МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (ИЭТ) ___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140400 ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Профили подготовки: все профили модуля ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ"
Цикл: | математический и естественно-научный | |
Часть цикла: | Вариативная, по выбору | |
№ дисциплины по учебному плану: | ИЭТ; Б2.вв5а | |
Часов (всего) по учебному плану: | 108 | |
Трудоемкость в зачетных единицах: | 3 |
|
Лекции | 15 час | 6 семестр |
Практические занятия | 15 час | 6 семестр |
Лабораторные работы | 15 час | 6 семестр |
Расчетные задания, рефераты | Не предусмотрены | |
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 63 час | 6 семестр |
Экзамены | Не предусмотрен | |
Курсовые проекты (работы) | Не предусмотрены |
Москва - 2010
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является: изучение задач и возможностей компьютерных измерений, аппаратурных и программных средств компьютерных измерений.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
· способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
· самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);
· анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);
· анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
· способностью рассчитывать режимы работы электроэнергетических установок различного назначения, определять состав оборудования и его параметры, схемы электроэнергетических объектов (ПК-16);
· способностью использовать технические средства для измерения основных параметров электроэнергетических и электротехнических объектов и систем и происходящих в них процессов (ПК-18).
Задачами дисциплины являются:
· познакомить обучающихся с областями применения компьютерных информационно-измерительных средств измерений (СИ) электрических и неэлектрических величин;
· дать информацию о математических моделях аналоговых и дискретных систем и связь между ними;
· рассмотреть примеры построения, программного обеспечения и применения компьютерных информационно-измерительных систем.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной части математического и естественно-научного цикла Б.2.вв5а основной образовательной программы подготовки бакалавров по всем профилям модуля ЭЛЕКТРОТЕХНИКА направления 140400 ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА.
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Метрология», «Теоретические основы электротехники», «Теория вероятностей», «Физика».
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении специальных электротехнических дисциплин, а также при выполнении программы магистерской подготовки.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИН
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
· основы расчета метрологических характеристик средств измерений (ОК-1,ПК-18);
· законы накопления частных погрешностей (ПК-6,ПК-16);
· принципы нормирования погрешностей средств измерений (ПК-18);
· виды сигналов измерительной информации и их математические модели (ПК-6,ПК-18);
· методы выделения сигналов измерительной информации на фоне помех (ПК-18).
Уметь:
· применять, эксплуатировать и производить выбор средств измерений (ОК-7);
· проводить метрологический анализ модели средства измерений (ПК-18);
· проводить расчет метрологических характеристик измерительной системы по нормируемым характеристикам составляющих ее блоков(ПК-16,ПК-18).
Владеть:
· навыками дискуссии по профессиональной тематике(ОК-12);
· терминологией в области метрологии (ПК-18);
· навыками поиска информации о средствах измерений (ПК-6);
· информацией о метрологических характеристиках средств измерений для использования в практической деятельности (ОК-1,ПК-6);
· методами обработки прямых, косвенных и совместных измерений с однократными и многократными наблюдениями (ПК-18);
· современными методами и средствами проектирования функциональных аналоговых измерительных узлов и устройств (ОК-7,ПК-16);
· навыками применения полученной информации при проектировании более сложных измерительных устройств (ОК-12,ПК-6).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.
№ п/п | Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации | Всего часов на раздел | Семестр | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и | Формы текущего контроля успеваемости (по разделам) | |||
лк | пр | лаб | сам. | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | Задачи и возможности компьютерных измерений | 19 | 6 | 3 | 2 | 2 | 12 | |
2 | Метрологические характеристики современных моделей аналого-цифровых преобразователей | 35 | 6 | 5 | 6 | 6 | 18 | Контрольная работа |
3 | Компьютерные информационно-измерительные системы | 28 | 6 | 4 | 4 | 4 | 16 | |
4 | Проведение экспериментальных исследований с помощью компьютерных средств измерений | 24 | 6 | 3 | 3 | 3 | 15 | Контрольная работа |
Зачет | 2 | 6 | -- | -- | -- | 2 | Устный опрос, письменное решение задачи | |
Экзамен | -- | -- | -- | -- | -- | -- | ||
Итого: | 108 | -- | 15 | 15 | 15 | 63 |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции:
1. Задачи и возможности компьютерных измерений
Введение. Области применения компьютерных информационно-измерительных средств измерений (СИ) электрических и неэлектрических величин. Задачи и возможности компьютерных измерений. Аппаратурные и программные средства компьютерных измерений (обзор).
Сигналы измерительной информации (классификация). Математическое описание аналоговых и дискретных сигналов во временной и частотной областях. Взаимосвязь характеристик аналоговых и дискретизированных сигналов. Особенности цифровых сигналов. Математические модели аналоговых и дискретных систем и связь между ними: дифференциальные и разностные уравнения, передаточные функции, импульсные и частотные характеристики. Особенности цифровых систем. Анализ погрешностей, вызванных заменой аналоговых моделей измерительных сигналов и систем цифровыми.
