Опис кредитного модуля

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

"КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

Кафедра інформаційно-вимірювальної техніки

ОПИС КРЕДИТНОГО МОДУЛЯ

«Вимірювальні системи». Код дисципліни ЗП-10

(назва та код кредитного модуля)

дисципліна «Вимірювальні системи»

(дисципліна)

для напрямів підготовки (спеціальностей):

6.«Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології»

(шифри та назви напрямів, спеціальностей)

Київ – 2010

Опис кредитного модуля

Код дисципліни ЗП-10, кредитний модуль «Вимірювальні системи»,

дисципліна «Вимірювальні системи».

(код та назва кредитного модуля, дисципліни)

Статус кредитного модуля обов’язковий

(обов’язковий або за вільним вибором студента)

Лектор Шантир Сергій Валерійович, старший викладач

(прізвище, ім'я та по батькові, посада)

Факультет авіаційних і космічних систем

(назва)

Кафедра інформаційно-вимірювальної техніки

(назва)

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.

ІІ. Розподіл навчального часу

Розподіл навчальних годин дисципліни за видами навчальних занять із зазначенням кількості модульних контрольних робіт (МКР) та виду індивідуального завдання відповідно до робочих навчальних планів наведено в табл. II.1.

Таблиця II.1. Розподіл навчального часу

Семестр	Код кредитного модуля	Всього (кредит./год)	Розподіл за видами занять (всього год./год. у тижні)	Самостійна робота + єкзамен студентів, год	Модульні контрольні роботи (кількість)	Індивідуальні завдання (вид)	Семестрова атестація
Лекції	Практичні заняття	Лабораторні роботи
8	ЗП-10	7/252	54/6	18/2	36/4	144	2	КП1	екзамен

1 КП – курсовий проект

ІІІ. Мета і завдання кредитного модулю

Мета дисципліни «Вимірювальні системи» - оволодіння студентами сучасними вимірювальними технологіями, вивчення основних принципів побудови та набуття навичок проектування вимірювальних систем (ВС) 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 (магістр) за фахом, зустрінеться з сучасними інформаційно-вимірювальними системами (ІВС), 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:

o математична статистика;

o теорія імовірності;

o теоретичні основи метрології;

o теорія вимірювань;

o теорія систем;

o теорія інформації;

o теорія алгоритмів;

o теорія вибору та прийняття рішень;

o теорія планування та організації експерименту;

o математичне моделювання;

o обчислювальна математика;

o комп’ютерна архітектура;

o психологічна ергономіка.

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

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

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

o мови програмування, системне програмування (ВП-01/а; 4 кредита ECTS);

o метрологія та вимірювання (НП-07; 10 кредитів ECTS);

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

o електронні пристрої ІВТ (ЗП-03; 15 кредитів ECTS);

o мікроконтролери (ЗП-06; 6,5 кредитів ECTS);

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

o цифрова обробка сигналів (ЗП-05; 6 кредитів ECTS);

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

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

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

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

o інтелектуальні засоби вимірювальної техніки;

o програмне забезпечення інтелектуальних засобів вимірювальної техніки;

o системи моніторингу та прогнозування;

o проектування систем моніторингу та прогнозування.

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

o вміти визначити місце вимірювальної системи у класифікації відповідно до класифікаційних при знаків;

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

o знати технічні засоби ІВС, такі як первинні перетворювачі, вимірювальні канали, інтерфейси, поширені канали передачі інформації та ін..;

o мати поняття про використання сучасни інформаційних технологій Internet при побудові вимірювальних систем;

o вміти визначити ефективність та показники якості вимірювальної системи;

o оволодіти підходами до проектування алгоритмів обробки інформації у вимірювальних системах;

o знати принципи системного підходу до проектування вимірювальних систем та оволодіти методологією системного проектування;

o вміти обгрунтовувати вимоги до вимірювальної системи;

o вміти виконати планування вимірювального експерименту при проектуванні вимірювальної системи;

o ознайомитись з сучасними засобами конструювання вимірювальних систем.

ІV. Зміст кредитного модуля

Перелік основних питань кредитного модуля з розподілом на розділи, теми:

Вступ та огляд дисципліни.

