МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт нанотехнологии, электроники и приборостроения
УТВЕРЖДАЮ
Директор института нанотехнологии,
электроники и приборостроения _О.А.Агеев "_"2014 г.
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
В МАГИСТРАТУРУ
по направлению подготовки 12.04.01 Приборостроение Таганрог 2014 Пояснительная записка Междисциплинарный вступительный экзамен в магистратуру включает в себя ключевые и практически значимые вопросы по учебным дисциплинам предметной и специальной подготовки в объеме требований, предусмотренных ГОС ВПО по направлению «Приборостроение».Программа экзамена включает в себя модули следующих учебных дисциплин:
«Физические поля»
«Физические методы контроля»
«Физические основы получения информации»
«Конструирование и технология производства приборов и аппаратов»
«Обнаружение и фильтрация сигналов в приборостроении»
«Электроника и микропроцессорная техника»
«Теоретические основы измерительных и информационных технологий»
«Аналоговые и цифровые измерительные устройства»
«Измерительные информационные системы»
Цель вступительного междисциплинарного экзамена – это определить готовность и возможность поступающего освоить Основную образовательную программу по направлению подготовки магистра 12.04.01 Приборостроение.
Задачами вступительного экзамена является выявление у экзаменуемого:
– степени сформированности комплексной системы знаний о фундаментальных законах физики, измерений, аппаратостроения;
– уровня свободного владения понятийно-категориальным аппаратом, необходимым для самостоятельного восприятия, осмысления и усвоения знаний;
– умения связывать общие и частные вопросы в приборостроении;
– глубины понимания практического применения знаний в области приборостроения, как научной основы отдельных отраслей современного производства;
– уровня усвоения основных методических знаний и умений, профессиональных умений и навыков применять дидактические, методические и технологические знания в процессе профессиональной деятельности.
Экзамен проводится в устной форме.
В структуру экзаменационного билета включены два вопроса по различным разделам.
Дополнительные вопросы задаются членам предметной экзаменационной комиссии в рамках программы вступительного экзамена. Полнота и качество ответа оценивается членами комиссии. После чего в результате открытого голосования простым большинством выставляется оценка.
Условием подготовки к вступительному экзамену в магистратуру является предварительное ознакомление экзаменуемого с содержанием тем и вопросов, носимых на экзамен, а также с требованиями, предъявляемыми к экзамену.
Основное содержание программы 1. Физические поля 1. Нелинейное взаимодействие волн. Модели параметрических излучателей и приёмной антенны.
2. Запишите неоднородное волновое уравнение. Как оно получается и что описывает.
3. Волны в нелинейной диссипативной среде. Уравнение Бюргера и анализ его решения.
4. Получите уравнение Гельмгольца. Комплексная запись гармонической волны.
5. Дисперсионное уравнение. Виды дисперсии (физическая и геометрическая).
6. Обоснуйте таблицу электромеханических аналогий (прямых и обратных).
7. Какую форму имеют звуковые лучи: в однородной среде, в стратифицированном океане? И почему?
8. Получение и решение уравнения теории дифракции.
9. Спектральные представления волн во временной и пространственной областях.
10. Волноводное распространение звука.Решение волнового уравнения.
Рекомендуемая литература для подготовки Лепендин Л.Ф. Акустика. – М.: «Высшая школа», 1978.
1.
Зарембо Л.К., Тимошенко В.И. Нелинейная акустика. – М.: МГУ, 1984.
2.
Кузнецов В.П. Нелинейная акустика в океанологии. – М.: Физматлит, 2010.
3.
Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. – Л.:
4.
Судостроение, 1981.
5. Петров Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: ТЕЛЕКОМ, 2007. – 6. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика. – Т.6. Гидродинамика. – М.: Наука, 1986.
1. Методы течеискания: основные понятия и термины.
2. Манометрический метод контроля герметичности: область применения, принцип действия, структурная схема установки, достоинства и недостатки.
3. Электрический контроль: классификация методов. Первичные параметры, принцип работы, регистрируемые параметры.
4. Измерение размеров (толщины) электроемкостным методом: принцип реализации, особенности контроля диэлектрических и проводящих ОК. Электропотенциальный метод:
принцип действия, область применения, измеряемые параметры.
5. Магнитный контроль: задачи магнитного неразрушающего контроля (НК), физические основы.
