Рабочая программа дисциплины «технические измерения и приборы»
Скачать 223.69 Kb.
|
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»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ» Направление подготовки: 220700 Автоматизация технологических процессов и производств Профиль подготовки: Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная Составители: доцент кафедры АТПП А.А. Кульчицкий ст. препод. кафедры АТПП В.В. Булатов САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012
Дисциплина “Технические измерения и приборы” призвана дать знания студенту-бакалавру по направлению 220700 “Автоматизация технологических процессов и производств” по современным методам и средствам контроля технологических параметров. Основная задача дисциплины заключается в формировании у бакалавра навыков правильного выбора методов измерений и применения средств измерений для решения конкретной измерительной задачи и представления результатов измерений в соответствии с принципами метрологии и действующими нормативными документами.
Дисциплина “Технические измерения и приборы” относится к дисциплинам вариативной части профессионального цикла. Для изучения этой дисциплины необходимы знания: - основных физических явлений и законов; - физических величин и их единицы измерений; - основных законов электротехники для электрических и магнитных полей; - основных закономерностей измерений; - способов оценки точности измерений. Эти знания и умения формируются у студентов в результате изучения следующих дисциплин: «Высшая математика», «Физика», «Информатика», «Программирование и основы алгоритмизации», «Физические основы информационно-измерительных систем», «Схемотехника систем управления», «Технические средства автоматизации», «Теория автоматического управления» и «Метрология». Материалы дисциплины используются при изучении таких дисциплин, как «Диагностика и надежность автоматизированных систем», «Программное управление», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Промышленные роботы», а также при выполнении выпускной квалификационной работы. 3. Требования к результатам освоения дисциплины: Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: - способностью выполнять работы по расчету и проектированию средств контроля (ПК-18); - способностью к практическому освоению и совершенствованию систем контроля (ПК-20); - способностью использовать современные методы контроля и средства автоматизации (ПК-21); - способностью определять номенклатуру параметров технологических процессов, подлежащих контролю и измерению, устанавливать нормы точности измерений и достоверности контроля (ПК-22); - способностью выполнять проверку и отладку систем контроля, а также их ремонт (ПК-23); - способностью разрабатывать инструкции по эксплуатации приборов (ПК-28). В результате изучения дисциплины студент должен: Знать:
Уметь:
4. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц.
5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины 5 Введение (4 часа) [1], с. 5…21; [2], с. 3…47, 279…297 [3], с. 5…22, 30…32; [5], с. 3…4; [6]; [8]; [10] Цели и задачи изучения дисциплины. Роль методов и средств технических измерений в обеспечении современного производства. Тенденции развития информационных устройств. Общие положения. Основные термины и понятия: измерения, контроль, средства измерения, метод и принцип измерений. Классификация методов: непосредственной оценки, сравнения с мерой (нулевой, дифференциальный). Методы противопоставления, замещения и совпадения. Виды средств измерений (меры, измерительные устройства; информационно-измерительные системы) и их классификация. Раздел 1. Принципы построения измерительных устройств (16 часов) [2], с. 140…145, 189…197; [3], с. 22 … 29, 32…35, 74…82; [5], с. 44…50, 53…101, 123…153; [6]; [9]; [10] 1.1. Государственная система приборов Государственная система приборов. Единство измерений и его обеспечение. Системы стандартов на общетехнические нормы, термины и определения (ГСС, ЕСКД, ЕСТПП, ГСИ). 1.2. Основы построения средств измерений Измерительные устройства как элементы систем управления технологическим оборудованием. Взаимосвязь измерительных устройств, приборов и систем с системами управления различного уровня в гибких автоматизированных производствах. Применение вычислительной техники для обработки результатов измерения и контроля. Основные функциональные блоки средств измерений. 1.3. Метрологические характеристики средств измерений Статическая характеристика. Чувствительность, диапазон преобразования, класс точности. Чувствительность устройств с линейными и нелинейными градуировочными характеристиками. Погрешности измерений. Динамическая характеристика, динамическая погрешность. Быстродействие. Характеристики измерительных преобразователей при воздействии стандартных сигналов. Переходная функция. Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики. Раздел 2. первичные Измерительные преобразователи (26 часов) [2], с. 328…351; [3], с. 126…196; [4], с. 3 … 5; [9]; [10] 2.1. Классификация измерительных преобразователей Преобразователи механических величин в электрические. Классификация измерительных преобразователей: по физическому принципу действия, по наличию контакта с объектом измерения, по принципу выработки информации, по характеру результата измерения. Основные характеристики и схемы включения. 2.2. Параметрические измерительные преобразователи Резистивные измерительные преобразователи. Принцип действия и схемы включения: последовательная, делителя, мостовая. Потенциометрические (реостатные) преобразователи. Устройство проволочных потенциометрических преобразователей. Зависимость градуировочной характеристики потенциометрического преобразователя от величины нагрузки. Реверсивные схемы включения. Основы электротензометрии. Тензорезисторные преобразователи: проволочные, фольговые и полупроводниковые тензорезисторные преобразователи. Основные метрологические характеристики тензорезисторов. Температурная погрешность. Измерительные схемы с тензорезисторами. Уравнение равновесия мостовой измерительной схемы. Терморезисторы. Измерительные схемы включения термо-резисторов. Электромагнитные измерительные преобразователи. Принципы действия. Зависимость изменения тока в катушке преобразователя от изменения длины и площади воздушного зазора. Индуктивные, трансформаторные и магнитоупругие. Используемый физический принцип, материалы, характеристика и конструкция. Особенности расчета параметров. Преимущества и недостатки. Схемы включения электромагнитных преобразователей. Мостовые схемы переменного тока. Векторные диаграммы. Процесс уравновешивания. Уравнение равновесия. Градуировочные характеристики. Частотно-зависимые измерительные схемы. Электростатические измерительные преобразователи. Принцип действия и области применения. Физические основы работы. Типы емкостных преобразователей. Градуировочные характеристики. Зависимость параметров электростатических преобразователей от внешних факторов. Измерительные схемы, их особенности; делители напряжения, мостовая и резонансные схемы. Основные требования, предъявляемые к параметрам емкостных преобразователей; достоинства и недостатки электростатических датчиков. Конструктивные особенности и характеристики емкостных преобразователей, используемых для исследования параметров машин. 2.3. Генераторные измерительные преобразователи Индукционные измерительные преобразователи. Принцип действия и способы получения ЭДС. Вращающиеся измерительные преобразователи. Линейные измерительные преобразователи (акселерометры). Импульсные измерительные преобразователи. Термоэлектрические измерительные преобразователи. Принцип действия. Условие теплового баланса. Применяемые материалы для термопар. Градуировочные характеристики. Способы включения. Компенсация напряжения на холодном спае. Конструктивные особенности термопар. Пьезоэлектрические измерительные преобразователи. Пьезоэлектрические преобразователи. Принцип действия и область применения. Пьезоэффект: прямой и обратный; материалы, используемые в пьезоэлектрических преобразователях, их свойства. Эквивалентная схема пьезоэлектрического преобразователя. Схемы включения. Выходное сопротивление и постоянная времени преобразователя. Пьезорезонансные преобразователи. 2.4. Фотоэлектрические измерительные преобразователи Физические принципы работы, классификация по типу фотоэффекта. Системы энергетических и фотометрических величин. Основные свойства оптического излучения. Интерференция. Источники излучения: лампы накаливания, газоразрядные, лазеры, светодиоды. Приемники света: вакуумные и газонаполненные элементы, фотоумножители, фоторезисторы. Оптроны. Измерительные схемы включения приемников света. Структурные схемы фотоэлектрических преобразователей интенсивности излучения на основе измерения светового потока, отношение двух световых потоков и разности двух световых потоков. Структурные схемы фотоэлектрических преобразователей на основе измерения фазовых сдвигов на частотах оптического диапазона. Структурные схемы фотоэлектрических преобразователей на основе измерения частоты и длины волны излучаемого оптического диапазона. Раздел 3. ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (22 часа) [2] с. 351…384; [3] с. 25 … 29, 203 … 244; [4] с. с. 3 … 5, 76…84; [6]; [9]…[10] 3.1. Контроль положения объектов Контактные средства. Виды контактных соединений: скользящие и разрывные. Форма и материал контактных соединений. Контактное усилие. Искрообразование и дугообразование на контактах. Виды искрогасительных схем. Герконы. Датчики касания. Бесконтактные средства. Бесконтактные датчики положения объектов. Их классификация и основные метрологические характеристики 3.2. Определение положения/перемещения объектов Аналоговые средства. Методы измерений линейных и угловых размеров. Характеристики измеряемых величин. Метрологическое обеспечение линейных и угловых измерений. Дискретные средства. Импульсные преобразователи. Принципы получения измерительной информации. Основные характеристики и виды импульсных преобразователей. Обработка измерительной информации от импульсных преобразователей. Кодовые измерительные преобразователи Принципы получения измерительной информации. Классификация устройств абсолютного кодирования. Код Грея. 3.3. Определение формы и взаимного расположения объектов Методы измерений отклонений формы, расположения, шероховатости и волнистости поверхностей деталей. Виды отклонений геометрических параметров деталей. Нормирование и обозначение на чертежах отклонений формы и расположения поверхностей деталей. Методы и средства измерения и контроля отклонений формы, расположения и поверхностей. 3.4. Определение качества поверхности объекта Показатели качества поверхности. Классификация методов контроля шероховатости: отпические бесконтактные, щуповые методы. Оптические методы: светового сечения, микроинтеренференционный, рефлектометрический,т с использованием систем технического зрения. Щуповые приборы оценки шероховатости: профилометры, профилографы, профилографы-профилометры. Раздел 4. ИЗМЕРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (16 часа) [2] с. 351…384; [3] с. 203 … 244; [4] с. 76…84; [6]; [8]; [10] 5.1. Средства измерения силовых параметров Методы измерений механических напряжений, сил, моментов, давлений и параметров движения твердого тела. Измеряемые величины. Методы измерений: деформаций и механических напряжений; сил и крутящих моментов; давления; параметров движения (перемещений, скоростей и ускорений). Метрологическое обеспечение измерений механических усилий и параметров движения. Измерение давления. Классификация методов и средств измерений давления. Гравитационные приборы для измерения давления. Основные конструктивные особенности. Дополнительные устройства. 5.3. Средства измерения температуры Контактные способы измерения температуры. Классификация средств измерения температур: контактные, биметаллические, дилатометрические, термосопротивления и термопары. Бесконтактные методы измерения температуры. Пирометрия. Термоэлектрические преобразователи температуры (ТЭП). Номинальные статические характеристики (НСХ). Измерительные цепи с ТЭП. Особые случаи измерения температуры. Основные технические характеристики. Термопреобразователи сопротивления (ТПС). Стандартные НСХ. Измерительные цепи с ТПС. Особенности измерительных схем с ТПС. Пирометры излучения (теоретические основы, квазимонохроматические, спектрального отношения, полного излучения) 5.4. Определение свойств и состава веществ Измерение уровня жидкостей и сыпучих материалов. Классификация методов и средств измерений уровня. Визуальные, поплавковые, буйковые, электрические, радиационные уровнемеры. Дополнительные устройства. Особенности построения уровнемеров сыпучих веществ. Измерение расхода и количества веществ. Классификация методов и средств измерений расхода и количества веществ. Основные требования к приборам измерения расхода. Расходомеры переменного перепада давления. Анализ явлений при дросселировании потока. Расходомеры переменного уровня. Расходомеры обтекания. Классификация и общая характеристика. Электромагнитные расходомеры (ЭМР). Основные электрофизические процессы и принципы построения ЭМР. ЭМР с постоянным и переменным магнитным полем. Измерительные цепи ЭМР. Ультразвуковые расходомеры (УЗР). Вибраторы, измерительные схемы УЗР. Ионизационные расходомеры. ЯМР- расходомеры. Тепловые расходомеры. Основные способы измерения и принципы построения преобразователей расхода. 