Программа послевузовского профессионального образования по специальности 05. 11. 06 «Акустические приборы и системы»
| Вид материала | Программа |
- Основная образовательная программа послевузовского профессионального образования, 248.27kb.
- Программа послевузовского профессионального образования (аспирантура) по специальности, 2849.86kb.
- Рабочая программа дисциплины (модуля) «Численные методы» послевузовского профессионального, 307.27kb.
- Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 05. 20. 01 Технологии, 320.23kb.
- Основная образовательная программа послевузовского профессионального образования, 336.58kb.
- Программа послевузовского профессионального образования по специальности 05. 02., 587.49kb.
- Основная образовательная программа послевузовского профессионального образования, 228.22kb.
- Программа дисциплины «Приборы ориентации и навигации» для направления подготовки дипломированного, 160.8kb.
- Основная образовательная программа послевузовского профессионального образования, 632.35kb.
- Основная образовательная программа послевузовского профессионального образования, 596.71kb.
Приложение 1
Таблица соответствия специальностей (магистерских программ по направлениям подготовки) высшего профессионального образования и научных специальностей, по которым присуждается ученая степень кандидата технических наук (таблица составлена в соответствии с номенклатурой специальностей научных работников, определенных приказом Минпромнауки России от 31.01.2001 №47 и носит рекомендательный характер).
| № п/п | Шифр и название специальностей научных работников | Наименование специальностей и/или направление подготовки дипломированного специалиста | Наименование направления подготовки магистра и/или магистерских программ |
| 1 | 05.11.06 Акустические приборы и системы | 190200 Приборы и методы контроля качества и диагностики 190400 Акустические приборы и системы | 551500 Приборостроение 552500 Радиотехника 552909 Динамика и акустика станочных систем 553111 Акустика |
| 2 | 05.22.13 Навигация и управление воздушным движением | 652300 Системы управления движением и навигации | 550215 Навигационные информационно-управляющие комплексы 553000 Системный анализ и управление |
| 3 | 05.22.14 Эксплуатация воздушного транспорта | 652700 Испытания и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники | 552000 Эксплуатация авиационной и космической техники |
| 4 | 05.22.17 Водные пути сообщения и гидрография | 658000 Эксплуатация транспортного оборудования | 552100 Эксплуатация транспортных средств |
| 5 | 05.22.19 Эксплуатация водного транспорта, судовождение | 658000 Эксплуатация транспортного оборудования | 552100 Эксплуатация транспортных средств |
Таблица может быть использована диссертационными советами при определении, соответствует ли высшее образование соискателя ученой степени кандидата наук той отрасли, по которой подготовлена диссертация.
Приложение 2
7Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 05.11.06 «Акустические приборы и
системы» по техническим и физико-математическим наукам»
Введение
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: основы акустики; колебания и волны; основы метрологии; акустические измерения; цифровая обработка сигналов.
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по электронике, измерительной технике, радиотехнике и связи при участии Акустического института им. Н.Н. Андреева, ВНИИФТРИ, Таганрогского государственного радиотехнического университета и Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета).
1. Основы акустики
Общие уравнения акустики. Система уравнений гидродинамики их линеаризация. Волновое акустическое уравнение. Лапласова и Ньютонова скорости звука. Принцип суперпозиции волн.
Плоская волна. Гармонические плоские волны. Стоячие волны. Поршневое излучение плоской волны. Импульс бегущей плоской волны.
Гармонические волны. Комплексная запись гармонических волн. Разложение Фурье волны с произвольной зависимостью от времени. Спектральное представление волны.
Дисперсионное уравнение. Групповая скорость. Распространение узкополосного сигнала. Распространение широкополосного сигнала в среде с дисперсией.
Пространственное спектральное разложение по плоским волнам. Поршневое излучение.
Дифракция волн. Дифракция Френеля и Фраунгофера.
Звуковая энергия. Плотность энергии в звуковой волне. Плотность потока мощности в звуковой волне.
Отражение и прохождение плоских волн при нормальном падении. Отражение от идеальных границ. Отражение гармонических волн. Отражение и прохождение звука на границе двух сред. Закон Снеллиуса. Формула Френеля. Полное внутреннее отражение. Рефракция звука. Распространение волн в неоднородных средах.
