Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  УКТС 

 

 

 

«   31   »       05       2016 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Физические основы получения информации     

 




Направление подготовки

12.03.01 Приборостроение

Профиль подготовки

"Приборы и системы"

Квалификация (степень)выпускника

бакалавр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

3

180 / 5  

16  

16  

32  

3,6  

0,35  

67,95  

85,4  

Экз.(26,65)  

Итого

180 / 5  

16  

16  

32  

3,6  

0,35  

67,95  

85,4  

26,65  

 

Муром, 2016 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: приобретение студентами знаний в области физических основ получения информации, являющихся базой при подготовке квалификационных специалистов в области приборостроения.

Основными задачами изучения дисциплины является освоение: основ теории измерений, теории волновых процессов; методов получения информации на основе физических явлений.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.Б.11))

Дисциплина «Физические основы получения информации» базируется на знаниях, полученных студентами по дисциплинам: «Математика», «Физика», и других. На дисциплине «Физические основы получения информации» базируется изучение таких дисциплин как «Методы технической диагностики», “Физические методы контроля”, "Физико-математические основы теории измерения" и другие.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-3 способность к проведению измерений и исследования различных объектов по заданной методике.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной и управляющей информации: механические, электрические, магнитные, оптические, химические (ПК-3).

2) Уметь:

использовать закономерности проявления физических эффектов при измерениях(ПК-3).

3) Владеть:

пользоваться современными средствами измерений и обосновывать выбор методов и средств измерения для решения конкретных задач (ПК-3).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Введение. Структура курса, основные понятия и определения Измерительные операции. Погрешности, размерность

3

2

4

8

9

отчет, тестирование

2

Информационные поля. Виды информации.

3

2

4

4

8

отчет, тестирование

3

Акустические поля и процессы.

3

2

8

4

отчет, тестирование

4

Электромагнитные поля и процессы

3

2

2

8

16

отчет, тестирование

5

Статические и динамические явления, комбинированные процессы.

3

2

20

тестирование

6

Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.

3

2

2

12

тестирование

7

Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.

3

2

2

4

12

отчет, тестирование

8

Получение и обработка информации.

3

2

2

4,4

тестирование

Всего за  семестр

180

16

16

32

85,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

180

16

16

32

85,4

3,6

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 3

Раздел 1. Введение. Структура курса, основные понятия и определения Измерительные операции. Погрешности, размерность

Лекция 1.

Физическая величина и её измерение. Единицы измерений физических величин. Международная система единиц (СИ). Результат измерений как источник информации. Погрешности измерений. Средства измерений. Условия измерений. Эталоны. Аттестация и поверка. Единство измерений. Информационные поля. Виды информации. Информационный обмен, носители и сигналы (2 часа).

Раздел 2. Информационные поля. Виды информации.

Лекция 2.

Основные исходные уравнения акустических полей. Уравнение состояния. Уравнение энергии. Уравнение непрерывности – уравнение сохранения массы. Уравнение Эйлера. Энергия упругих волн. Поток мощности. Интенсивность волн. Плотность звуковой энергии. Волновое уравнение. Генерация акустических полей и их структура. Шкалы звуковых и ультразвуковых волн (2 часа).

Раздел 3. Акустические поля и процессы.

Лекция 3.

Волновые процессы в реальных средах. Диссипация энергии. Отражение звука от граничных поверхностей. Пьезоэффект. Виды граничных условий. Явление интерференции, дифракции, дисперсии, поляризации, рассеяния и поглощения. Эффект Доплера в акустике. Распространение звука в неоднородных средах. Нелинейные акустические эффекты (2 часа).

Раздел 4. Электромагнитные поля и процессы

Лекция 4.

Характеристики вещества и поля. Основные уравнения электромагнитных полей. Уравнения Максвелла. Ток смещения. Граничные условия. Аналогия между акустическими и электромагнитными явлениями. Корпускулярно-волновой дуализм. Излучение и приём электромагнитных волн, волновое распространение. Влияние параметров среды на рассеяние, поляризацию, поглощение, и дисперсию электромагнитных волн (2 часа).

Раздел 5. Статические и динамические явления, комбинированные процессы.

Лекция 5.

Намагничивание вещества. Спин. Молекулярные токи, возникновение полей рассеивания. Ферромагнетизм. Домены. Эффект Баркгаузена. Коэрцитивная сила. Скин-эффект (2 часа).

Раздел 6. Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.

Лекция 6.

Источники тепловых полей и распределения температуры. Термо-Э.Д.С. Основные эффекты и законы теплопередачи. Комбинированные эффекты: электромагнито-акустические, термооптические, термоупругие и др (2 часа).

Раздел 7. Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.

Лекция 7.

