СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011
advertisement
СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ Система качества АлтГТУ Образовательный стандарт высшего профессионального образования АлтГТУ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Б3.Б.1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ (наименование дисциплины) 200100 ПРИБОРОСТРОЕНИЕ (направление подготовки) ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Предисловие 1)РАЗРАБОТАН кафедрой Информационных технологий АлтГТУ 2) Стандарт дисциплины разработан на основании ФГОС ВПО направления подготовки 200100 «Приборостроение» № 756 от 21 декабря 2009 г. 3) Стандарт дисциплины «Физические основы получения информации» по своему назначению, структуре и содержанию полностью соответствует требованиям УМКД. 4) ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ II СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Содержание 1 Область применения 2 Общие сведения о дисциплине. Паспорт дисциплины 2.1 Выписка из рабочего учебного плана дисциплины 2.2 Цели и задачи освоения дисциплины 2.3 Место дисциплины в структуре ООП направления «Приборостроение» 2.4 Требования к результатам освоения дисциплины 2.5 Объем и виды занятий по дисциплине 3 Рабочая программа по дисциплины 3.1 Содержание дисциплины 3.1.1 Тематический план дисциплины 3.2 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 3.2.1 Основная литература 3.2.2 Дополнительная литература 3.2.3 Программное обеспечение и интернет-ресурсы 3.2.4 Перечень пособий, методических указаний и материалов, используемых в учебном процессе 3.3 Формы и содержание текущей аттестации и итоговой оценки по дисциплине 3.4 Учебно-методическая карта дисциплины 3.5 Условия освоения и реализации дисциплины 3.5.1 Методические рекомендации студентам по изучению дисциплины 3.5.2 Организация самостоятельной работы студента (СРС) по дисциплине 3.5.3 Методические рекомендации преподавателю 3.5.4 Образовательные технологии 3.5.6 Особенности преподавания дисциплины 3.5.7 Материально-техническое обеспечение дисциплины 3.6 Лист согласования рабочей программы дисциплины 4 Приложение А 5 Приложение Б 6 Приложение В 1 2 2 3 3 4 7 8 8 8 31 31 32 32 32 33 35 36 36 37 38 39 39 41 42 43 44 72 III СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ Система качества АлтГТУ Образовательный стандарт высшего профессионального образования АлтГТУ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ Введён впервые УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ» УТВЕРЖДАЮ Начальник УМУ Щербаков Н.П. (подпись) ( Ф.И.О.) Дата__________________ (число, месяц, год) 1 Область применения 1.1Стандарт дисциплины устанавливает общие требования к содержанию, структуре, объему дисциплины «Физические основы получения информации» и условиям ее реализации в АлтГТУ. 1.2 Действие стандарта распространяется: – на студентов, обучающихся по направлению 200100 «Приборостроение» – на преподавателей и сотрудников структурных подразделений, задействованных в образовательном процессе по дисциплине. 1 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 2 Общие сведения о дисциплине. Паспорт дисциплины 2.1 Выписка из рабочего учебного плана ООП 11 13 14 15 16 20 8 226 22 Профессиональный цикл Б3. Б.1 55-60 57 Базовая часть Физические основы получения информации 5 6 6П 4 8 288 266 40 12 Продолжение таблицы 17 III курс 2 3 4 5 17 Недель в семестре 17 17 17 18 19 20 21 48488 46468 25 26 27 IV курс 6 7 8 17 15 11 Часов в неделю (лекции/лаб. зан./ практ. зан) / Часов СРС в семестре 17 В интерактивной форме 1 II курс Перечень реализуемых компетенций I курс Кафедра Распределение по курсам 22 46070 23 24 ИТ ОК-1,9 ПК-1,2, 4,7,10, 23,25 8 2 В 12 сессий В период В Аудиторные занятия Всего без СРС в период сессий 10 В семестре 9 Практические 8 Лабораторные занятия 7 СРС Из них Лекции 6 Часы учебных занятий Всего 5 РУП 4 Трудоёмкость ФГОС 3 Расчетные задания Курсовые проекты (работы) 2 зачеты циклов и дисциплин Наименование 1 экзамены Распределение по семестрам № п.п. СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 2.2 Цели и задачи освоения дисциплины Целью изучения дисциплины является приобретение теоретических знаний и практических навыков по решению измерительных задач, связанных с автоматизацией технологических процессов в производстве, при проведении научных исследований и т.п., внедрению информационных технологий в процессы сбора и обработки измерительной информации. Изучение дисциплины направлено на обеспечение непрерывности и взаимосвязанности изучения дисциплин естественнонаучного цикла с дисциплинами профессионального цикла по специальности «Информационно-измерительная техника и технологии». Задачами освоения данной дисциплины являются изучение физических эффектов и явлений, лежащих в основе механизмов чувствительности измерительных преобразователей, понимание физической природы процессов формирования, получения, передачи, приема и преобразования измерительной информации, освоение принципов повышения эффективности процессов получения первичной измерительной информации. 2.3 Место дисциплины в структуре ООП направления 200100 «Приборостроение» Базой для изучения дисциплины «Физические основы получения информации» являются дисциплины естественнонаучного и профессионального циклов и специальные дисциплины типового учебного плана подготовки бакалавров. Для её изучения необходимы знания следующих дисциплин типового учебного плана подготовки бакалавров: «Метрология, стандартизация и сертификация» (профессиональный цикл, базовая часть), «Физика», «Химия», «Высшая математика» (математический и естественнонаучный цикл, базовая часть), «Общая электротехника» (профессиональный цикл, базовая часть), 3 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 «Информатика» (математический и естественнонаучный цикл, базовая часть). Дисциплина взаимосвязана с последующими дисциплинами: «Электроника и микропроцессорная техника», «Основы автоматического управления» (профессиональный цикл, базовая часть); «Компьютерные технологии в приборостроении» (профессиональный цикл, базовая часть); Методы и средства измерений» (профессиональный цикл, дисциплины по выбору),; «Основы проектирования приборов и систем» (профессиональный цикл, базовая часть); «Преобразование измерительных сигналов» (профессиональный цикл, базовая часть); «Теоретические основы измерительных и информационных технологий» (профессиональный цикл, вариативная часть); «Аналоговые измерительные устройства» (профессиональный цикл, базовая часть); «Цифровые измерительные устройства» (профессиональный цикл, базовая часть). 2.4 Требования к результатам освоения дисциплины В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует общекультурные и общепрофессиональные компетенции при освоении ООП ВПО, реализующей ФГОС ВПО, представленные в таблице 1 – карта компетенций дисциплины «Физические основы получения информации». Таблица 1 – Требования к результатам освоения дисциплины Код компетенции по ФГОС ВПО ОК-1 ОК-9 Содержание компетенции В результате изучения дисциплины обучающиеся должны: знать уметь владеть современные тенденции развития информационноизмерительной техники и технологий; использовать различные виды измерительной техники для получения информации методами получения, передачи и обработки и преобразования измерительной информации осознание социальной какую роль игзначимости своей бу- рают информа- применять полученные знания навыками практического способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, владение культурой мышления 4 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 дущей профессии, высокая мотивация к профессиональной деятельности ПК-1 ПК-2 ПК-4 ПК-7 ПК-10 ПК-23 способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического моделирования, теоретических и экспериментальных исследований способность собирать и анализировать научнотехническую информацию, учитывать современные тенденции развития и использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологий в профессиональной деятельности способность проводить, обрабатывать и представлять экспериментальные данные способность рассчитывать и проектировать элементы и устройства, основанные на различных принципах действия способность участвовать в разработке функциональных и структурных схем приборов ционноизмерительные технологии в современном производстве, науке основные законы естественнонаучных дисциплин, методы математического моделирования для повышения производительности труда применения приобретенных знаний использовать полученные знания для повышения эффективности