Проводимость и импеданс линейного препятствия.
Отражение от «сосредоточенной массы» и прохождение через нее. Отражение от «сосредоточенной упругости» и прохождение через нее. Отражение от резонатора.
Согласование двух сред. Препятствия в виде плоскопараллельных слоев.
Отражение негармонических волн. Узкая труба и стержень как длинные линии.
Волноводы. Волноводное распространение звука. Нормальные волны.
Создание гармонического поля в волноводе. «Затягивание» импульса в волноводе.
Сферически-симметричные волны. Монополь. Объемная скорость. Сопротивление среды в сферической волне. Присоединенная масса. Колебания газового пузырька в воде. Мощность излучения монополя. Плотность энергии в сферически-симметричной волне. Совместная работа нескольких монополей.
Диполь. Момент диполя. Диполь как осциллирующая сфера. Кардиоидный излучатель. Присоединенная масса диполя. Сила диполя. Мощность излучения диполя.
Осцилляции и излучение звука малым твердым телом под действием сторонней силы. Вращающийся диполь. Дипольное излучение малых тел, осциллирующих с большой амплитудой. Дипольное излучение вращающихся тел.
Рассеяние звука. Рассеяние на малом препятствии, отличающемся от среды только сжимаемостью. Рассеяние на малом препятствии, отличающемся от среды только плотностью.
Рассеяние звука пузырьком газа в жидкости. Резонатор Гельмгольца. Рассеяние звука резонатором Гельмгольца.
Рассеяние звука в слабонеоднородной среде. Рассеяние от слабошероховатой поверхности.
Поглощение звука. Затухание звука в результате поглощения. Различные механизмы поглощения звука. Расчет коэффициента поглощения звука. Формула Стокса – Кирхгофа.
Нелинейная акустика. Число Маха и число Рейнольдса для звуковой волны. Волны конечной амплитуды. Нелинейное насыщение и затухание.
Нелинейное взаимодействие воли. Акустическое детектирование. Принцип действия параметрического излучателя и параметрического приемника звука.
Нелинейные акустические эффекты: акустические течения и кавитация.
Упругие волны в твердых телах. Тензор деформации. Тензор напряжений. Закон Гука. Различные модули упругости. Продольные и поперечные волны в твердом теле. Уравнения распространения упругих волн в твердом теле. Скалярный и векторный потенциалы.
Отражение и прохождение плоских волн в твердом теле. Отражение от идеальных стенок. Трансформация волн. Отражение и прохождение звука на границе жидкости и твердой среды.
2. Колебания и волны
Колебательные системы с сосредоточенными постоянными. Колебания системы с одной степенью свободы. Связанные колебательные системы. Метод комплексных амплитуд. Электрические и электромеханические аналоги.
Колебательные системы с распределенными постоянными. Поперечные волны на струне. Изгибные волны на стержне. Мембрана и пластина: собственные частоты колебаний, спектр собственных частот. Трубы с постоянным и переменным сечением (уравнения колебаний и случаи граничных задач).
Волны в сплошной среде. Продольные и поперечные волны, скорость их распространения.
Поверхностные акустические волны, понятие о волнах Рэлея, Стоунли и Лява.
3. Метрология
Международная система физических величин СИ. Основные и производные физические величины. Физические величины, используемые в акустике. Размерность физических величин.
Типы шкал, используемых при измерениях. Виды измерений: прямые, косвенные, совместные.
Истинное и действительное значения физической величины. Результат измерения, точность и погрешность результата измерения. Инструментальная и методическая погрешности. Систематическая и случайная погрешности. Методы оценки погрешности измерения. Доверительный интервал, доверительная вероятность.
4. Акустические измерения
Измерительные преобразователи
Пьезоэлектрические преобразователи гидроакустического давления. Сферические, цилиндрические и плоские гидрофоны. Радиальная и тангенциальная поляризация пьезоэлектрических гидрофонов. Типовые конструкции гидрофонов. Обратимость пьезоэлектрических преобразователей (излучение – прием).
