II. Содержание курса
Разделы курса, темы, их краткое содержание
Введение. Этапы эксперимента и их автоматизация. Определение автоматизированной системы научных исследований.
Тема 1.Задачи и компоненты автоматизации измерений, испытаний и контроля: техническое обеспечение, программное обеспечение, метрологическое обеспечение.
Принципы построения автоматизированной системы научных исследований. Основные элементы проведения автоматизированного эксперимента. Оптимальная двухуровневая структура автоматизированной системы научных исследований. Структурная схема объектной автоматизированной установки.
Тема 2.Техническое обеспечение автоматизированного эксперимента. Микро, Мини – ЭВМ, микропроцессоры. Измерительная аппаратура. Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).Эквивалентность цифровых и аналоговых методов обработки сигналов; теорема Котельникова-Шеннона.Разрядность и быстродействие АЦП. Цифровые вольтметры и мультиметры. Коммутаторы сигналов. Управляющая аппаратура. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Управляющие реле. Модульная система (крейт). Дополнительная аппаратура. Анализаторы случайных сигналов. Цифровые осциллографы.
Тема 3.Программное обеспечение: оптимальная фильтрация, кодирование информации, алгоритмы контроля, интерполяция и экстраполяция результатов измерений
Тема 4.Определение интерфейса. Классификация интерфейсов: внутренние и внешние,последовательный и параллельный, асинхронный и синхронный, Радиальный и магистральный. Два типовых подхода к организации интерфейсного обмена в автоматизированной установке: ипользование внутреннего интерфейса ЭВМ и внешние машинно-независимые стандартные интерфейсы. Интерфейсы персонального компьютера. Параллельные:Centronics(LPT–порт), шинаATA, шинаSCSI, шины расширения (ISA,PSI,AGP). Последовательные:RS-232C(COMпорт),USB,FireWire.
Тема 5.Погрешности результатов измерений, испытаний и контроля при автоматизации: источники погрешностей, расчет погрешностей, нормируемые метрологические характеристики автоматизированных устройств измерений, испытаний и контроляПомехоустойчивость измерений. Классификация помех: по форме сигнала и по происхождению. Помехи нормального вида (наводки): электростатические и электромагнитные. Помехи общего вида – паразитные токи. Двухпроводная и трехпроводная измерительная схема. Борьба с помехами. Способы трехпроводного подключения термопар. Подключение измерительных устройств. Заземление (защитное и сигнальное). Экран. Типы источников сигнала (напряжения, тока, заряда). Деление входов устройств по степени симметрии, по способу гальваноразвязки, по входному сопротивлению. Примеры подключения типичных приборов (однофазный вход, дифференциальный вход, подключение сигнальной цепи тока, подключение сигнальной цепи заряда).
Тема 6. Автоматизация измерений различных физических величин; автоматизация различных видов контроля. Особенности автоматизации испытаний.
Темы лабораторных, семинарских занятий и коллоквиумов (если предусмотрены)
1. Работа с АЦП-ЦАП платой с параллельным интерфейсом и с программмой по её управлением на основе инженерной среды LabVIEW.
2. Исследование динамических петель гистерезиса с помощью цифровоги осциллографа BORDOB- 421 с последовательным интерфейсомUSB.
3. Работа с АЦП-ЦАП платой E14-140 с последовательным интерфейсомUSB.
4. Изучение доменной структуры и гистерезисных свойств тонких пленок с плоскостной анизотропией с помощью цифровой камеры. Компьютерное обработка изображения.
5. Создание виртуального прибора для исследования петель магнитного гистерезиса с помощью инженерной среды LabVIEW.
6. Исследование системы сбора данных.
7. Микропроцессорное управление.
Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы
1. Этапы эксперимента и их автоматизация 2. Принципы построения автоматизированной системы научных исследований. 3. Оптимальная двухуровневая структура автоматизированной системы научных исследований. 4. Техническое обеспечение автоматизированного эксперимента. 5. Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). 6. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
7. Программное обеспечение: оптимальная фильтрация, кодирование информации, алгоритмы контроля. 8. Определение интерфейса. Классификация интерфейсов. 9. Параллельные и последовательные интерфейсы. 10. Помехоустойчивость измерений. Борьба с помехами. 11. Двухпроводная и трехпроводная измерительная схема. 12. Типы источников сигнала. (напряжения, тока, заряда). 13. Примерыподключения типичных приборов.
14. Автоматизация измерений различных физических величин; автоматизация различных видов контроля.
15. Особенности автоматизации испытаний.
Примерная тематика рефератов, курсовых работ не предусмотрены
Примерный перечень вопросов к экзамену
1. Этапы эксперимента и их автоматизация. Принципы построения автоматизированной системы научных исследований. 2. АЦП – принцип действия. Применение. 3. ЦАП – принцип действия. Применение.
4. Программное обеспечение: оптимальная фильтрация, кодирование информации, алгоритмы контроля.
5. Определение интерфейса. Классификация интерфейсов. 6. Последовательный и параллельный интерфейсы. Примеры. 7. Последовательная шина USB. 8. Помехи нормального вида (наводки): электростатические и электромагнитные. 9. Двухпроводная измерительная схема. 10. Трехпроводная измерительная схема. 11. Типы источников сигнала. Примеры. 12. Способы гальваноразвязки.
13. Примерыподключения типичных приборов.
14. Автоматизация измерений различных физических величин; автоматизация различных видов контроля.
15. Особенности автоматизации испытаний.