Рабочая программа учебной дисциплины методы исследования в физике быстропротекающих процессов Цикл icon

Рабочая программа учебной дисциплины методы исследования в физике быстропротекающих процессов Цикл


Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины “ численные методы оптимизации систем управления цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины "численные методы моделирования процессов и аппаратов пт"...
Рабочая программа учебной дисциплины физико-химические методы получения и исследования...
Рабочая программа учебной дисциплины «численные методы моделирования процессов и аппаратов...
Рабочая программа учебной дисциплины "моделирование физических процессов и объектов...
Рабочая программа учебной дисциплины "численные методы" Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины "специальные главы электрохимии" Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «математические методы и модели исследования операций» для...
Рабочая программа учебной дисциплины «математическое моделирование» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины “ теория автоматического управления цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины история Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины "материаловедение" Цикл...



Загрузка...
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)
____________________________________________________________________
_______________________________________


Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


Методы исследования

в физике быстропротекающих процессов



Цикл:

профессиональный




^ Часть цикла:

по выбору




дисциплины по учебному плану:

М.2.10.2




^ Часов (всего) по учебному плану:

108




Трудоемкость в зачетных единицах:

3

2 семестр

Лекции

18 часов

2 семестр

Практические занятия

18 часов

2 семестр

Лабораторные работы







^ Расчетные задания, рефераты

18 часов самостоят.работы

2 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

72 часа

2 семестр

Экзамены

-




Курсовые проекты (работы)









Москва - 2011

^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целями дисциплины являются:

Получение студентами систематизированных представлений о методах исследований быстропротекающих процессов средствами оптической визуализации.

Освоение студентами, как теоретических основ измерительно-регистрирующих систем, так и приобретение практических навыков работы с измерительными приборами, в частности со скоростными видеокамерами типа «ВидеоСпринт» и камерами со сверхкороткими экспозициями типа «Наногейт».

Знакомство с современными методами и системами автоматизированной обработки визуальных данных в цифровом виде, овладение студентами компьютерными программами для работы со скоростными цифровыми видеокамерами.

Освоение основ физики фотоприемников, ПЗС и КМОП-структур, которые являются базовыми при создании современных матричных фотоприемников; знакомство с важнейшими научно-техническими применениями измерительных систем с использованием матричных фотоприемников.

В процессе практических занятий и посещения научных лабораторий ОИВТ РАН студенты должны познакомиться с современными системами скоростной видеорегистрации быстропротекающих процессов, овладеть практическими навыками работы с ними на действующих установках.

^ По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);

  • свободно пользоваться русским и иностранным языками как средством делового общения, способностью к активной социальной мобильности (ОК-3);

  • использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, в управлении коллективом, влиять на формирование целей команды, воздействовать на ее социально-психологический климат в нужном для достижения целей направлении, оценивать качество результатов деятельности (ОК-4);

  • самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

  • вести библиографическую работу с привлечением современных информационных технологий, анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию
    (ОК -9);

  • использовать углубленные знания в области естественнонаучных и гуманитарных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1);

  • применять современные методы исследования, проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК- 6);

  • к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов плазменных установок (ПК-7);

  • оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-8);

  • использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);

  • применять на практике знание общей теории основ измерительно-регистрирующих систем;

  • выполнять количественный расчет характеристик систем визуализации применительно к различным быстропротекающим процессам;

  • к практическому выполнению измерений быстропротекающих процессов современными средствами оптической визуализации;

  • овладеть современными компьютеризированными средствами проведения обработки полученной визуальной информации;

  • принимать и обосновывать конкретные методические и технические решения при разработке, создании и эксплуатации систем оптической визуализации;

  • использовать информацию о новых измерительных средствах и методах в оптической визуализации (ПК-17).

Задачами дисциплины являются:

  • познакомить обучающихся с основами методов исследований быстропротекающих процессов средствами оптической визуализации;

  • приобрести практические навыки работы со скоростными видеокамерами и камерами со сверхкороткими экспозициями;

  • дать информацию о современных методах и системах автоматизированного сбора и обработки цифровых изображений;

  • освоить основы физики фотоприемников, ПЗС и КМОП-структур, которые являются базовыми при создании современных матричных фотоприемников, и познакомиться с их важнейшими научно-техническими применениями.



