Document 941151

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 направлению 210601
декан ЭФ проф. В.А. Шпенст
_______________________
Зав.кафедрой ЭС
проф. В.А. Шпенст
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ»
Направление подготовки специалиста
210601 – радиоэлектронные системы и комплексы
Квалификация выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель: доцент каф. ЭС О. Л. Соколов
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины
Целями освоения дисциплины «Экологический мониторинг». являются: расширение
кругозора будущих инженеров-радистов, ознакомление их с отдельными вопросами
радиоэко-логического контроля окружающей среды (биосферы).
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к вариативным дисциплинам профессионального цикла С3.
Дисциплина основывается на знаниях, полученных в предшествующих дисциплинах:
«Математика», «Физика» и взаимосвязана с дисциплинами «Основы теории цепей», «
Радиотехнические цепи и сигналы», «Метрология и радиоизмерения», «Устройства
сверхвысоких частот и антенны», «Схемотехника аналоговых электронных устройств»,
«Устройства генерирования и формирования сигналов», «Устройства приема и
обработки сигналов», определяющими подготовку специалистов по радиотехнике.
Освоение дисциплины необходимо как предшествующее для дисциплин «Основы
теории систем и комплексов радиоэлектронной борьбы», «Устройства сверхвысоких
частот и антенны», «Радиотехнические системы».
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование:
 общекультурных компетенций
ОК1. Владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу,
восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения
ОК2. Способность логически верно, аргументировано и ясно строить устную и
письменную речь
ОК3. Способность к кооперации с коллегами, работе в коллективе
ОК4. Способность находить организационно-управленческие решения в нестандартных
ситуациях и готовность нести за них ответственность
ОК5. Способность стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и
мастерства
ОК6. Способность критически оценивать свои достоинства и недостатки, намечать
пути и выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков
ОК7. Способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования
ОК8. Способность владеть основными методами, способами и средствами получения,
хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как
средством управления информацией
ОК9. Способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях
 общепрофессиональных компетенций
ПК1. Способность представлять адекватную современному уровню знаний научную
картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных
наук и математики
ПК2. Способностью выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в
ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий
физико-математический аппарат
ПК3. Готовность учитывать современные тенденции развития электроники,
измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в
профессиональной деятельности
2
ПК 4. Способность владеть методами
решения задач анализа и расчета
характеристик электрических цепей
ПК 5. Способность владеть основными приемами обработки и представления
экспериментальных данных
В результате освоения дисциплины студент должен:
• Знать: методы и аппаратуру для обнаружения и измерения параметров источников
электромагнитных полей.
• Уметь: применять теоретические знания и практические навыки для решения задач,
связанных с электромагнитными полями.
• Владеть: методами решения практических задач радиоэкологического контроля
окружающей среды (биосферы).
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 4 зачётных единиц.
Вид учебной работы
Всего часов
Всего
144
Семестры
7
144
Аудиторные занятия: в том числе
Лекции
Практические занятия (ПЗ), в том числе в
интерактивной форме:
Лабораторные работы
Самостоятельная работа: в том числе
Контрольные работы
Курсовой проект
Другие виды самостоятельной работы
Подготовка к лекциям, практическим,
лабораторным работам
Работа с литературой
Вид промежуточной аттестации (зачёт,
экзамен)
Общая трудоёмкость
144 час.
4 зач. ед.
48
24
8
48
24
8
16
96
16
96
18
18
78
78
Экзамен
144
144
4
4
3
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
Наименование
п/п раздела дисциплины
1
2
1 Обнаружение и
измерение
параметров
источника
электромагнитного
поля
2
Преобразователи
параметров
электромагнитного
поля в
электрический
сигнал
Содержание раздела
3
Основные понятия и определения
Обнаружение неизвестного излучения с неопределенной
несущей частотой.
Метод последовательного поиска. Беспоисковый метод
( параллельный поиск).
Панорамные
приемники
одновременно
с
обнаружением излучения позволяют определить и
несущую частоту сигнала.
Следующий шаг: определение направления на
источник этого излучения.
Радиопеленгация. Методы радиопеленгования:
амплитудный, фазовый, фазо-амплитудный и
амплитудно- фазовый.
Радиопеленгование
беспоисковое
и
поисковое.
Триангуляция.
Характер излучения: непрерывное, импульсное,
регулярное, эпизодическое.
Ширина и вид частотного спектра излучения:
непрерывный, дискретный и т.д.
Вид модуляции и параметры модуляции.
Измерение напряженности поля.
