close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Дополнительную информацию можно получить у ведущих;pdf

код для вставкиСкачать
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
При проектировании измерительных приборов и систем различного
назначения возникает необходимость анализа и расчета их погрешностей,
проведения параметрического и структурного синтеза их измерительных каналов по точностным критериям, применения эффективных методов повышения точности работы в реальных условиях эксплуатации.
1.1. Целью преподавания дисциплины является изучение и закрепление на реальных примерах точностных характеристик измерительных приборов и систем, причин возникновения и методов анализа погрешностей, синтеза измерительных устройств по критериям статической и динамической точности, методов эффективного повышения точности измерительных каналов приборов и систем, в том числе, с использованием принципов
комплексирования и оптимальной фильтрации.
1.2. Задача изучения дисциплины заключается в получении знаний в
области методов расчета погрешностей, анализа и синтеза измерительных
приборов и систем по критериям статической и динамической точности при
детерминированных и случайных воздействиях, методов повышения точности и надежности работы одноканальных и многоканальных измерительных
приборов и информационно- измерительных и управляющих систем.
Дисциплина базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин: «Теория автоматического управления», «Основы проектирования приборов и систем», «Теория измерений».
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
Характеристики точности и причины погрешностей функционирования измерительных приборов и систем, классификацию погрешностей,
методы описания и расчета составляющих и суммарной погрешности
измерительных приборов и систем.
Методы анализа и синтеза измерительных каналов приборов и систем
по критериям статической и динамической точности при детерминированных и случайных воздействиях.
Методы повышения статической и динамической точности измерительных каналов приборов и систем.
Особенности построения, алгоритмы обработки информации и
оценки эффективности комплексных измерительных систем.
По итогам изучения дисциплины студент должен уметь:
Выявлять причины, проводить описание и расчет составляющих и
суммарной погрешности измерительных приборов и систем.
Решать задачи анализа и синтеза измерительных каналов приборов и
систем по точностным критериям при детерминированных и случайных воздействиях.
Проводить описание, строить алгоритмы обработки информации и
оценивать техническую эффективность комплексных измерительных
систем.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид занятий
Всего
часов
90
48
32
16
—
—
—
42
—
20
—
22
Общая трудоемкость
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПР)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
и (или) другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной работы
Вид итогового контроля
Семестр
9
90
48
32
16
—
—
—
42
—
20
—
22
экзамен
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
Раздел дисциплины
п/п
1. Введение
2. Погрешности измерительных приборов
и систем
3. Анализ и синтез измерительных каналов
приборов и систем по точностным критериям
4. Методы повышения точности измерительных каналов приборов и систем
5 Комплексные измерительные системы
Лекции
1
4
Практические
занятия
—
2
15
10
6
4
6
—
4.2. Содержание разделов дисциплины
1. ВВЕДЕНИЕ
Предмет и задачи дисциплины, ее роль и место в подготовке специалистов, связь с другими дисциплинами специальности. Структура и методология изучения дисциплины, контроль процесса обучения. Рекомендуемая литература.
Особенности структурного построения и основные характеристики измерительных приборов и систем.
2.
ПОГРЕШНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Характеристики точности, причины погрешностей функционирования
измерительных приборов и систем. Методические и инструментальные погрешности. Статические и динамические погрешности. Собственные и вынужденные динамические погрешности. Основные и дополнительные погрешности. Систематические и случайные погрешности, характеристики случайных погрешностей. Оценка случайных погрешностей.
Информационные характеристики и точность измерительных приборов
и систем. Энтропийное значение погрешности, энтропийный коэффициент.
Суммирование составляющих погрешности измерительных приборов и
систем. Нормирование погрешности и класс точности приборов.
Пример расчета статических и динамических погрешностей измерительного устройства.
3.
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ ПО ТОЧНОСТНЫМ КРИТЕРИЯМ
3.1. Анализ и синтез измерительных каналов приборов и систем по
критериям статической точности
Методика решения задачи анализа статической точности измерительных каналов. Анализ статической точности измерительных каналов при типовых соединениях элементов.
Методика параметрического синтеза измерительных каналов по критерию статической точности. Решение задачи параметрического синтеза измерительных каналов по критерию минимума дисперсии статической погрешности при типовых соединениях элементов.
3.2. Анализ и синтез измерительных каналов приборов и систем по
критерию динамической точности при детерминированных воздействиях
Методика анализа собственной динамической погрешности измерительных каналов при детерминированных воздействиях.
Методика параметрического синтеза измерительных каналов при случайных воздействиях.
Постановка задачи оптимальной фильтрации в измерительных каналах
приборов и систем. Методика синтеза оптимального линейного фильтра Ви-
нера, решение задачи во временной области. Методика и пример синтеза оптимального линейного фильтра Винера в частотной области.