измерительного процесса навыками практического применения методов математического моделирования для решения задач измерений основные направления современных фундаментальных и прикладных исследований в области приборостроения использовать современные информационные технологии для получения и классификации научнотехнической информации практическими навыками работы с технической литературой, использования современных электронных ресурсов правила расчета погрешности измерительной цепи производить обоснованный выбор средств измерений для решения конкретной измерительной задачи производить расчеты параметров элементов измерительной цепи методами статистической обработки результатов измерений теоретические основы расчета и проектирования электрических и механических узлов приборов основные требования стандартов в области проектирования и производства приборов способность выполнять современные математическое моде- программные контролировать соответствие технической документации разрабатываемых проектов нормативным документам применять современные про- навыками практического применения приобретенных знаний в области приборостроения практическими навыками контроля соответствия технической документации стандартам практическими навыками 5 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 лирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований ПК-25 способность проводить измерения и исследования по заданной методике с выбором средств измерений и обработки результатов средства, применяемые для имитационного моделирования режимов работы средств измерений методики выполнения измерений, правила эксплуатации современных средств измерений граммные средства для анализа и синтеза средств измерений применения программных продуктов для решения измерительных задач использовать современные приборы и компьютерные технологии для целей измерений практическими навыками работы на современных приборах с применением компьютерных технологий 6 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 2.5 Объем и виды занятий по дисциплине Паспорт дисциплины Кафедра «Информационные технологии» Дисциплина Б3.Б.1 Физические основы получения информации Статус дисциплины базовая Направление 200100 «Приборостроение» Профиль Измерительные информационные технологии Форма обучения Заочная Объем дисциплины 288 часов Общая трудоёмкость дисциплины 8 зачётных единиц РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ВИДАМ ЗАНЯТИЙ Учебные занятия (час.) Аудиторные Семестр Всего 4 5 6 104 82 80 Всего ауди- лекции торных 16 14 10 4 4 4 лабораторные работы 8 6 6 практические занятия (семинары) 4 4 0 Наличие курсовых проектов (КП), курсовых СРС работ (КР), расчетных заданий (РЗ) 88 КОНТР. РАБ. 68 КОНТР. РАБ. 70 КП Форма итоговой аттестации по дисциплине (зачёт, экзамен) ЗАЧЕТ ЭКЗАМЕН ЭКЗАМЕН 7 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 3 Рабочая программа по дисциплине 3.1 Содержание дисциплины 3.1.1 Тематический план дисциплины Таблица 1 – Карта компетенций дисциплины ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ 1 Наименование компетенций дисциплины Код компетенции ОК-1 ОК-9 ПК-1 ПК-2 ПК-4 ПК-7 ПК-10 ПК-23 ПК-25 Формулировка компетенции способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, владение культурой мышления осознание социальной значимости своей будущей профессии, высокая мотивация к профессиональной деятельности способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического моделирования, теоретических и экспериментальных исследований способность собирать и анализировать научно-техническую информацию, учитывать современные тенденции развития и использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологий в профессиональной деятельности способность проводить, обрабатывать и представлять экспериментальные данные способность рассчитывать и проектировать элементы и устройства, основанные на различных принципах действия способность участвовать в разработке функциональных и структурных схем приборов способность выполнять математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований способность проводить измерения и исследования по заданной методике с выбором средств измерений и обработки результатов 2 Компонентный состав дисциплины Модуль дисциплины Модуль 1 Информационная характеристика процессов измерительного преобразования Результаты освоения дисциплины Знает: основные законы естественнонаучных дисциплин, современные тенденции развития измерительной техники (ПК-1, ПК-2) Умеет: Технологии формирования компетенций Лекция №1 Средства и технологии оценки Контрольный опрос, зачет Объем в ЗЕТ 0,3 Лабораторная Защита отчета 8 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Модуль 2 Физические основы измерительных преобразователей генераторного типа. Модуль 3 Физические основы резистивных измерительных преобразователей Модуль 4 Физические основы индуктивных измеритель- проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) работа №1 по лабораторной работе №1 Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Самостоятельная работа Проверка выполнения лабораторной работы №1 Знает: физические эффекты и законы, используемые при разработке измерительных преобразователей генератрного типа (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция №2 Лекция №3 Контрольный опрос, зачет Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) Лабораторная работа №2 Защита отчета по лабораторной работе №2 Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Самостоятельная работа Проверка выполнения лабораторной работы №2 Знает: физические эффекты и законы, используемые при разработке резистивных измерительных преобразователей (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция №4 Лекция №5 Контрольный опрос, зачет Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) Лабораторная работа №3 Защита отчета по лабораторной работе №3 Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Самостоятельная работа Проверка выполнения лабораторной работы №3 Знает: физические эффекты и законы, используемые при разработке индуктивных измерительных пре преобразовате- Лекция № 6 Лекция № 7 Контрольный опрос, зачет 0,3 0,3 9 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 ных преобразователей. Модуль 5 Физические основы емкостных измерительных преобразователей. Модуль 6 Общие принципы реализации колебательных и волновых процессов в измерительных устройствах лей (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) Лабораторная работа №4 Защита отчета по лабораторной работе №4 Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Самостоятельная работа Проверка выполнения лабораторной работы №4 Знает: физические эффекты и законы, используемые при разработке емкостных измерительных преобразователей (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция № 8 Контрольный опрос, зачет Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) Самостоятельная работа Экзамен Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Самостоятельная работа Экзамен Знает: основные закономерности реализации колебательных и волновых процессов в измерительных устройствах (ПК1, ПК-2) Лекция №9 Контрольный опрос экзамен Умеет: применять методы математического моделирования, теоретических и экспериментальных исследований (ПК-1) Практические занятия №1, 2, 3 Защита отчета по практическим занятиям №1, 2,3 0,54 Владеет: методами математического моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-23) Самостоятельная работа Проверка выполнения практических занятий №1,2,3 0,3 0,3 10 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Модуль 7 Физические основы использования упругих колебаний и волн в измерительной технике Модуль 8 Физические основы акустоэлектроники Модуль 9 Физические основы измерительных устройств СВЧ диапа- Знает: Лекция №10 физические эффекты и закоЛекция №11 ны генерации и распространения упругих колебаний и волн в различных средах, принципы их использования в измерительных устройствах (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Контрольный опрос экзамен Умеет: применять методы математического моделирования, теоретических и экспериментальных исследований (ПК-4) Владеет: методами математического моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-23) Практические занятия №4,5,6 Защита отчета по практиче0,54 ским занятиям №4,5,6 Самостоятельная работа Проверка выполнения практических занятий №4,5,6 Знает: акустоэлектрические эффекты, принципы их применения при разработке измерительных преобразователей (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция №12 Лекция №13 Контрольный опрос