Мощность излучения, создаваемая обнаруженным
источником в точке контроля.
Обобщенная функциональная схема радиоконтрольной станции.
Компетенции: ПК 1, ПК 2, ОК 1- 9
Классификация преобразователей по используемому
физическому явлению
Явление электромагнитной индукции, модуляции
магнитного состояния, гальваномагнитных эффектах,
явление ядерного и электронного парамагнитного
резонанса, магнитооптических эффектах, эффект
Джозефсона и др. Структура измерителя параметров
ЭМП. Виды преобразователей параметров ЭМП.
Гальваномагнитные преобразователи.
Преобразователи Холла: достоинства и недостатки.
Эффект Гаусса. Магниторезистивные преобразователи.
Индукционные преобразователи: пассивные и
активные. Феррозонд: конструкция. Достоинства и
недостатки феррозондов.
Измерительные антенны как преобразователи
индукционного вида.
Конструкции измерительных антенн: штыревых,
рамочных, рупорных, дипольных.
Компетенции: ПК 1, ПК 2, ПК 3, ОК 1- 9
4
№
Наименование
п/п раздела дисциплины
3 Методы измерения
параметров
электромагнитных
полей
4
Панорамные и
измерительные
радиоприемники,
измерители
напряженности
поля, анализаторы
спектра
Содержание раздела
Измерение параметров ЭМП методом
непосредственной оценки
Методы непосредственной оценки (или методы
прямого преобразования) и методы сравнения с мерой.
Применение методов. Классификация методов.
Измерение методом непосредственной оценки с
помощью индукционного преобразователя. Магнитоэлектрический веберметр. Измеритель напряженности
поля П3-9. Измеритель напряженности поля с
измерительным приемником.
Измерение параметров ЭМП методом прямого
сравнения
Измерение методом прямого сравнения с помощью
преобразователя Холла. Тесламетр с преобразователем
Холла.
Измерение параметров ЭМП методом косвенного
сравнения
Измерение
с
помощью
магниторезистивных
преобразователей. Компаратор одновременного сравнения.
Компаратор разновременного сравнения для
измерения напряженности ЭМП.
Компетенции: ПК 1, ПК 2, ПК 3, ОК 1- 9
Обнаружение с помощью панорамных
радиоприемников
Панорамный приемник–наиболее распространенный вид
разведывательного приемника с последовательным
поиском сигнала.
Функциональная схема панорамного приемника.
Возможности панорамных радиоприемников.
Основные технические характеристики панорамных
радиоприемников.
Некоторые особенности приемников П5-26(27,28).
Обнаружение радиоизлучений беспоисковым методом
Структурная схема многоканального радиоприемника.
Акустооптический приемник на ячейке Брэгга.
Параметры акустооптических приемников для систем
радиотехнической разведки.
Измерение напряженности электромагнитного поля
Структурная схема компаратора для измерения
напряженности поля. Структурная схема измерительного
приемника компаратора.
Аппаратура для измерения напряженности поля
радиопомех. Основные технические характеристики
измерителей напряженности поля радиопомех.
Измерение плотности потока мощности
Структурная схема измерителя плотности потока
мощности П3-13. Параметры измерителей плотности
потока мощности.
Измерительные антенны
Измерительные антенны как самостоятельные приборы
5
№
п/п
5
Наименование
раздела дисциплины
Определение
местоположения
источников
электромагнитного
поля
Содержание раздела
широкого применения, которые могут работать с
различными измерителями и источниками сигналов.
Особенности применения измерительных антенн в
измерительных приборах.
Измерение спектра излучений
Анализаторы спектра последовательного,
параллельного типа.
Структура супергетеродинного анализатора спектра.
Характеристики различных типов анализаторов
спектра.
Компетенции: ПК 1-5, ОК 1- 9
Диаграммы направленности простейших антенн
Вертикальный симметричный полуволновый вибратор,
расположенный в свободном пространстве.
Вертикальная рамочная антенна, расположенная в
свободном пространстве.
ДН в вертикальной плоскости для вертикальной
антенны, расположенной над идеально проводящей
почвой, и над поверхностью идеального диэлектрика.
Влияние Земли на форму ДН.
Система, состоящая из двух одинаковых вертикальных
антенн А и В, разнесенных на расстояние d.
Рамочная антенна. ДН рамочной антенны.
Формирование диаграммы направленности в виде
кардиоиды.
Гониометрические антенные системы.
Н-образная антенна.
Многомачтовые антенные системы.
Радиопеленгаторы с малой базой
Двухканальные автоматические радиопеленгаторы
с одновременным сравнением амплитуд и электроннолучевым индикатором пеленга.
