Навчальна програма дисципліни «Вимірювальні системи»

MIHICTEPCTBO ОСВІТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

	«ЗАТВЕРДЖУЮ»
	Декан факультету АКС
	(посада)
	(підпис) (ініціали, призвище)
	«____»____________2010 р.

НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ

«Вимірювальні системи»

(назва дисципліни)

для напрямів підготовки (спеціальностей):

6.«Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології»

(шифри напрямів, спеціальностей)

Код дисципліни ЗП-10

Ухвалено методичною комісією факультету		Програму рекомендовано кафедрою
авіаційних і космічних систем		Інформаційно-вимірювальної техніки
(назва факультету)		(назва кафедри)
Протокол № від « » 2010 р.
		(протокол №, дата)
Голова методичної комісії		Завідувач кафедри
		В. Д. Ціделко
(підпис) (ініціали, прізвище)		(підпис) (ініціали, прізвище)

Київ – 2010

І. Загальні відомості

Дисципліна «Вимірювальні системи» входить до циклу професійної та практичної підготовки у системі підготовки бакалаврів за спеціальністю 6.051001 «Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології» і вивчається в восьмому семестрі відповідно до навчального плану.

Статус дисципліни – обов’язковий.

Дисципліна «Вимірювальні системи», код ЗП-10, складається з одного кредитного модуля обсягом 7,0 кредитів ECTS.

Мета дисципліни «Вимірювальні системи» - оволодіння студентами сучасними вимірювальними технологіями, вивчення основних принципів побудови та набуття навичок проектування вимірювальних систем найбільш поширених типів. Вивчення дисципліни має виключне значення для успішної діяльності студентів на всіх наступних стадіях учбового процесу. На профілюючих курсах студент, а по закінченні навчання - молодий спеціаліст (бакалавр, магістр) за фахом, зустрінеться з сучасними інформаційно-вимірювальними системами, які є невід'ємною складовою процесу автоматизації виробничих процесів та наукових досліджень, та забезпечення підвищення продуктивності праці і прискорення науково-технічного прогресу. Теоретичну базу модуля складають:

- математична статистика;

- теорія імовірності;

- теоретичні основи метрології;

- теорія вимірювань;

- теорія систем;

- теорія інформації;

- теорія алгоритмів;

- теорія вибору та прийняття рішень;

- теорія планування та організації експерименту;

- математичне моделювання;

- обчислювальна математика;

- комп’ютерна архітектура;

- психологічна ергономіка.

Дисципліну «Вимірювальні системи» забезпечують такі дисципліни програми підготовки бакалаврів:

- обчислювальна техніка та програмування (НФ-05; 15 кредитів ECTS);

- комп’ютерне моделювання (ЗП-02; 4 кредитів ECTS);

- метрологія та вимірювання (НП-07; 11 кредитів ECTS);

- вимірювальні перетворювачі (НП-08; 7 кредитів ECTS);

- електронні пристрої ІВТ (ЗП-03; 16 кредитів ECTS);

- методи і засоби вимірювань(ЗП-04; 9 кредитів ECTS);

- цифрова обробка сигналів (ЗП-05; 5,5 кредитів ECTS);

- мікроконтролери (ЗП-06; 5,5 кредитів ECTS);

- вимірювальні прилади (ЗП-07; 12 кредитів ECTS);

- програмування вимірювальних приладів (ЗП-08; 5 кредитів ECTS);

- локальні мережі (ЗП-09; 5 кредитів ECTS);

- системне програмування (ВП-01; 4 кредити ECTS).

Дисципліна «Вимірювальні системи» забезпечує такі дисципліни програми підготовки магістрів:

- системи моніторингу та прогнозування (НП-01; 5 кредитів ECTS);

- системи розпізнавання образів (НП-04);

- інтелектуальні засоби вимірювальної техніки (НП-05).

Завдання вивчення дисципліни «Вимірювальні системи» – сформувати у студентів певний рівень знань та умінь, що відповідають вимогам:

- знати основні терміни та тлумачення в галузі проектування, побудови та використання вимірювальних інформаційних систем;

- вміти визначити класифікаційні ознаки системи та її місце у класифікації відповідно до класифікаційних ознак;

- вміти визначити показники якості та ефективність вимірювальної інформаційної системи;

- знати принципи та оволодіти підходами до побудови алгоритмів обробки вимірювальної інформації у вимірювальних інформаційних системах;

- знати принципи побудови та технічної реалізації найбільш поширених типів інформаційно-вимірювальних систем;

- знати технічні засоби ІВС, такі як первинні перетворювачі, вимірювальні канали, інтерфейси, поширені канали передачі інформації і т. ін..;

- мати поняття про використання сучасних інформаційних технологій Internet у вимірювальних інформаційних системах;

- знати принципи системного підходу до проектування вимірювальних інформаційних систем;

- вміти обґрунтувати вимоги до вимірювальної інформаційної системи;

- ознайомитись та практично оволодіти з сучасними засобами проектування вимірювальних інформаційних систем.

