Рабочая программа учебной дисциплины «методы и средства измерений, испытаний и контроля» 220501 «Управление качеством» (инженерная подготовка)

Вид материала

Содержание

1. Внешние требования
Методы и средства измерений, испытаний и контроля.
2. Особенности построения дисциплины
3. цели учебной ДИСЦИПЛИНЫ
4. структура и содержание учебной ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Лекционные занятия – 14 часов
2. Измерительные преобразователи физических величин – 3 часа.
3. Методы измерений – 1 час.
4. Средства измерений – 4 часа.
4.2. Лабораторные работы – 8 часов
4.3. Контрольная работа
5. Учебная деятельность
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
7. Рекомендуемая литература
Y» подать синусоидальное напряжение с частотой f

Подобный материал:

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт дистанционного образования

КАФЕДРА теории рынка

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«методы и средства измерений,

испытаний и контроля»

220501 – «Управление качеством» (инженерная подготовка)

Факультет __ Институт дистанционного образования_

Курс 4 Семестр 7

Лекции 14 часов

Лабораторные работы 8 часов

Контрольная работа 7 семестр

Самостоятельная работа 148 часов

Экзамен 7 семестр

Всего часов 170 часов

Н

Новосибирск

2010 г.

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 220501 – «Управление качеством».

Регистрационный номер № 277 тех/дс, дата утверждения ГОС 27.03.2000 г.

Шифр дисциплины в ГОС ОПД.Ф.11

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Систем сбора и обработки данных

Программу разработал

к.т.н., доцент __________________

Гусев В.П.

1. ВНЕШНИЕ ТРЕБОВАНИЯ

В Государственном образовательном стандарте (ГОС) по подготовке инженеров по специальности 220501 – Управление качеством в разделе общепрофессиональные дисциплины предусмотрена дисциплина “Методы и средства измерений, испытаний и контроля”.

Требования ГОС и содержание дисциплины приведены в табл. 1.

Таблица 1

Шифр дисциплины	Содержание учебной дисциплины	Объем, час.
СД.Ф.11	Методы и средства измерений, испытаний и контроля. Общие сведения об измерениях, испытаниях и контроле; их особенности и различия; измерение физических величин основа всех направлений человеческой деятельности; роль измерений, испытаний и контроля в повышении качества продукции, услуг и производства; Измерительные преобразователи (ИП); структурная схема ИП; классификация измерительных преобразователей: по назначению, по связи (взаимодействию) чувствительного элемента с изделием; по принципу преобразования, по физическому явлению, положенному в основу принципа действия; измерительные цепи: генераторных и параметрических преобразователей. Средства измерений; определение и классификация средств измерений электрических величин; сигналы измерительной информации; аналоговые и цифровые измерительные приборы; приборы для измерения L С, R. Приборы для измерения напряжений (вольтметры постоянного и переменного тока); импульсные вольтметры; измерительные генераторы; электроннолучевые осциллографы; измерение частоты; понятие амплитудного и фазового спектра сигнала; анализаторы спектра; измерители нелинейных искажений; автоматизация измерений. Испытания; общие сведения о современных испытаниях и их отличие от технического контроля. Воздействующие факторы: внешние и внутренние; внешние воздействующие факторы на механические, климатические, биологические и другие воздействия и виды испытаний. Опасные воздействия на человека, его имущество и окружающую среду и виды испытаний. Особенности испытаний на функционирование, на безопасность и на надежность; структурная схема испытаний; испытания на механические воздействия вибрации, ударов, линейных ускорений и акустических шумов. Средства измерений механических воздействий. Применяемое оборудование, его классификация, основные параметры, возможная конструктивная реализация; разработка программы и методик испытаний; автоматизация испытаний.	216

2. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина изучается в 7-м семестре обучения. Учебным планом по дисциплине предусмотрено 14 часов лекций, 8 часов лабораторных занятий и выполнение контрольной работы.

В лекционном курсе рассматриваются:

объекты измерений, измерительные сигналы, измерительная информация;
измерительные преобразователи физических величин;
методы измерений, средства измерений;
виды и средства контроля;
виды и средства испытаний.