6. Первичные преобразователи магнитного НК Классификация по типу получаемой информации и по принципу действия.
7. Магнитная дефектоскопия – требование к реализации, характеристика чувствительности, физические принципы реализации, электрическая схема замещения участка магнитной цепи с дефектом.
8. Типы акустических волн, используемых в НК: особенности газообразных жидких и твердых тел. Закон Гука. Плоская, сферическая и цилиндрическая волны. Поверхностная волна Рэлея.
9. Эхометод: структура импульсного дефектоскопа, генератор зондирующих сигналов, форма импульса, приёмно – усилительный тракт. Технические характеристики дефектоскопа.
10. Теневой метод УЗК: акустический тракт, алгоритм расчета сигнала, помехи, порог чувствительности.
1. Дианов В.Ф., Дюдин Б.В. Физические методы и технология неразрушающего контроля материалов, сварных соединений и изделий. Учебное пособие. Ч. 1. Таганрог: ТРТУ, 1995. 132 с.
2. Дианов В.Ф. Физические методы и технология неразрушающего контроля материалов, сварных соединений и изделий. Учебное пособие. Ч. 2. Таганрог: ТРТУ, 1996. 118 с.
3. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 1: Общие вопросы. Контроль проникающими веществами. / А.К. Гурвич, И.Н. Ермолов, С.Г. Сажин. Под ред. В.В. Сухорукова. М.:
Высш. шк., 1992. 242 с.
4. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 2: Акустические методы контроля. / И.Н.
Ермолов, Н.П. Алешин, А.И. Потапов. Под ред. В.В. Сухорукова. М.: Высш. Шк., 1991.
5. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 3: Электромагнитный контроль. / В.Г.
Герасимов, А.Д. Покровский, В.В. Сухоруков. Под ред. В.В. Сухорукова. М.: Высш.
Шк., 1992. 312 с.
6. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 4: Контроль излучениями. / Б.Н. Епифанцев, Е.А. Гусев, В.И. Матвеев, Ф.Р. Соснин. Под ред. В.В. Сухорукова. М.: Высш. Шк., 1992. 321 с.
7. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 5: Интроскопия и автоматизация неразрушающего контроля. / В.В. Сухоруков, Э.И. Вайнберг, Р.-Й.Ю. Кажис, А.А, Абакумов. Под ред. В.В. Сухорукова. М.: Высш. Шк., 1993. 329 с.
1. Понятие физической величины. Активные и пассивные физические величины.
Адаптивные и неадаптивные физические величины.
2. Виды погрешностей. Определение точности измерений.
3. Чувствительность датчика в статистическом и динамическом режиме.
4. Частотные характеристики датчиков.
5. Быстродействие датчика. Время установления.
6. Индукционный метод измерения параметров магнитных полей.
7. Эффект Холла и датчики на его основе.
8. Системы с распределенными параметрами. Тонкий стержень. Стержень с закрепленным концом. Тонкая круглая пластина, закрепленная по краям.
9. Пьезоэлектрический эффект: основное уравнение, коэффициент электромеханической трансформации.
10. Схемы электромеханических аналогий для стержневых преобразователей. Учет потерь в преобразователе.
11. Резистивные датчики.
12. Емкостные датчики.
13. Пьезоэлектрические датчики.
14. Индукционные датчики.
15. Индуктивные датчики.
16. Магнитоупругие датчики.
17. Детекторы светового излучения.
18. Радиационные датчики.
1. Современные датчики. Справочник. Фрайден Дж. 2005.
2. С.А. Спектор. Электрические измерения физических величин. Учебное пособие для вузов. Ленинград.: Энергоатомиздат. 1987. – 320 с.
3. Аш Ж. И соавторы. Датчики измерительных систем. В 2 книгах – М.: Мир, 1982. – 480с. 424 с.
4. Конструирование и технология производства приборов и аппаратов 1. Классификация аппаратуры по условиям эксплуатации.
2. Этапы разработки аппаратуры.
3. Конструкторская документация. Виды конструкторских документов.
4. Схемная документация.
5. Основные понятия надежности аппаратуры. Основные эксплуатационные свойства.
6. Методы повышения надежности. Структурные схемы повышения надежности.
7. Акустические преобразователи контрольно – измерительных приборов. Основы устройств. Классификация.
8. Технология изготовления узлов акустических преобразователей.
9. Конструкция пьезоэлектрических преобразователей для ультразвуковой дефектоскопии.
