Метрология и измерительная техника

Магистратура 2020/2021

Статус: Курс адаптационный (Инжиниринг в электронике)

Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Преподаватели: Юрин Александр Игоревич

Прогр. обучения: Инжиниринг в электронике

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 48

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки магистра 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» по магистерской программе «Инжиниринг в электронике».

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Метрология и измерительная техника» являются ознакомление учащихся с основными положениями современной метрологии и методами измерений в электронике.
Для освоения учебной дисциплины студенты должны владеть следующими знаниями и компетенциями: Способен оценивать и модифицировать освоенные методы и способы профессиональной деятельности; •Способен совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и культурный уровень, планировать профессиональное развитие и карьеру; Способен определять, транслировать общие цели в профессиональной и социальной деятельности.
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин: 1) Компьютерные измерительные технологии; 2) Методы и средства измерения характеристик микроэлектронных приборов и элементов БИС.

Планируемые результаты обучения

Знать: основные понятия метрологии, основные методы измерений, классификацию погрешностей измерений
Уметь: производить расчет инструментальной погрешности средств измерений.
Владеть: навыками представления результатов измерений
Знать: принцип работы основных электроизмерительных приборов
Уметь: производить выбор средств измерений, соответствующих требованиям решаемых задач
Владеть: навыками работы с измерительной техникой
Знать: основные понятия теории вероятностей и математической статистики
Уметь: проводить стандартную обработку результатов измерений
Владеть: навыками определения доверительной погрешности результатов измерений, проверки результатов измерений на наличие грубых погрешностей, идентификации закона распределения результатов измерений.
Знать основные положения современной метрологии
Знать методы статистической обработки измерительной информации
Знать основы информационно-измерительной техники
Знать основы планирования и организации экспериментальных исследований
Знать физические основы измерений
Знать методики обработки результатов измерений
Уметь самостоятельно осваивать новые методы и средства измерений
Уметь применять методы математической статистики для обработки результатов измерений
Уметь проводить анализ условий измерений и выбирать средства измерений с учетом требуемой точности
Уметь разрабатывать и корректно выбирать методики выполнения измерений
Уметь обрабатывать результаты измерений
Уметь выявлять и интерпретировать зависимости измеряемых величин
Владеть навыками поиска информации по заданной тематике
Владеть навыками работы с технической литературой
Владеть навыками применения программных средств для решения задач обработки измерительной информации
Владеть навыками статистической обработки измерительной информации, расчета погрешностей и представления результатов измерений
Владеть навыками выбора необходимых средств и методов измерений для решения инженерных задач

Содержание учебной дисциплины

Тема 1 Основные понятия и определения метрологии
Современное состояние науки о метрологии. Определения физической величины, измерения физической величины.
Тема 2 Виды и методы измерений
Принципы измерений. Классификация методов измерений. Методы непосредственной оценки и методы сравнения. Классификация измерений.
Тема 3 Погрешности измерений
Понятие погрешности измерений. Классификация погрешностей: по причине возникновения; по характеру проведения измерений; по условиям проведения измерений; по форме представления и др. Классы точности средств измерений.
Тема 4 Системы единиц физических величин
Системы единиц физических величин. Уравнения связи между величинами и уравнения связи между числовыми значениями. Естественные системы единиц физических величин и фундаментальные физические константы. Практическая реализация единиц физических величин. Установления эталонов единиц измерения. Воспроизведение эталонов. Классификация эталонов. Сравнение эталонов. Примеры построения эталонов основных единиц.
Тема 5 Средства измерений и их метрологические характеристики
Основные характеристики средств измерений. Классификация СИ. Измерительные преобразователи. Классификация измерительных преобразователей: по назначению, по связи чувствительного элемента с изделием, по принципу преобразования, по физическому явлению, положенному в основу принципа действия. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов. Основные компоненты систем сбора данных.
Тема 6 Измерение напряжения и мощности
Параметры напряжения. Общие сведения, структурные схемы вольтметров и их функциональные части. Вольтметры постоянного тока. Вольтметры переменного тока. Преобразователи амплитудного, действующего и среднего значений переменного напряжения. Универсальные вольтметры. Импульсные и селективные вольтметры. Цифровые электронные вольтметры. Измерение напряжений различной формы электронными вольтметрами. Источники основной и дополнительной погрешности. Измерение активной, реактивной и полной мощности в трёхфазных цепях.
Тема 7 Измерение параметров компонентов цепей и устройств
Прямые и косвенные методы. Мосты. Общая теория мостов постоянного тока. Одинарные и двойные мосты. Электрические схемы. Принцип действия. Мосты переменного тока. Общая теория мостов переменного тока. Измерение полных сопротивлений, ёмкости, индуктивности, взаимной индуктивности с помощью мостов переменного тока. Автоматические мосты. Электрические схемы. Принцип действия. Компенсаторы постоянного тока. Компенсационный метод измерения электрических величин. Принцип измерения, электрические схемы потенциометров.
Тема 8 Измерение частоты и интервалов времени
Общие сведения, структурные схемы и принцип действия. Емкостные и резонансные частотомеры. Электронно-счётный частотомер. Основные характеристики и параметры частотомеров и фазометров. Особенности применения приборов для измерения частоты и сдвига фаз.
Тема 9 Исследование формы и спектра сигналов
Электроннолучевые осциллографы. Общие сведения, структурные схемы и их функциональные части. Принцип получения осциллограммы. Специальные виды разверток - непрерывная, ждущая, круговая. Методы измерения частоты, фазы, временных интервалов, амплитуды напряжения, величины толков с помощью осциллографа. Определение параметров импульсных сигналов. Специальные электроннолучевые осциллографы (скоростные и стробоскопические). Понятие амплитудного и фазового спектра сигнала. Анализаторы спектра, анализаторы гармоник, измерители нелинейных искажений. Общие сведения, структурные схемы и функциональные части. Основные характеристики и практическое применение.
Тема 10 Обработка результатов измерений.
Характеристики случайных величин. Оценка параметров: точечные и интервальные. Определение точечных оценок и доверительных интервалов. Законы распределения результатов измерений, их идентификация.

Элементы контроля

Активность на практических занятиях
Элемент контроля не подлежит пересдаче, не является блокирующим, вес элемента - менее 30%. Пропущенные по уважительной причине практические занятия студент может выполнить в часы консультаций, по согласованию с преподавателем. Дистанционный формат со 2-го модуля.
Домашнее задание
Элемент контроля не подлежит пересдаче, не является блокирующим, вес элемента - менее 30%.
Экзамен
Формат проведения экзамена во 2 модуле - дистанционный с применением платформы Zoom (https://zoom.us/j/3183066511?pwd=aFhBd0x6MUpSQzA1YTcvZ2xEWkwxUT09) Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.25 * Активность на практических занятиях + 0.25 * Домашнее задание + 0.5 * Экзамен

Программа дисциплины