Лабораторный практикум позволяет студентам приобрести практические навыки по использованию распространенных средств измерений, измерительных преобразователей; контрольная работа – проводить контроль усвоения материала.

3. цели учебной ДИСЦИПЛИНЫ

Главная цель дисциплины – освоение студентами современных методов и средств измерения наиболее распространенных и используемых на практике электрических и неэлектрических величин, а также освоение студентами методов и средств контроля и испытаний.

В результате изучения данной дисциплины студент должен знать:

1. Формы описания объектов измерения: величины, сигналы, измерительная информация.

2. Методы и средства измерений неэлектрических величин.

3. Методы и средства измерений электрических величин.

4. Виды и средства контроля.

5. Виды и средства испытаний.

Студент должен уметь:

1. Выбирать метод измерения, обеспечивающий минимальную погрешность измерений.

2. Выбирать средства измерений, тип ИП, схему включения ИП, измерительные приборы, обеспечивающие требуемую точность измерений.

3. Оценивать свойства средств измерений.

Студент должен иметь представление:

1. Об интеллектуальных датчиках.

2. О виртуальных приборах.

3. Об измерительно-информационных системах и вычислительных комплексах

Студент должен иметь опыт:

Экспериментально определять основные технические характеристики средств измерений.

4. структура и содержание учебной ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Лекционные занятия – 14 часов

1. Объекты измерений, измерительные сигналы, измерительная информация; испытания и контроль – 2 часа.

Содержание и задачи курса, его связь с другими дисциплинами. Объекты измерений, физические величины, формы представления сигналов, измерительная информация. Общие сведения об измерениях, испытаниях и контроле, их особенности и различия. Роль измерений, испытаний и контроля в повышении качества продукции, технологических процессов, услуг.

2. Измерительные преобразователи физических величин – 3 часа.

Измерение физических величин – основа всех направлений человеческой деятельности.

Измерительные преобразователи (ИП), структурные схемы ИП. Классификация ИП: по назначению, по связи (взаимодействию) чувствительного элемента с объектом измерения, по принципу преобразования, по физическому явлению, положенному в основу принципа действия. Резистивные, емкостные, индуктивные ИП; ИП для измерения температуры, линейных и угловых перемещений, параметров вибрации. Их свойства, схемы включения, применение. Понятия об интеллектуальных датчиках. Тенденции развития ИП.

3. Методы измерений – 1 час.

Метод прямого преобразования (непосредственной оценки) и метод сравнения, их особенности. Компенсационный, дифференциальный методы измерений, метод уравновешивания.

4. Средства измерений – 4 часа.

Определение и классификация средств измерений электрических величин.

Аналоговые измерительные приборы прямого преобразования: электронные вольтметры, электронно-лучевые осциллографы, анализаторы спектра и измерители нелинейных искажений; принцип действия, свойства, применение. Электроизмерительные мосты и компенсаторы.

Цифровые измерительные приборы: последовательного счета, поразрядного уравновешивания, совпадения; принцип действия, свойства, применение.

Понятие о виртуальных приборах, информационно-измерительных системах, измерительно-вычислительных комплексах.

Достижения отечественной и зарубежной техники, тенденции развития.

5. Виды и средства контроля – 2 часа.

Назначение контроля. Виды контроля: контроль материалов, сырья; комплектующих элементов; технологического процесса; используемых средств измерений, испытаний, оснастки; квалификации исполнителей; документации; упаковки, транспортировки; хранения; эксплуатационный контроль.

Средства контроля: инструментальный, визуальный, органолептический.

6. Виды и средства испытаний – 2 часа.

Назначение испытаний, общие сведения о современных испытаниях и их отличие от технического контроля. Внешние и внутренние воздействующие факторы: механические, климатические, биологические, электромагнитные излучения и другие воздействия на объект испытаний. Виды испытаний.

Опасные воздействия на человека, его имущество и окружающую среду и виды испытаний.

Испытания на механические воздействия: вибрации, удары, линейные ускорения и акустические шумы. Средства измерений механических воздействий.

