ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по специальности 221700
проф. Б.Я. Литвинов
Зав. кафедрой М и УК
проф. Б.Я. Литвинов
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
Методы и средства измерений и контроля
Направление подготовки: 221700 – Стандартизация и метрология
Профиль подготовки: Метрология и метрологическое обеспечение
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Санкт-Петербург
2012
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
«Методы и средства измерений и контроля»
Общая трудоемкость дисциплины «Методы и средства измерений и контроля» составляет 7
зачетных единиц или 252 часа.
Цели и задачи дисциплины:
Целью изучения дисциплины «Методы и средства измерений, испытаний и
контроля» является формирование знаний современных принципов, методов и средств
измерений физических величин, а также особенностей проведения измерений при
испытаниях и контроле.
Задачи изучения дисциплины – усвоение принципов измерений физических величин,
приобретение знаний структурных (оптических, кинематических и др.) схем средств
измерений и их метрологических характеристик, а также приобретение практических
навыков применения средств измерений с учетом особенностей поставленной измерительной
задачи.
В результате изучения дисциплины «Методы и средства измерений и контроля» студент
должен:
 Иметь представление:
 О современных проблемах измерительной техники;
 Об использовании технической документации;
 Об использовании средств измерений при испытаниях и контроле;
 Уметь:
 Решать типовые измерительные задачи, соответствующие его квалификации и
производственной деятельности.
Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями: ПК3, ПК4,
ПК5, ПК8,ПК14,ПК22.
Виды учебной работы:
Лекции;
Лабораторные работы;
Практические занятия;
Контрольная работа;
Курсовая работа
Изучение дисциплины заканчивается в третьем семестре зачетом, в четвертом семестре
экзаменом.
Основные дидактические единицы (модули):
Дисциплина «Методы и средства измерений и контроля» состоит из следующих разделов:
Введение
[1], c. 3…12
Предмет, задачи и содержание дисциплины. Многообразие измерительных задач. Особенности
использования измерительной информации о размере или значении физической величины (ФВ) при
измерении, контроле и испытаниях. Понятие измерительного эксперимента.
Структура дисциплины, ее связь с другими дисциплинами, порядок ее изучения.
2
Раздел 1. Общие сведения о методах и средствах измерений
1.1. Классификация измерений
[1], c. 8…16; [4], с. 13…18
Классификация измерений по областям измерений (механика, теплота, электричество и
магнетизм, оптика, акустика, атомная и ядерная физика); подразделам данной области
(группа измерений); характеристикам измеряемой величины или параметра (вид измерений,
диапазон значений измеряемой величины); основным характеристикам процесса измерений
(характер зависимости от влияющих факторов: времени, температуры, внешнего магнитного
поля, напряжения питания, влажности, вибрации и т. д.); областям применения.
Понятия «принцип» и «метод измерений».
1.2. Средства измерений (СИ)
[1], c. 17…25; 109…117; 122…129; 299…325; [4], 19…25; [11]
Классификация СИ по определяющим признакам (меры, приборы, преобразователи,
установки, системы).
Обобщенная структурная схема СИ. Элементы структурной схемы СИ: преобразователи
(первичные и вторичные), меры, компараторы, устройства обработки, представления и
регистрации, каналы связи, вспомогательные устройства.
Технические и метрологические характеристики СИ. Комплекс нормируемых
метрологических характеристик (МХ) СИ. Государственная система промышленных
приборов.
Применение вычислительной техники в СИ (интеллектуальные СИ). Ввод информации,
приборный интерфейс.
1.3. Подготовка к измерениям
[5], c. 148…188
Анализ постановки измерительной задачи (измеряемые свойства, требуемая точность,
формы представления результата). Выбор модели объекта или явления. Создание условий для
измерений.
1.4. Методика выполнения измерений (МВИ)
[10]
Цель разработки и применения методики выполнения измерений (МВИ).
Разработка МВИ как составная часть проектирования и создания технологического
процесса, в качестве элемента которого используется МВИ.
Основные этапы разработки МВИ: выбор принципов и средств измерений,
вспомогательных и других технических средств; установление последовательности и
содержания операций при подготовке и выполнении измерений, обработке
промежуточных результатов и вычислений окончательных результатов измерений;
установление приписанных характеристик точности; разработка нормативов и
процедур контроля точности получаемых результатов измерений; разработка
документа на МВИ; метрологическая экспертиза проекта документа на МВИ,
аттестация МВИ; стандартизация МВИ.
3
Раздел 2. Применение средств измерений
2.1. Измерение механических величин
[1], c. 137…193; 208…212; 149…162; [11]
Группы измерений и основные измеряемые величины:
пространственно-временные величины: длина, угол, время, площадь,
объем;
кинематические величины: линейная и угловая скорость и ускорение,
частота вращений и механических колебаний;
динамические величины: масса, сила, массовый и объемный расходы,
давление, работа, мощность, энергия, механические деформации и т.п.;
механические свойства веществ и материалов: плотность, удельный вес,
твердость, прочность и т.п.;
механика и форма поверхности: толщина пленок и покрытий, параметры
топографии поверхности и т.п.
Диапазон, условия и области применения измерений механических величин.