Розподіл навчального часу за видами занять та різними формами навчання наведено в табл. І.1.

Таблиця І.1. Розподіл навчального часу

Форма навчання	Семестр	Всього (кредит./год.)	Розподіл навчального часу за видами занять (всього годин)	Індивідуальні завдання (вид)	Семестрова атестація
Лекції	Практичні заняття	Лабораторні роботи	Самостійна робота студента
Денна	8	7/252	54	18	36	144	КП1	екзамен
Заочна	8	2,5/90	12	´	´	78	ДКР2
9	4,5/162	2	´	12	148	КП1	екзамен

1КП – курсовий проект

2ДКР – домашня контрольна робота

ІI. Зміст навчального матеріалу

Вступ та огляд дисципліни.

Розділ І Загальні відомості про вимірювальні системи. Класифікація ІВС.

Тема І.1 Основні поняття та визначення. Галузі використання вимірювальних інформаційних систем.

Тема І.2 Архітектура вимірювальної інформаційної системи.

Тема І.3 Модель функціонування вимірювальної інформаційної системи.

Тема І.4 Класифікація вимірювальних інформаційних систем.

Тема І.5 Роль комп’ютерів в вимірювальних системах.

Розділ ІI Ефективність та показники якості вимірювальної інформаційної системи.

Розділ ІІI Проектування алгоритмів обробки інформації у вимірювальних інформаційних системах.

Тема ІІI.1 Випадкові події, величини, процеси.

Тема ІІI.2 Оцінювання та фільтрація параметрів сигналів.

Тема ІІI.3 Алгоритми цифрової обробки сигналів.

Тема ІІI.4 Обробка інформації на вищих рівнях.

Тема ІІI.5 Сучасні методи цифрової обробки інформації.

Тема ІІI.6 Системи вимірювання незалежних вхідних величин.

Тема ІІI.7 Багатовимірні вимірювальні системи.

Тема ІІI.9 Статистичні вимірювальні системи.

Тема ІІI.10 Системи автоматичного контролю.

Тема ІІI.11 Системи технічної діагностики.

Тема ІІI.12 Телевимірювальні системи.

Тема ІІI.13 Вимірювальні системи в складі систем керування об’єктами.

Розділ IV Технічні засоби вимірювальних систем.

Тема IV.1 Вимірювальні перетворювачі інформації.

Тема IV.2 Вимірювальні комутатори.

Тема IV.3 Захист вхідних вимірювальних ланцюгів вимірювальних систем від завад.

Тема IV.4 Канали передачі інформації.

Розділ V Комп’ютерні вимірювальні інформаційні системи.

Тема V.1 Архітектура комп’ютерної вимірювальної інформаційної системи.

Тема V.2 Засоби збору та первинної обробки інформації.

Тема V.3 Обчислювальні засоби ІВС.

Тема V.4 Стандартні інтерфейси.

Тема V.5 Засоби зберігання інформації.

Тема V.6 Засоби відображення інформації.

Тема V.7 Технології DAQ (data acquisition – збір даних).

Тема V.8 Internet технології.

Розділ VІ Системотехнічне проектування вимірювальних систем.

Тема VІ.1 Зміст системотехнічного проектування вимірювальних систем.

Тема VІ.2 Методологія системного підходу до проектування вимірювальних систем.

Тема VІ.3 Система обробки вимірювальної інформації як об’єкт проектування.

Тема VІ.4 Планування вимірювального експерименту при проектуванні вимірювальних систем.

Тема VІ.5 Метрологічні характеристики вимірювальних систем.

Тема VІ.6 Часові характеристики вимірювальних систем.

Тема VІ.7 Оцінка ефективності вимірювальних систем.

Розділ VІІ Сучасні засоби конструювання вимірювальних систем.

Тема VІІ.1 Графічні комплекси проектування технічних засобів.

Тема VІІ.2 Інтерактивні комплекси графічного програмування.

Тема VІІ.3 Лабораторія віртуальних приладів LabVIEW.

Тема VІІ.4 Технології DAQ в LabVIEW.

ІII. Приблизна тематика практичних занять

Приблизний перелік та тематика практичних занять:

Практичне заняття 1. Архітектура вимірювальних систем.

Практичне заняття 2. Статистичні вимірювальні системи.

Практичне заняття 3. Кореляційні вимірювальні системи.

Практичне заняття 4. Спектральні вимірювальні системи.

Практичне заняття 5. Системотехнічне проектування вимірювальних систем.

Практичне заняття 6. Побудова алгоритмів роботи вимірювальних систем.

Практичне заняття 7. Проектування вимірювальних каналів ВС.