Слуховые радиопеленгаторы.
Автоматический
радиопеленгатор
со
следящей
системой.
Автоматический фазометрический радиопеленгатор.
Радиопеленгаторы с большой базой
Секторные пеленгаторы, диаграммы направленности
антенн секторного пеленгатора.
Корреляционный радиопеленгатор.
Компетенции: ПК 1-5, ОК 1- 9
6
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ тем данной дисциплины, необходимых
Наименование
для изучения обеспечиваемых
№
обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
п/п
(последующих)
дисциплин
1
2
3
4
5
Основы
теории
систем
1
и комплексов
+
+
++
радиоэлектронной
борьбы
2 Устройства
сверхвысоких частот и
+
+
антенны
3 Радиотехнические
+
+
+
+
системы
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Наименование
дисциплины
раздела
Введение
Обнаружение и измерение
параметров источника
электромагнитного поля
Преобразователи параметров
электромагнитного поля в
электрический сигнал
Методы измерения параметров
электромагнитных полей
Панорамные и измерительные
радиоприемники, измерители
напряженности поля,
анализаторы спектра
Определение местоположения
источников электромагнитного
поля
Лекц.
4
Практ. Лабор.
зан.
работы
СРС*
Всего
час.
16
22
20
24
4
20
30
6
20
34
6
20
34
4
4
4
2
6
6
2
Примечание: СРС – самостоятельная работа студентов
6. Лабораторный практикум
№
п/п
1.
Раздел
дисциплины
Наименование лабораторных работ
Методы измерения Исследование на ПК характеристик многолучевых
радиоимпульсов, модулированных по амплитуде
параметров
электромагнитных
полей
7
2.
3.
Панорамные и
измерительные
радиоприемники,
измерители
напряженности
поля, анализаторы спектра
Определение
местоположения
источников
электромагнитного
поля
Исследование
приёмника
помехоустойчивости
панорамного
Исследование точности определения местоположения
источника излучения ЭМП
7. Практические занятия
№
п/п
Тематика практических занятий
(семинаров)
Раздел дисциплины
1.
Обнаружение и
измерение параметров
источника электромагнитного поля
Модель радиообстановки в регионе.
Задание 1. Расчёт
вероятностей
обнаружения
и
пропуска
радиоизлучений в заданном регионе.
2.
Методы измерения
параметров электромагнитных полей
Моделирование на ПК отдельных методов
Определение
местоположения
источников
электромагнитного поля
Задание
2.
Расчёт
диаграммы
направленности
самолётной
радиоконтрольной станции
3.
Трудоемкость
(час.)
4
2
измерения параметров электромагнитных полей
2
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
ЛИТЕРАТУРА
8.1. Основная литература
1. Пащенко Е. Г., Соколов О. Л. Войцеховский А. Б. Радиоэкология. Аппаратура
радиоэкологичекого контроля.- СПб.; СЗПИ, 1999.
2. Наумов А.П., Студенцов Н.В., Щелкин А.П. Магнитоизмерительные преобразователи. – М.:
Изд-во стандартов, 1984.
3. Электрические измерения / Под ред. В.Н. Малиновского.- М.: Энергоатомиздат, 1985.
4. Спектор С.А. Электрические измерения физических вели чин. Методы измерений : Учеб.
пособие для вузов.- Л.: Энергоатомиздат, 1987.
8.2. Дополнительная литература
5. Справочник по радиоизмерительным приборам. Т.3 / Под ред. В.С. Насонова.- М.:
Сов.радио, 1979.
6. Мартынов В.А., Селихов Ю.И. Панорамные приемники и анализаторы спектра.- М.:
Сов.радио, 1980.
8
7. Апорович А.Ф. Проектирование радиотехнических систем. -Минск : Вышэйш.школа, 1988.
8. Щербак В.И., Водянин И.И. Приемные устройства систем радиоэлектронной борьбы //
Зарубежная радиоэлектроника.- 1987.- N5.- С.50-59.
9. Михайлов А.С. Измерение параметров электромагнитной совместимости РЭС. – М.: Связь,
1980.
10. Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения. – М.: сш.школа,1986.
11. Вартанесян В.А. Радиоэлектронная разведка. – М.: Воениздат, 1991.
12.А.с. 1830489 (СССР). Многоканальный адаптивный спектроанализатор /СЗПИ; Авт. изобрет.
Соколов О.Л. Заявл. 19.02.91, N 4912960/21 ; Опубл. 30.07.93. Бюл. N 28.