^ 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к дисциплинам по выбору профессионального цикла М.2 программы подготовки магистров «Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез» направления 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика», «Статистическая физика и квантовые явления», «Физика плазмы», «Элементарные процессы в плазме».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении программы магистерской подготовки «Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез».

^ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • основные источники научно-технической информации (монографии, справочники, журналы, сайты Интернет) по быстродействующим средствам оптической визуализации;

  • основы методов исследований быстропротекающих процессов средствами оптической визуализации;

  • основные методы количественного расчета характеристик систем оптической визуализации;

  • основы физики фотоприемников, ПЗС и КМОП -структур и познакомиться с их важнейшими научно-техническими применениями.


Уметь:

  • выполнять расчет основных свойств объекта (интенсивность свечения, геометрические размеры, скорость перемещения) из анализа визуальной информации;

  • практически применить методы количественного расчета характеристик систем оптической визуализации в исследованиях быстропротекающих процессов;

  • использовать автоматизированные программы обработки и анализа визуальной информации;

  • осуществлять литературный поиск, анализировать научно-техническую информацию и уметь выбирать оптимальные решения задач по оптической визуализации быстропротекающих процессов;

  • использовать информацию о достижениях в области скоростной оптической визуализации в практической работе.

Владеть:

  • навыками дискуссии по вопросам оптической визуализации быстропротекающих процессов;

  • терминологией в области скоростной визуализации и измерительных систем;

  • информацией о технических параметрах современных устройств скоростной визуализации;

  • навыками применения полученной информации при проектировании и изготовлении систем скоростной визуализации.

^ 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Свойства измерительных систем

12

2

2

2

 

8

Тест на знание основных терминов

2

Фотоприемные устройства

12

2

2

2

 

8

Тест: p-n структура, p-i-n структура, фотодиод

3

Физические принципы работы фотоприемников
для скоростной визуализации (УСВ)

14

2

4

2

 

8

Тест: ПЗС и КМОП ячейки, частотно-контрастная функция, типы матриц

4

Методы скоростной визуализации

36

2

4

4

 

28

Тест: Принципы построения ПЗС и КМОП камер. Основные параметры камер.

Выполнение расчетного задания.

5

Основы количественных измерений УСВ.

16

2

4

4

 

8

Контрольный опрос

6

Методы обработки и анализа изображений.

16

2

2

4

 

10

Подготовка реферата




Зачет

2

2










2







Итого:

108




18

18




72





^ 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Свойства измерительных систем


Линейные измерительные системы. Аппаратная функция. Связь входного и выходного сигналов. Уравнение свертки. Амплитуда -частотная и фазово- частотная характеристики измерительные системы. Методы измерения параметров измерительные систем. Квантование сигнала. Измерение временных зависимостей. Быстродействующие аналого-цифровые преобразователи. Устройства передачи информации.


2. Фотоприемные устройства


Физические принципы работы фотоприемников, p-n структура, p-i-n структура. Устройство фотодиода (ФД). Чувствительность, инерционность ФД, фоновая и термогенерационная составляющая темнового тока. Зависимость характеристик ФД от температуры. Различные типы ФД. Импульсный оптический сигнал. Шумы фотоприемника, основные представления о шумовом процессе.

3. Физические принципы работы фотоприемников
для скоростной визуализации (УСВ)



Физические принципы работы приборов с зарядовой связью (ПЗС) и КМОП ячеек. Структура построения современных ПЗС и КМОП матриц. Спектральная чувствительность. Частотно-контрастная функция матриц. Отношение сигнал/шум и динамический диапазон. Матричные фотоприемники для работы в различных спектральных диапазонах. Типы матриц и TDI устройства.

4. Методы скоростной визуализации


Высокоскоростная фотография. Оптико-механические методы. Основные параметры фотопленок. Электронно-оптические затворы и электронно-оптические камеры.

Скоростные ПЗС и КМОП камеры. Принципы построения. Основные параметры камер для скоростной регистрации. Частота кадров, разрешение, чувствительность, динамический диапазон различных камер. Чувствительность и шумы УСВ. Особенности работы фотоприемных ПЗС и КМОП матриц в условиях высокой освещенности и коротких экспозиций.

