Физические основы получения информации. Ч2

Физические основы получения информации. Часть 2

О курсе

Основной целью курса является изучение физических основ измерительных преобразований, на которых строятся методы и средства измерения физических величин.
Курс предназначен для обучающихся в бакалавриате по образовательной программе "Информационные системы контроля и диагностики" направления 12.03.01 Приборостроение.
В курсе рассматриваются физические основы измерительных преобразований, используемых для получения информации о различных свойствах объектов. Рассмотрены измерительные преобразования в низкочастотных электромагнитных, радиоволновых, акустических и тепловых полях, а также полях упругих деформаций, оптических и ионизирующих излучений.

Результаты обучения

После успешного освоения дисциплины будут сформированы следующие результаты обучения:

PО1: Знание физических эффектов и законов, лежащих в основе взаимодействия физического поля со средой, характеристики материалов и объектов в физическом поле, эффектов, лежащих в основе преобразований характеристик физических полей, характеристик материалов и изделий в электрический сигнал.
PО2: Умение расчетным путем находить результаты элементарных измерительных преобразований, экспериментально исследовать отдельные измерительные преобразования, моделировать пространственное и временное распределение характеристик физических полей.
PО3: Владение современными информационными и информационно-коммуникационными технологиями и инструментальными средствами для решения задач физического и математического моделирования.
PО4: Владение навыками работы в поиске, обработке, анализе большого объема новой информации и представления ее в качестве отчетов и презентаций; опытом работы в коллективе для решения глобальных проблем.

Образовательная программа (ООП/ДОП)

Направление подготовки бакалавров 12.03.01 "Приборостроение", профиль "Информационные системы контроля и диагностики".

Программа курса

5. Измерительные преобразования в полях вихревых токов

5.1. Возбуждение вихревых токов в проводящих объектах. Поверхностный эффект. Преобразование параметров вихревых токов в электрический сигнал. Начальное и вносимое напряжение вихретокового преобразователя. Годографы вносимого напряжения.
5.2. Вихретоковое измерительное преобразование параметров плоских электропроводящих объектов.
5.3. Вихретоковое измерительное преобразование параметров протяженных электропроводящих цилиндрических объектов.
5.4. Вихретоковое измерительное преобразование параметров локальных электропроводящих объектов.
5.5. Вихретоковое измерительное преобразование параметров дефектов поверхностного слоя электропроводящих объектов.

5.6. Области применения вихретокового измерительного преобразования, пути повышения его информативности.

6. Измерительные преобразования в радиоволновых электромагнитных полях

6.1. Распространение радиоволн в однородной среде. Поляризация радиоволн.
6.2. Взаимодействие радиоволн с границей раздела двух сред. Отражение радиоволн от движущихся объектов.
6.3. Распространение радиоволн в волноводах. Резонансные явления в волноводах.
6.4. Источники и приемники радиоволн.

6.5. Области применения радиоволнового измерительного преобразования.

7. Измерительные преобразования в акустических полях

7.1. Упругие колебания и волны. Скорость распространения упругих волн.
7.2. Энергия акустической волны. Затухание акустической волны в среде. Интерференция и дифракция акустических волн.
7.3. Отражение и преломление акустических волн на границе раздела двух сред. Условия образования поверхностных и нормальных волн.
7.4. Возбуждение и прием акустических волн.

7.5. Области применения акустических преобразований.

8. Измерительные преобразования в тепловых полях

8.1. Температурные шкалы. Основное уравнение теплового преобразования. Теплопередача. Механизмы теплопередачи.
8.2. Решение уравнения теплового преобразования для случая взаимодействия среда – тепловой преобразователь. 
8.3. Инерционность теплового преобразования.
8.4. Источники нагрева. Преобразование температуры в электрический сигнал.

8.5. Основные области применения измерительных преобразований в тепловых полях.

9. Измерительные преобразования в полях оптических излучений

9.1. Физическая природа оптического излучения. Основные характеристики оптического излучения.
9.2. Взаимодействие оптического излучения со средой. Поглощение и рассеивание света. Взаимодействие оптического излучения с границей раздела двух сред. 
9.3. Взаимодействие оптического излучения с оптически анизотропной средой. Интерференция волн оптического излучения. Голографическая интерференция.
9.4. Источники и приемники оптического излучения.

9.5. Области применения измерительных преобразований в полях оптических излучений.

10. Измерительные преобразования в полях ионизирующих излучений

10.1. Строение атома. Природа ионизирующего излучения. Характеристики ионизирующих излучений.
10.2. Взаимодействие фотонного излучения с веществом. Взаимодействие корпускулярного излучения с веществом. 
10.3. Источники ионизирующих излучений. 
10.4. Приемники ионизирующих излучений. 

10.5. Области применения ионизирующих излучений.

Длительность курса, количественные характеристики, форма аттестации

Продолжительность курса – 18 недель
Трудоемкость освоения курса – 252 часа
Трудоемкость курса – 7 зачетных единиц
Форма контроля – экзамен, дифзачет, курсовой проект

Автор(ы) курса*

Гольдштейн Александр Ефремович, д.т.н., профессор отделения контроля и диагностики ИШНКБ ТПУ

Copyright © 2024.

Томский политехнический университет. Все права защищены
Tomsk Polytechnic University, All rights reserved.

Уровень квалификации: Начальный