Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
«Информационно-измерительные системы»
для специальности 200501.65 «Метрология и метрологическое
обеспечение» подготовки специалиста
Автор программы:
Юрин А.И., к.т.н., ayurin@hse.ru
Одобрена
на
заседании
кафедры
Микросистемной
материаловедения и технологий «___»____________ 20 г
Зав. кафедрой В.П. Кулагин
техники,
Рекомендована секцией УМС «___»____________ 20 г
Председатель
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими
подразделениями университета и другими вузами без разрешения
кафедры-разработчика программы.
-2«ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ»
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью изучения дисциплины «Информационно-измерительные
системы» является приобретение знаний и практических навыков в
области разработки и применения различных видов ИИС. Дисциплина
рассматривает структуру и классификацию, методы взаимодействия
компонентов ИИС, передачу и обработку информации, методы оценки
метрологических характеристик рассматриваемых систем. Содержание
программы
соответствует
требованиям
подготовки
инженеров,
специализирующихся в области разработки средств метрологического
обеспечения.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ УСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ









В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
понятие "информационно - измерительная система (ИИС)";
структурная схема ИИС;
первичные преобразователи ИИС и технология преобразования
измеряемых величин в цифровую форму;
организация взаимодействия и передача информации между
структурными элементами ИИС;
приборные интерфейсы;
методы обработки и отображения информации;
теоретические основы анализа качества ИИС (точности, надежности);
методы структурного синтеза ИИС;
метрологические характеристики ИИС;
особенности метрологического обеспечения ИИС; применение САПР
при конструировании ИИС.
3. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
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
136
68
51
17
Семестры
8
136
68
51
17
68
68
68
68
Всего часов
-3Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
Экзамен
Экзамен
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
N
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Раздел дисциплины
Введение. Термины и определения. Виды средств
измерений (СИ). Структура ИИС
Структура и основные разновидности ИИС
Основные элементы и функциональные блоки ИИС
Классификация измерительных информационных систем
Характеристики измерительного преобразования ИИС.
Основы математического описания ИИС
Сигналы измерительной информации
Графическое представление модулированных сигналов ИИС
Временная и спектральная формы представления сигнала
Спектры сигналов с гармоническим носителем
Спектры сигналов с импульсным носителем
Основные виды преобразования измерительных
сигналов в ИИС
Простейшие виды интерполяции
Разновидности АЦП и ЦАП для ПК
Информационно-измерительная система ИС-7
Лекции
ПЗ
(или С)
ЛР
2
-
-
4
4
4
-
-
4
-
-
4
4
4
4
4
-
4
4
-
4
-
-
4
4
1
-
4
5
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение. Термины и определения. Виды средств
измерений (СИ). Структура ИИС Основные определения метрологии.
Классификация СИ. Определение ИИС. Общие признаки современной
ИИС.
Раздел 2. Структура и основные разновидности ИИС. Структурная
схема, краткое описание основных блоков, подход к классификации ИИС.
Раздел 3. Основные элементы и функциональные блоки ИИС.
Определение функционального блока. Состав и классификация
функциональных блоков ИИС.
Раздел 4. Классификация измерительных информационных
систем. Варианты классификации ИИС. Схемы классифицируемых систем.
Раздел 5. Характеристики измерительного преобразования ИИС.
Основы математического описания ИИС. Построение простейшей
математической модели измерительного преобразования. Методы
вычисления функции преобразования.
Раздел 6. Сигналы измерительной информации. Определение
сигнала. Виды сигналов и их носителей. Представление о модуляции.
Раздел 7. Графическое
представление
модулированных
сигналов ИИС. Три вида диаграмм модулированных сигналов. Примеры.
Раздел 8. Временная и спектральная формы представления
сигнала. Сравнение временной и спектральной формы представления
-4сигнала. Примеры построения и использования диаграмм для
определенных сигналов.
Раздел 9. Спектры сигналов с гармоническим носителем.
Рассмотрение особенностей спектров сигналов с гармоническим
носителем при различных методах модуляции.
Раздел 10. Спектры сигналов с импульсным носителем.
Рассмотрение особенностей спектров сигналов с импульсным носителем
при различных методах модуляции. Применение ЭВМ.
Раздел 11. Основные виды преобразования измерительных
сигналов в ИИС. Классификация преобразования измерительных
сигналов. Характеристика каждой из групп и определенных видов
преобразований. Дискретизация.
Раздел 12. Простейшие виды интерполяции. Определение
интерполяции. Ступенчатая и линейная интерполяция, характеристики.
Раздел 13. Разновидности АЦП и ЦАП для ПК. Звуковая плата
персонального компьютера как аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
История.
Устройство
и
принцип
действия.
Метрологические
характеристики. Возможность использования в ИИС.
Раздел 14. Информационно-измерительная система ИС-7. История и
текущее состояние исследований в направлении построения ИИС на кафедре.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№
п/п
1.
2.
3.
4.
№ раздела
дисциплины
6
9
13
14
Наименование лабораторных работ
Сигналы измерительной информации
Спектры сигналов с гармоническим носителем
Разновидности АЦП и ЦАП для ПК
Информационно-измерительная система ИС-7
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература:
1. Приборно-модульные универсальные автоматизированные
измерительные системы. Под ред. В.А. Кузнецова. М.: Радио и связь,1993.
2. Кузнецов В.А., Ялунина Г.В. Метрология (теоретические,
прикладные и законодательные основы): Учеб. Пособие. - М.: ИПК
Издательство стандартов, 1998. -336 с.
б) дополнительная литература:
1. Гримукевич И.Е. и др. Информационно-измерительные ситемы.Минск.: Изд-во БГУИР. 1995.-53с.
2. Цейтлин Я.М., Скачко Ю.В., Капырин В.В. Модифицированные
струнные преобразователи для измерения геометрических величин. - М.:
Изд-во стандартов, 1989. -264 с.
-53. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы.
Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование.: Учеб.
пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1985.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Пакеты прикладных программ.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
1. Измерительные стенды по моделированию измерительных систем.
2. Установки по снятию характеристик компонентов систем.
3. Программы по расчету характеристик компонентов.
8. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Изложение материала по дисциплине должно опираться на ранее
изученные дисциплины: «Линейная алгебра и аналитическая геометрия»,
«Математический
анализ»,
«Физика»,
«Электротехника»,
«Радиоэлектроника»», «Основы метрологии».
2. Закрепление материала, изучаемого в дисциплине, должно
проводиться при выполнении лабораторных работ.
3. В часы самостоятельной работы студентов под руководством
преподавателя изучаются отдельные теоретические вопросы, которые не
излагались на лекциях, осваиваются расчеты с помощью средств
вычислительной техники.
4. Предполагается подготовка обзоров по темам, рекомендуемым
преподавателем, изучение материалов лекций и подготовка ответов на
контрольные вопросы, подготовка к практическим занятиям и выполнение
заданий с соответствующим оформлением, подготовка к выполнению
лабораторных работ.
5. Оставшиеся часы, отведенные на самостоятельную работу, могут
быть использованы для выполнения индивидуальных заданий, написания
рефератов, проведение консультаций и текущего контроля усвоения
учебного материала (контрольные работы или тестирование).
Автор программы: __________________ /Юрин А.И./