Розділ І. Загальні відомості про вимірювальні системи. Класифікация ІВС.

Тема І.1. Основні поняття та визначення. Галузі використання ІВС.

Тема І.2. Узагальнена структурна схема вимірювальної системи.

Тема І.3. Модель функціонування вимірювальної системи. Змістовні логічні схеми алгоритмів.

Тема І.4. Класифікація ІВС по призначенню.

Тема І.5. Класифікація ІВС по виду вхідної та вихідної інформації.

Тема І.6. Класифікація ІВС по принципам побудови.

Тема І.7. Роль комп’ютерів в вимірювальних системах.

Розділ ІI. Ефективність та показники якості вимірювальної системи.

Розділ ІІI. Архітектура інформаційно-вимірювальної системи.

Тема ІІI.1. Основні принципи архітектурного проектування.

Тема ІІI.2. Структурний граф системи.

Тема ІІI.3. Оптимізація структурного графа.

Розділ ІV. Проектування алгоритмів обробки інформації в ІВС.

Тема ІV.1. Випадкові події.

Тема ІV.2. Випадкові величини.

Тема ІV.3. Випадкові процеси.

Тема ІV.4. Оцінювання та фільтрація параметрів сигналів.

Тема ІV.5. Алгоритми цифрової обробки сигналів.

Тема ІV.6. Обробка інформації на вищих рівнях.

Тема ІV.7. Сучасні методи цифрової обробки інформації.

Тема ІV.8. Системи вимірювання незалежних вхідних величин.

Тема ІV.9. Багатовимірні вимірювальні системи.

Тема ІV.10. Статистичні вимірювальні системи.

Тема ІV.11. Системи автоматичного контролю.

Тема ІV.12. Системи технічної діагностики.

Тема ІV.13. Телевимірювальні системи.

Тема ІV.14. Вимірювальні системи в складі систем керування об’єктами.

Розділ V. Технічні засоби інформаційно-вимірювальних систем.

Тема V.1. Первинні перетворювачі інформації.

Тема V.2. Засоби збору та первинної обробки інформації.

Тема V.3. Канали передачі інформації.

Тема V.4. Стандартні інтерфейси вимірювальних систем.

Тема V.5. Обчислювальні засоби ІВС.

Тема V.6. Засоби зберігання інформації.

Тема V.7. Засоби відображення інформації.

Тема V.8. Технології DAQ (data acquisition – збір даних).

Тема V.9. Internet технології.

Розділ VІ. Принципи системного підходу до проектування вимірювальних систем.

Тема VІ.1. Методологія системного проектування.

Тема VІ.2. Обґрунтування вимог до вимірювальної системи.

Тема VІ.3. Задачі системного проектування вимірювальних систем.

Тема VІ.4. Система обробки вимірювальної інформації як об’єкт проектування.

Тема VІ.5. Планування вимірювального експерименту при проектуванні ІВС.

Розділ VІІ. Системотехнічне проектування вимірювальних систем.

Тема VІІ.1. Зміст системотехнічного проектування вимірювальних систем.

Тема VІІ.2. Метрологічні характеристики вимірювальних систем.

Тема VІІ.3. Часові характеристики вимірювальних систем.

Тема VІІ.4. Оцінка ефективності ІВС.

Розділ VІІІ. Сучасні засоби конструювання вимірювальних систем.

Тема VІІІ.1. Графічні комплекси проектування технічних засобів.

Тема VІІІ.2. Інтерактивні комплекси графічного програмування.

Тема VІІІ.3. Лабораторія віртуальних приладів LabVIEW.

Тема VІІІ.4. Технології DAQ в LabVIEW.

V. Методи навчання та інформаційно-методичне забезпечення

Навчальним планом дисципліни передбачені такі види навчальних занять: лекції, практичні та лабораторні заняття. Під час СРС студентами виконується курсовий проект (КП). Контроль знань та вмінь їх практично використовувати здійснюється проведенням МКР.

Лекції - основний вид навчальних занять. Лекції призначені для викладення теоретичного матеріалу є елементами курсу лекцій, що охоплює основний теоретичний матеріал одної або декількох тем кредитного модуля дисципліни. Те­матика лекцій визначається робочою навчальною програмою дисципліни.