СИ: принципы действия, структурные и другие схемы. Комплексы нормируемых
метрологических характеристик (МХ).
2.2. Измерение тепловых величин
[1], 192…193; 209…212; 223…235; [3], c. 143…204; [4]
Группы измерений и основные измеряемые величины:
термометрия: температура, тепловой градиент;
перенос тепловой энергии: количество теплоты, тепловой поток,
коэффициент теплопередачи и т.п.;
теплофизические свойства веществ и материалов: теплопроводность,
теплоемкость и т.п.;
физико-химия: параметры концентрации, молярность, подвижность ионов,
параметры влажности, показатель кислотности растворов и т.п.
Диапазон, условия и области применения измерений тепловых величин.
СИ: принципы действия, структурные и другие схемы. Комплексы нормируемых
МХ.
2.3. Измерение электрических и магнитных величин
[1], c. 87…108; [4]; [7], c. 385…400; 411…420; 429…448;
Группы измерений и измеряемые величины:
- электрические и магнитные поля: количество электричества, поверхностная
плотность зарядов, напряженность электрического поля, магнитная индукция, поток и
момент, магнитодвижущая сила и т.п.
- электрические цепи: электрическое напряжение, электродвижущая сила, сила
тока, электрическая емкость и сопротивление, индуктивность, сдвиг фазы между
электрическими токами и напряжениями, электрическая энергия и мощность, частота
электрических колебаний, характеристики формы и спектра электрического сигнала и
т.п.;
4
- распространение электромагнитных волн: мощность электрического поля,
волновое сопротивление, коэффициенты стоячей и бегущей волны, нелинейных
искажений и модуляции радиосигналов и т.п.;
- электрические и магнитные свойства веществ и материалов: диэлектрическая и
магнитная
восприимчивость,
удельное
электрическое
сопротивление,
диэлектрические и магнитные потери, термоЭДС, параметры магнитной петли
гистерезиса и т.п.
Диапазон, условия и области применения измерений электрических и магнитных
величин.
СИ: принципы действия, структурные и другие схемы.
Комплексы нормируемых МХ.
2.4. Измерение оптических величин
[4]; [8], т. 3, с. 276…302
Группы измерений и измеряемые величины:
физическая оптика; сила света, световой поток и энергия, освещенность,
яркость, интенсивность и мощность излучения, длительность импульса излучения,
энергетическая сила и яркость оптического излучения и т.п.;
когерентная и нелинейная оптика: мощность и спектральная плотность
мощности лазерного излучения, длина волны (частота) и т.п.;
оптические свойства веществ, материалов и сред: показатель преломления,
коэффициенты отражения и поглощения, светочувствительность, оптическая сила линз,
оптическая плотность и разрешающая способность материалов и т.п.
Диапазон, условия и области применения измерений оптических величин.
СИ: принципы действия, структурные и другие схемы.
Комплексы нормируемых МХ.
2.5. Измерение акустических величин
[4]; [8], т. 3, с. 302…423
Группы измерений и измеряемые величины:
физическая акустика: интенсивность звука, плотность звуковой энергии,
уровень звукового давления и громкости, амплитуда и спектральная плотность
амплитуд звуковых (ультразвуковых) колебаний и т.п.;
акустические свойства веществ, материалов и сред: скорость распространения и
коэффициент поглощения звука (ультразвука), звуковое давление, коэффициенты
отражения (затухания) звуковой волны, акустическое сопротивление и т.п.
Диапазон, условия и области применения измерений акустических величин.
СИ: принципы действия, структурные и другие схемы, комплексы
нормируемых МХ.
2.6. Измерения в атомной и ядерной физике
[4]; [8], т. 3, с. 253…375
Группы измерений и измеряемые величины:
- ионизирующие излучения и радиоактивность: интенсивность излучения,
поглощенная доза излучения, мощность поглощенной дозы излучения, плотность
потока ионизирующих частиц или квантов и т.п.;
5
свойства атомов и молекул: потенциал ионизации, энергия диссоциации;
фундаментальные константы: скорость света, заряд электрона, протона и
нейрона, постоянная Джозефсона, число Фарадея, постоянная Больцмана и т.п.
Диапазон, условия и области применения измерений.
СИ: принципы действия, структурные и другие схемы.
Комплексы нормируемых МХ.
Раздел 3. Основные сведения об испытаниях и контроле
[4]; [6], с. 9…22
Объекты испытаний и общие вопросы испытаний. Воздействующие факторы,
определяющие виды испытаний (климатические; механические воздействия;
воздействия, вызванные особенностями космических полетов и наличием
радиоактивности). Объекты контроля и общие вопросы контроля.
Примеры контрольно-измерительного оборудования. Эксплуатационные и МХ
оборудования. Испытательное оборудование: вибро- и ударные стенды, термокамеры.
Раздел 4. Актуальные проблемы измерений
[2], c. 288…292; [4]
Вопросы использования средств вычислительной техники в СИ с целью
повышения точности измерений и автоматизации. Основные направления
автоматизации СИ.
Измерительно-вычислительные системы и измерительно-вычислительные
комплексы.
Заключение
[4]
Краткое обобщение основных вопросов курса. Направления дальнейшего
углубления, расширения и использования полученных знаний.
6