13. А.с. 1432511 (СССР) . Многоканальный спектроанализатор /СЗПИ ; Авт. изобрет. Соколов
О.Л. Заявл. 20.03.87, N 4213031.24-21 ; Опубл. 23.11.88. Бюл. N 43.
14. А.с. 1832217 (СССР). Спектроанализатор /СЗПИ ; Авт. изобрет. Соколов О.Л. Заявл.
17.12.90, N 4891841/21; Опубл. 07.08.93, Бюл. N 29.
8.3. Доступ к полнотекстовым базам данных из сети Интранет СПГГУ:
- БД JSTOR полнотекстовая база англоязычных научных журналов www.jstor.org
- Научная электронная библиотека www.eLibrary.ru (доступ к полным текстам ряда
научных журналов с 2007 по 2009 г. )
8.4. Электронные ресурсы других библиотек:
Национальные отечественные и зарубежные библиотеки
1.
Российская государственная библиотека http://www.rsl.ru
2.
Российская национальная библиотека http://www.nlr.ru
3.
Всероссийская государственная библиотека иностранной литературы
им. М.И.Рудомино http://www.libfl.ru
4.
Библиотека Академии Наук http://www.rasl.ru
5.
Библиотека РАН по естественным наукам http://www.benran.ru
6.
Государственная публичная научно-техническая библиотека http://www.gpntb.ru
7.
Государственная публичная научно-техническая библиотека Сибирского
отделения РАН http://www.spsl.nsc.ru/
8.
Центральная научная библиотека Дальневосточного отделения РАН
http://lib.febras.ru
9. Центральная научная библиотека Уральского отделения РАН http://www.uran.ru
10. Библиотека Конгресса http://www.loc.gov/index.html
11. Британская национальная библиотека http://www.bl.uk
12. Французская национальная библиотека http://www.bnf.fr
13. Немецкая национальная библиотека http://www.ddb.de
14. Библиотечная сеть учреждений науки и образования RUSLANet
http://www.ruslan.ru:8001/rus/rcls/resources
15. Центральная городская универсальная библиотека им. В.Маяковского
http://www.pl.spb.ru
16. Научная библиотека им. М.Горького Санкт-Петербургского Государственного
университета (СПбГУ) http://www.lib.pu.ru
Фундаментальная
библиотека
Санкт-Петербургского
Государственного
Политехнического университета (СПбГПУ) http://www.unilib.neva.ru/rus/lib/
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной
аудитории, снабженной мультимедийными средствами для презентаций лекций,
видеофайлов практических занятий и интерактивных виртуальных лабораторных
работ.
9
Проведение лабораторных занятий требует также наличия специализированных
учебных стендов по заявленной номенклатуре лабораторных работ, оснащённых
современной контрольно-измерительной аппаратурой.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом
рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки специалиста 210601.65
«Радиоэлектронные системы и комплексы».
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Изучение дисциплины производится в тематической последовательности.
Студенты очной формы обучения работают в соответствии с временным режимом,
установленным учебным рабочим планом для данных форм обучения. Информация о
временном графике работ сообщается преподавателем на установочной лекции.
Преподаватель дает указания также по
организации самостоятельной работы
студентов, срокам выполнения лабораторных работ и проведения тестирования.
Дисциплина «Экологический мониторинг», как указывалось выше, относится к
вариативным дисциплинам профессионального цикла С3.
В связи с этим, приступая к ее изучению, необходимо восстановить в памяти
основные сведения из курса общей физики, математики и указанных выше
специальных дисциплин.
Методика и последовательность изучения дисциплины соответствуют перечню
содержания разделов дисциплины.
Изучать дисциплину рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с
содержанием каждой из них по программе учебной дисциплины. При первом чтении
следует стремиться к получению общего представления об изучаемых вопросах, а
также отметить трудные и неясные моменты. При повторном изучении темы
необходимо освоить все теоретические положения, математические зависимости и
выводы.
Для более эффективного запоминания и усвоения изучаемого материала, полезно
иметь рабочую тетрадь (можно использовать лекционный конспект) и заносить в нее
основные понятия, новые незнакомые термины и названия, формулы, уравнения,
математические зависимости и их выводы.
Целесообразно систематизировать изучаемый материал, проводить обобщения
разнообразных фактов, сводить их в таблицы. Подобная методика облегчает
запоминание и уменьшает объем конспектируемого материала.
Краткий конспект курса будет полезен при повторении материала в период
подготовки к экзамену.
Разработчик:
Каф. ЭС
(место работы)
доцент
(занимаемая должность)
Соколов О.Л.
(инициалы, фамилия)
10