Особенности испытаний на функционирование, на безопасность и надежность.

Структурные схемы, состав системы испытаний. Разработка программ и методик испытаний. Автоматизация испытаний.

4.2. Лабораторные работы – 8 часов

1.	Измерение цифровым мультиметром	– 4 часа
2.	Исследование вибропреобразователей и преобразователей перемещений	– 4 часа

4.3. Контрольная работа

Выполнение контрольной работы студентами предполагает самостоятельное изучение разделов курса по литературным источникам. С целью проверки степени усвоения материала студентами им выдаются индивидуально (в соответствии с их номером зачетной книжки) задания по темам: датчики, электронные вольтметры, электронный осциллограф, цифровые измерительные приборы (всего 6 задач).

4.4. Самостоятельная работа – 148 часов

1. Изучение теоретического материала – 100 часов.

2. Выполнение контрольной работы – 40 часов.

3. Подготовка к лабораторным занятиям – 8 часов.

5. УЧЕБНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Деятельность студента при изучении дисциплины заключается:

в самостоятельном изучении материала по литературе и электронным источникам информации;
в выполнении контрольной работы;
в восприятии и усвоении лекционного материала;
в подготовке к лабораторным занятиям;
в отчетности по результатам лабораторных работ.

6. ПРАВИЛА АТТЕСТАЦИИ СТУДЕНТОВ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

Студенты в течение семестра самостоятельно выполняют контрольную работу. Правильное выполнение всех заданий контрольной работы и их защита оцениваются 5 баллами, выполнение лабораторных работ и их защита – 5 баллами.

Экзамен по дисциплине проводится в письменной форме. Итоговая оценка по дисциплине выставляется как средняя взвешенная из оценок по результатам обучения и на экзамене, при этом первые имеют вес 0, 2, а за экзамен вес 0,6. При необходимости проводится округление.

7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

7.1. Основная литература

1. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебное пособие / Под общей редакцией Б.Н. Тихонова. – М.: Горячая линия. – Телеком 2007.

2. Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов / Под ред. Е.М. Душина. – Л.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: Измерительные преобразователи. – Л.: Энергоатомиздат, 1983.

4. Строителев В.Н. Методы и средства измерений, испытаний и контроля: Учебник для вузов. – М.: Европейский центр по качеству, 2002.

5. Измерения электрических и неэлектрических величин: Учебное пособие / Евтихеев Н.Н., Купершмидт Я.А., Популевский В.Ф., Скучоров В.П. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

7.2. Дополнительная литература

1. Алейников А.Ф., Гридчин В.А., Цапенко М.П. Датчики (перспективные направления развития): Учебное пособие / Под ред. проф. М.П. Цапенко. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001.

2. Информационно-измерительная техника и электроника: Учебник для вузов / Под ред. Г.Г. Раннева. – М.: Центр «Академия», 2001.

3. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений: Учеб. пособие. – Л.: Энергоатомиздат, 1983.

4. Харт Х. Введение в измерительную технику / Пер. с нем. – М.: Мир, 1993.

5. Соболева И.А. Обеспечение качества: Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.

Контрольные работы

Контрольную работу студенты выполняют самостоятельно по индивидуальным заданиям: номер варианта задания соответствует последней цифре (цифрам) номера зачетной книжки (студенческого билета).

Студенты, обучающиеся по ускоренному учебному плану, выполняют четыре задачи: № 1, 3, 4, 5; а студенты, обучающиеся по стандартной программе, выполняют все шесть задач.

Контрольная работа должна быть выполнена в течение семестра согласно рабочего учебного плана.

Задача № 1

Предложите вариант построения датчика для преобразования величин, представленных в таблице, в электрическую величину. Опишите принципы действия предложенного датчика, ожидаемые свойства.