10. Стандартизация при модульном конструировании аппаратуры. Базовый принцип.
Модули первого, второго, и третьего уровней.
1. Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры // Учебник для ВУЗов. Л.:
- Энергоатомиздат, 1984.
2. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. Высшая школа, 1989.
3. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. – М.: Высшая школа, 1986.
4. Конструирование приборов / Под ред. Краузе, – М.: Машиностроение, 1987.
5. Обнаружение и фильтрация сигналов в приборостроении 1. Основные модели излучаемых сигналов в ультразвуковой дефектоскопии.
2. Функция неопределенности и разрешающая способность радиоимпульса с прямоугольной огибающей.
3. Реверберационная помеха в дефектоскопии.
4. Отношение правдоподобия и частные критерии обнаружения.
5. Синтез алгоритма и структуры обнаружителя шумового сигнала.
6. Согласованный фильтр для прямоугольного видеоимпульса.
7. Согласованный фильтр для сигналов Баркера.
8. Потенциальная точность измерения параметров сигналов.
9. Синтез измерителя частоты сигнала по критерию максимума отношения правдоподобия.
10. Оценка амплитуды сигнала.
1. Гоноровский И.С.,Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебное пособие для вузов. М.: «Радио и связь» 1994. – 480 с.
2. Ричард Лайонс. Цифровая обработка сигналов: Второе издание. Пер. с англ. – М.: ООО «Бином – Пресс», 2007г. – 656 с.
3. Тихонов В.И. и др. Случайные процессы. Примеры и задачи. М.: « Радио и связь», 2003. – 260 с.
6. Теоретические основы измерительных и информационных технологий 1. Паpаметpы коppектиpующих кодов. Циклический код. Выбор образующего полинома и построение образующей матрицы. Принципы обнаружения и исправления ошибок.
2. Геометрическое представление сигналов. Понятие пространства и его метрики. Понятие скалярного произведения и обобщенного ряда Фурье.
3. Спектральное представление периодических сигналов. Тригонометрический и комплексный ряды Фурье. Спектры амплитуд и фаз. Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов.
4. Спектральное представление непериодических сигналов. Пара интегральных преобразований Фурье. Спектры амплитуд и фаз. Спектральное представление одиночного прямоугольного видео и радиоимпульса.
5. Импульсная модуляция сигналов. Виды модуляции, спектр модулированного сигнала, практическая ширина спектра.
6. Энергетические свойства сигналов. Понятия энергии и средней мощности. Равенство Парсеваля. Понятие спектральной плотности мощности.
Практическая ширина спектра.
7. Разделение каналов связи. Частотное и временное разделение каналов. Принцип разделения. Стpуктуpные схемы систем.
8. Прохождение детерминированных сигналов через линейные устройства. Режимы работы и основные характеристики линейных устройств. Связь динамических характеристик.
9. Прохождение детерминированных сигналов через линейные устройства. Основные задачи динамики. Оценка динамической погрешности. Коррекция динамических характеристик устройств.
10. Случайные сигналы. Понятие случайного процесса, сечения и числовой характеристики. Основные характеристики стационарных процессов. Эргодическое свойство стационарных процессов.
11. Спектральное представление стационарных процессов. Понятие спектральной плотности мощности и ее свойства. Преобразование Хинчина-Винера. Понятие «белого шума».
12. Прохождение стационарных случайных сигналов через линейные устройства. Анализ нестационарного и стационарного режимов.
13. Статистическая мера информации Шеннона. Энтропия системы дискретных величин.
14. Аппроксимация детерминированных сигналов. Постановка задачи и основные понятия. Ортогональная аппроксимация. Функции Уолша. Структуры аппроксимирующих устройств.
15. Аппроксимация детерминированных сигналов. Постановка задачи и основные понятия. Неортогональная аппроксимация (экстраполяция и интерполяция).
16. Дискретизация сигналов. Квантование по уровню. Погрешности. Выбор разрядности АЦП.
17. Равномерная временная дискретизация РВД. Выбор шага РВД по частотным характеристикам. Неравенство С.Н. Бернштейна.
18. Pавномеpная временная дискретизация PВД. Выбор шага PВД по производным сигнала.
19. Помехоустойчивый прием двоичных сигналов. Основные понятия, методы приема:
накопления, корреляционный и оптимальной фильтрации.
20. