takya.ru страница 1
скачать файл


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 221700

проф. Б.Я.Литвинов

________________

« » ______2012 г.






Зав. кафедрой МиУК

проф. Б.Я. Литвинов
___________________

« » ________2012 г.

















РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Физические основы измерений и эталоны»

Направление подготовки: 221700 «Стандартизация и метрология»

Профиль подготовки: «Метрология и метрологическое обеспечение»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная
Составитель: ______________ проф. Литвинов Б.Я.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

1. Цели и задачи изучения дисциплины

По учебному плану направления подготовки бакалавра 221700 «Стандартизация и метрология», профиль «Метрология и метрологическое обеспечение» учебная дисциплина «Физические основы измерений и эталоны» изучается на втором курсе в третьем семестре.



Цель изучения дисциплины – формирование у студентов понимания, как физических основ современных методов измерений и создания эталонов, так и естественных пределов достижимой точности измерений: подготовка студентов к изучению последующих общепрофессиональных и специальных дисциплин.

Основные задачи дисциплины – изучение физических понятий, представлений, закономерностей и явлений в контексте их использования при воспроизведении единиц физических величин, измерениях, решении вопросов метрологического обеспечения разработки, производства и эксплуатации промышленной продукции в условиях постоянной и закономерной смены поколений средств, методов и элементной базы при создании измерительной техники на основе новых физических принципов.

Дисциплина “Физические основы измерений и эталоны” базируется на соответствующих разделах дисциплин “Высшая математика”, “Физика”, и, в свою очередь, является базой для изучения вопросов метрологии и метрологического обеспечения в специальных дисциплинах, подготовки выпускной квалификационной работы.


2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина «Физические основы измерений и эталоны» относится к базовой части профессионального цикла и направлена на изучение физических основ обеспечения единства измерений, правильности, точности и достоверности результатов измерений для последующего их применения в профессиональной деятельности.


3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: ОК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-18, ПК-21.


В результате изучения дисциплины студент должен:

- знать фундаментальные физические законы, свойства и явления, используемые в метрологии и измерительной технике;

- уметь применять физические знания для решения измерительных задач, конструирования измерительных приборов, обеспечения единства измерений;

- иметь представление о перспективных для метрологии и измерительной техники направлениях развития физической науки при создании эталонной базы страны.


4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общий объем дисциплины (в академических часах) составляет 108 часов.




Вид учебной работы

Всего часов

Очная форма обучения

Аудиторные занятия (всего)

36

В том числе:




Лекции

18

Лабораторные работы (ЛР)

-

Практические занятия (ПЗ)

18

Самостоятельная работа (всего)

72

В том числе:




Контрольная работа

20

Текущие домашние задания

20

Другие виды самостоятельной работы




Работа с литературой

32

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

Зачет

Общая трудоемкость час

108


5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

п/п


Наименование разделов дисциплины

Содержание раздела




Введение

Предмет, задачи и содержание дисциплины. Роль и место измерений и измерительной техники в системе естественных наук. Взаимозависимость теоретической и прикладной метрологии с другими дисциплинами. Физическое содержание процесса измерения. Пределы измерений основных физических величин в науке и технике. Фундаментальные физико метрологические проблемы. Структура дисциплины, её связь с другими специальными дисциплинами.



1.

Основные понятия и определения

Измерение как процесс познания окружающего нас мира. Элементы современной физической картины мира и метрология. Роль измерений в теории отражения. Наблюдение, измерение, эксперимент. Физические величины как меры свойств объектов и явлений материального мира. Сущность измерений, измерительное преобразование. Измерения в технике. Стабильность – необходимое условие достижения точности, единства и достоверности измерений. Нестабильность, постоянные и необратимые изменения Вселенной, самодвижение материи. Значение физической величины и результат измерения. Основные характеристики результата измерения. Физическое и математическое моделирование в практике измерений. Классификация физических величин: экстенсивные и интенсивные величины. Основные этапы измерений, аксиомы теории измерений. Современные достижения в измерении различных физических величин.

2.

Размерности физических величин. Единицы физических величин.

Размерности физических величин. Размерные и безразмерные величины. Установление функциональных связей между физическими величинами путем сравнения их размерностей. Методы теории подобия и размерностей в научных исследованиях. Шкалы порядка, интервалов, отношений. Единицы физических величин.Системы единиц и их эволюция. Конвенциональность систем единиц, суть главного принципа построения и конструирования систем единиц физических величин. Классы систем единиц. Согласованные (когерентные) системы единиц. Международная система единиц. Внесистемные единицы, особенности выбора единиц.

3.

Точность измерений и ее пределы. Методы уменьшения неопределенности результатов измерений

Точность измерений и ее характеристики. Неопределенность результата измерения как отражение отсутствия точного знания значения измеряемой величины. Принципиальная невозможность полного устранения неопределенности результатов измерений. Возмущающие факторы. Самодвижение материи как фундаментальный источник неопределенности результатов измерений и его конкретные проявления – необратимость, инерция, тепловые и квантовые флуктуации, шумы нетеплового характера. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Принцип дополнительности. Фундаментальные пределы точности измерений. Устранимые и неустранимые возмущающие эффекты и воздействия. Метод и методика физических измерений. Основные методы повышения точности результатов измерений. Физическая сущность методов перестановки, замещения, противопоставления по знаку. Нулевой метод, разностный метод. Соотношение между точностью измерений и быстродействием.

4.