Импульсная лазерная подсветка как метод получения сверхкоротких экспозиций. Основные типы импульсных лазерных источников света. Устройства синхронизации. Типы и методы применения. Особенности построения (работы) УСВ для работы в условиях импульсных электромагнитных помех.


5. Основы количественных измерений УСВ


Задачи наблюдательной и измерительной визуализации физических процессов. Фотометрия и измерение температуры в быстропротекающих процессах. Основы фотометрии и измерение интенсивностей с помощью УСВ. Расчет чувствительности системы (камера - объектив - источник излучения - объект съемки). Расчет энергетики систем подсветки исследуемых объектов. Методы их применения.


6. Методы обработки и анализа изображений


Цифровые изображения. Виды изображений, форматы хранения. Методы обработки изображений. Методы анализа изображений. Работа с изображениями среде LabVIEW с использованием IMAQ Vision (National Instruments Inc.). Пример алгоритма работы программы автоматического выделения и фильтрации следа быстролетящей частицы.


^ 4.2.2. Практические занятия

1. Скоростные видеокамеры типа «ВидеоСпринт». Основные правила работы, особенности, методы синхронизации процесса съемки. Программное обеспечение (ПО) и обучение его использованию.

2. Камеры со сверхкороткими экспозициями типа «Наногейт». Основные правила работы, особенности, методы синхронизации процесса съемки. Программное обеспечение (ПО) и обучение его использованию.

3. Скоростные теневые регистраторы («ВидеоТир»). Основные правила работы, особенности, методы синхронизации процесса съемки. Программное обеспечение (ПО) и обучение его использованию.

4. Камеры на основе высокоскоростных инфракрасных ПЗС-матриц для исследования треков светящих тел. Программное обеспечение. Обучение.

5. Высокоскоростные микропирометры и их использование в физическом эксперименте.

6. Современные спектрометры. Автоматизированная регистрация и обработка спектров.


^ 4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.


4.4. Расчетные задания

1. Применение методов матричной спектроскопии применительно к измерению температуры в исследовании свойств веществ методом электровзрыва.

2. Определение температуры и скоростей нагретых частиц в гетерогенной плазменной струе с помощью скоростной ИК видеокамеры.

3. Разработка программы анализа «серых» изображений в среде LabWindows/CVI с использованием функций IMAQ Vision.

4. Разработка программы автоматического определения размеров образца с помощью скоростной теневой видеорегистрации.


4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовые работы учебным планом не предусмотрены.


^ 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество иллюстративного и информационного материалов.

^ Практические занятия предусматривают ознакомление с современными средствами регистрации и обработки спектров излучения плазмы

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, выполнение расчетного задания подготовку к зачету.

^ 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,3(среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,3оценка за реферат + 0,4оценка за расчетное задание.


^ 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:


  1. Физика быстропротекающих процессов. Сборник переводов.ТТ.1-3, М., Мир, 1971.

  2. Н.С. Пронкин. Основы метрологии динамических измерений, М., Логос, 2003.

  3. М.И. Пергамент. Как задавать вопросы природе. Троицк, 2003.

  4. М.И. Пергамент. Методы исследований в экспериментальной физике. Интеллект, М., 2010.

  5. М.А. Тришенков. Фотоприемные устройства и ПЗС. М. Радио и связь, 1992.

  6. П.А. Богомолов, В.И. Сидоров, И.Ф. Усольцев. Приемные устройства ИК-систем. М, Радиосвязь, 1987.

  7. Ю.В. Визильтер, С.Ю. Желтов и др. Обработка и анализ цифровых изображений, М.,
    ДМК, 2008.



б) дополнительная литература:

  1. Полупроводниковые фотоприемники, под. Ред. В.И. Стафеева, М. Радио и связь, 1984.

  2. М. Борн, Э.Вольф. Основы оптики. Изд.2. М., Наука, 1973.

  3. В.Л. Шкуратник, А.С.Вознесенский, И.В.Колодина. Методы и средства изучения быстропротекающих процессов. М., 2004.



^ 7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. Пакеты программ обработки изображений LabVIEW, LabWindows/CVI, IMAQ Vision (National Instruments Inc.).


б) другие:

^ 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и магистерской программы «Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.ф.-м.н. Сенченко В.Н.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ОФиЯС

д.т.н., профессор Комов А.Т.




Скачать 149,86 Kb.
оставить комментарий
Дата29.09.2012
Размер149,86 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх