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 200100 проф. | Зав. кафедрой приборостроения проф. |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Теоретические основы контроля технических и природных объектов»
(наименование по рабочему учебному плану)
Направление подготовки: 200100 «Приборостроение»
Программа подготовки: «Приборы и системы горного и технического надзора и контроля»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: доцент
Санкт-Петербург
2012
1. Цель и задачи дисциплины
Цель преподавания дисциплины – приобретение магистрантами теоретических и практических знаний о современных конструкционных материалах, методах конструирования деталей и изделий из них, методах и приборах контроля запроектированных эксплуатационных параметров, как в процессе изготовления изделий, так и в процессе их эксплуатации. Отдельное внимание уделяется контролю качества и безопасной эксплуатации природных объектов, в том числе шахт, горных выработок, карьеров, нефтяных и газовых месторождений. В процессе достижения цели ведётся формирование общекультурных и профессиональных компетенций в области теории проектирования и расчёта вышеуказанных объектов, применения разнообразных физических полей для контроля их эксплуатационных характеристик, прогнозирования надёжности.
Задачи дисциплины – формирование у магистрантов устойчивых базовых знаний о характеристиках и классификация объектов контроля: веществах, материалах, изделиях, природной среде, приобретение сведений о физических и физико-химических свойствах веществ и изделий из них как объектов контроля, дефектах материалов, природной среды, методах и приборах их обнаружения.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Курс «Теоретические основы контроля технических
и природных объектов» входит в состав специальных дисциплин профессионального цикла подготовки магистров по специальности «200100 «Приборостроение» и изучается магистрантами профиля подготовки: «Приборы и методы контроля качества и диагностики», в течение 1 семестра 2 курса. Для освоения курса обучающийся должен иметь высшее образование (квалификацию бакалавра или специалиста), обладать устойчивыми знаниями по Физике, Химии, Физическим методам получения информации и успешно закончить обучение по программе подготовки 1 курса магистратуры.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование у магистрантов следующих компетенций: ОК-21, ОК-23, ПК-1, ПК-2, ПК-5, ПК-7, ПК-13, ПК-20, ПК-23, ПК-28.
В результате изучения дисциплины будущий магистр должен:
Знать: физические явления и эффекты, положенные в основу разнообразных приборов контроля материалов и природной среды, основные этапы развития в России и за рубежом приборов создаваемых человеком для познания окружающей среды, добычи полезных ископаемых, обеспечения безаварийной работы разнообразных искусственных и естественных объектов из разнообразных материалов в условиях меняющихся климатических факторов.
Уметь: выбирать методы контроля технических и природных объектов, приборы для их применения и разрабатывать методики контроля конкретных изделий.
Владеть: навыками выбора приборов для решения конкретных задач контроля и методологией их применения на практике.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 4 зачётные единицы.
Вид учебной работы | Всего часов | |
Аудиторные занятия (всего) | 51 | |
В том числе: |
| |
Лекции | 17 |
|
Практические занятия (ПЗ) | 34 |
|
Семинары (С) | 0 |
|
Лабораторные работы (ЛР) | 0 |
|
Самостоятельная работа (всего) | 57 |
|
В том числе: |
| |
Работа с литературой | 57 |
|
Подготовка к экзамену | 36 |
|
Вид аттестации (зачёт, экзамен) | экзамен |
|
Общая трудоёмкость, час | 144 |
|
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1 | Введение. Предмет курса и задачи его изучения | Понятие об основных этапах развития человечества, социальных и экономических предпосылках познания человеком окружающей природы. Роль контроля в жизни человека в разных социальных формациях и приборов в процессе познания и становления человека. Методология измерения и контроля технических и природных объектов и её изменение в процессе формирования и изменения производственных отношений и социальных формаций. Формирование специальной терминологии, применяемой в теории и практике контроля и технических измерений. Роль современных методов контроля и измерений в научных исследованиях и производственных процессах. Методологические основы научного познания через контроль технических и природных объектов. |
2 | Раздел 1. Предпосылки к созданию теоретических основ контроля технических и природных объектов от возникновения человечества и до нашего времени | Развитие техники как результат эволюции человечества. Изменение методологии применения методов и приборов контроля в зависимости от социально-политических условий. Первые приборы для познания природы. Учёные, внесшие значимый вклад в развитие теоретических и практических основ контроля технических и природных объектов |