2. Метрологические характеристики современных моделей аналого-цифровых преобразователей
Номенклатура метрологических характеристик современных моделей аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Особенности применения АЦП различных видов. Оценка погрешностей от дискретизации и квантования как основа для выбора АЦП. Статистические и спектральные характеристики этих погрешностей. Оптимизация выбора точности и быстродействия АЦП в зависимости от свойств обрабатываемого сигнала, алгоритма и скорости обработки. Дополнительные погрешности, вносимые АЦП.
3. Компьютерные информационно-измерительные системы
Структурные схемы компьютерных информационно-измерительных систем (КИИС). Стандартные интерфейсы: назначение, особенности, области применения. Факторы, определяющие выбор структуры и интерфейса КИИС, технических характеристик и программного обеспечения компьютера для решения конкретных задач компьютерных измерений. Цифровые процессоры сигналов и их применение в КИИС. Возможности и сравнительная характеристика современных программ компьютерных измерений, ориентированных на использование персональных компьютеров (ПК). Погрешности компьютерных измерений: источники погрешностей; анализ погрешностей путем моделирования на ПК.
Средства компьютерных измерений (классификация). Интеллектуальные датчики, цифровые измерительные приборы, СИ на базе ПК со встроенными измерительными платами, виртуальные СИ: назначение, технические возможности, области применения, примеры современных средств компьютерных измерений.
4. Проведение экспериментальных исследований с помощью компьютерных средств измерений
Проведение экспериментальных исследований с помощью компьютерных средств измерений: анализ постановки задачи, выбор первичных преобразователей и компьютерных средств измерений. Предварительная обработка измерительной информации с помощью ПК: выявление и устранение промахов и дрейфа, линеаризация, фильтрация, нормализация данных. Компьютерные измерения с целью изучения свойств процессов: цифровой статистический и спектральный анализ сигналов измерительной информации на основе современного программного обеспечения. Анализ погрешностей компьютерных измерений.
Примеры построения, программного обеспечения и применения КИИС: система контроля качества электроэнергии, система сбора и обработки хроматографической информации. Влияние требований по точности и помехозащищенности на выбор структуры, интерфейса и отдельных узлов КИИС.
Проектирование цифровых фильтров: постановка задачи и ее решение на основе современных программ.
Заключение: перспективы развития компьютерных измерений.
4.2.2. Практические занятия:
6 семестр
№1. Математическое описание аналоговых и дискретных сигналов во временной и частотной областях;
№2. Математические модели аналоговых и дискретных линейных систем;
№3. Контрольная работа;
№4. Расчет погрешностей аналого-цифровых преобразований;
№5. Цифровая обработка сигналов измерительной информации;
№6. Контрольная работа;
№7. Зачет.
4.3. Лабораторные работы:
6 семестр
№ 1. Статистические и спектральные характеристики аналоговых сигналов измерительной информации, ч. 1;
№2. Статистические и спектральные характеристики аналоговых сигналов измерительной информации, ч. 2;
№3. Дискретизация, квантование измерительных сигналов и последующим восстановлением;
№4. Зачет.
4.4. Расчетные задания: «Расчетные задания учебным планом не предусмотрены».
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы: «Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен».
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся в традиционной форме с использованием основных разделов конспекта лекций в электронном виде.
Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным, практическим и лабораторным занятиям, к контрольным работам, подготовку к зачету.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, защиты лабораторных работ.
Аттестация по дисциплине – дифференцированный зачет.
Оценка за освоение дисциплины на дифференцированном зачете определяется как среднеарифметическая оценка за контрольные работы, защиты лабораторных работ.
В приложение к диплому вносится оценка зачета за 6 семестр.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
1. Р. Лайонс. Цифровая обработка сигналов.-М.: Бином Пресс, 2006, 653 с..
2. , Солодов измерения.-М.: МЭИ, 1998.
б) дополнительная литература:
1. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций / Авторы: ,
, , / СПб.: БХВ-Петербург, 2005.
2. Ратхор измерения. Методы и схемотехника. –М.: Техносфера, 2004.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
1. www. iit1.mpei. *****; www. iit. *****
Электрические и компьютерные измерения. , , Электронный учебно-методический комплекс, 76 стр.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
В качестве средств материально-технического обеспечения дисциплины используются стенды лаборатории специальных методов измерений и компьютерный зал кафедры ИИТ.
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА по всем профилям.
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:
К. т.н., доцент
Старший преподаватель
"СОГЛАСОВАНО":
Директор ИЭТ
к. т.н. профессор
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой
д. т.н., профессор
