
9. детекторы ядерного излучения;
   
10. датчики давления жидкости;
    
11. датчики скорости, расхода и уровня давления жидкости;
    
12. датчики ускорения, вибрации и удара.
    

В курсовой работе должны быть отражены следующие вопросы:

• типы датчиков;
  
• конструктивные особенности и принципы схемы датчиков;
  
• метрологические характеристики;
  
• примеры применения датчиков в экологии на конкретных объектов.
  

2.4. Самостоятельная работа

Наименование работы	Количество часов		Форма контроля
	020801	280101
1 Проработка лекционного материала	18	36	Опрос
2 Подготовка к лабораторным занятиям	9	24	Опрос на занятиях
3 Работа над курсовым проектом	10		Проверка на консультациях по курсовой работе
4 Изучение тем теоретической части, отводимых на самостоятельную работу: электрохимические датчики; датчики газового состава	13	21	Конспекты. Экзамен или экзамен по дисциплине.
Всего часов по специальностям	50	81

3 Рейтинговая раскладка


рейтинговая раскладка по дисциплине «Приборы и датчики экологического контроля» для специальностей 020801 – «Экология» и 280101 – «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» составлена на основе Положения ТУСУРа «О балльно-рейтинговой системе оценки знаний и обеспечения качества учебного процесса» одобренного Научно-методическим Советом университета «04» декабря 2008 г., протокол № 165.

3.1 За выполнение курсового проекта или курсовой работы начисляется максимум 100 баллов. В этом случае общая сумма баллов включает две составляющие. Семестровая составляющая  оценка преподавателем итогов работы над отдельными этапами проекта в течение семестра (максимум 70 баллов). Отчетная составляющая – баллы, полученные на защите отчета по курсовому проекту или работе (максимум 30 баллов, методика распределения определяется преподавателем). в семестре по дисциплине кроме курсовой работы предусмотрена итоговая отчетность в форме экзамена, то для оценки курсового (работы) выделяется отдельно 100 баллов с соответствующей балльной раскладкой.

Таблица 1. 020801 – «Экология» Приборы и датчики экологического контроля (Курсовая работа)

Элементы учебной деятельности	Максимальный балл на 1-ую КТ с начала семестра	Максимальный балл за период между 1КТ и 2КТ	Максимальный балл за период между 2КТ и на конец семестра	Всего за семестр
Получение задания на курсовой проект/работу	4			4
Подбор и обзор литературы	12			12
Выполнение необходимых расчетов по проекту		18		18
Выполнение необходимых графических работ		4	8	12
Полное оформление работы			12	12
Компонент своевременности	4	4	4	12
Итого максимум за период:	20	26	24	70
Защита проекта/работы (мах)				30
Нарастающим итогом	20	46	70	100

3.2 Итоговой формой отчетности по дисциплине является экзамен, экзаменационная составляющая балльной оценки входит в итоговую сумму баллов. Методика выставления баллов за ответы на экзамене определяется преподавателем (например, до 10 баллов за каждый из 3-х вопросов в билете).

Неудовлетворительной сдачей экзамена считается экзаменационная составляющая менее 10 баллов. При неудовлетворительной сдаче экзамена (<10 баллов) или неявке по неуважительной причине на экзамен экзаменационная составляющая приравнивается к нулю (0). В этом случае студент в установленном в ТУСУРе порядке обязан пересдать экзамен.


Таблица 2. 020801 – «Экология» Приборы и датчики экологического контроля (экзамен, лекции, лабораторные занятия)

Элементы учебной деятельности	Максимальный балл на 1-ую КТ с начала семестра	Максимальный балл за период между 1КТ и 2КТ	Максимальный балл за период между 2КТ и на конец семестра	Всего за семестр
посещение занятий	3	3	2	8
Выполнение и защита результатов лабораторных работ	12	14	24	50
Компонент своевременности	4	4	4	12
Итого максимум за период:	19	21	30	70
Сдача экзамена (максимум)				30
Нарастающим итогом	19	40	70	100

3.3 Для дисциплин, итоговой формой отчетности которых является зачет, все 100 баллов входят в семестровую составляющую. После окончания семестра студент, набравший менее 60 баллов, считается неуспевающим, не получившим зачет. Студент, выполнивший все запланированные лабораторные работы, сдавший практические задания и т.д. и набравший сумму 60 и более баллов, получает зачет «автоматом».

Таблица 3. 280101 – «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» Приборы и датчики экологического контроля (зачет, лекции, лабораторные занятия)

Элементы учебной деятельности	Максимальный балл на 1-ую КТ с начала семестра	Максимальный балл за период между 1КТ и 2КТ	Максимальный балл за период между 2КТ и на конец семестра	Всего за семестр
Посещение занятий	4	4	4	12
Тестовый контроль	9	12	10	49
Выполнение и защита результатов лабораторных работ	9	17	19	27
Компонент своевременности	4	4	4	12
Итого максимум за период:	26	37	37	100
Нарастающим итогом	26	63	100	100

4 Учебно-методические материалы по дисциплине

4.1 Рекомендуемая литература

а) основная:

1. Г.В.Смирнов. Приборы и датчики экологического контроля – Учебное пособие. – Томск: ТУСУР,2007. – 127 с.
   

б) дополнительная:

2. Ж. Аш и др. датчики измерительных систем. – М.: «Мир», 1992.
   
3. Г. Бурдун. Основы метрологии. Изд-во стандартов. 1985.
   
4. Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. – М.: «Мир», 1989.