Информатизация инженерного образования (выпуск 5)

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ПО КУРСУ «РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ»

Авторы: В.Г. Карташев, Л.И. Пейч, Б.П. Поллак, С.В. Пучин, Ю.К. Смирнов, Д.А. Точилин

Направление радиотехника

подготовки:

Дисциплина: радиотехнические цепи и сигналы

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), кафедра информация: основ радиотехники, тел. : (495) 362-7044, е-mail: GrechikhinVA@mpei.ru

421

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный комплекс по курсу «Радиотехнические цепи и сигналы» включает:

•универсальный лабораторный стенд «Сигнал» с генераторно-измеритель- ным блоком и панелью для сборки электрических цепей;

•персональный компьютер, оснащенный специальной интерфейсной платой;

•программное средство «Генераторно-измерительная система»;

•лабораторный практикум из восьми лабораторных работ — сборник описаний работ с заданиями на подготовку и выполнение, методическими указаниями и перечнем контрольных вопросов для самопроверки.

Виды занятий, поддерживаемые ресурсом:

проведение лабораторных работ методом автоматизированного натурного эксперимента в комплексе с математическим моделированием.

Формы обучения, поддерживаемые ресурсом

Лабораторный практикум предназначен для очной и очно-дистанционной форм обучения.

При очно-дистанционной форме обучения выполнение лабораторных работ и сдача зачета по лабораторному практикуму осуществляются в очной форме.

Методические указания по применению ресурса

Методические указания по выполнению лабораторных работ на базе данного автоматизированного комплекса содержатся в сборнике описаний лабораторных работ (в электронном виде).

Краткое описание ресурса

Лабораторный практикум включает восемь лабораторных работ:

•спектры периодических сигналов;

•прохождение сигналов с амплитудной модуляцией через резонансную цепь;

•нелинейное резонансное усиление сигналов;

•амплитудное детектирование радиосигналов;

•законы распределения случайных процессов;

•корреляционные функции и энергетические спектры случайных процессов;

•прохождение случайных процессов через линейные цепи;

•узкополосные случайные процессы.

Условия применения и распространения ресурса

На базе лаборатории кафедры основ радиотехники возможно обучение студентов других вузов при условии заключения договора между вузом и МЭИ. Образец договора высылается по запросу.

422

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ С УДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ «ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ КИПЕНИИ С НЕДОГРЕВОМ ПРИ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ

В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ»

Авторы: Н.Г. Разуванов, Ю.Б. Смирнов, М.Ю. Чуркин

Направление техническая физика

подготовки:

Дисциплина: экспериментальная теплофизика

Адрес ресурса: http://www.itf.mpei.ac.ru

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), кафедра информация: инженерной теплофизики, тел. : (495) 362-7476,

е-mail: SmirnovYB@mpei.ru

423

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом «Исследование теплоотдачи при кипении с недогревом при течении жидкости

вкольцевом канале» включает:

•экспериментальный стенд;

•комплект датчиков;

•измерительную аппаратуру;

•персональный компьютер, оснащенный платой приборного интерфейса IEEE-488 (КОП) NI GPIB-488 и сетевой платой;

•программное обеспечение,

атакже в него входят следующие подсистемы:

•удаленного доступа к лабораторному стенду;

•контроля установившегося режима;

•сбора показаний датчиков;

•математической обработки результатов;

•вывода результатов в графическом виде;

•электронный протокол.

Целью работы является измерение местных коэффициентов теплоотдачи при движении воды, имеющей среднемассовую температуру ниже температуры насыщения, по кольцевому каналу. Канал образован прозрачной стеклянной трубкой и расположенной концентрично внутри нее металлической трубкой, обогрев которой осуществляется непосредственным пропусканием по стенке переменного электрического тока. Местные температуры стенки и среднемассовая температура жидкости измеряются термопарами.

Программное обеспечение разработано в среде программирования LabWindows/CVI, имеет качественную графику и наглядно отображает схему экспериментальной установки. Полученные в ходе эксперимента данные и результаты их обработки отображаются как в текстовом, так и в графическом видах. Программа имеет наглядный графический интерфейс. Для работы с ней требуется базовый уровень владения персональным компьютером.

Каждый учащийся в соответствии с заданием лабораторного практикума может самостоятельно:

•задать режимные параметры эксперимента (однофазный режим течения или режим течения в условиях кипения с недогревом);

•проследить за установлением стационарного режима;

•измерить и сохранить показания термопар;

•произвести математическую обработку и анализ результатов измерений;

•защитить результаты выполнения работы, ответив на контрольные вопросы. Данный практикум используется в составе учебной дисциплины «Экспери-

ментальная теплофизика» на кафедре ИТФ МЭИ (ТУ) и может быть рекомендован для других вузов по направлениям подготовки «Теплоэнергетика» и «Техническая физика».

424

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ С УДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ «ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА

ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ВОДЯНОГО ПАРА НА НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ»

Авторы: Н.Г. Разуванов, Ю.Б. Смирнов, М.Ю. Чуркин

Направление техническая физика

подготовки:

Дисциплина: экспериментальная теплофизика

Адрес ресурса: http://www.itf.mpei.ac.ru

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), кафедра информация: инженерной теплофизики, тел. : (495) 362-7476, е-mail:

SmirnovYB@mpei.ru

425

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом «Исследование теплообмена при конденсации водяного пара на наружной поверхности трубы» включает:

•экспериментальный стенд;

•комплект датчиков;

•измерительную аппаратуру;

•персональный компьютер, оснащенный платой приборного интерфейса IEEE-488(КОП) NI GPIB-488 и сетевой платой;

•программное обеспечение,

атакже в него входят следующие подсистемы:

•удаленного доступа к лабораторному стенду;

•контроля установившегося режима;

•сбора показаний датчиков;

•математической обработки результатов;

•вывода результатов в графическом виде;

•электронный протокол.

Целью работы является исследование теплоотдачи при пленочной конденсации водяного пара на наружной поверхности трубы, которая может быть установлена вертикально, горизонтально или под некоторым углом к горизонту. Пар конденсируется на наружной поверхности опытного участка трубы. Внутри трубы протекает охлаждающая вода. Среднемассовая температура охлаждающей воды измеряется термопарами. Температура стенки определяется по сопротивлению трубы.

Программное обеспечение разработано в среде программирования LabWindows/CVI, имеет качественную графику и наглядно отображает схему экспериментальной установки. Полученные в ходе эксперимента данные и результаты их обработки отображаются как в текстовом, так и в графическом видах. Программа имеет наглядный графический интерфейс, для работы с ней требуется базовый уровень владения персональным компьютером.

Каждый учащийся в соответствии с заданием лабораторного практикума может самостоятельно:

задать режимные параметры эксперимента; проследить за установлением стационарного режима; измерить и сохранить показания термопар;

произвести математическую обработку и анализ результатов измерений; защитить результаты выполнения работы, ответив на контрольные вопросы. Данный практикум используется в составе учебной дисциплины «Экспери-

ментальная теплофизика» на кафедре ИТФ МЭИ (ТУ) и может быть рекомендован для других вузов по направлениям подготовки «Теплоэнергетика» и «Техническая физика».

426

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ С УДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ «ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ

ТУРБУЛЕНТНОСТИ ТЕРМОАНЕМОМЕТРОМ»

Авторы: Л.Г. Генин, Я.И. Листратов, В.Г. Свиридов, Е.В. Свиридов, В.Б. Тонконогов

Направление техническая физика

подготовки:

Дисциплины: физика специальная (механика жидкости и газа). Основы статистической теории турбулентности.

Адрес ресурса: http://www.cati.ru

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), кафедра информация: инженерной теплофизики, тел. : (495) 362-7674, е-mail: info@cati.ru

427

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом «Исследование структуры турбулентности термоанимометром» включает следующие компоненты:

•аэродинамическую трубу разомкнутого типа;

•термоанемометрическую аппаратуру;

•автоматическое координатное устройство;

•измерительную аппаратуру стандарта PXI со встроенным компьютером;

•программное обеспечение в среде LabVIEW.

Данный практикум содержит всю совокупность средств, необходимых и достаточных для выполнения автоматизированного лабораторного практикума

свозможностью удаленного компьютерного доступа:

•справку по основам теории турбулентности, по методам и технике термоанемометрии;

•систему контроля знаний;

•систему удаленного доступа к лабораторному стенду;

•систему математической обработки результатов;

•электронный протокол.

Объектом изучения является турбулентный поток воздуха в канале аэродинамической трубы разомкнутого типа. В ходе практикума для различных режимов (по расходу воздуха) проводится эксперимент с измерением профиля скорости ламинарного и турбулентного потоков. Для некоторых характерных областей в сечении канала опытного участка производится измерение осциллограмм турбулентного или перемежающегося сигнала термометрического датчика скорости потока, проводится корреляционный и спектральный анализ измеренных сигналов, оценка коэффициента перемежаемости.

Каждый учащийся в соответствии с заданием лабораторного практикума может самостоятельно:

•задать режимные параметры эксперимента;

•настроить программу перемещения датчика термоанемометра по сечению канала для измерения профиля осредненной скорости;

•установить датчик термоанемометра в любую точку потока;

•измерить и сохранить осциллограммы сигнала датчика термоанемометра;

•произвести математическую обработку и анализ результатов измерений;

•защитить результаты выполнения работы, ответив на контрольные вопросы.

Разработка практикума была представлена на международных выставках («Высокие технологии ХХI века», Москва, Экспоцентр, 2003; «Современная образовательная среда» — 2003, 2004, Москва, ВВЦ).

428

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

СУДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ «ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ

ИТЕПЛООБМЕНА ПРИ ТЕЧЕНИИ ВОДЫ В ТРУБЕ»

Авторы: Я.И. Листратов, В.Г. Свиридов

Направление техническая физика

подготовки:

Дисциплина: экспериментальная теплофизика

Адрес ресурса: http://www.cati.ru

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), кафедра информация: инженерной теплофизики, тел. : (495) 362-7674, е-mail: info@cati.ru

429

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом «Исследование гидродинамики и теплообмена при течении воды в трубе» содержит всю совокупность средств, необходимых и достаточных для выполнения лабораторного практикума по курсу «Тепломассообмен»:

•cправку по вопросам теплообмена при течении в трубах;

•cистему контроля знаний;

•cистему удаленного доступа к лабораторному стенду;

•cистему автоматизации измерений и математической обработки результатов;

•электронный протокол.

Объектом изучения является турбулентный поток воды в обогреваемой вертикальной трубе. В ходе выполнения работы:

•задаются различные режимные параметры (расход воды и тепловой поток на стенке рабочего участка);

•проводятся измерения температуры стенки по всей длине обогреваемой области;

•для некоторых характерных режимов в заданном сечении трубы опытного участка проводятся зондовые измерения профиля осредненной температуры потока жидкости.

На основании опытных данных рассчитываются значения местных коэффициентов теплоотдачи по всей длине участка теплообмена. Стабилизированные значения коэффициентов теплоотдачи сравниваются с расчетами по формуле Петухова—Кириллова.

На экспериментальном стенде автоматизирован весь процесс измерений. Управление режимными параметрами, а также координатным механизмом зонда осуществляется вручную. При этом в режиме удаленного доступа обеспечивается аудиовизуальный контакт удаленного пользователя с оператором стенда.

Каждый учащийся в соответствии с заданием лабораторного практикума может самостоятельно:

•контролировать заданные режимные параметры стенда;

•проводить измерения температуры стенки и измерения профиля температуры в потоке зондом;

•производить необходимый анализ результатов измерений с помощью системы математической обработки.

Защита лабораторной работы осуществляется в режиме «живого контакта» с преподавателем.

Лабораторный практикум был представлен на международных выставках: «Высокие технологии XXI века», Москва, Экспоцентр, 2003; «Современная образовательная среда» — 2003, 2004, Москва, ВВЦ.

430