Использование интерференции когерентных волновых полей для измерения скорости распространения волн, геометрических размеров микронеровностей изделий и др. Оптическая и акустическая голография. Принцип получения голограммы. Дифракция акустических и электромагнитных волн на препятствиях. Измерения геометрических размеров объектов. Области применения волн дифракции. Виды дифракции, их применение для обнаружения дефектов. Головные волны. Волны соскальзывания. Волна Релея. Дифракция света на ультразвуке. Акустический фонон. Применение акустооптической дифракции. Дифракция рентгеновских лучей и использование этого явления для рентгенографического анализа структуры вещества. Поглощение. Акустическая релаксация, время релаксации. Использование дисперсии света и скорости ультразвука для контроля физико-механических параметров материала. Эхо-импульсные и трансмиссионные методы визуализации и измерений (2 часа).

Раздел 8. Получение и обработка информации.

Лекция 8.

Выявление и оценка размеров и вида дефектов, контроль и измерение физико-механических свойств и марок материалов на основе вихретоковых явлений. Принципы преобразования. Основные термины и определения. Структурная схема универсального первичного преобразователя. Принцип взаимности. Типовые звенья в статическом и динамическом режимах. Амплитудные и фазовые характеристики. Чувствительность.Пьезоэлектрические преобразователи. Чувствительность. Рабочие частоты. Используемые материалы. Схема преобразователя (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 3

Раздел 1. Введение. Структура курса, основные понятия и определения Измерительные операции. Погрешности, размерность

Практическое занятие 1.

Расчет параметров соленоида для контроля ферромагнитного изделия определенного размера (2 часа).

Практическое занятие 2.

Вычисление параметров электромагнитного поля (2 часа).

Раздел 2. Информационные поля. Виды информации.

Практическое занятие 3.

Определение параметров акустического поля (2 часа).

Практическое занятие 4.

Определение углов преломленных, отраженных и трансформированных акустических волн при прохождение через границу раздела двух сред (2 часа).

Раздел 3. Электромагнитные поля и процессы

Практическое занятие 5.

Определение коэффициентов отражения и преломления акустических волн при прохождение через границу раздела двух сред (2 часа).

Раздел 4. Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.

Практическое занятие 6.

Акустическая эмиссия: расчет месторасположения дефектов по времени поступления сигнала. Расчет ближней зоны (зоны Френеля) и дальней зоны (зоны Фраунгофера) для пьезопреобразователей (2 часа).

Раздел 5. Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.

Практическое занятие 7.

Эффект Доплера: зависимость скорости от частоты (2 часа).

Раздел 6. Получение и обработка информации.

Практическое занятие 8.

Скин эффект: определение глубины проникновения тока высокой частоты для различных материалов (2 часа).

 

Методические указания к практическим работам приведены по адресу:

https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=15312

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 3

Раздел 1. Введение. Структура курса, основные понятия и определения Измерительные операции. Погрешности, размерность

Лабораторная 1.

Измерение твёрдости металла неразрушающими методами (4 часа).

Лабораторная 2.

Методы измерения толщины покрытия (4 часа).

Раздел 2. Информационные поля. Виды информации.

Лабораторная 3.

Ультразвуковой метод измерения геометрических размеров изделий (4 часа).

Раздел 3. Акустические поля и процессы.

Лабораторная 4.

Исследование скорости распространения ультразвуковых волн в различных телах (4 часа).

Лабораторная 5.

Импульсный метод определения затухания в твердых телах (4 часа).

Раздел 4. Электромагнитные поля и процессы

Лабораторная 6.

Исследование качества термообработки ферромагнитных материалов методом измерения коэрцитивной силы (4 часа).

Лабораторная 7.

Исследование метода свободных колебаний в дефектоскопии (4 часа).

Раздел 5. Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.

Лабораторная 8.

Оптический метод измерения линейных и угловых размеров деталей (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам приведены по адресу: https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15333

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Распространение звука в неоднородных средах.

2. Вывод размерностей физических величин.

3. Поле прямого преобразователя.

4. Нормальные воны, волны Релея, волны Лэмба.

5. Виды дифракции, дифрактометр.

6. Акустическая голография.

7. Расходомер на эффекте Доплера. Эффект Холла.

8. Магнитострикция.Связь между механическими свойствами и магнитными характеристиками металлов.

9. Скорость распространения электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. ЭМА преобразователи.

10. Связь между напряжённым состоянием ферромагнетика и шумами Баркгаузена.

11. Эффект Кайзера.

12. Вихревые токи и их измерение. Преобразователи вихревых токов, классификация датчиков. Контроль изделий большой толщины из немагнитных материалов. Определение физико-механических свойств материала.

13. Пьезоэлектрические преобразователи. Схемы преобразователей.

14. Принцип ксерографии.

15. Люминесценция.

16. Использование интерференции когерентных волновых полей. Интерферометр.

17. Виды дифракции света на ультразвуке.

18. Годографы.

19. Особенности волновых явлений СВЧ-диапазона. Оптическое излучение и особенности его восприятия человеком, фотометрия. Электро- и магнитостатика. Уравнения Максвелла для статики. Скин-эффект.

20. Прохождение частиц высоких энергий через вещество. Виды и классификация ионизирующих излучений. Капиллярные явления и диффузия. Смачивание. Сорбционные явления.

21. Принципы преобразования. Основные термины и определения. Структурная схема универсального первичного преобразователя. Принцип взаимности. Типовые звенья в статическом и динамическом режимах. Амплитудные и фазовые характеристики.

22. Чувствительность. Резисторные, ёмкостные, полупроводниковые, феррозондовые преобразователи. Датчик Холла.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении занятий применяется имитационный или симуляционный подход, когда преподавателем разбирается на конкретном примере проблемная ситуация, все шаги решения задачи студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. Затем студенты самостоятельно решают аналогичные задания. Так же при проведении занятий применяется частично-поисковый метод: студенты осуществляют поиск решения поставленной проблемы (задачи). При этом, постановочные задачи опираются на уже имеющиеся у студентов знания и умения, полученные в предшествующих темах.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Физические основы получения информации

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Латышенко К.П. Технические измерения и приборы. Часть I [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Латышенко К.П.— Электрон.текстовые данные.— Саратов: Вузовское образование, 2013.— 480 c. - http://www.iprbookshop.ru/20403.html

2. Латышенко К.П. Технические измерения и приборы. Часть II [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Латышенко К.П.— Электрон.текстовые данные.— Саратов: Вузовское образование, 2013.— 515 c. - http://www.iprbookshop.ru/20404.html

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Газеева И.В., Кузнецов С.А. Физические основы получения информации: Лабораторный практикум. - СПб.: Изд. СПбГУКиТ, 2011. - 64 с. - http://window.edu.ru/resource/531/75531

2. Уфимцев П.Я. Основы физической теории дифракции. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 350 с. - http://window.edu.ru/resource/339/65339

3. Панин В.В. Основы теории информации: учебное пособие для вузов. - 3-е изд. испр. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 438 с.: ил. - http://window.edu.ru/resource/618/64618

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Информационно-образовательный портал МИВлГУ http://www.mivlgu.ru/iop/

Информационно-справочная социальная сеть электроников www.umup.ru/

Радиотехника и электроника для разработчиков и радиолюбителей http://radiotract.ru/link_sprav.html

Радиотехнические системы http://rateli.ru/

Программы по электронике http://creatiff.realax.ru/?cat=programs&page=progrm1

Единое окно доступа к информационным ресурсам (http://window.edu.ru)

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/shems.shtml

Национальный Открытый Университет "Интуит" http://www.intuit.ru/

Проектирование РЭС https://www.altera.com/support/support-resources.html

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/shems.shtml

База данных технической документации на зарубежные микросхемы http://www.alldatasheet.com

Информационно-справочная система по радиокомпонентам http://www.radiolibrary.ru/

Роспатент - http://fips.ru

Программное обеспечение:

Лаборатория СВЧ устройств и дистанционных методов получения информации

- Microsoft Windows 7 (подписка DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal,

договор №453 от 16.12.2014 года);

- Kaspersky Endpoint Security для бизнеса – Стандартный Russian Edition (Договор №436 от 11.11.2014

года);

- Пакет программ: Open Office (freeware).

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

window.edu.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лекционная:

- проектор Acer;

- экран настенный;

Лаборатория СВЧ устройств и дистанционных методов получения информации

- Блок измерительный П5-34;

- Генератор импульсный Г5-63;

- Индикатор КСВН и ослабления Я2р-67 - 2шт.;

- Генератор сигналов ВЧ Г4-83;

- Осциллограф С1-64;

- Генератор сигналов специальной формы Г6-27;

- Генератор качающей частоты 44;

- Макет РЛС;

- Частотомер резонансный Ч2-33;

- Ноутбук Asus k52J Core i3 2,27 GHz.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Процесс изучения дисциплины включает лекции, практические занятия, лабораторные занятия и самостоятельную работу студента.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Физические основы получения информации»

по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение

 

Рабочая программа дисциплины «Физические основы получения информации» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 180 час. (5 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: приобретение студентами знаний в области физических основ получения информации, являющихся базой при подготовке квалификационных специалистов в области приборостроения.

Основными задачами изучения дисциплины является освоение: основ теории измерений, теории волновых процессов; методов получения информации на основе физических явлений.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Физические основы получения информации» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

 

31.05.2016 г.