Методика оптимизации измерительных каналов приборов и систем по
комплексному критерию.
4.
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
КАНАЛОВ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Конструктивно-технологические методы повышения точности измерительных приборов и систем,
Повышение статической точности измерительных каналов с помощью
последовательного корректирующего звена.
Повышение статической точности измерительных каналов с помощью
встречно-параллельного корректирующего звена.
Повышение статической точности измерительных каналов путем подачи тестовых сигналов.
Автоматическая подстройка измерительных каналов. Реализация цепей
адаптивной автоматической подстройки пневмоэлектрических измерительных каналов.
Повышение точности измерительных устройств с использованием
принципов модуляции. Реализация принципа модуляции в пневмоэлектрических измерительных каналах.
Пути повышения динамической точности измерительных приборов и
систем.
5.
КОМПЛЕКСНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Принципы построения комплексных измерительных систем (КИС).
Оптимальный линейный алгоритм безынерционной обработки информации в КИС, выбор весовых коэффициентов.
Субоптимальный нелинейный алгоритм безынерционной обработки
информации в КИС. Кворум-элемент, структура и режимы работы, выбор
типа кворум-элемента.
Оценка эффективности комплексирования по критериям точности,
надежности, ресурса.
Комплексные измерительные системы с инерционными алгоритмами
обработки информации. КИС с различным спектром погрешностей и различными динамическими характеристиками. КИС с фильтром разностного сигнала. Двухкомпонентная КИС с одним фильтром и примеры ее реализации.
Комплексирование как метод повышения точности в широком диапазоне измерения.
5.1. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Не предусмотрен.
5.2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ
№ п/п
1
2-5
6-8
№
раздела Наименование практических занятий
дисциплины
2
Составление структурной схемы и определение
статической и динамической характеристик измерительного прибора
3
Расчет суммарной статической погрешности измерительного прибора.
Определение информационных характеристик
измерительного прибора
Оптимизация параметров измерительного прибора по критерию статической точности.
Оптимизация параметров измерительного прибора по критерию динамической точности при
детерминированных воздействиях
4
Повышение точности измерительного устройства с использованием корректирующих звеньев
Реализация автоматической подстройки пневмоэлектрического измерительного устройства
5.3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
№
п/п
1
2
3
4
Содержание
Текущая работа с лекционным
материалом
Проработка теоретических вопросов по литературным источникам
Подготовка к практическим занятиям, выполнение домашних заданий
Выполнение
расчетнографической работы
Итого
Время,
СРС, час
12
Форма
контроля
экзамен
Семестр
9
6
экзамен
9
4
Проверка
преподавателем
Защита
РГР
9
20
9
42
5.4. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Расчетно-графическая работа предусматривает выполнение четырех
заданий:
1. Для заданной структурной схемы измерительного устройства, заданных чувствительностей и приведенных ко входу относительных погрешностей входящих преобразователей определить суммарную абсолютную стати-
ческую погрешность измерительного устройства. Провести выбор оптимальных чувствительностей входящих преобразователей из условия минимума
статической погрешности измерительного устройства.
2. Для заданной структуры измерительного канала, значениях операторных чувствительностей входящих преобразователей и заданном законе
изменения измеряемой величины определить характер изменения собственной динамической погрешности измерительного канала. Определить оптимальные параметры операторных чувствительностей минимума собственной
динамической погрешностей измерительного канала при заданном законе
изменения измеряемой величины.
3. Для заданной структуры измерительного прибора, заданных операторных чувствительностях входящих преобразователей, заданных корреляционных функций процессов изменения входного соотношения для вычисления собственной и вынужденной динамических погрешностей и вычислить
значения дисперсии суммарной динамической погрешности измерительного
прибора.
4. Для заданной структуры измерительного прибора, заданных чувствительностях входящих преобразователей, заданных характеристик случайных процессов изменения входного сигнала и внешней помехи провести
структурный синтез измерительного прибора по критерию минимума дисперсии суммарной динамической погрешности. Определить значение дисперсии суммарной динамической погрешности оптимизированного измерительного прибора.
5.5. ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ И ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ
1. Понятие измерения и средства измерения, виды средства измерения.
2. Уравнение функционирования и статические характеристики измерительного прибора.
3. Модель динамических характеристик измерительных приборов
4. Принцип структурного проектирования измерительных приборов. Способы прямого и прямого дифференциального преобразования.
5. Структура измерительного прибора уравновешивающего преобразования
6. Измерительный прибор статического уравновешивания и его особенности
7. Измерительный прибор асстатического уравновешивания и его особенности
8. Описание статических и динамических характеристик измерительных
приборов с использованием типовых структурных схем
9. Преобразование случайного сигнала линейности измерительным
устройством во временной области
10.Преобразование случайного сигнала линейности измерительным
устройством в частной области
11.Классификация погрешностей измерительных устройств по размерности
12.Классификация погрешностей измерительных устройств по связи с
уровнем сигнала
13.Классификация погрешностей измерительных устройств по причинам
их появления, по условиям их появления, по условиям эксплуатации
14.Интегральные и дифференциальные функции распределения случайных погрешностей
15.Численные показатели случайных погрешностей
16.Характеристики нормального, равномерного и треугольного законов
распределения погрешностей.
