Скачать 147.97 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ) ___________________________________________________________________________________________________________ Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Методы исследования в физике быстропротекающих процессов
Москва - 2011 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целями дисциплины являются: Получение студентами систематизированных представлений о методах исследований быстропротекающих процессов средствами оптической визуализации. Освоение студентами, как теоретических основ измерительно-регистрирующих систем, так и приобретение практических навыков работы с измерительными приборами, в частности со скоростными видеокамерами типа «ВидеоСпринт» и камерами со сверхкороткими экспозициями типа «Наногейт». Знакомство с современными методами и системами автоматизированной обработки визуальных данных в цифровом виде, овладение студентами компьютерными программами для работы со скоростными цифровыми видеокамерами. Освоение основ физики фотоприемников, ПЗС и КМОП-структур, которые являются базовыми при создании современных матричных фотоприемников; знакомство с важнейшими научно-техническими применениями измерительных систем с использованием матричных фотоприемников. В процессе практических занятий и посещения научных лабораторий ОИВТ РАН студенты должны познакомиться с современными системами скоростной видеорегистрации быстропротекающих процессов, овладеть практическими навыками работы с ними на действующих установках. По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
Задачами дисциплины являются:
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к дисциплинам по выбору профессионального цикла М.2 программы подготовки магистров «Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез» направления 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика». Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика», «Статистическая физика и квантовые явления», «Физика плазмы», «Элементарные процессы в плазме». Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении программы магистерской подготовки «Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез». 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования: Знать:
Уметь:
Владеть:
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Свойства измерительных систем Линейные измерительные системы. Аппаратная функция. Связь входного и выходного сигналов. Уравнение свертки. Амплитуда -частотная и фазово- частотная характеристики измерительные системы. Методы измерения параметров измерительные систем. Квантование сигнала. Измерение временных зависимостей. Быстродействующие аналого-цифровые преобразователи. Устройства передачи информации. 2. Фотоприемные устройства Физические принципы работы фотоприемников, p-n структура, p-i-n структура. Устройство фотодиода (ФД). Чувствительность, инерционность ФД, фоновая и термогенерационная составляющая темнового тока. Зависимость характеристик ФД от температуры. Различные типы ФД. Импульсный оптический сигнал. Шумы фотоприемника, основные представления о шумовом процессе. 3. Физические принципы работы фотоприемников для скоростной визуализации (УСВ) Физические принципы работы приборов с зарядовой связью (ПЗС) и КМОП ячеек. Структура построения современных ПЗС и КМОП матриц. Спектральная чувствительность. Частотно-контрастная функция матриц. Отношение сигнал/шум и динамический диапазон. Матричные фотоприемники для работы в различных спектральных диапазонах. Типы матриц и TDI устройства. 4. Методы скоростной визуализации Высокоскоростная фотография. Оптико-механические методы. Основные параметры фотопленок. Электронно-оптические затворы и электронно-оптические камеры. Скоростные ПЗС и КМОП камеры. Принципы построения. Основные параметры камер для скоростной регистрации. Частота кадров, разрешение, чувствительность, динамический диапазон различных камер. Чувствительность и шумы УСВ. Особенности работы фотоприемных ПЗС и КМОП матриц в условиях высокой освещенности и коротких экспозиций. Импульсная лазерная подсветка как метод получения сверхкоротких экспозиций. Основные типы импульсных лазерных источников света. Устройства синхронизации. Типы и методы применения. Особенности построения (работы) УСВ для работы в условиях импульсных электромагнитных помех. 5. Основы количественных измерений УСВ Задачи наблюдательной и измерительной визуализации физических процессов. Фотометрия и измерение температуры в быстропротекающих процессах. Основы фотометрии и измерение интенсивностей с помощью УСВ. Расчет чувствительности системы (камера - объектив - источник излучения - объект съемки). Расчет энергетики систем подсветки исследуемых объектов. Методы их применения. 6. Методы обработки и анализа изображений Цифровые изображения. Виды изображений, форматы хранения. Методы обработки изображений. Методы анализа изображений. Работа с изображениями среде LabVIEW с использованием IMAQ Vision (National Instruments Inc.). Пример алгоритма работы программы автоматического выделения и фильтрации следа быстролетящей частицы. 