Министерство науки и высшего образования 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 

 

 

 

«   04   »       06       2019 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  

 

24  

3,6  

0,35  

43,95  

109,4  

Экз.(26,65)  

Итого

180 / 5  

16  

 

24  

3,6  

0,35  

43,95  

109,4  

26,65  

 

Муром, 2019 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.О.23))

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 "Физико-математические основы теории излучения", «Методы технической диагностики», “Физические методы контроля” и другие.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-3 Способен проводить экспериментальные исследования и измерения, обрабатывать и представлять полученные данные с учетом специфики методов и средств технических измерений в приборостроении.

ОПК-1 Способен применять естественнонаучные и общеинженерные знания, методы математического анализа и моделирования в инженерной деятельности, связанной с проектированием и конструированием, технологиями производства приборов и комплексов широкого назначения.

 

Результатом освоения дисциплины является достижение следующих индикаторов:

Знать физические законы и модели окружающего мира, используемые для получения измерительной и управляющей информации.

Знать особенности измерения явлений и процессов.

Уметь определять необходимые закономерности проявления физических эффектов при измерениях.

Уметь определять необходимые измерительные преобразователи при измерениях.

Владеть навыками применения современных методик для проведения измерений.

Владеть навыками обосновывать выбор методов и средств измерения для решения конкретных задач.

 


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

Информационные поля. Виды информации.

3

10

70

отчет, тестирование

2

Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.Получение и обработка информации.

3

6

24

39,4

отчет, тестирование

Всего за  семестр

180

16

24

109,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

180

16

24

109,4

3,6

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 3

Раздел 1. Информационные поля. Виды информации.

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).

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).

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).

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).

Лекция 5.

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

Раздел 2. Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.Получение и обработка 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).

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).

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

Не планируется.

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 3

Раздел 1. Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.Получение и обработка информации.

Лабораторная 1.

Измерение твёрдости металла неразрушающими методами (4 часа).

Лабораторная 2.

Методы измерения толщины покрытия (4 часа).

Лабораторная 3.

Ультразвуковой метод измерения геометрических размеров изделий (4 часа).

Лабораторная 4.

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

Лабораторная 5.

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

Лабораторная 6.

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

 

Методические указания к лабораторным работам приведены по адресу: https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=1653

 

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.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 5г.

 

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

промежуточного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

5

180 / 5  

4  

 

8  

2  

0,6  

14,6  

156,75  

Экз.(8,65)  

Итого

180 / 5  

4  

 

8  

2  

0,6  

14,6  

156,75  

8,65  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Информационные поля. Виды информации.

5

2

4

10

отчет, тестирование

2

Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.Получение и обработка информации.

5

2

4

146,75

отчет, тестирование, контрольная работа

Всего за  семестр

180

4

8

+

156,75

2

0,6

Экз.(8,65)

Итого   

180

4

8

156,75

2

0,6

8,65

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Семестр 5

Раздел 1. Информационные поля. Виды информации.

Лекция 1.

Информационные поля. Виды информации (2 часа).

Раздел 2. Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.Получение и обработка информации.

Лекция 2.

Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.Получение и обработка информации (2 часа).

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 5

Раздел 1. Информационные поля. Виды информации.

Лабораторная 1.

Методы измерения толщины покрытия (4 часа).

Раздел 2. Физические явления и эффекты, используемые для получения измерительной информации.Измерительные преобразователи. Виды преобразователей.Получение и обработка информации.

Лабораторная 2.

Ультразвуковой метод измерения геометрических размеров изделий (4 часа).

 

4.2.2.4. 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.

 

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

1. Практическое применение основ получения информации.

 

4.2.2.6. 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. Рогачев, Е. А. Физические основы современных методов исследования материалов : учебное пособие / Е. А. Рогачев. — Омск : Омский государственный технический университет, 2021. — 88 c. - https://www.iprbookshop.ru/124891.html

2. Земляков В.В. Физические основы получения информации [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Земляков В.В., Панич А.Е.— Электрон. текстовые данные.— Ростов-на-Дону, Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2019.— 124 c. - http://www.iprbookshop.ru/95826.html

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Седых, Д. А. Методы исследования, контроля и испытания материалов : учебное пособие / Д. А. Седых, А. А. Крутько, А. Р. Путинцева. — Омск : Омский государственный технический университет, 2021. — 116 c. - https://www.iprbookshop.ru/124839.html

2. Бахтин, А. В. Технологические измерения, приборы и информационно-измерительные системы : учебное пособие / А. В. Бахтин, И. В. Ремизова. — Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, 2020. — 67 c. - https://www.iprbookshop.ru/118418.html

 

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/

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

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

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

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:

не предусмотрено

 

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

iprbookshop.ru

 

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

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторные работы проводятся на лабораторных стендах с применением компьютеров. Обучающиеся выполняют также индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в лаборатории на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

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.

 

04.06.2019 г.