Магистратура
2020/2021
Метрология и измерительная техника
Статус:
Курс адаптационный (Инжиниринг в электронике)
Направление:
11.04.04. Электроника и наноэлектроника
Кто читает:
Департамент электронной инженерии
Когда читается:
1-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
с онлайн-курсом
Преподаватели:
Юрин Александр Игоревич
Прогр. обучения:
Инжиниринг в электронике
Язык:
русский
Кредиты:
4
Контактные часы:
48
Программа дисциплины
Аннотация
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки магистра 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» по магистерской программе «Инжиниринг в электронике».
Цель освоения дисциплины
- Целями освоения дисциплины «Метрология и измерительная техника» являются ознакомление учащихся с основными положениями современной метрологии и методами измерений в электронике.
- Для освоения учебной дисциплины студенты должны владеть следующими знаниями и компетенциями: Способен оценивать и модифицировать освоенные методы и способы профессиональной деятельности; •Способен совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и культурный уровень, планировать профессиональное развитие и карьеру; Способен определять, транслировать общие цели в профессиональной и социальной деятельности.
- Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин: 1) Компьютерные измерительные технологии; 2) Методы и средства измерения характеристик микроэлектронных приборов и элементов БИС.
Планируемые результаты обучения
- Знать: основные понятия метрологии, основные методы измерений, классификацию погрешностей измерений
- Уметь: производить расчет инструментальной погрешности средств измерений.
- Владеть: навыками представления результатов измерений
- Знать: принцип работы основных электроизмерительных приборов
- Уметь: производить выбор средств измерений, соответствующих требованиям решаемых задач
- Владеть: навыками работы с измерительной техникой
- Знать: основные понятия теории вероятностей и математической статистики
- Уметь: проводить стандартную обработку результатов измерений
- Владеть: навыками определения доверительной погрешности результатов измерений, проверки результатов измерений на наличие грубых погрешностей, идентификации закона распределения результатов измерений.
- Знать основные положения современной метрологии
- Знать методы статистической обработки измерительной информации
- Знать основы информационно-измерительной техники
- Знать основы планирования и организации экспериментальных исследований
- Знать физические основы измерений
- Знать методики обработки результатов измерений
- Уметь самостоятельно осваивать новые методы и средства измерений
- Уметь применять методы математической статистики для обработки результатов измерений
- Уметь проводить анализ условий измерений и выбирать средства измерений с учетом требуемой точности
- Уметь разрабатывать и корректно выбирать методики выполнения измерений
- Уметь обрабатывать результаты измерений
- Уметь выявлять и интерпретировать зависимости измеряемых величин
- Владеть навыками поиска информации по заданной тематике
- Владеть навыками работы с технической литературой
- Владеть навыками применения программных средств для решения задач обработки измерительной информации
- Владеть навыками статистической обработки измерительной информации, расчета погрешностей и представления результатов измерений
- Владеть навыками выбора необходимых средств и методов измерений для решения инженерных задач
Содержание учебной дисциплины
- Тема 1 Основные понятия и определения метрологииСовременное состояние науки о метрологии. Определения физической величины, измерения физической величины.
- Тема 2 Виды и методы измеренийПринципы измерений. Классификация методов измерений. Методы непосредственной оценки и методы сравнения. Классификация измерений.
- Тема 3 Погрешности измеренийПонятие погрешности измерений. Классификация погрешностей: по причине возникновения; по характеру проведения измерений; по условиям проведения измерений; по форме представления и др. Классы точности средств измерений.
- Тема 4 Системы единиц физических величинСистемы единиц физических величин. Уравнения связи между величинами и уравнения связи между числовыми значениями. Естественные системы единиц физических величин и фундаментальные физические константы. Практическая реализация единиц физических величин. Установления эталонов единиц измерения. Воспроизведение эталонов. Классификация эталонов. Сравнение эталонов. Примеры построения эталонов основных единиц.