5.5. Определение экологических параметров Методики сбора данных о величинах и характеристиках воздействия от источников воздействия в окружающую среду. Раздел 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА СТАНОЧНЫХ СИСТЕМ И ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ (16 часа) [2] с. 351…384; [3] с. 203 … 244; [4] с. 18…31, 76…84; [6]; [8]…[10], [11] с. 227…247, 343…346; [12] 6.1. Определение положения рабочих органов станков и ПР Принципы получения информации состоянии рабочих органов станков и механизмов. Структурные схемы приводов подач и приводов главного движения станков с программным управлением с фазовой, амплитудной, импульсной и кодовой модуляциями сигналов. Виды первичных измерительных преобразователей и методы их использования в данных приводах в качестве датчиков обратной связи по положению, углу рассогласования, скорости и ускорению. Их электрические и кинематические схемы включения. Вращающиеся трансформаторы Принципы действия и область применения. Коэффициент трансформации. Зависимость изменения сигнала от угла поворота или перемещения ротора. Схемы включения вращающихся трансформаторов. Режимы амплитудной, фазной и импульсной модуляции. Начало отсчета. Амплитудная, фазовая и импульсная модуляции. Структурные и электрические схемы включения вращающихся трансформаторов и индуктосинов в этих режимах. Градуировочные характеристики. Индуктосины Область применения индуктосинов. Принцип действия и конструктивные особенности. Линейные и круговые индуктосины. Получение измерительной информации. Источники погрешностей. Сельсины Индукционные машины систем синхронной связи - сельсины. Назначение и принципы действия сельсинов. Виды систем синхронной связи: синхронного вращения ("электрический вал"); и синхронного поворота ("передача угла"). Схемы включения: индикаторная и трансформаторная. Основные погрешности. Оптические линейки и энкодеры Назначение и принципы действия. Получение измерительной информации. Основные источники погрешностей. 6.2. Определение параметров движения Принципы получения информации о скорости и ускорениях рабочих органов. Виды тахометров. Тахогенераторы Назначение, принцип действия и основные требования. Классификация тахогенераторов: переменного тока (асинхронные, синхронные тахогенераторы) и постоянного тока (с независимым возбуждением от постоянных магнитов, акселерометры). Конструктивные особенности. Погрешности тахогенератора. Импульсные измерительные преобразователи Принципы получения измерительной информации. Основные характеристики и виды импульсных преобразователей. Обработка измерительной информации от импульсных преобразователей. Акселерометры Преобразователи относительного и абсолютного перемещений. Пьезорезистивные, индуктивные и пьезоэлектрические акселерометры. 6.3. Контроль параметров обработки резанием Принципы измерения составляющих сил резания, крутящих моментов, мощностей резания, температуры в зоне резания, износов инструмента и текущих размеров обрабатываемых изделий. Использование информационных устройств в системах размерной настройки режущего инструмента станков с ЧПУ. Цели и задачи, решаемые размерной настройкой режущего инструмента. Алгоритмы поднастройки. Управление с периодическим и случайным режимом измерений. Конструкции и схемы включения первичных измерительных преобразователей, предназначенных для измерения вышеперечисленных параметров. Системы активного контроля. Лазерные системы активного контроля для токарных и фрезерных станков. Связь между информационными устройствами и системами числового программного управления. 5.5. Контроль качества продукции Качество продукции и надежность изделий. Виды дефектов и причины их образования при основных технологических операциях. Влияние дефектов на эксплуатационные характеристики изделий и конструкций. Технические требования и ГОСТы на приемку готовых изделий. Виды контроля: разрушающий и неразрушающий, выборочный и сплошной контроль. Понятие входного, операционного, активного и приемочного контроля. Комплексный контроль. Раздел 7. Информационно-Измерительные системы (20 часов) [2], с. 231…278; [3], с. 245…331; [8]; [10]; [12], 7.1. Состав ИИС и организация процесса обработки информации в ИИС Классификация, основные структуры и организация работы информационно-измерительных систем (ИИС): ИИС ближнего действия, ИИС телеизмерения и телеконтроля, ИИС технической диагностики. Основные узлы ИИС: коммутаторы, унифицирующие устройства, уставки, каналы связи, устройства отображения информации. Организация процесса обработки информации в роботизированных технологических комплексах и гибких автоматизированных производствах. Способы подключения микропроцессоров к интерфейсным магистралям: соединение звездой, в кольцо и к магистрали коллективного пользования. Структурные схемы, элементы, принцип действия и организация связей при подключении микропроцессоров к интерфейсным магистралям. Цифровые коммутаторы. Циклическое приоритетное подключение каналов. 7.2. Технология виртуальных приборов Понятие виртуальных приборов. Принципы построения и функционирования. Базовые механизмы, создания внешнего пользовательского интерфейса и описание алгоритма работы на примере разработки фирмы National Instruments – LabVIEW. Аппаратное обеспечение технологии виртуальных приборов. 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