экзамен Умеет: выполнять математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-25) Практические занятия №7,8,9 Защита отчета по практическим занятиям №7,8,9 Владеет: методами математического моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-23) Самостоятельная работа Проверка выполнения практических занятий №7,8,9 Знает: физические эффекты и законы, используемые при разработке тепловых и СВЧ измерительных преобразователей (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция №14 Лекция №15 Контрольный опрос экзамен 0,54 11 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 зона и тепловых преобразователей Модуль 10 Физические основы оптоэлектроники Модуль 11 Эффекты резонансного взаимодействия электромагнитного поля с веществом Умеет: выполнять математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-25) Практические занятия №10,11,12 Защита отчета по практическим занятиям 0,54 №10,11,12 Владеет: методами математического моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-23) Самостоятельная работа Проверка выполнения практических занятий №10,11,12 Знает: физические эффекты и законы оптоэлектроники, используемые при разработке измерительных преобразователей (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция №16 Лекция №17 Лекция №18 Лекция №19 Контрольный опрос экзамен Умеет: выполнять математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-25) Практические занятия №13,14,15,16 Защита отчета по практиче0,54 ским занятиям №13,14,15,16 Владеет: методами математического моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-23) Самостоятельная работа Проверка выполнения практических занятий №13,14,15,16 Знает: физические эффекты и закономерности резонансного взаимодествия излучения с веществом, принципы использования их в измерительных устройствах (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция №20 Контрольный опрос, экзамен Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспери- Лабораторная работа №5 0,76 Защита отчета по лабораторной работе №1 12 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 ментальные данные (ПК-4) Модуль 12 Сверхпроводимость и использование ее в измерительной технике. Методы рентгеноструктурного анализа. Модуль 13 Использование корпускулярных и волновых свойств частиц в устройствах получения первичной измерительной информации Модуль 14 Физические основы использования микро- и Зачет Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Курсовой преоект Проверка хода выполнения курсового проекта Знает: физические эффекты и закономерности сверхпроводимости, принципы использования их при разработке измерительных преобразователей (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция №21 Лекция №22 Лекция №23 Контрольный опрос, экзамен Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) Лабораторная работа №5 Защита отчета по лабораторной работе №5 Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Курсовой проект Проверка выполнения курсового проекта Знает: физические эффекты и закономерности корпускулярных и волновых явлений, особенности использования их при разработке измерительных преобразователей (ПК-1, ПК2, ПК-4) Лекция №24 Лекция №25 Контрольный опрос, экзамен Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) Лабораторная работа №6 Защита отчета по лабораторной работе №6 Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Курсовой проект Проверка выполнения курсового проекта Знает: физические основы применения достижений в области нанотехнологий в измерительной технике (ПК-1, ПК-2, Лекция №26 Лекция №27 Контрольный опрос, экзамен 0,76 0,76 0,76 13 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 нанотехнологий в информационноизмерительной технике Модуль 15 Физические основы интеллектуализации процессов измерительного преобразования ПК-4) Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) Лабораторная работа №7 Защита отчета по лабораторной работе №7 Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Курсовой проект Проверка выполнения курсового проекта Знает: физические принципы разработки интеллектуальных средств измерений, измерительных преобразователей (ПК-1, ПК-2, ПК-4) Лекция №28 Лекция №29 Лекция №30 Контрольный опрос, экзамен Умеет: проводить экспериментальные исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные (ПК-4) Лабораторная работа №8 Защита отчета по лабораторной работе №8 Владеет: принципами и методами обработки и представления результатов измерений (ПК-25) Курсовой проект 0,76 Проверка выполнения курсового проекта 14 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Виды и содержание занятий по дисциплине Лекции (4 часа) 4 семестр. Модуль №1. Информационная характеристика процессов измерительного преобразования (0,5 часа). Лекция № 1 Информационно-энергетические основы теории измерений (0,5 часа) [1, 4-7]. Связь понятий энергии и информации. Применение информационного подхода к анализу физических явлений. Связь теории информации с теорией измерений. Причины наличия ограничений количества информации, получаемой при измерениях. Классификация физических эффектов и явлений. Применение метода электромеханических аналогий для анализа и синтеза первичных измерительных преобразователей. Эффекты и явления, используемые для преобразования измеряемых физических величин в сигналы неэлектрической природы Модуль 2 Физические основы измерительных преобразователей генераторного типа (1 час). Лекция № 2 Физические основы создания электромеханических измерительных преобразователей генераторного типа (0,5 ч.) [1, 4-7]. Пьезоэффект и его применение в измерительной технике. Электрострикция и области ее практического использования в измерительной технике. Анализ режимов работы пьезоэлектрического измерительного преобразователя. Общая характеристика термоэлектрических явлений. Пироэффект и применение его в измерительных устройствах. Лекция № 3 Термоэлектрические и гальваномагнитные эффекты в проводниках и полупроводниках (0, 5 ч.) [1, 4-7]. Практическое применение термоэлектрических явлений в измерительных устройствах. Общая характеристика гальваномагнитных эффектов. Эффект Холла и применение его в измерительной технике. Модуль 3 Физические основы резистивных измерительных преобразователей (1,5 часа). 15 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Лекция № 4 Физические основы тензорезистивных измерительных преобразователей (0,5 ч.) [1,4-7]. Общая характеристика резистивных измерительных преобразователей. Физические основы работы пьезорезистивных преобразователей контактного сопротивления. Физические основы создания тензорезистивных проводниковых измерительных преобразователей. Устройство и принцип работы полупроводниковых тензорезистивных измерительных преобразователей. Магниторезистивный эффект и применение его для получения и хранения информации Лекция № 5 Физические основы терморезистивных измерительных преобразователей (0,5 ч.) [1, 4-7]. Физические основы работы проводниковых терморезистивных измерительных преобразователей. Особенности функционирования полупроводниковых тепловых. Физические основы и особенности работы фоторезистивных измерительных преобразователей. Лекция № 6 Физические основы создания электрохимических измерительных преобразователей (0,5 ч.) [1, 4-7]. Физические основы создания электрохимических измерительных преобразователей. Полярографический эффект в растворах и особенности применения его в измерительных устройствах. Физические основы работы кондуктометрических измерительных преобразователей. Электрокинетические явления и применение их в измерительной технике. Физические основы работы гальванических измерительных преобразователей. Модуль 4 Физические основы индуктивных измерительных преобразователей (0,5 часа). Лекция №7 Физические основы создания индуктивных измерительных преобразователей (0,5 ч) [1, 4-7]. Общая характеристика эффектов и явлений, используемых для модуляции параметров магнитных цепи измерительных преобразователей. Теоретические основы создания индуктивных измерительных преобразователей. Общая характеристика принципов построения и особенностей работы электромагнитных преобразователей. Особенности построения и применения вихретоковых измерительных преобразователей. Физические основы магнитомодуляционных измерительных преобразователей. Физические основы создания магнитно-упругих измерительных преобразователей. Зависимость магнитной проницаемости ферромагнетиков от влияющих факторов. Физические эффекты, в основе которых лежит модуляция магнитных характеристик материалов и примеры их практического применения Физические осно16 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 вы методов магнитного неразрушающего контроля. Устройство и принцип работы первичных преобразователей, используемых для магнитного неразрушающего контроля. Способы намагничивания и размагничивания изделий, применяемые в методах магнитного неразрушающего контроля Модуль 5 Физические основы емкостных измерительных преобразователей (0,5 часа). Лекция № 8 Физические основы создания емкостных измерительных преобразователей (0,5 ч.) [1, 4-7]. Физические основы создания емкостных измерительных устройств, основанных на модуляции геометрических параметров первичных преобразователей. Физические основы создания емкостных измерительных устройств, основанных на управлении диэлектрическими свойствами материалов. Примеры практической реализация в измерительных устройствах эффектов, связанных с управлением диэлектрической проницаемостью веществ. 