- Тема 5 Средства измерений и их метрологические характеристикиОсновные характеристики средств измерений. Классификация СИ. Измерительные преобразователи. Классификация измерительных преобразователей: по назначению, по связи чувствительного элемента с изделием, по принципу преобразования, по физическому явлению, положенному в основу принципа действия. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов. Основные компоненты систем сбора данных.
- Тема 6 Измерение напряжения и мощностиПараметры напряжения. Общие сведения, структурные схемы вольтметров и их функциональные части. Вольтметры постоянного тока. Вольтметры переменного тока. Преобразователи амплитудного, действующего и среднего значений переменного напряжения. Универсальные вольтметры. Импульсные и селективные вольтметры. Цифровые электронные вольтметры. Измерение напряжений различной формы электронными вольтметрами. Источники основной и дополнительной погрешности. Измерение активной, реактивной и полной мощности в трёхфазных цепях.
- Тема 7 Измерение параметров компонентов цепей и устройствПрямые и косвенные методы. Мосты. Общая теория мостов постоянного тока. Одинарные и двойные мосты. Электрические схемы. Принцип действия. Мосты переменного тока. Общая теория мостов переменного тока. Измерение полных сопротивлений, ёмкости, индуктивности, взаимной индуктивности с помощью мостов переменного тока. Автоматические мосты. Электрические схемы. Принцип действия. Компенсаторы постоянного тока. Компенсационный метод измерения электрических величин. Принцип измерения, электрические схемы потенциометров.
- Тема 8 Измерение частоты и интервалов времениОбщие сведения, структурные схемы и принцип действия. Емкостные и резонансные частотомеры. Электронно-счётный частотомер. Основные характеристики и параметры частотомеров и фазометров. Особенности применения приборов для измерения частоты и сдвига фаз.
- Тема 9 Исследование формы и спектра сигналовЭлектроннолучевые осциллографы. Общие сведения, структурные схемы и их функциональные части. Принцип получения осциллограммы. Специальные виды разверток - непрерывная, ждущая, круговая. Методы измерения частоты, фазы, временных интервалов, амплитуды напряжения, величины толков с помощью осциллографа. Определение параметров импульсных сигналов. Специальные электроннолучевые осциллографы (скоростные и стробоскопические). Понятие амплитудного и фазового спектра сигнала. Анализаторы спектра, анализаторы гармоник, измерители нелинейных искажений. Общие сведения, структурные схемы и функциональные части. Основные характеристики и практическое применение.
- Тема 10 Обработка результатов измерений.Характеристики случайных величин. Оценка параметров: точечные и интервальные. Определение точечных оценок и доверительных интервалов. Законы распределения результатов измерений, их идентификация.
Элементы контроля
- Активность на практических занятияхЭлемент контроля не подлежит пересдаче, не является блокирующим, вес элемента - менее 30%. Пропущенные по уважительной причине практические занятия студент может выполнить в часы консультаций, по согласованию с преподавателем. Дистанционный формат со 2-го модуля.
- Домашнее заданиеЭлемент контроля не подлежит пересдаче, не является блокирующим, вес элемента - менее 30%.
- ЭкзаменФормат проведения экзамена во 2 модуле - дистанционный с применением платформы Zoom (https://zoom.us/j/3183066511?pwd=aFhBd0x6MUpSQzA1YTcvZ2xEWkwxUT09) Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия.
Промежуточная аттестация
- Промежуточная аттестация (2 модуль)0.25 * Активность на практических занятиях + 0.25 * Домашнее задание + 0.5 * Экзамен
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Метрология и радиоизмерения : учебное пособие для вузов, Дворяшин, Б. В., 2005
- Общая метрология, Кузнецов, В. А., 2001
Рекомендуемая дополнительная литература
- Метрология и метрологическое обеспечение, Артемьев, Б. Г., 2010
- Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника : учеб. пособие для вузов, Ким, К. К., 2008
- Основы измерений. Датчики и электронные приборы, Клаассен, К. Б., 2012