6. Лабораторный практикум
7. Практические занятия Не предусмотрены учебным процессом и основной образовательной программой 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрено учебным процессом и основной образовательной программой 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: а) основная литература:
б) дополнительная литература:
в) программное обеспечение: National Instruments LabView, National Instruments Multisim г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины: Специализированная лаборатории № 3331, 6405, 6503 со стендами измерительных приборов по изучению принципа действия и снятия метрологических показателей. Для обеспечения расчетов по экспериментальным данным, полученным в ходе выполнения лабораторных работ, оформления отчетов и проведения расчетов по заданиям, используются компьютеры кафедрального вычислительного центра (аудитория -6502) 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины: Темы лабораторных работ выдаются на предыдущем занятии. Перед началом проведения экспериментов проводится контроль знаний по изучаемой теме. По результатам проверки знаний студент допускается или нет к выполнению лабораторной работы. Разработчики: Горный институт доцент кафедры АТПП А.А. Кульчицкий ст. препод. кафедры АТПП В.В. Булатов Эксперты: ____________________ ___________________ _________________________ (место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) ____________________ ___________________ _________________________ (место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Цель дисциплины «Технические измерения и приборы» состоит в том, чтобы дать бакалавру теплоэнергетику представление средствах измерения... | | Рабочая программа Учебной дисциплины оп. 05 Допуски и технические измерения Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы разработанной в соответствии... |
 | Рабочая программа учебной дисциплинЫ «Метрология, стандартизация и технические измерения» Также полученные знания будут непосредственно использованы в профессиональной деятельности в области проектирования и эксплуатации... | | Рабочая программа учебной дисциплины б 14 «Современные способы и приборы замера температур» Рабочая программа учебной дисциплины б 14 «Современные способы и приборы замера температур» для направления подготовки 150100 «Материаловедение... |
| Рабочая программа дисциплины «технические и аудиовизуальные средства обучения» Целью освоения дисциплины «Технические и аудиовизуальные средства обучения» (тасо) является формирование компетенций и навыков применения... | | 1. Общие сведения и терминология В комплекте с измерительными блоками датчики образуют приборы для измерения ионизирующих излучений (спектрометры, радиометры, дозиметры... |
| Примерная программа учебной дисциплины допуски и технические измерения 2011 г Примерная программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – фгос)... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Сила тока, напряжение сопротивление, приборы для измерения этих физических величин |
| Метрология, стандартизация и технические измерения” Профиль подготовки Химическая технология материалов и изделий электроники и наноэлектроники | | Рабочая программа учебной дисциплины «Электрические измерения» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части естественно научного цикла студентам очной и заочной... |
| Приборы для измерения сверх-слабых электромагнитных полей и возможность... Тема первого семинара: Анализ метафизических результатов на комплексе «рофэс» (метафизическая интерпретация математических моделей... | | Рабочая программа дисциплины «Основы обеспечения горной и промышленной безопасности» Программа подготовки: «Приборы и системы горного и технического надзора и контроля» |
| Методическая разработка открытого урока по междисциплинарному курсу... Председатель жюри: Цуркан А. А. – председатель ООО «Совет директоров учреждений профессионального образования Тверской области» | | Выдержка требований к дисциплине из государственного образовательного стандарта Синхронные машины. Основы электроники. Элементная база современных электронных устройств. Источники вторичного электропитания. Усилители... |
| Сибирская Государственная Геодезическая Академия Кафедра Геодезии реферат Несмотря на бурное развитие новых областей геодезии, таких как спутниковые методы измерения и наземное лазерное сканирование, традиционные... | | Программа дисциплины «Лазерные информационные и управляющие си стемы»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки специальности... |