5 семестр Модуль 6 Общие принципы реализации колебательных и волновых процессов в измерительных устройствах (0,5 часа). Лекция № 9. Физическая природа и основные закономерности генерации колебательных и волновых процессов в системах различной природы (0,5 ч.) [2, 4-7]. Колебания и особенности их использования для целей измерения. Разновидности колебательных систем. Виды колебаний. Способы представления колебаний. Основные математические соотношения, описывающие колебательные процессы. Генерации и распространения волновых процессов в различных средах. Переход от систем с конечным числом степеней свободы к системам с распределенными параметрами. Общие закономерности генерации и распространения волновых процессов в различных средах. Модуль 7 Физические основы использования упругих колебаний и волн в измерительной технике (1 час). Лекция 10. Принципы построения измерительных устройств, основанных, на генерации и распространении упругих колебаний и волн в различных средах (0,5 ч.) [2, 4-7]. Принципы построения электромеханических измерительных преобразователей. Особенности генерации и распространения упругих колебаний и волн в различных средах. Устройство и принцип работы пьезорезонансных датчи17 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 ков. Область применения пьезорезонансных измерительных преобразователей. Физические основы датчиков на поверхностных акустических волнах (ПАВ-датчики). Лекция № 11. Физические основы ультразвуковой измерительной техники (0, 5 ч.) [2, 4-7]. Свойства ультразвука. Излучатели и приемники ультразвука. Методы ультразвуковой дефектоскопии и их применение. Другие методы акустического контроля материалов и изделий. Способы контакта преобразователя с изделием. Классификация ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей. Конструктивные особенности преобразователей. Серийно выпускаемые акустические преобразователи. Специальные преобразователи и контактные среды. Электромагнитные ультразвуковые преобразователи. Физические основы акустического методов измерения. Акустический метод измерения скорости потока. Акустический и ультразвуковой метод измерения уровня, расстояний до объекта. Акустический метод измерения температуры. Модуль 8 Физические основы акустоэлектроники (1 час). Лекция № 12 Эффекты взаимодействия звуковых волн со средой (0,5 ч) [2, 47]. Акустокапиллярный эффект. Акустоэммисионный эффект. Применение упругих колебаний и волн для исследования живых объектов. Особенности генерации и распространения гиперзвуковых волн в различных средах. Лекция № 13 Физические основы акустоэлектроники (0,5 ч) [2, 4-7]. Устройство и принцип работы ПАВ – преобразователей. Основные типы акустоэлектронных устройств. Линии задержки на основе ПАВпреобразователей. Полосовые фильтры с использованием. Резонаторы на основе ПАВ. Физические основы акустооптических устройств. Устройства формирования и сжатия сложных сигналов на ПАВ. Акустооптические явления и их применение. Основные классы акустооптических приборов. Устройство и принципы работы акустооптических управляющих элементов. Модуль 9 Физические основы измерительных устройств СВЧ диапазона и тепловых преобразователей (0,5 часа). Лекция № 14 Физические основы измерительной техники СВЧ диапазона (0,2 ч) [2, 4-7]. Диапазоны электромагнитного излучения. Измерительные устройства на основе электрических колебательных контуров и волноводов. Устройство и принцип работы беспроводных измерительных СВЧ систем. Исследования и разработка полупроводниковых источников и детекторов терагерцевого диапазона. 18 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Лекция № 15 Физические основы тепловых измерительных преобразователей (0,3 ч) [2,4-7]. Общие понятия теории тепловых явлений. Общая теория теплообмена. Физические основы измерительных преобразователей ИК диапазона. Устройство и принцип работы пирометров. Особенности измерения интенсивности излучения ИК диапазона. Тепловидение и термографы. Модуль 10 Физические основы оптоэлектроники (1 час). Лекция № 16 Физические основы оптоэлектронных измерительных устройств (0,4 ч) [2, 4-7]. Оптические единицы измерения, методы модуляции оптической несущей. Элементная база оптоэлектронных приборов и устройств. Оптоэлектронные приемники излучения. Оптоэлектронные источники излучения. Оптические среды и эффекты в них. Эффекты отклонения луча в оптических средах. Устройство и принцип работы интерферометров основных типов и их модификаций. Оптоэлектронные приборы и устройства. Оптопары. Оптоэлектронные преобразователи линейных и угловых перемещений. Волоконно-оптические световоды, кабели, линии связи. Приборы и устройства хранения информации. Оптические диски с постоянной сигналограммой. Оптические диски однократной записи. Реверсивные оптические диски. Лекция № 17 Физические основы оптических устройств, применяемых в измерительно-информационной технике (0,2 ч) [2, 4-7]. Индикаторы. Экраны и дисплеи. Плазменные панели и экраны (дисплеи). Люминесцентные экраны. Оптоэлектронные компоненты информационноизмерительной техники. Барабанные сканеры. Планшетные сканеры. Слайдсканеры. Листовые сканеры. Ручные сканеры. Устройства ручного ввода. Лекция № 18 Физические основы оптоволоконных измерительных устройств (0,2 ч.) [2, 4-7]. Особенности распространения электромагнитных волн в полых волноводах. Особенности распространения световых волн в диэлектрическом волноводе. Причины ухудшения пропускающей способности оптических волокон. Основные принципы конструирования волоконно-оптических датчиков. Примеры практического использования волоконно-оптических преобразователей. Лекция № 19 Физические основы измерений параметров ионизирующего излучения (0,2 ч.) [2, 4-7]. Источники ионизирующих излучений. Область применения ионизационных преобразователей. 6 семестр 19 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Модуль 11 Эффекты резонансного взаимодействия электромагнитного поля с веществом (0,5 часа). Лекция № 20 Физические основы колебательной спектроскопии (0,5 ч.) [3, 47]. Методы измерения с использованием резонансного взаимодействия электромагнитного поля с веществом. Эффект Зеемана. Эффект Штарка. Электронный парамагнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс. Примеры практического использования ЯМР. Физические основы магнитнорезонансной томографии. Эффект Мёссбауэра. Ядерный гамма-резонанс. Метод ЯГР – спектроскопии. Эффект поверхностного плазмонного резонанса. Понятия экситона, поляритона, плазмона. Практическое применение эффекта поверхностного плазмонного резонанса. Модуль 12 Сверхпроводимость и использование ее в измерительной технике. Методы рентгеноструктурного анализа (0,5 часа). Лекция № 21 Сверхпроводимость и применение ее в измерительной технике (0,2 ч.) [3, 4-7]. Понятия низкотемпературной и высокотемпературной сверхпроводимости. Квантово-механическое объяснение явления сверхпроводимости. Применения сверхпроводников в измерительной технике. Эффект Мейснера. Квантовый эффект Холла. Эффект Джозефсона. Лекция № 22 Сканирующие магнитные микроскопы на основе СКВИДинтерферометров (0,2 ч.) [3, 4-7]. Физические основы СКВИД – микроскопии. Устройство сканирующего СКВИД-микроскопа. Применение сканирующего СКВИД-микроскопа. Лекция № 23 Методы рентгеноструктурного анализа (0,1 ч.) [3, 4-7]. Метод Брэгга. Метод Лауэ. Модуль 13 Использование корпускулярных и волновых свойств частиц в устройствах получения первичной измерительной информации (1 час). Лекция № 24 Метод электронографии (0,5 ч.) [3, 4-7]. Основы геометрической электронной оптики. Устройство и принцип работы электростатических и магнитных линз. Практическая реализация метода электронной микроскопии. Просвечивающий электронный микроскоп. Растровый (сканирующий) электронный