4.2.2. Практические занятия № 1. Скоростные видеокамеры типа «ВидеоСпринт». Основные правила работы, особенности, методы синхронизации процесса съемки. Программное обеспечение (ПО) и обучение его использованию. № 2. Камеры со сверхкороткими экспозициями типа «Наногейт». Основные правила работы, особенности, методы синхронизации процесса съемки. Программное обеспечение (ПО) и обучение его использованию. № 3. Скоростные теневые регистраторы («ВидеоТир»). Основные правила работы, особенности, методы синхронизации процесса съемки. Программное обеспечение (ПО) и обучение его использованию. № 4. Камеры на основе высокоскоростных инфракрасных ПЗС-матриц для исследования треков светящих тел. Программное обеспечение. Обучение. № 5. Высокоскоростные микропирометры и их использование в физическом эксперименте. № 6. Современные спектрометры. Автоматизированная регистрация и обработка спектров. 4.3. Лабораторные работы Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены. 4.4. Расчетные задания 1. Применение методов матричной спектроскопии применительно к измерению температуры в исследовании свойств веществ методом электровзрыва. 2. Определение температуры и скоростей нагретых частиц в гетерогенной плазменной струе с помощью скоростной ИК видеокамеры. 3. Разработка программы анализа «серых» изображений в среде LabWindows/CVI с использованием функций IMAQ Vision. 4. Разработка программы автоматического определения размеров образца с помощью скоростной теневой видеорегистрации. 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовые работы учебным планом не предусмотрены. 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество иллюстративного и информационного материалов. Практические занятия предусматривают ознакомление с современными средствами регистрации и обработки спектров излучения плазмы Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, выполнение расчетного задания подготовку к зачету. 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация реферата. Аттестация по дисциплине – зачет. Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,3(среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,3оценка за реферат + 0,4оценка за расчетное задание. 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература: а) основная литература:
б) дополнительная литература:
7.2. Электронные образовательные ресурсы: а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: 1. Пакеты программ обработки изображений LabVIEW, LabWindows/CVI, IMAQ Vision (National Instruments Inc.). б) другие: 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и магистерской программы «Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез». ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ: к.ф.-м.н. Сенченко В.Н. "УТВЕРЖДАЮ": Зав. кафедрой ОФиЯС д.т.н., профессор Комов А.Т. |
Московский энергетический институт (технический университет) институт... | Московский энергетический институт (технический университет) институт... | ||
Московский энергетический институт (технический университет) институт... | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Целью дисциплины является изучение основ современной энергетики и ее связи с экологией | ||
Московский энергетический институт (технический университет) институт... Профиль(и) подготовки: Автоматизация технологических процессов в теплоэнергетике | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М. 2 основной образовательной программы подготовки магистров «Физико-технические... | ||
Московский энергетический институт (технический университет) институт... Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез | ||
Московский энергетический институт (технический университет) институт... Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Принципы эффективного управления технологическими процессами в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологиях” | ||
Московский энергетический институт (технический университет) институт... Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Целью дисциплины является изучение современных информационных и сетевых технологий используемых в ядерной энергетике | ||
Московский энергетический институт (технический университет) институт... Ознакомить студентов с основными законами термодинамики как науки о превращении энергии в теплоту и работу | Московский энергетический институт (технический университет) институт... ... | ||
Московский энергетический институт (технический университет) институт... Целью дисциплины является изучение методов интенсификации теплообмена для написания реферата по выбранной теме | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Профили подготовки: Тепловые электрические станции; Технология воды и топлива на тэс и аэс; Автоматизация технологических процессов... |