Квантовые эффекты и квантовая метрология

Несоответствие уровня стабильности параметров объектов макромира и мегамира требованиям современной метрологии. Потенциальные ресурсы стабильности параметров физических объектов микромира. Фундаментальные физические константы и универсальные постоянные, используемые в метрологии. Константы микромира и макромира, переходные константы. Использование квантовых переходов между энергетическими уровнями электронов для воспроизведения единиц времени, частоты и длины. Воспроизведение и представление единиц физических величин. Эффект Джозефсона и квантовый эффект Холла как основа для создания эталонов электрического напряжения и сопротивления. Физико техническое обесобеспечение инженерных решений, проблемы передачи стабильности объектов микромира макроскопическим объектам измерительных приборов и систем.

5.

Эталонная база

Антропометрические и вещественные единицы измерений. Метрическая конвенция. Эволюция эталонов основных единиц СИ (SI), физические принципы, положенные в основу их функционирования. Воспроизведение основных единиц международной системы единиц. Эталоны на основе квантовых эффектов Холла и Джозефсона. Эталон Международная температурная шкала, точки фазовых переходов. Эталоны производных физических величин. Различие между процессом передачи информации о размере единицы и процессом измерения. Практическое использование эталонной базы в интересах метрологического обеспечения разработки, производства и эксплуатации промышленной продукции.

6.

Информационно-энергетические основы измерений

Измерительная информация как первичная информация, получаемая в результате взаимодействия двух объектов – средства измерений и объекта измерений. Энтропия и информация. Априорная и апостериорная информация. Физические основы сохранения информации о размере единицы физической величины. Энергия и измерительная информация.

7.

Физические законы, используемые в практике измерений и измерительной технике


Использование в измерительной технике законов механики. Применение второго закона Ньютона в различных конструкциях весов, применение закона Архимеда. Принципы и средства измерений давления. Манометры и барометры.

Физические принципы измерения температуры. Тепловое расширение термометрических тел, термометры механической группы. Термоэлектрические явления. Термометры сопротивления и термопары. Излучение нагретых тел, пирометры. Использование физико химических эффектов.

Измерение электрических величин. Преобразователи: генераторные, параметрические, масштабные. Мостовые схемы включения. Основные принципы измерения неэлектрических величин электрическими методами.





Заключение

Физические проблемы автономных (в метрологическом смысле) режимов работы средств измерений. Направления дальнейшей работы над углублением и расширением полученных знаний в процессе изучения общепрофессиональных и специальных дисциплин.


5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

7

1



Последующие дисциплины профессионального цикла


+

+

+

+

+

+

+


5.3. Тематический план лекций для студентов очной формы обучения

(18 часов)


Темы лекций



Объем, час


Введение


2

Основы теории размерностей, системы единиц

2




Квантовые эффекты и квантовая метрология




2

Информационно энергетические основы измерений

2




Физические основы получения и передачи информации о размерах единиц физических величин





2

Физические законы, используемые в практике измерений и измерительной технике


4

Особенности выполнения высокоточных измерений, физические аспекты автономного режима использования средств измерений.


2

Заключение

2


6. Перечень тем практических занятий (18 часов)

Темы занятий




Объем, час.


1. Теория размерности



2

2. Точность измерений и ее пределы


4

3. Возмущающие факторы и способы учета или исключения их влияния на результаты измерений.




6

4. Основы создания эталонной базы


4

5. Измерительное преобразование, измерительные шкалы



2



7. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрены.
8. Библиографический список
Основной

1. Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника / К.К. Ким, Г.Н. Анисимов, В.Ю. Барбарович, Б.Я. Литвинов. – М.: Питер, 2010. – 369 с.

2. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для вузов / Я.М. Радкевич, А.Г.Схиртладзе, Б.И. Лактионов. – М.: Высш. шк., 2007. – 790 с.

3. Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. Часть 1. Общая теория измерений: учеб.-метод. комплекс (учеб. пособие), 3-е изд.,., – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. -189с.

4. Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. Часть 2. Обеспечение единства измерений: учеб.-метод. комплекс (учеб. пособие). – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2012. – 243 с.

Дополнительный
6. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений: Учеб. пособие для вузов.   Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-е, 1987. – 320с.

7. Чертов А.Г. Физические величины: Справочник – М.: Аквариум, 1997 – 335с.

8. Балалаев В.А., Слаев В.А., Синяков А.И. Потенциальная точность измерений: Науч. издание – Учебн. пособие / Под ред. В.А.Слаева – СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2005 – 104 с.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Специализированные аудитории, используемые при проведении лекционных и практических занятий, оснащены мультимедийными проекторами и комплектом аппаратуры, позволяющей демонстрировать текстовые и графические материалы.


Разработчик проф. Б.Я. Литвинов


скачать файл



Смотрите также:
Руководитель ооп по направлению 221700 проф. Б. Я. Литвинов
115.72kb.
Руководитель ооп по направлению 280700 проф. М. А. Пашкевич
118.27kb.
Руководитель ооп по направлению 190600 доцент Егоров А. Б
155.22kb.
Руководитель ооп по направлению 220700 доц. А. А. Кульчицкий
104.59kb.
Автф руководитель научной сессии факультета декан автф, д т. н., проф. В. И. Гужов Заседание 1
51.3kb.
1. 1Определение
1056.2kb.
Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая Саратовским государственным университетом геологическим факультетом по направлению подготовки 020700
319.02kb.
«восточная экономико-юридическая гуманитарная академия
529.85kb.
Научно-исследовательская практика входит в раздел М. 3 учебного плана подготовки магистров по направлению 040100
165.22kb.
Кафедра травматологии, ортопедии и впх рниму им. Н. И. Пирогова
68.95kb.
Пояснительная записка. Цель реализации ооп ноо. Принципы и подходы к формированию ооп ноо
3864.29kb.
Рабочей программы дисциплины Этническая история Волго-Вятского региона Место дисциплины в структуре ооп
13.84kb.