3 | Раздел 2. Технические и природные объекты контроля и их классификация | Общая характеристика и классификация объектов контроля: веществ, материалов, изделий, природной среды. Вещества и их агрегатные состояния веществ: газы, жидкости, твердые вещества. Общие сведения о физических и физико-химических свойствах веществ как объектов контроля. Минерально-сырьевые ресурсы как объект контроля в процессе разведки, добычи и использования. |
4 | Раздел 3. Теоретические основы взаимодействия электромагнитных и акустических полей с материалами в конструкциях. Конструкционные материалы и их дефекты, ведущие к снижению реальной несущей способности | Теоретические основы взаимодействия электромагнитных полей рентгеновского, ультрафиолетового, видимого, инфракрасного радиоволнового диапазонов с веществом, взаимодействие акустических полей с веществом. Материалы, общие представления о структуре металлических и неметаллических материалов и их механических и химико-физических свойствах. Дефекты материалов в изделиях и способы их контроля. Дефекты технологического происхождения. Эксплуатационные дефекты в условиях статических и переменных нагрузок. |
5 | Раздел 4. Природная среда как объект контроля. Теоретические основы взаимодействия электромагнитных и акустических полей с объектами природной среды | Общая характеристика природной среды как объекта исследования. Теоретические основы взаимодействия электромагнитных и акустических полей с объектами природной среды. Использование разнообразных полей для разведки полезных ископаемых и безопасной эксплуатации месторождений. Природные и антропогенные экологические факторы. Антропогенные химическое и физическое (тепловое, электромагнитное, радиационное, вибрационное, акустическое и др.) загрязнения природной среды. Основные источники загрязнения. Нормирование загрязняющих веществ в воздухе, воде, почве. Контроль соблюдения норм загрязнения природной среды. |
6 | Раздел 5. Роль технических измерений, в формировании качества добываемых минерально-сырьевых ресурсов и промышленной продукции из них. | Понятие о качестве минерально-сырьевых ресурсов и промышленной продукции. Качество промышленной продукции, показатели качества, номенклатура показателей качества, показатели назначения, надежности, взаимозаменяемости, точности, стабильности и др. Квалиметрическая оценка качества продукции. Основные стадии формирования контроля и управления качеством. |
7 | Раздел 6. Общие сведения о методах и приборах контроля минерально-сырьевых ресурсов и промышленной продукции. | Разведка полезных ископаемых и приборы для её эффективного осуществления. Виды технического контроля. Измерения при контроле. Методики выполнения измерений. Выбор средств контроля. Источники погрешностей контроля. Условные вероятности ошибочных и правильных решений. Достоверность контроля. Характеристики выборочного контроля. Статистические методы контроля. Классификация методов контроля по признаку контролируемых свойств объекта. Общая характеристика методов аналитического контроля и методов неразрушающего контроля |
8 | Раздел.7. Практические рекомендации по применению приборов контроля природной среды и промышленных объектов | Области применения различных приборов и методов контроля, комплексное применение методов. Экономическая эффективность применения неразрушающего контроля. Организация контроля в производственных условиях и в процессе эксплуатации. Государственные и международные стандарты в области контроля природной среды, веществ, материалов и изделий. Закон о техническом регулировании. |
9 | Раздел.8. Физические величины, применяемые в технических измерениях и погрешности их определения | Физические величины, единицы величин, системы единиц физических величин. Размерности величин и единиц, анализ размерности. Классификация измерений, виды и методы измерений. Погрешности измерений, классификация погрешностей. Случайные и систематические погрешности. Типовые законы распределения погрешностей измерений. Численные характеристики погрешностей измерений, интервальные характеристики погрешностей. Погрешности прямых, косвенных и совокупных измерений. |
10 | Раздел.9. Принципы построения СИ для технических измерений и контроля | Классификация средств измерений (СИ). Принципы построения СИ. Типовые структурные схемы СИ и их элементы. Сигналы измерительной информации, временное и спектральное представление сигналов. Преобразование сигналов измерительной информации в СИ. Статические и динамические характеристики СИ, математические модели этих характеристик. Информационные характеристики СИ. Погрешности СИ в статике и динамике. Нормирование метрологических характеристик СИ. Методы повышения точности СИ. Обработка и представление результатов наблюдений. Оценивание результатов и погрешностей прямых, косвенных и совокупных измерений с многократными и однократными наблюдениями. |