микроскоп. Гелиевый ионный микроскоп. Физические основы Оже-спектроскопи и нейтронографии. Физическая природа туннельного эффекта. Устройство и принцип работы сканирующего туннельного микроскопа 20 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Лекция № 25 Физические основы атомной силовой микроскопии (0,5 ч.) [3, 4-7]. Устройство и принцип работы атомного силового микроскопа. Практическое применение атомного силового микроскопа. Режимы работы сканирующих зондовых микроскопов. Методы измерения, использующие датчики на основе кантилеверов. Архитектура кантилеверных датчиков и систем контроля за положением кантилеверов. Методы преобразования биохимических реакций в аналитический сигнал. Сравнительные характеристики аналитических возможностей различных типов иммуносенсоров. Сенсоры с использованием химических и биологических процессов на поверхности кантилевера. Кантилеверные сенсоры на основе высокомолекулярных и биополимерных систем. Модуль 14 Физические основы использования микро- и нанотехнологий в информационно-измерительной технике (1 час). Лекция № 26 Физические основы нанотехнологий (0,5 ч.) [3,4-7]. Упорядоченные углеродные наноструктуры и области их практического применения. Свойства и прикладное значение наноматериалов. Фуллерены. Углеродные нанотрубки. Графен. Физические основы твердотельной наноэлектроники. Принципы построения биосенсоров. Методы исследования наноматериалов и наноструктур. Примеры практического применения наноматериалов в информационно-измерительной технике. Лекция № 27 Физические особенности перехода от микро- к наноизмерениям (0,5 ч.) [3, 4-7]. Понятия классических и квантовых систем. Квантовый осциллятор на базе электромеханического резонатора. Датчики и микроактюаторы на основе MEMS-технологий. Конструктивные особенности и основные характеристики микроэлектромеханических устройств. Принципы построения сенсорных самоорганизующихся систем. Перспективы использования микроустройств в сенсорных сетях. Модуль 15 Физические основы интеллектуализации процессов измерительного преобразования (1 час). Лекция № 28 Основные проблемы создания искусственных нейроноподобных измерительных устройств (0,3 ч.) [3, 4-7]. Общая характеристика организации и функционирования сенсорных систем живых объектов. Устройство и принцип работы биологического нейрона. Теоретические основы построения и функционирования искусственных нейроноподобных устройств. Понятие «мягких измерений». Понятие «нечеткой логики». Понятия экспертной системы и искусственной нейросети. 21 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Лекция № 29 Физические основы построения измерительных устройств с использованием нелинейных процессов в сложных динамических системах (0,3 ч.) [3, 4-7]. Основные закономерности самоорганизации сложных динамических систем. Синергетический подход к анализу динамики нелинейных процессов в сложных системах. Особенности реализации нелинейных процессов в системах с хаотической динамикой. Нелинейные колебательные процессы в мультистабильных системах. Явление стохастического резонанса в нелинейных системах. Использование хаоса в устройствах обработки информации. Использование хаоса для целей передачи информации по линиям связи. Перспективы использования хаоса в компьютерных сетях. Использование хаоса для генерации информации. Лекция № 30 Принципы построения, структуры и режимы работы осцилляторных измерительных устройств с регулярной динамикой (0,4 ч.) [3, 4-7]. Физические основы построения измерительных устройств с использованием связанных колебаний осцилляторов. Принципы построения и особенности функционирования измерительных устройств, основанных на использовании связанных колебаний в системах с двумя степенями свободы. Математическая модель измерительного преобразователя с двумя степенями свободы. Примеры конструктивного исполнения пьезорезонансных измерительных преобразователей, основанных на реализации связанных колебаний в системах с двумя степенями свободы. Принципы построения многоэлементных осцилляторных измерительных устройств, основанных на использовании нелинейных процессов в сложных динамических системах. Лабораторные работы (20 часов) [12-18] (4, 5, 6 - семестры) 4 семестр Лабораторная работа № 1 Исследование термоэлектрического эффекта (2 ч) [12-15]. Цель: Исследовать термоэлектрические явления в цепи, состоящей из разнородных проводников. Задачи: Построить и исследовать зависимость ЭДС термопары от температуры при нагревании и остывании. Лабораторная работа № 2 Исследование температурных зависимостей сопротивления проводников и полупроводников (2 ч) [12-15]. Цель: 22 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Понять физическую природу возникновения электрического сопротивления в металлах и полупроводниках. Достичь понимания физической природы явления фотопроводимости в полупроводниках. Задачи: Исследовать зависимость электрического сопротивления проводникового терморезистора от температуры. Установить зависимость электрического сопротивления полупроводникового термистора от температуры. Исследовать явление фотопроводимости. Сравнить температурные зависимости проводникового и полупроводникового терморезисторов. Лабораторная работа № 3 Исследование параметров магнитных измерительных устройств (2 ч)[12-15]. Цель: Исследовать влияния магнитного сопротивления магнитопровода на индуктивность катушки. Задачи: Построить зависимость индуктивности катушки от величины воздушного зазора и геометрических размеров магнитопровода. Лабораторная работа № 4 Исследование резонансных явлений (определение параметров колебательного контура резонансным методом, (2 ч) [1215]. Цель: Исследовать явление резонанса в электромеханических измерительных преобразователях. Задачи: Определить параметры эквивалентной электрической схемы замещения электромеханического преобразователя, используя резонансный режим его работы. 5 семестр Лабораторная работа № 5 Исследование электропотенциального измерительного преобразования (4 ч) [12-16]. Цели: Ознакомиться с физическими основами электропотенциального преобразования, экспериментально определить картину электрического 23 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 поля на поверхности проводящей электрический ток пластины и влияние на топографию поля месторасположения токопроводящих электродов, наличия и ориентации несплошности (прорези) пластин. Задачи: Определить картины электрических полей (эквипотенциальные линии и линии напряженности) при пропускании постоянного электрического тока через пластину без прорези при различном расположении токоподводящих электродов. Определить картины электрических полей (эквипотенциальные линии и линии напряженности) при пропускании постоянного электрического тока через пластину с прорезью при различном расположении токоподводящих электродов. Определить распределение значений электрического потенциала и напряженности электрического поля вдоль отдельных линий напряженности поля. Лабораторная работа № 6 Исследование измерительных преобразований в тепловых полях (2 ч) [12-16]. Цель: Ознакомиться с физическими основами измерительных преобразований в тепловых полях, вариантами их практической реализации. Экспериментально оценить для разных условий значения тепловых проводимостей посредством теплопроводности, конвекции, лучеиспускания, а также значения показателей тепловой инерции. Экспериментально определить зависимость этих величин от свойств объекта и окружающей среды. Задачи: Определить экспериментально значения теплопроводности и коэффициента теплопроводности образцов из различных металлов. Определить экспериментально зависимость проводимости теплоотдачи путем конвекции. Сравнить экспериментально значения проводимости теплоотдачи путем лучеиспускания для объектов с разным цветом поверхности. 6 семестр Лабораторная работа № 7 Измерительные преобразования в полях вихревых токов (2 ч) [12-16]. Цель: 24 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Ознакомиться с физическими основами измерительных преобразований в поле вихревых токов. Определить экспериментально годографы относительной вносимой э.д.с. при изменении различных параметров проводящей пластины. Задачи: Определить зависимость амплитуды и фазы относительной э.д.