Оптоволоконные гидрофоны: принцип действия и типовые конструкции.
Гидрофоны на основе пьезополимерных и электретных пленок. Конденсаторный гидрофон. Электрохимический гидрофон.
Принцип построения векторных приемников. Приемники колебательной скорости и приемники градиента давления. Комбинированные приемники (звукового давления и колебательной скорости).
Принципы построения преобразователей ускорения (акселерометров).
Принципы построения электродинамических, пьезоэлектрических и магнитострикционных излучателей и микрофонов.
5. Интерферометрия. Голография.
Методы калибровки измерительных преобразователей
Калибровка микрофонов и гидрофонов методом сравнения с эталонным микрофоном (гидрофоном) в свободном поле, с помощью эталонного излучателя, методом сравнения в малых камерах. Методы взаимности. Стандартный метод взаимности. Метод взаимности с двумя преобразователями. Метод взаимности в цилиндрической волне, в плоской волне, в трубе, в малой камере. Обобщенный и локальный параметры взаимности. Импедансные методы. Инерционные методы. Метод переменной глубины.
Метод радиационного давления (метод радиометра). Калибровка излучателей. Определение частотной характеристики чувствительности, диаграммы направленности, звуковой мощности.
6. Гидроакустические измерительные системы
Комбинированные измерительные модули, включающие средства измерения сопутствующих параметров. Повышение значения отношения сигнал/шум за счет учета влияющих факторов (вибраций, шумов обтекания и т.п.).
Линейные протяженные многоэлементные измерительные антенны, стационарные и буксируемые.
Пространственно-разнесенные многоэлементные стационарные измерительные системы (полигоны). Измерительные гидроакустические бассейны.
Фазируемые решетки гидрофонов, антенны. Адаптивное формирование характеристики направленности измерительной системы. Мультипликативные антенны. Коэффициент концентрации и индекс направленности антенны.
Акустическая томография океана.
Приборы и измерительные системы в воздушной акустике
Типы преобразователей, используемых для воздушной среды. Диффузорные и рупорные громкоговорители, телефоны, микрофоны, приемники звукового давления и градиента давления. Принципы построения приборов и систем приемного и излучающего измерительных трактов. Предпочтительный ряд частот для акустических измерений. Электрические фильтры октавные и на часть октавы. Требования к электрическим характеристикам приемного тракта на примере шумомера.
Анализаторы спектра и принципы их построения. Интенсиметры звука. Специальные помещения для акустических измерений: заглушенные и реверберационные камеры. Принцип построения и назначение.
7. Цифровая обработка сигналов
Сигнал, помехи, шумы, искажения. Случайные процессы и их характеристики.Аналоговое и цифровое представление сигнала. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов. Основы цифровой обработки, дискретизация, квантование, кодирование. Теорема Котельникова, дискретное преобразование Фурье. Основы спектрального, корреляционного и кепстрального анализа. Цифровые фильтры. Оптимальный прием. Согласованный фильтр.
Библиографический список
Основная литература
- Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973.
- Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: Высш. шк., 1978.
- Сапожков М.А. Электроакустика. М.: Связь, 1978.
- Боббер Р.Дж. Гидроакустические измерения. М.: Мир, 1974.
- Френкс Л. Теория сигналов / Пер с англ.; Под ред. Д.В. Вакмана, М.: 1986.
- Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. В 2 т. М.: Мир, 1983.
- Земельман М.А. Метрологические основы технических измерений, М.: Изд-во стандартов, 1991.
- Зарембо Л.К. , Тимошенко В.И. Нелинейная акустика М.: Изд-во МГУ, 1984.
- Голд Б., Рейдер Ч. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1973.
Дополнительная литература
- Урик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978
- Зверев В.А., Стромков А.А. Выделение сигналов из помех численными методами. Н.-Новгород: ИПФ РАН, 2001.
- Хермен Г. Восстановление изображений по проекциям: основы реконструктивной томографии. М.: Мир, 1983.
- Подводная акустика и обработка сигналов / Под ред. Л. Бьерне, М.: Мир, 1985.щ
- Ту Дж., Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. М.: Мир, 1978.
- Бендат Дж, Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных М.: Мир, 1989.