Практичне заняття 8. Розрахунок вимірювальних каналів ВС.

Практичне заняття 9. Розрахунок похибок вимірювального каналу ВС.

ІV. Приблизний перелік лабораторних робіт

Приблизний перелік та тематика лабораторних робіт:

Лабораторна робота 1 Системи з віддаленим доступом.

Лабораторна робота 2 Дослідження методів спектрального аналізу (віддалений доступ).

Лабораторна робота 3 Статистична вимірювальна система.

Лабораторна робота 4 Кореляційна вимірювальна система.

Лабораторна робота 5 Спектральна вимірювальна система.

Лабораторна робота 6 Автоматизоване робоче місце метролога АРМ-М.

Лабораторна робота 7 Тензометрична вимірювальна система.

Лабораторна робота 8 Віброакустична ІВС з інтелектуальними віброперетворювачами.

V. Індивідуальні семестрові завдання

Навчальним планом дисципліни визначені курсовий проект (КП), та домашня контрольна робота (ДКР), що виконується студентами заочної форми навчання під час самостійної роботи (СРС). Виконання курсового проекту сприяє більш поглибленому вивченню студентом теоретичного матеріалу, формуванню вмінь використання знань для вирішення відповідних практичних завдань.

Терміни видачі, виконання і захисту індивідуальних завдань визначаються графіком, що розробляється кафедрою на кожний семестр. Індивідуальні завдання виконуються студентами самостійно із забезпеченням необхідних консультацій з окремих питань з боку викладача. Наявність позитивних оцінок, отриманих студентом за індивідуальні завдання, є необхідною умовою допуску до семестрового контролю з даної дисципліни.

Курсовий проект – це творче індивідуальне завдання, кінцевим результатом виконання якого є розробка нового продукту (пристрою, обладнання, технологічного процесу, апаратних і програмних засобів тощо (або їх окремих частин)). Курсовий проект містить розрахунково-пояснювальну записку, креслення та інші матеріали, які визначаються завданням на курсове проектування. Курсовий проект виконується студентом самостійно під керівництвом викладача протягом визначеного терміну в одному семестрі згідно з технічним завданням на основі знань та умінь, набутих з даної та суміжних дисциплін, а також матеріалів промислових підприємств і науково-дослідних установ, патентів тощо.

Виконання курсового проекту сприяє розширенню і поглибленню теоре­тичних знань, розвитку навичок їх практичного використання, самостійно­го розв’язання конкретних завдань.

Тематика курсових проектів повинна відповідати завданням навчальної дисципліни і тісно пов’язуватися з практичними потребами конкретного фаху. Тематика курсових проектів затверджується на засіданні кафедри.

Мета, завдання та порядок виконання курсового проекту, зміст та обсяг його окремих частин, характер вихідних даних, а також інші вимоги наводяться у методичних вказівках до курсового проектування.

На виконання курсового проекту у робочій навчальній програмі дисципліни необхідно передбачити не менше 40-30 годин СРС. Студентам надається право вибору теми курсового проекту або пропонується висунути власну тему. Закріплення тем курсових проектів за студентами реєструється у журналі із зазначенням дати.

Захист курсового проекту проводиться прилюдно перед комісі­єю у складі двох викладачів кафедри, в тому числі і керівника курсо­вого проекту.

Результати захисту курсового проекту (роботи) оцінюються за чотирибальною шкалою («відмінно», «добре», «задовільно», «незадовільно»).

Студент, який без поважної причини не подав курсовий проект у зазначений термін або не захис­тив його, вважається таким, що має академічну заборгованість. При отриманні незадовільної оцінки студент за рішенням комісії виконує курсовий проект за новою темою або перепрацьовує попе­редню роботу в термін, визначений деканом факультету.

Контрольна робота (домашня контрольна робота - ДКР) виконується студентами заочної форми навчання під час СРС. Контрольна робота передбачає відповіді на теоретичні питання самостійно вивчені студентом і самостійне виконання студентом певної практичної роботи на основі засвоєного теоретичного матеріалу.

Тематика ДКР відповідає змісту дисципліни (кредитного модуля).

Терміни видачі, виконання і захисту ДКР визначаються графіком, що розробляється на кожний семестр. ДКР виконується студентами самостійно із забезпеченням необхідних консультацій з окремих питань з боку викладача.

Результати захисту ДКР оцінюються відповідно до Положення про рейтингову систему оцінки успішності студентів з дисципліни, що додається.

Студент, який без поважної причини не подав ДКР у зазначений термін або не захис­тив його, вважається таким, що має академічну заборгованість. При отриманні незадовільної оцінки студент перепрацьовує роботу у визначений термін. Наявність позитивної оцінки за ДКР є необхідною умовою допуску до семестрового контролю з даної дисципліни.