17.Распределение Стьюдента и его использование для определения доверительных интервалов и случайных погрешностей
18.Энтропия погрешностей измерительного устройства количество измерительной информации
19.Энтропийное значение погрешности, энтропийный коэффициент, информационная производительность измерительного устройства
20.Правила суммирования случайных и неисключенных систематических
погрешностей
21.Суммирование доверительных значений погрешностей
22.Нормирование погрешностей и класс точности измерительных приборов
23.Конструктивно-технологические методы повышения точности измерительных приборов
24.Повышение точности измерительных приборов с помощью последовательного корректирующего звена
25.Повышение точности измерительных приборов с помощью встречнопараллельного корректирующего звена
26.Повышение точности измерительных устройств путем подачи тестовых сигналов
27.Автоматическая подстройка измерительных каналов, режимы и циклы
автоподстройки
28.Пример цепи автоматической подстройки с разомкнутым и замкнутым
циклом
29.Повышение точности измерительных устройств путем использования
принципов модуляции
30. Пример использования принципа модуляции для повышения точности
измерительного устройства
31.Составление уравнения статической погрешности измерительного
прибора
32.Расчет составляющих статической погрешности прибора при типовых
соединениях преобразователей
33.Методика оптимизации параметров измерительных сигналов по критерию статической точности
34.Оптимизация параметров измерительного канала по критерию статической точности при последовательном и параллельном соединении
преобразователей
35. Оптимизация параметров измерительного канала по критерию статической точности при встречно-параллельном соединении
36.Анализ динамической точности измерительных устройств при детерминированных воздействиях
37.Оптимизация параметров измерительного канала по критерию собственной динамической погрешности
38.Минимизация длительности переходного процесса в измерительной
системе второго порядка
39.Минимизация полосы пропускания частот в измерительной системе
второго порядка
40.Анализ динамической точности и параметрический синтез измерительных устройств при случайных воздействиях
41.Синтез измерительных каналов при случайных воздействиях методом
фильтра Винера (решение задачи во временной области)
42.Синтез оптимального фильтра Винера (решение задачи частной области)
43.Оптимизация параметров измерительных устройств по комическому
критерию
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Рекомендуемая литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
а) основная литература
Подмастерьев К.В. и др. Электрические методы неразрушающего контроля и диагностики. Учебное пособие. – Орел: ОРЕЛГТУ, 2005.
Солдаткин В.В., Солдаткин В.М. Анализ погрешностей и методы повышения точности измерительных устройств: Учебное пособие с грифом УМО. Казань: Изд-во Казан, гос.техн.ун-та, (в издании). (Электронная версия)
Солдаткин В.М., Порунов А.А., Солдаткин В.В. Основы проектирования измерительных приборов и систем: Учебное пособие с грифом
УМО, Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2006. 382с.
Методы электрических измерений: Учебное пособие для вузов /Под
ред. Э.И. Цветкова.- Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 288 с.
Браслевский Д.А., Петров В.В.Точность измерительных устройств. – М:
Машиностроение, 1976. – 312 с.
Ференец В.А. Погрешности измерительных преобразователей: Учебное
пособие. – Казань: Изд-во Казан. авиц. ин-та, 1981.-99 с.
Солдаткин В.В., Уразбахтин И.Р. Структуры, алгоритмы работы и требования к элементам измерительных каналов информационноизмерительных систем. Методические указания к лабораторной работе.
Каф. ПИИС, 2006. -41с.
8. Солдаткин В.В., Уразбахтин И.Р. Анализ и синтез измерительных каналов по точностным критериям. Методические указания к лабораторной работе. Каф. ПИИС, 2006. -50с.
1.
2.
3.
4.
б) дополнительная литература
Солдаткин В.М. Методы и средства измерения аэродинамических углов летательных аппаратов. Казань: Изд-во Казан, гос.техн.ун-та, 2001.
448с.
Браславский Д.А., Петров В.В. Точность измерительных устройств.
М.: Машиностроение, 1976. -312с.
Измерение электрических и неэлектрических величин: Учебное пособие для Вузов. Под общ. ред. Н.Н. Евстихеева.-М.: Энергоатом издат,
1990. – 352 с.
Бондер В.А. Приборы первичной информации.-М.: Машиностроение,
1981.-344 с.
6.2. Средства обеспечения дисциплины
Электронный конспект лекций.
Методические указания к лабораторным работам.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Материально-техническая база кафедры приборостроения.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа