Geum.ru

Рабочая программа учебной дисциплины "Методы измерения и анализа электрических величин" Цикл

Вид материалаРабочая программа
Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Профиль(и) подготовки: Термоядерные реакторы и плазменные установки

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"Методы измерения и анализа электрических величин"



Цикл:
профессиональный



Часть цикла:

по выбору



№ дисциплины по учебному плану:

ИТАЭ; Б3.24.1




Часов (всего) по учебному плану:
72




Трудоемкость в зачетных единицах:
2

8 семестр - 2

Лекции
15 час
8 семестр

Практические занятия
0 час



Лабораторные работы
15 час
8 семестр

Расчетные задания, рефераты
--



Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)
42 час
8 семестр

Экзамены
--



Курсовые проекты (работы)
--





Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение методов измерения основных электрических величин, используемых при проектировании и эксплуатации систем сбора и обработки данных плазменных установок.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
  • к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
  • находить организационно-управленческие решения в нестандартных условиях и в условиях различных мнений и нести за них ответственность (ОК-4);
  • в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);
  • к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
  • применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер как средство работы с информацией (ОК-11);
  • использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики в своей предметной области (ПК-1);
  • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
  • формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета с его публикацией (публичной защитой) (ПК-7);
  • к участию в разработке методов прогнозирования количественных характеристик процессов, протекающих в конкретных технических системах на основе существующих методик (ПК-11);
  • к проведению физического и численного эксперимента, к разработке с этой целью соответствующих экспериментальных стендов (ПК-12);
  • формулировать цели проекта решения задач, выбирать критерии и показатели, выявлять приоритеты решения задач (ПК-14);
  • разрабатывать проекты узлов аппаратов новой техники с учетом сформулированных к ним требований, использовать в разработке технических проектов новые информационные технологии (ПК-15);
  • участвовать в планировании монтажно-наладочных работ по вводу в эксплуатацию оборудования и проведении приемо-сдаточных испытаний оборудования (ПК-17);
  • участвовать в испытаниях и определении работоспособности установленного и ремонтируемого оборудования (ПК-18);
  • выбирать оборудование для замены в процессе эксплуатации и оптимальные режимы его работы (ПК-19);



Задачами дисциплины являются
  • познакомить обучающихся с основными принципами и методами измерения параметров электрических сигналов;
  • познакомить обучающихся с основными методами и приборами фотоэлектрической регистрации и преобразования оптических сигналов;
  • дать информацию о современных системах автоматизации радиоэлектронных измерений, применяемых в плазменных установках;
  • научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при последующем конструировании элементов систем диагностики плазмы.


2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к части по выбору профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю “Термоядерные реакторы и плазменные установки” направления 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика (общая)», «Электротехника и электроника», «Информационные технологии».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплины "Экспериментальные электрофизические и плазменные установки", а также программ магистерской подготовки по направлению 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:


Знать:
  • источники научно-технической информации, отечественный и зарубежный опыт в области радиоэлектронных измерений (ПК-4);
  • пакеты прикладных программ вычислительной математики и САПР для разработки технической, научной и конструкторской документации (ПСК-5);


Уметь:
  • применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер как средство работы с информацией (ОК-11, ПК-5);
  • практически анализировать логику различного рода рассуждений, проводить публичные выступления, дискуссии и полемики (ОК-12);
  • проводить физические и численные эксперименты, разрабатывать с этой целью соответствующие экспериментальные стенды и программы расчета на ЭВМ (ПК-3);
  • принимать участие в исследованиях и испытаниях основного оборудования атомных электростанций, термоядерных и теплофизических установок в процессе разработки, создания, монтажа, наладки и эксплуатации (ПК-9);
  • представлять техническую документацию в соответствии с требованиями ЕСКД (ПК-18);
  • планировать монтажно-наладочные работы по вводу в эксплуатацию оборудования и проводить приемо-сдаточные испытания оборудования (ПК-19);
  • проводить испытания и определять работоспособность установленного и ремонтируемого оборудования (ПК-20);
  • выбирать оборудование для замены в процессе эксплуатации и выбирать оптимальные режимы его работы (ПК-21);


Владеть:

  • способностью обобщения, анализа, восприятия информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
  • способностью находить организационно-управленческие решения в нестандартных условиях и в условиях различных мнений и готовность нести за них ответственность (ОК-4);
  • способностью в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, готовностью приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);
  • готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
  • способностью к расчетам количественных характеристик процессов, протекающих в конкретных технических системах на основе существующих методик (ПК-8);
  • способностью выполнять численные и экспериментальные исследования, проводить обработку и анализ результатов (ПК-10);
  • способностью разрабатывать проекты узлов аппаратов новой техники с учетом сформулированных к ним требований, использовать в разработке технических проектов новых информационных технологий (ПК-16).



4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

№

п/п
Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
Всего часов на раздел
Семестр
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк
пр
лаб
сам.