с. от расстояния от обмоток до ферромагнитной и немагнитной проводящей пластин. Построить годографы относительной вносимой э . д . с . от изменения указанного параметра. Определить зависимости амплитуды и фазы относительной вносимой э . д . с . от толщины немагнитной проводящей пластины. Построить годограф относительной вносимой э . д . с . от изменения указанного параметра. Определить зависимость амплитуды и фазы относительной вносимой э . д . с . от удельной электрической проводимости проводящей немагнитной пластины. Построить годограф относительной вносимой э . д . с . от изменения указанного параметра. Лабораторная работа № 8 Исследование магнитного поля электрического тока с использованием индукционного преобразования ( 4 ч) [12-16]. Цель: Исследование пространственного распределения напряженности магнитных полей различных по конфигурации обмоток с токами. Ознакомление с теоретическими основами и практическим применением для измерения напряженности магнитного поля индукционного измерительного преобразования. Задачи: Определить экспериментально зависимости относительных значений напряженностей магнитных полей круглой и прямоугольной обмоток на оси Оy oт значения координаты y и сравнить с теоретическими зависимостями Определить абсолютные значения напряженности в точке x=0, y=A, z=0. Определить экспериментально для круглой обмотки зависимости Hх*(x/А) и Hy*( x / А) при различных значениях y/А (z=0). Сравнить с теоретическими зависимостями (4.6,4.7). Определить экспериментально для круглой обмотки зависимости значений x/A = x0/A, при которых функция Hy*(x/А) равна нулю, и значений x/A=xm/A, при которых функция Hx*(x/А) достигает экстремальных значений, от координаты y/А. Сравнить полученные 25 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 экспериментальные зависимости х0/А от у/А и хm/А от y/А с теоретическими (4.6, 4.7). Определить экспериментально для прямоугольной обмотки зависимости Hх * ( x / A ) и Hv*(x/А) при различных значениях у/A (z=0). Определить экспериментально для прямоугольной обмотки зависимости значений x/A=x0/A, при которых функция Hy*(x/A) равна нулю, и значений x/A=x m /А, при которых функция Hx*( x / А) достигает экстремальных значений, от координаты у/А. 4.1.2.3. Практические занятия (8 часов) (4, 5 семестры) 4 семестр Практическое занятие № 1 Моделирование электрических цепей (1 ч) [12-18]. Цель работы: Научиться создавать расчетные схемы и выполнять их расчет по постоянному току, по переменному току, а также производить анализ переходных процессов. Задачи: Исследовать вольтамперную характеристику диода. Исследовать простейшую электрическую цепь по переменному току, построить ее амплитудно-частотную характеристику. Исследовать простейшую электрическую цепь в режиме анализа переходных процессов. Практическое занятие № 2 Исследование автогенератора гармонических колебаний (1ч) [12-18]. Цель работы: Научиться создавать расчетные схемы и выполнять их расчет по переменному току, а также производить анализ переходных процессов. Задачи: Исследовать простейшую электрическую цепь по переменному току, построить ее амплитудно-частотную характеристику. Практическое занятие № 3 Исследование электрической цепи, содержащей ферромагнетики (1ч) [12-18]. Цель работы: Научиться создавать расчетные схемы и выполнять их расчет по переменному току, а также производить анализ переходных процессов. Задачи: 26 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Исследовать простейшую электрическую цепь по переменному току. Построить амплитудно-частотную характеристику. Исследовать простейшую электрическую цепь в режиме анализа переходных процессов. Практическое занятие № 4 Исследование параметрического стабилизатора напряжения (1ч) [12-18]. Цель работы: Научиться создавать расчетные схемы и выполнять их расчет по постоянному току. Задачи: Исследовать вольтамперную характеристику стабилизатора напряжения. 5 семестр Практическое занятие № 5 Исследование приема амплитудномодулированных сигналов приемниками прямого усиления, супергетеродинными и синхронными детекторами (0,5 ч) [12-18]. Цель работы: Научиться создавать расчетные схемы и выполнять их расчет по переменному току. Задачи: Исследовать амплитудно-модулированный сигнал в режиме прямого усиления, супергетеродинирования и синхронного детектирования. Практическое занятие № 6 Исследование схем, содержащих элементы со сбросом параметров (0,5 ч) [12-18]. Цель работы: Научиться создавать электрические схемы и выполнять их расчет. Задачи: Исследовать схемы, содержащие элементы со сбросом параметров. Практическое занятие № 7 Создание расчетных схем и их расчет по постоянному, переменному току в системе моделирования Micro-Cap (0,5 ч) [12-18]. Цель работы: 27 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Научиться создавать расчетные схемы и выполнять их расчет по постоянному и переменному току. Задачи: Исследовать амплитудно-модулированный сигнал в системе моделирования Micro-Cap. Практическое занятие № 8 Исследование электрической цепи в режиме анализа переходных процессов, построение семейства вольтамперных характеристик (0,5 ч) [12-18] Цель работы: Научиться создавать расчетные схемы и выполнять анализ переходных процессов в них. Задачи: Исследовать переходные процессы в электрической цепи. Практическое занятие № 9 Колебательные системы с одной степенью свободы, построение фазовых диаграмм (0,5 ч) [12-18] Цель работы: Научиться строить фазовые диаграммы колебательных процессов. Задачи: Исследовать колебательные процессы в RLC-цепи. Практическое занятие № 10 Исследование линейной колебательной RLC-цепи без дополнительных источников энергии, создание и расчет автоколебательных систем (0,5 ч) [12-18] Цель работы: Научиться рассчитывать автоколебательные системы. Задачи: Исследовать линейную колебательную RLC-цепь без дополнительных источников энергии. Практическое занятие № 11 Колебательные системы с двумя степенями свободы, исследование АЧХ взаимосвязанных колебательных контуров, свободных колебаний в линейной колебательной системе и в системе взаимосвязанных автогенераторов (0,5 ч) [12-18] Цель работы: Научиться создавать и рассчитывать автоколебательные цепи с двумя степенями свободы. 28 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Задачи: Исследовать колебания в системе взаимосвязанных автогенераторов. Определить условие синхронизации. Проанализировать амплитудную и частотную модуляции в режиме биений с частичным увлечением частот. Исследовать амплитудно-частотные характеристики двух взаимосвязанных колебательных контуров с одинаковыми резонансными частотами при различных коэффициентах связи. Исследовать свободные колебания в линейной колебательной системе с двумя степенями свободы. Практическое занятие № 12 Колебательные системы с изменяющимися параметрами, создание и расчет устройства электронной настройки частоты, исследование процессов в параметрическом усилителе (0,5 ч) [12-18] Цель работы: Научиться создавать и рассчитывать устройства электронной настройки частоты. Задачи: Исследовать процессы в параметрическом усилителе. Исследовать зависимость резонансной частоты контура от величины управляющего постоянного напряжения. Самостоятельная работа студентов (248 часов) 4 семестр (88 часов) 1) Подготовка к лекционным занятиям (3ч.×8=24ч) [1,4,5,6]. 2) Подготовка к лабораторным работам (4×8ч=32ч) [15,16,17]. 3) Подготовка к практическим занятиям (6×2ч=12ч). 4) Подготовка к контролю текущих знаний (2×8ч=16ч) 5) Выполнение контрольной работы (8 ч) 6) Подготовка к зачету (6ч) 5 семестр (68 часов) 7) Подготовка к лекционным занятиям (1ч.×8=8ч) [2,4,5,6]. 8) Подготовка к лабораторным работам (2×7ч=16ч) [15,16,17]. 9) Подготовка к практическим занятиям (6×2ч=12ч). 10) Подготовка к контролю текущих знаний (2×8ч=16ч) 11) Выполнение контрольной работы (6ч) 12) Подготовка к экзамену (11ч) 29 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 6 семестр (92 часа) 13) Подготовка к лекционным занятиям (2ч.×8=16ч) [3,4,5,6,]. 14) Подготовка к лабораторным работам (8ч×2=16ч)[15,16,17]. 15) Подготовка к контролю текущих знаний (2×8ч=16ч) 16) Подготовка к экзамену (11ч). 5) Написание и защита курсового проекта (33ч) [18]. Целью курсового проекта является применение знаний в области физических основ получения информации для решения технической задачи по разработке, расчету и проектированию определенного типа датчика. Тематика курсового проекта имеет четыре варианта задания: конструирование и расчет датчика давления; конструирование и расчет датчика перемещения; конструирование и расчет датчика усилия; конструирование и расчет датчика температуры. Каждая тема подразделяется на индивидуальные темы по конструированию конкретного типа датчика для определенного интервала входных параметров (давления, перемещения, усилий, температуры) при определенных условиях применения датчика (задаются интервалы температур, влажности). В пояснительной записке объемом не менее 40-50 страниц к курсовому проекту должны быть отражены: разработка конструкции чувствительного элемента датчика (5 часа); расчет первичного измерительного преобразователя (8 часов); разработка электрической измерительной схемы датчика (8 часа); анализ метрологических характеристик датчика (4 часа); оформление и защиту курсового проекта отводится 8 часов. Порядок выполнения работы, необходимая информация и рекомендации изложены в методических указаниях [18]. 