Практичні заняття – вид навчальних занять на яких студенти під керівництвом викладача шляхом виконання певних відповідно сформульованих завдань закріплюють теоретичні положення навчальної дисципліни і набувають вмінь та навичок їх практичного застосування. На практичні занятьття виноситься наступний навчальний матеріал: архітектура вимірювальних систем; статистичні вимірювальні системи; кореляційні вимірювальні системи; спектральні вимірювальні системи; системотехнічне проектування вимірювальних систем; побудова алгоритмів роботи вимірювальних систем; проектування вимірювальних каналів ВС; розрахунок вимірювальних каналів ВС; розрахунок похибок вимірювального каналу ВС. Але остаточно перелік тем визначається робочою навчальною прог­рамою дисципліни.

Практичне заняття включає постановку загальної проблеми (завдання) викладачем та її обговорен­ня за участю студентів, розв’язання задач з їх обговоренням, проведення контролю знань, вмінь та навичок, вирішення контрольних завдань, їх перевірка та оцінювання.

Оцінки, одержані студентом за окремі практичні заняття враховуються при визначенні рейтингу відповідно до Положення про рейтингову систему оцінки успішності студентів з даної дисципліни, що додається.

Лабораторне заняття – вид навчального заняття, на якому студент під керів­ництвом викладача проводить натурні або імітаційні експеримен­ти чи дослідження з метою практичного підтвердження окремих теоретич­них положень, набуває практичних навичок роботи з лабораторним обладнанням, оснащенням, обчислювальною техні­кою, вимірювальною апаратурою, оволодіває методикою експерименталь­них досліджень в конкретній предметній галузі та обробки отриманих результатів.

Приблизний перелік лабораторних робіт, що виконуються на лабораторних заняттях: системи з віддаленим доступом; дослідження методів спектрального аналізу (віддалений доступ); статистична вимірювальна система; кореляційна вимірювальна система; спектральна вимірювальна система; автоматизоване робоче місце метролога АРМ-М; тензометрична вимірювальна система; віброакустична ВС з інтелектуальними віброперетворювачами. Остаточно перелік тем визначається робочою навчальною прог­рамою дисципліни.

Лабораторне заняття включає проведення контролю підготовленості сту­дентів до виконання конкретної лабораторної роботи, виконання власне лабораторних досліджень, оформлення індивідуального звіту про виконану роботу та його захист перед викладачем. Виконання лабораторної роботи оцінюється відповідно до Положеннях про рейтингову систему оцінки успішності студентів.

Лабораторні заняття проводяться у спеціально оснащених навчальних лабораторіях з використанням обладнання, пристосованого до умов нав­чального процесу (лабораторних макетів, установок та ін.). Деякі лабораторні заняття проводяться в умовах приближених до реального про­фесійного середовища (в наукових лабораторіях).

Оцінки, одержані студентом за окремі лабораторні заняття враховуються при визначенні рейтингу відповідно до Положення про рейтингову систему оцінки успішності студентів з даної дисципліни, що додається.

Модульний контроль – це контроль знань студентів після вивчення логіч­но завершеної частини навчальної програми дисципліни. Цей контроль тематичний і проводитися у формі модульної контрольної роботи або тестування. МКР запланована відповідно до навчальної програми дисципліни. Мета МКР – контроль знань та вмінь студентів практично використовувати отримані знання. МКР передбачає самостійне виконання студентом певної практичної роботи на основі засвоєного теоретичного матеріалу. У восьмому семестрі виконуються дві модульні контрольні роботи. Модульний контроль є необхід­ним елементом модульно-рейтингової технології навчального процесу[1].

Інформаційно-методичне забезпечення дисципліни включає навчальну літературу, методичні вказівки та інструктивно-методичні матеріали для практичних та лабораторних занять, виконання курсового проекту та ін..

Основна навчальна література.

1. , Измерительные информационные системы/Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование. –М.: Энергоатомиздат, 19с.: ил.

2. , , Нагаец аттестация алгоритмов и программ информационно-измерительных систем. Учебное пособие. –К.: КПИ. 19с.: ил.

3. Д., , Методическое пособие по использованию интегрированной среды разработчика LabVIEW. часть 1. -К.: НТУУ «КПИ», , 1996. – 91 с.: ил.

4. Циделко В. Д.. Интерфейсы средств экспериментальной информатики. Учебное пособие в 2-х частях. Ч.1, - К.: НТУУ «КПИ», 19с.: ил.

5. Циделко В. Д.. Интерфейсы средств экспериментальной информатики. Учебное пособие в 2-х частях. Ч.2, - К.: НТУУ «КПИ», 19с.: ил.

6. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC:Пер. с англ./Под. Ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера. –М.: Мир, 1992. – 592 с.: ил.

7. Бендат Дж., Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. –М.: Мир, 19с.: ил.

8. , , Введение в системный анализ, - М.: «Высшая школа», 1989.

9. Тревис Дж. LabVIEW для всех/ Джеффри Тревис: Пер. с англ. –М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2004. – 544 с.: ил. ISBN -2.

10. , , LabVIEW для новичков и специалистов. –М.: Горячая линия – Телеком, 2004. – 384 с.: ил. ISBN -X.

Додаткова навчальна література.

1. . Вступ до теорії систем. Методичні вказівки до вивчення курсу. –К.: НТУУ «КПІ», 19с.: іл..

2. Шантырь техника и программирование. Методические указания по курсу, - К.: НТУУ «КПІ». 2002., - 26 с.

3. , 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.

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

5. Р. Джордейн, Справочник программиста персональных компъютеров типа IBM PC, XT/AT, М., Финансы и статистика, 1992.

6. Проектирование пользовательского интерфейса на персональных компъютерах фирмы IBM (Стандарт фирмы IBM), DBS LTD, 1992.

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

Розклад консультацій з дисципліни визначається графіком, що розробляється на кожний семестр.

VI. Мова

Мова викладання – українська, російська, англійська.

VII. Характеристика індивідуальних завдань

Навчальним планом дисципліни визначено виконання курсового проекту (КП), що виконується під час СРС. Курсовий проект це творча індивідуальна робота, яка 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, та сприяє розширенню і поглибленню теоре­тичних знань, розвитку навичок їх практичного використання, самостійно­го розв’язання конкретних завдань.

Виконання КП передбачає самостійне вирішення конкретної практичної навчальної задачі розробки вимірювальної системи або її компоненту з використанням відомого, а також самостійно вивченого теоретичного матеріалу. Кінцевим результатом виконання КП є розробка нового продукту (пристрою, обладнання, технологічного процесу, апаратних і програмних засобів тощо, або їх окремих частин). Зміст роботи складається з розробки, оформлення розрахунково-пояснювальної записки, яка містить розділи, зазначені у завданні на курсовий проект, креслення, графічний матеріал відповідно до чинних нормативних вимог ЄСПД і ЄСКД та інші матеріали.

Тематика, терміни видачі, графік виконання і захисту курсових проектів визначаються та затверджується на засіданнях кафедр на кожний семестр. КП та результати його захисту оцінюються відповідно до Положення про рейтингову систему оцінки успішності студентів з дисципліни Наявність позитивних оцінок, отриманих студентом за виконання та захист КП, є необхідною умовою допуску до семестрового контролю з даної дисципліни. КП виконуються студентами самостійно із забезпеченням необхідних консультацій з окремих питань з боку викладача.

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.

VIII. Методика оцінювання

Успішність вивчення кредитного модуля дисципліни оцінюється сумою набраних балів, які одержані студентом за окремі практичні заняття, лабораторні заняття, КП, МКР – рейтинговою оцінкою (RD). Шкала рейтингу, критерії оцінювання та відповідні рівні наведено в Положеннях про рейтингову систему оцінки успішності студентів, які ухвалюються на засіданні кафедри.

IX. Організація

Кредитний модуль «Вимірювальні системи» дисципліни «Вимірювальні системи» має статус нормативної навчальної дисципліни за циклом професійної та практичної підготовки у системі підготовки бакалаврів і є обов’язковим для вивчення та семестрової атестації при формуванні індивідуального навчального плану студента.

Опис кредитного модуля розробив

старший викладач кафедри ІВТ С. Шантир

20 квітня 2009 р.

[1] Див. “Положення про рейтингову систему оцінки рівня підготовки студентів”.