1
2
3
4
5
6
7
8
9

1
Осциллографические методы измерения параметров электрических сигналов
14
8
4



4
6
Защита лабораторной работы

2
Методы измерения частоты, амплитуды, фазовых сдвигов, спектральных характеристик электрических сигналов
18
8
4



6
8
Защита лабораторной работы, сдача расчетного задания

3
Многоканальные устройства накопления и обработки сигналов, автоматизация радиоэлектронных измерений
15
8
4



3
8
Устный опрос

4
Фотоэлектрические методы преобразования и регистрации оптических сигналов
15
8
3



2
10
Тест: основные элементы фотодетекторов, сдача расчетного задания




Зачет
10
8
--
--
--
10
Устный опрос




Экзамен
--
--
--
--
--
--






Итого:
72



15



15
42




4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

1. Осциллографические методы измерения параметров электрических сигналов

Источники электрических сигналов в физическом эксперименте Погрешности при физических измерениях. Физические ограничения точности измерений. Осциллографические методы измерений параметров электрических сигналов. Общая функциональная схема осциллографа. Электронно-лучевые трубки осциллографов. Отклоняющие системы. Виды осциллографических разверток. Синхронизация разверток. Схемы формирования развертывающих напряжений. Входные каскады осциллографов. Линейные и логарифмические усилители. Коммутаторы входных сигналов. Широкополосные делители напряжений. Особенности измерения параметров высоковольтных импульсов. Многоканальные и многолучевые осциллографы. Стробоскопические и запоминающие осциллографы. Физические принципы и ограничения при регистрации ультракоротких сигналов.

2. Методы измерения частоты, амплитуды, фазовых сдвигов, спектральных характеристик электрических сигналов

Цифровые методы измерения интервалов времени, частоты, фазовых сдвигов, отношения частот. Функциональная схема цифрового частотомера. Цифровые методы измерения напряжения. Общая функциональная схема цифрового вольтметра. Погрешности цифровых измерений. Измерения спектральных характеристик электрических сигналов. Основные определения и классификация спектров. Аналоговые и цифровые анализаторы спектра. Спектральный анализ случайных сигналов. Измерения в СВЧ диапазоне. Измерения частоты, мощности. Элементы волноводной техники. Генераторы сигналов специальной формы. Генераторы шумовых сигналов. Программно-управляемые источники сигналов. Линии задержки.

3. Многоканальные устройства накопления и обработки сигналов, автоматизация радиоэлектронных измерений

Функциональные схемы многоканальных устройств накопления и обработки сигналов. Обработка амплитудных спектров. Многоканальные методы временного анализа электрических сигналов. Функциональная схема многоканального временного анализатора. Время-пролетные методы в экспериментальной физике. Регистрация сигналов на фоне шумов. Синхронное детектирование. Многоканальный метод задержанных совпадений. Корреляционные методы обнаружения сигналов. Автоматизация радиоэлектронных измерений. Сопряжение измерительных приборов с ЭВМ. Модульный принцип построения измерительных систем. Тестирование измерительных систем.

4. Фотоэлектрические методы преобразования и регистрации оптических сигналов

Фотоэлектрические методы регистрации оптических сигналов. Фотоэлектронные умножители и их характеристики, микроканальные пластины. Измерения спектральных, шумовых и временных характеристик фотоумножителей. Электронно-оптические преобразователи. Приборы с зарядовой связью.


4.2.2. Практические занятия

Практические занятия учебным планом не предусмотрены.


4.3. Лабораторные работы:

8 семестр
  1. Изучение осциллографических методов измерения параметров электрических сигналов.
  2. Сверхширокополосный стробоскопический осциллограф, цифровой осциллограф на линии с ЭВМ, прохождение электрических сигналов через пассивные электрические цепи.
  3. Измерение временных интервалов и частоты повторения электрических сигналов цифровым методом.
  4. Изучение методов анализа электрических сигналов. Многоканальный амплитудный анализ, многоканальный временной анализ, спектральный анализ.
  5. Методы выделения и регистрации электрических сигналов на фоне шумов. Метод задержанных совпадений. Корреляционные методы.
  6. Измерение характеристик фотоэлектронных приемников излучения. Спектральные и временные характеристики ФЭУ, щелевого диссектора, лавинных фотодиодов и матричных фотоприемников.
  7. Изучение характеристик источников излучения для активной диагностики плазмы. Энергетические, спектральные, временные, поляризационные характеристики газоразрядных, полупроводниковых и твердотельных лазеров в непрерывном и импульсном режимах, модуляция лазерного излучения.



4.4. Расчетные задания
    1. Моделирование прохождения электрических сигналов через RC-цепь.
    2. Расчет характеристик фотоэлектронных умножителей при регистрации периодических сигналов оптического диапазона.


4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.


5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество фотоматериалов.

Практические занятия включают выполнение лабораторных работ на приборной базе кафедры ОФиЯС МЭИ(ТУ) а так же дистанционное выполнение лабораторных работ с использованием оборудования других организаций.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, лабораторным работам, математическую обработку результатов выполнения лабораторных работ, оформление отчетов по лабораторным работам, выполнение и подготовку отчета по расчетному заданию, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос, защита лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,3(среднеарифметическая оценка за лабораторные работы) + 0,3оценка за расчетное задание + 0,4оценка на дифференцируемом зачете.


В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:
  1. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи. М.: Высш. шк., 2009.
  2. Малахов Ю.И. Радиоэлектронные измерения. М.: Информэлектро, 2003.
  3. Манаев В.И. Основы радиолектроники. М.: Радио и связь, 1990.
  4. Мирский Г.Я. Электронные измерения. М.: Радио и связь, 1986.
  5. Мейзда Ф.Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений. М.: Мир, 1990.

б) дополнительная литература:
  1. Певчев Ю.Ф., Финогенов К.Г.. Автоматизация физического эксперимента. М.: Энергоатомиздат, 1986.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.pilab.ru,

www.fusion.ru,

www.asutp.ru,

techno.stack.net

б) другие:


8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов, а так же учебная лаборатория для выполнения лабораторных работ, оснащенная необходимым лабораторным оборудованием.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и профилю «Термоядерные реакторы и плазменные установки».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:


к.т.н., доцент Лукашевский М.В.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ОФиЯС

д.т.н., профессор Комов А.Т.