30 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 3.2 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 3.2.1 Основная литература 1. Седалищев В. Н. Курс лекций по дисциплине «Физические основы получения информации» ч.1 [Электронный ресурс]/В. Н. Седалищев; АлтГТУ им. И. И. Ползунова. – Электрон. текстовые, граф. (1,6 Мб). – Барнаул, 2010. – Режим доступа: http://elib.altstu.ru/. – Загл. с экрана. 2. Седалищев В. Н. Курс лекций по дисциплине «Физические основы получения информации» ч.2 [Электронный ресурс]/В. Н. Седалищев; АлтГТУ им. И. И. Ползунова. – Электрон. текстовые, граф. (3,4 Мб). – Барнаул, 2010. – Режим доступа: http://elib.altstu.ru/. – Загл. с экрана. 3. Седалищев В. Н. Курс лекций по дисциплине «Физические основы получения информации» ч.3 [Электронный ресурс]/В. Н. Седалищев; АлтГТУ им. И. И. Ползунова. – Электрон. текстовые, граф. (2,2 Мб). – Барнаул, 2010. – Режим доступа: http://elib.altstu.ru/. – Загл. с экрана. 3.2.2 Дополнительная литература 4. Савельев И. В. Курс общей физики: учебное пособие в З-х т. – М.: Наука., 2003. 32 экз. 5. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. – Л.: Энергоатомиздат, 1975. -576с. 13 экз. 6. Электрические измерения неэлектрических величин. Изд. 5-е, перераб. И доп. Под ред.Новицкого П.В. –Л.: Энергия, 1975. – 576с 17 экз.. 7. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. –Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 319с. 8 экз. 8. Проектирование датчиков для измерения механических величин. Под ред. Осадчего Е.П. –М.: Машиностроение, 1979. – 480с. 12 экз. 9. Островский Л.А. Основы общей теории электрических измерительных устройств. – Л.: Энергия, 1990. - 534с. 12 экз. 31 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 10. Аш Ж. и соавторы. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах. Пер. с франц. –М.: Мир, 1992. -480с. 4 экз. 11. Кравченко А.Ф. Физические основы функциональной электроники. Уч. пособие. – Новосибирск.: Ун-т, 2000. - 444с. 1 экз. 3.2.3 Программное обеспечение и интернет-ресурсы 12. MS Office Microsoft Office. 13. Microsoft Windows XP. 14. MathCAD 8.0. 3.2.4 Учебно-методические материалы и пособия для студентов, используемые при изучении дисциплины 15. Патрушев Е.М., Седалищев В.Н. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физические основы получения информации», часть 1-я. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. - 55с., 15 экз. 16. Патрушев Е.М., Козлова Т.В., Седалищев В.Н. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физические основы получения информации», часть 2-я. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. - 35с., 22 экз. 17. Патрушев Е.М., Козлова Т.В. Методические указания к практическим ра- ботам по курсу «Физические основы получения информации» – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. - 55с., 26 экз. 18. Седалищев В.Н. Методические указания к курсовому проектированию по курсу «Физические основы получения информации». – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. - 41с., 24 экз. 32 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 3.3 Формы и содержание текущей и промежуточной аттестации по дисциплине Форма текущей аттестации представляет собой совокупность нескольких мероприятий, позволяющих в определенном количестве баллов оценить деятельность студента. Содержание текущей аттестации (в семестр предусмотрено две текущих аттестации): 1) посещаемость лекций (вес 0,2); 2) выполнение и сдача лабораторных работ (вес 0,2); 3) выполнение практических работ (вес 0,2) 4) написание контрольных работ (вес 0,1). В течение 6 семестра выполняется курсовой проект (вес 0,2). Вес каждой текущей аттестации в итоговом рейтинге 0,2. Форма заключительной аттестации – экзамен в 5 и 6 семестрах (вес 0,4), зачет в 4 семестре (вес 0,4). Содержание промежуточной аттестации раскрывается в комплекте контролирующих материалов, предназначенных для проверки соответствия уровня подготовки по дисциплине требованиям ФГОС ВПО. В комплекте контролирующих материалов, предназначенных для проверки соответствия уровня подготовки по дисциплине требованиям ФГОС ВПО, содержатся тесты контроля текущих знаний и тестов контроля промежуточных знаний. Комплект контролирующих материалов приведен в приложении А настоящего стандарта. Рейтинговая система оценки студентов Рейтинговая система индивидуальной учебной оценки качества учебной работы студентов соответствует существующему «Положению о модульно-рейтинговой системе квалиметрии учебной деятельности студентов». 33 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 График контроля на 4 семестр Вид занятия Модули 1 - 2 Лекции 1- 3 Лабораторные работы 1-2 Практические занятия 1-3 Контрольная работа Модули 4 - 5 Лекции 4 - 8 Лабораторные работы 3-4 Практические занятия 4-6 Контрольная работа Модули 1-5 Лекции 1-8 Вид контрольного испытания Время проведения Вес в итоговом рейтинге Письменный контрольный опрос 6-я неделя 0,3 Письменный контрольный опрос 13-я неделя 0,3 зачет 17-я неделя 0,4 График контроля на 5 семестр Вид занятия Модули 6-8 Лекции 9-13 Лабораторная работа 5 Практические занятия 7-9 Контрольная работа Модули 9-10 Лекции 14-19 Лабораторная работа 6 Практические занятия 9-12 Контрольная работа Модули 6-10 Лекции 9-19 Вид контрольного испытания Время проведения Вес в итоговом рейтинге Письменный контрольный опрос 6-я неделя 0,3 Письменный контрольный опрос 13-я неделя 0,3 экзамен сессия 0,4 График контроля на 6 семестр Вид занятия Модули 11 - 13 Лекции 20-25 Лабораторная работа 7 Курсовой проект Модули 14, 15 Лекции 26-30 Лабораторная работа 8 Курсовой проект Модули 11-15 Лекции 20-30 Вид контрольного испытания Время проведения Вес в итоговом рейтинге Письменный контрольный опрос 6-я неделя 0,2 Письменный контрольный опрос 13-я неделя 0,4 экзамен сессия 0,4 34 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 3.4 Учебно-методическая карта дисциплины Учебно-методическая карта дисциплины 200100 «Приборостроение» для направления График аудиторных занятий, СРС, текущих и промежуточных аттестаций 4 семестр Наименование вида работ 1 2 Номер недели 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 Аудиторные занятия 20 час. 12 13 14 15 Лекции Лабораторные работы Практические занятия Подготовка к лекциям Подготовка к выполнению лабораторных работ Подготовка к выполнению практических занятий Подготовка к контролю текущих знаний Подготовка к зачету 2 Самостоятельная работа студентов 3 3 3 3 3 8 8 2 2 88 час. 3 3 8 2 2 16 17 1-4 5-8 0,2 1-2 3-4 1-3 4-6 3 8 2 8 2 8 6 Контрольная работа (К) 2 Защита лабораторной работы (ЗР) 3 Формы текущей аттестации К 2 2 2 2 2 2 0,1 2 К 0,1 зр 0,2 4 Формы промежуточной аттестации На 17 неделе; вес зачет 0,4 5 семестр Наименование вида работ 1 2 Номер недели 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 Аудиторные занятия 14 час. 12 13 14 15 Лекции 17 9-14 15-19 0,2 Лабораторные работы Практические занятия Подготовка к лекциям Подготовка к выполнению лабораторных работ Подготовка к выполнению практических занятий Подготовка к контролю текущих знаний Подготовка к экзамену 16 5 7-9 1 2 Самостоятельная работа студентов 1 1 1 1 8 2 2 68 час. 1 1 6 1012 1 0,1 8 2 2 2 8 2 8 11 3 Формы текущей аттестации 35 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Контрольная работа (К) 1 1 Защита лабораторных работ (зр) К 0,1 1 К 0,1 зр 0,2 4 Формы промежуточной аттестации В сессию; вес Экзамен 0,4 6 семестр Наименование вида работ 1 2 Номер недели 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 Аудиторные занятия 10 час. 12 13 14 15 Лекции 16 17 20- 26-30 0,2 25 Лабораторные работы Подготовка к лекциям Подготовка к выполнению лабораторных работ Написание и защита курсового проекта Подготовка к контролю текущих знаний Подготовка к экзамену 2 2 Самостоятельная работа студентов 2 2 2 2 8 2 2 2 2 92 час. 2 2 7 8 3 0,2 2 8 2 2 2 2 2 2 2 8 2 2 2 2 8 11 3 Формы текущей аттестации Защита лабораторных работ (ЗР) зр 0,2 4 Формы промежуточной аттестации Сессия; вес Экзамен 0,4 3.5 Условия освоения и реализации дисциплины 3.5.1 Методические рекомендации студентам по изучению дисциплины При изучении дисциплины «Физические основы получения информации» весь её объем можно разделить на три составляющих: теоретическую (лекции), практическую (лабораторные работы, практические занятия) и расчетную (курсовой проект). Реализация теоретической части происходит посредством лекционных занятий, после чего предполагается самостоятельная работа с материалом, изложенным в основной и дополнительной литературе, рекомендованной данным стандартом. 36 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Лекции №1-8 посвящены изучению физических эффектов и явлений, реализуемых в первичных измерительных преобразователях генераторного типа, резистивных, индуктивных и емкостных. Лекции № 9-19 посвящены изучению особенностей проявления колебательных и волновых процессов в различных средах, принципам использования данных эффектов измерительной технике. Лекции № 20-30 посвящены изучению современных направлений в области приборостроения. Для закрепления материала, рассмотренного в лекциях, выполняются лабораторные работы №1-8, практические занятия № 1-16, курсовой проект. Курсовой проект включает в себя разработку конструкции первичного измерительного преобразователя, расчет измерительной схемы и оценку метрологических характеристик разработанного устройства. Все виды работ выполняются по вариантам, представленным в соответствующих методических пособиях. При выполнении курсового проекта рекомендуется производить выбор современного оборудования, используя для этого информацию из сети Интернет. Для получения допуска к экзаменам и зачету необходимо выполнить и защитить соответствующие лабораторные работы и практические задания, курсовой проект, написать контрольные работы на положительные оценки. На экзамены и зачет выносится лекционный материал в полном объеме. 3.5.2 Организация самостоятельной работы студента (СРС) по дисциплине Для подготовки к лекциям, лабораторным работам используются учебные пособия [15-20], основная [1-7] и дополнительная учебная литература [814]. Регулярные консультации (не реже 1 раза в неделю) в аудитории №203 АлтГТУ (по расписанию) по выполнению курсового проекта, контроль свое- 37 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 временной защиты лабораторных работ и практических заданий являются обязательным элементом организации учебного процесса по дисциплине. Лаборатории АлтГТУ, в которых проводятся консультации, полностью обеспеченны средствами вычислительной техники и необходимым программным обеспечением. Для обеспечения выполнения студентами курсового проекта используется учебные пособия и методические указания 1-3, 15-20, содержащие как теоретический материал, так и примеры выполнения заданий. Для удобства работы каждому студенту выдается электронной вариант методических рекомендаций по выполнению курсового проекта. 3.5.3 Методические рекомендации преподавателю Лекции по курсу «Физические основы получения информации» читаются преподавателем в мультимедийной аудитории № 214 главного корпуса. Для чтения лекций используется комплект презентационных материалов, разработанных в среде Macromedia Flash. Письменные текущие контрольные работы проводятся по графику контроля (см. стр. 17). Контрольные работы проводятся во время лекций. Лабораторные и практические работы проводятся в аудитории № 203 и № 203а главного корпуса и выполняются в строгом соответствии с методическими указаниями 15-17. Самостоятельная работа студентов в части курсовой работы защищается на специальной консультации в виде доклада-презентации продолжительностью 5-10 минут с последующим обсуждением – дискуссией и выставлением оценки по 100 бальной шкале. Экзамены и зачет принимается письменно, соответственно, в течение сессии и на зачетной неделе. Вопросы к зачету и экзаменам выдаются на контрольных работах в течение семестра. Каждому студенту выдается силлабус в твердой копии. 38 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 3.5.4 Образовательные технологии Образовательные технологии, используемые при изучении курса «Физические основы получения информации» предусматривают применение инновационных методов обучения: 1. Модульно-рейтинговая система квалиметрии учебной деятельности студентов, которая способствует развитию самостоятельности и ответственности будущих специалистов; 2. Ежегодная актуализация лекций, их визуализация, совмещенная с когнитивными методами. Форма лекций: дискуссия, провокация и т.д. 3. Использование мультимедийного и компьютерного оборудования при чтении лекций (в интерактивной форме - 8 часов): - электронная презентация учебно-методических материалов в виде слайдов, содержащих текст, изображения, аудиоматериалы и видеоролики; - использование электронной почты для рассылки комплектов заданий, контроля хода их выполнения и консультаций по возникающим вопросам. 4. Исследовательские работы выполняются в двух направлениях: разработка новых типов первичных измерительных преобразователей, и оценка их метрологических характеристик. Это позволяют студентам более детально обратиться к конкретным областям знаний по изучаемой дисциплине, стимулируют развитие творческого потенциала и самостоятельности студентов, что позволяет им уже в процессе обучения принимать участие в выставках и конференциях по информационной измерительной технике. 3.5.5 Особенности преподавания дисциплины Процесс преподавания дисциплины проходит в условиях постоянного доступа студентов к компьютеру, современным приборам, при повышенном уровне эмоционального состояния. Это связанно с тем, что при правильной организации обучения и формулировки заданий студент начинает чувство39 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 вать себя способным выполнять необходимые операции с использованием компьютеров, приборов и другого лабораторного оборудования. Это придает ему уверенности, создает естественное стремление делиться своими знаниями с товарищами. Возникает благодатная почва для создания на занятиях такой организации обучения и контроля знаний, при которых наиболее успешно работающие студенты начинают играть роль консультантов и помощников преподавателя. В таких условиях происходит ускоренное обучение всех студентов, включая слабых и хорошо подготовленных. Поэтому фактор обмена знаниями, передачи знаний от более компетентных к менее компетентным студентам, начинает выступать как мощное средство повышения эффективности учебно-воспитательного процесса и интеллектуального развития студентов. 40 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 3.5.6 Материально-техническое обеспечение дисциплины В качестве материально-технического обеспечения дисциплины используются современные измерительные приборы (вольтметры, амперметры, омметры, частотомеры, осциллографы, генераторы, источники питания и т.п.) персональные компьютеры классом не ниже Pentium IV и сопутствующая ему периферия в количестве не менее14 штук. Для более детального объяснения лекционного и практического материала используются современные мультимедийные средства, такие как проектор. Каждая лекция представлена в виде набора взаимосвязанных слайдов; при изучении аппаратной конфигурации приборов студентам предоставляются наглядные материалы в виде различных комплектующих. 41 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 3.6 Лист согласования рабочей программы дисциплины Наименование КафедраПредложения Подпись дисциплин, изучение кото- разработчик об изменении заведующего рых опирается на данную дисциплины рабочей про- профилирующей дисциплину граммы кафедрой 1 2 3 4 Метрология, стандартизация ИТ Без изменений и сертификация Аналоговые измерительные ИТ Без изменений устройства Компьютерные технологии в ИТ Без изменений приборостроении Методы и средства измереИТ Без изменений ний Основы проектирования ИТ Без изменений приборов и систем Теоретические основы измерительных и информационИТ Без изменений ных технологий Цифровые измерительные ИТ Без изменений устройства 42 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 4 Приложение А Лист изменений к стандарту дисциплины ИЗМЕНЕНИЕ (ДОПОЛНЕНИЕ) № _____ Утверждено и введено в действие _______________________________________________________________ (наименование документа) от ________________________________ № ___________ дата (цифрой), месяц (прописью), год Дата введения 43 СТО АлтГТУ 13.62.3.0612-2011 Разработчик: профессор каф. ИТ В.Н. Седалищев должность подпись инициалы и фамилия Заведующий кафедрой: Информационные технологии наименование кафедры С. П. Пронин подпись инициалы и фамилия Декан факультета: Информационные технологии наименование факультета Г. Н. Кобелев подпись Начальник ОМКО АлтГТУ инициалы и фамилия С. А. Федоровых подпись инициалы и фамилия 44