Таблица 1

Номер варианта

Измеряемая величина

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Масса тела

Сила тяжести

Скорость тела

Ускорение тела

Уровень жидкости

Объем жидкости

Давление атмосферное

Температура воздуха

Температура духовой печи

Температура плавильной печи

Температура в холодильной камере

Влажность воздуха

Задымленность воздуха

Освещенность стола

Шероховатость тела

Задача № 2

Линейный резистивный реостатный датчик R_д, предназначенный для преобразования линейных перемещений Х, нагружен сопротивлением R_Н. Выведите формулу функции преобразования датчика U_вых(Х) и постройте график функции преобразования в относительных единицах U_вых/U_пит = f(R_х/R_д) при соотношении сопротивлений R_д/R_Н, указанном в табл. 2.

Оцените погрешность нелинейности преобразования датчика.

Таблица 2

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
R_д/R_Н	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

± Х

R_д

U_пит

R_xR_н U_вых

Рис. 1. Схема включения резистивного датчика

Задача № 3

Переменное периодическое напряжение, форма которого показана на рис. 2, измеряется электронным вольтметром V₁ с однополупериодной схемой выпрямления и электронным вольтметром V₂ с двухполупериодной схемой выпрямления. Значения напряжений U₁ и U₂ приведены в табл. 3. Шкалы вольтметров проградуированы в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения.

Оцените показания вольтметров. Вычислите среднеквадратическое значение измеряемого напряжения и сравните с этим значением показания вольтметров. Объясните полученные результаты.

Таблица 3

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
U₁, В	10	20	40	30	20	0	5	2	10	100
U₂, В	– 10	0	– 20	– 10	– 40	– 20	– 10	– 8	– 30	– 100
Т₂/ Т₁	2	4	1	0,5	2	0,5	1	0,25	1	4

U

U₁

0

t

U₂
T 2T

T₁ T₂

Рис. 2. Измеряемое напряжение

Задача № 4

Изобразите осциллограмму, которая будет на экране электронно-лучевой трубки, если на её пластины « Y» подать синусоидальное напряжение с частотой f и амплитудой U_m, а на пластины «X»  развертывающее напряжение пилообразной формы с временем нарастания равным t₁ и временем его спада – t₂. Во время обратного хода луча электронно-лучевая трубка не запирается.

Определите значение максимального отклонения луча по оси Y для заданного U_m, если при подаче на вход осциллографа калибровочного сигнала синусоидальной формы со среднеквадратическим значением 5 В было получено отклонение h.

Укажите основные источники погрешностей при измерении напряжений и интервалов времени с помощью осциллографа.

Исходные данные приведены в табл. 4.

Таблица 4

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
f, Гц	500	1000	500	500	500	500	1000	1000	2000	2000
U_m, В	5	5	3	6	4	8	7	11	1,5	8
t₁, мс	2	2	4	4	2	1	1	2	1	2
t₂, мс	1	0,5	2	1	2	0,5	1	0,5	0,5	1
h, мм	25	40	20	20	30	20	30	10	40	10

Задача № 5

Изобразите структурную схему цифрового вольтметра поразрядного уравновешивания и временню диаграмму уравновешивания измеряемого постоянного напряжения U_xкомпенсирующим напряжением, полагая, что шаг квантования компенсирующего напряжения равен 1 В, предел измерения – 999 В, а весовые коэффициенты соответствуют двоичному коду.

Запишите результат измерения в двоичном коде.

Приняв класс точности вольтметра равным 0,2/0,1, оцените абсолютную и относительную погрешности измерения U_x.

Значения U_xприведены в табл. 5.

Таблица 5

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
U_x, В	134	52	926	139	67	12	645	360	872	47

Задача № 6

Изобразите структурную схему и поясните временнми диаграммами принцип действия цифрового частотомера-периодомера. Исходя из предполагаемого значения частоты f_x и допустимой относительной погрешности измерения δ, указанных в табл. 6, выберите режим измерения (частота или период) и определите требуемое время измерения T₀ или частоту квантования f₀.

Таблица 6

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
f_x, Гц	10⁴	10⁵	10⁶	10³	10²	10	20	50	5	0,5
δ, %	0,1	0,01	0,001	0,1	0,2	0,01	0,02	0,1	0,01	0,2

Blog