11 | Раздел 10. Основы метрологии и метрологического обеспечения технических измерений | Предмет и задачи метрологии. Метрологическое обеспечение измерений. Закон РФ об обеспечении единства измерений. Государственная система обеспечения единства измерений. Передача размера единиц от эталона к образцовым и рабочим СИ. Градуировка, поверка СИ. Метрологическая служба. |
12 | Заключение | Роль дисциплины «Теоретические основы контроля технических и природных объектов» в формировании качества выпускаемой продукции и рационального природопользования. Связь дисциплины «Теоретические основы контроля технических и природных объектов» с другими дисциплинами курса |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№п/п | Наименование обеспечиваемых последующих дисциплин | № № разделов дисциплины «Теоретические основы контроля технических и природных объектов», необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
1 | Современные приборы и системы обеспечения горной и промышленной безопасности | + | + | + | |||||||
2 | Приборы и методы дистанционного контроля | + | + | + | + | + | |||||
3 | Магистерская диссертация | + | + | + | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекции | Прак. зан. | Лаб. зан. | Семин. | СРС | Всего час. |
1 | Введение. Предмет курса и задачи его изучения. | 0,5 | 3.5 | 4 | |||
2 | Раздел 1. Предпосылки к созданию теоретических основ контроля технических и природных объектов от возникновения человечества и до нашего времени | 1 | «2 | 5 | 8 | ||
3 | Раздел 2. Технические и природные объекты контроля и их классификация | 2 | 2 | 3 | 7 | ||
4 | Раздел 3. Теоретические основы взаимодействия электромагнитных и акустических полей с материалами в конструкциях. Конструкционные материалы и их дефекты, ведущие к снижению реальной несущей способности | 2 | 4 | 3 | 9 | ||
5 | Раздел 4. Природная среда как объект контроля. Теоретические основы взаимодействия электромагнитных и акустических полей с объектами природной среды | 1 | 4 | 4 | 9 | ||
6 | Раздел 5. Роль технических измерений, в формировании качества добываемых минерально-сырьевых ресурсов и промышленной продукции из них | 2 | 4 | 8 | 14 | ||
7 | Раздел 6. Общие сведения о методах и приборах контроля минерально-сырьевых ресурсов и промышленной продукции | 2 | 4 | 8 | 14 | ||
8 | Раздел.7. Практические рекомендации по применению приборов контроля природной среды и промышленных объектов | 2 | 4 | 8 | 14 | ||
Раздел.8. Физические величины, применяемые в технических измерениях и погрешности их определения | 2 | 4 | 5 | 11 | |||
Раздел.9. Принципы построения СИ для технических измерений | 1 | 4 | 4 | 9 | |||
Раздел 10. Основы метрологии и метрологического обеспечения технических измерений | 1 | 2 | 4 | 7 | |||
Заключение | 0,5 | 1.5 | 2 | ||||
Подготовка к экзамену | 36 | 36 |
6. Лабораторный практикум (лабораторные работы не предусмотрены)
7. Практические занятия
Номер и название раздела (темы) | Наименование практических занятий | Кол-во часов |
Занятие №1 Раздел 1. Предпосылки к созданию теоретических основ контроля технических и природных объектов от возникновения человечества и до нашего времени. Раздел 2. Технические и природные объекты контроля и их классификация | Работа 1.Изучение по предложенной литературе вклада ведущих мировых учёных прошлых веков в формирование современной базы теоретичес- ких основ контроля технических и природных Объектов. Работа 2. Изучение по предложенной литературе современных технических объектов контроля, методик их расчёта на прочность, устойчивость, долговечность и т. д. | 4 |
Занятие №2 Раздел 3. Теоретические основы взаимодействия электромагнитных и акустических полей с материалами в конструкциях. Конструкционные материалы и их дефекты, ведущие к снижению реальной несущей способности | Работа 3. Ознакомление с основами дефектоско- пии, структуроскопии, толщинометрии, интро- скопии, дефектами металлических и неметалл- лических конструкционных материалов в изде- лиях и их влиянии на параметры изделий в про- цессе изготовления и эксплуатации. Работа 4. Ознакомление и изучение требований: 1. ГОСТ 23667-85. Контроль неразрушаю- щий. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы измерения основных параметров 2. ГОСТ 23702-90. Контроль неразрушаю- щий. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний. 3. Работа с литературой под руководством преподавателя | 4 |
Занятие №3 Раздел 4. Природная среда как объект контроля. Теоретические основы взаимодействия электромагнитных и акустических полей с объектами природной среды | Работа 5. Изучение основ рационального приро- допользования, методов контроля объёмов разведанных полезных ископаемых, определения несущей способности пород в процессе их разработки с целью предупреждения техноген- ных катастроф. | 4 |
Занятие №4 Раздел 5. Роль технических измерений, в формировании качества добываемых минерально-сырьевых ресурсов и промышленной продукции из них | Работа 6. Основные стадии формирования контроля и управления качеством, ознакомление и изучение требований: 1. ГОСТ 4.177-85. Система показателей качества продукции. Приборы неразрушающего контроля качества. Номенклатура показателей 2. ГОСТ 26656-85 Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования 3. ГОСТ 18353 -79 Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов | 4 |