VI. Контрольні роботи

Модульна контрольна робота проводиться після вивчення логіч­но завершеної частини навчальної програми дисципліни. Відповідно до навчальної програми проводиться дві модульні контрольні роботи у формі письмової контрольної роботи або тестування.

VII. Методичні вказівки

При складанні робочих навчальних програм до дисципліни (кредитного модуля) для денної та заочної форми навчання слід враховувати розподіл навчального часу за видами занять. Так, для студентів заочної форми навчання більша частина навчального часу дається на самостійну роботу, в той час як лекції та лабораторні роботи обмежені, а практичні заняття не передбачені.

VIII. Навчально-методичні матеріали

Інформаційно-методичне забезпечення включає методичні вказівки та інструктивно-методичні матеріали для студентів щодо проведення практичних занять, лабораторних робіт, виконання курсового проекту та розрахунково-графічної роботи.

Основна навчальна література.

1. , Измерительные информационные системы: структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование: Учеб. Пособие для вузов. – 2-е изд. Перераб. И доп. –М.: Энергоатомиздат, 1985. – 440 с.: ил.

2. , Интерфейсы средств экспериментальной информатики (измерения, контроль, диагностика, испытания), часть 1. –К.: НТУУ «КПИ». 1995.

3. , Интерфейсы средств экспериментальной информатики (измерения, контроль, диагностика, испытания), часть 2. –К.: НТУУ «КПИ». 1996.

4. , . Методическое пособие по использованию интегрированной среды разработчика LabVIEW, часть первая, для бакалавров 6.0913 – Метрология и измерительная техника. –К.: НТУУ «КПИ», 1996. – 91 с.: ил.

5. , , Шантырь измерительных каналов информационно-измерительных систем. Методи­ческие указания к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию по курсу «Информационно-измерительные системы». –К.: НТУУ «КПИ». 1992.

6. , , Миронов Н А., , Методические указания к лабораторным работам по курсу «Информа­ционно-измерительные системы», часть 1. –К.: НТУУ «КПИ». 1994.

7. , Яремчук Н А., Нагаец Е В. (под обшей редакцией ), Метрологическая аттестация алгоритмов и программ ин­формационно-измерительных систем. Методическое пособие. –К.: НТУУ «КПИ». 1993.

8. , , Методические указания к лабораторным работам по курсу «Информационно-измери­тельные системы», часть 2. –К.: НТУУ «КПИ». 1994.

9. , , Основы теории и расчета информационно-измерительных систем. - М.: Машиностроение. 1991.

10. Бендат Дж., Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. –М.: Мир, 1989. – 540 с.: ил.

11. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях: В 2-х томах. Пер. с франц. –М.: Мир, 1983. – т.с.: ил.

12. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях: В 2-х томах. Пер. с франц. –М.: Мир, 1983. – т.с.: ил.

13. . Интерфейс «человек-компьютер», М., Мир, 1990.

14. Метрологическое обеспечение измерительных информационных систем (теория, методология, организация.). Под ред. . - М.: Изд-во стандартов, 1991

Додаткова навчальна література.

1. , , Глухимчук указания к изучению курса «Информационно-измерительные системы». –К.: НТУУ «КПИ». 1989.

2. , Яремчук Н А., Метрологическое обеспечение систем. Методическое пособие, Киев, УМКВО, 1988.

3. Учебный курс MathCAD 2001. – СПб.: Питер, 2001 г. – 640 с.

4. Шантырь техника и программирование. Кредитный модуль НФ-05/2 «Информационные технологии в профессиональной области». Методические указания к выполнению расчетно-графической работы. - К: НТУУ «КПІ». 20с., ил.

5. , Web-проект. Руководство по созданию Web-сайтов от концепции…до публикации. – К.: Вібра Лабораторія. 2006. – 208 с.

6. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC, XT/AT, М., Финансы и статистика, 1992.

7. У. Томпкинс, Дж. Уэбстер. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC, M.: Мир, 1992.

8. . Искусство схемотехники. В 3-х томах, - М.:, Мир. 1993.

9. , , LabVIEW для новичков и специалистов. –М.: Горячая линия – Телеком, 2004. – 384 с.: ил.

10. В. М, Агеев, , Приборные комплексы летательных аппаратов и их проектирование, М., Машиностроение, 1990.

11. А К. и др.. Адаптивные телеизмерительные системы, Л., Энергоиздат. 1981

Знаходження навчальної літератури: науково-технічна бібліотека НТУУ «КПІ», кабінет курсового та дипломного проектування кафедри ІВТ.

Навчальна програма складена на основі освітньо-професійної програми СВО

6.«Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології»

(шифри напрямів, спеціальностей)

Розробник програми

Старший викладач кафедри інформаційно-вимірювальної техніки

(вчена ступінь, звання, прізвище та ініціали автора (ів) програми)

(підпис) (прізвище га ініціали)

19 квітня 2010 р.