Занятие №5 Раздел 6. Общие сведения о методах и приборах контроля минерально-сырьевых ресурсов и промышленной продукции | Работа 7. Виды технического контроля. Измере- ния при контроле. Методики выполнения измере- ний. Выбор средств контроля. Источники погрешностей контроля. Принятие решений по результатам контроля. | 4 |
Занятие №6 Раздел.7. Практические рекомендации по применению приборов контроля природной среды и промышленных объектов | Работа 8. Области применения различных при- боров и методов контроля, комплексное примене- ние методов контроля. Ознакомление с конкрет- ными контрольно-измерильными приборами, дефектоскопами, толщиномерами, структуроско- пами, дальномерами и т. д. Организация контроля в производственных условиях и в процессе эксплуатации. | 4 |
Занятие №7 Раздел.8. Физические величины, применяемые в технических измерениях и погрешности их определения | Работа 9. Государственные и международные стандарты в области контроля природной среды, веществ, материалов и изделий. Закон о техни- ческом регулировании. Физические величины, единицы величин, системы единиц физических величин. Классификация измерений, виды и методы измерений. Погрешности измерений, классификация погрешностей. | 4 |
Раздел.9. Принципы построения СИ для технических измерений | Работа 10. Принципы построения СИ. Типовые структурные схемы СИ и их элементы. Преобразование сигналов измерительной инфор- мации в СИ. Нормирование метрологических характеристик СИ. Методы повышения точности СИ. Конструктивно-технологические, структурные, алгоритмические и комплексные методы повы- шения точности СИ. Подготовка измерительного эксперимента. Технические измерения с однократными и многократными наблюдениями. Обработка и представление результатов наблюю- дений. Оценивание результатов и погрешностей прямых, косвенных и совокупных измерений с многократными и однократными наблюдениями. | 4 |
Занятие №9 Раздел 10. Основы метрологии и метрологического обеспечения технических измерений Заключение | Работа 11. Предмет и задачи метрологии. Метрологическое обеспечение измерений. Закон РФ об обеспечении единства измерений. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные метрологические характеристики средств контроля. | 2 |
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) (курсовые работы не предусмотрены)
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1., Марков метрологии. М.: Изд-во стандартов, 1985.
2. Неразрушающий контроль: справочник: в 7 т./под общ. ред. .-М.: Машиностроение, 2003.
3.Машиностроение: Энциклопедия. Том III-7. Измерения, контроль, испытания и
диагностика / Под ред. . М.: Машиностроение, 1996.
4.Неразрушающий контроль. В 5 кн. / Под ред. . М.: Высш. шк.,
1992.
5. , Илясов измерения и приборы: Учеб. для ву-
зов. М.: Высш. шк., 1989.
6. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды / Под
б) дополнительная литература
7. Потапов. качества и прогнозирование надежности конструкций из композиционных материалов. - Л.: Машиностроение, 1980.
8. Основы научных исследований: учебник для техн. вузов /под ред. , . - М.: Высш. школа, 2005.
Информационно-измерительная техника и технологии: Учеб. для вузов / В. И.
Калашников, , и др.; Под ред. . - М.: Высш. шк.,
2002. 454 с.
9. Методы и средства измерений/, . - М.: Издательский
центр Академия, 2003
Microsoft Office, Statistica.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: ресурсы Интернет.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
а) Лаборатория кафедры «Приборостроение», оснащённая специализированными приборами, дефектоскопами, образцами исследуемых конструкций из металлических и неметаллических материалов, методическими материалами.
б) кафедральный компьютерный центр.
11.Технические и программные средства обеспечения дисциплины
11.1.Описание используемых приборов и компьютерных программ по разделам дисциплины
При реализации настоящей программы изучения дисциплины предусматривается использование активных форм проведения занятий (ознакомление и оценка известных приборов и систем и др.), программы, для ввода информации со специализированных приборов (дефектоскопов) в компьютер и обработки данных с построением таблиц, графиков, диаграмм по полученным данным.
11.2. Перечень расчётных программ
В ходе проведения практических занятий магистранты пользуются компьютерными программами расчёта конструкций на прочность, устойчивость, долговечность, компьютерной программой выбора средств дефектоскопии в зависимости от вида конкретных дефектов.
11.3. Перечень презентаций, фотографий и видеоматериалов
При изучении материала курса по всем разделам материал излагается в виде компьютерных презентаций, снабжённых видеофрагментами.
_____________________________________________________________________________
Разработчик:
кафедра «Приборостроение» доцент
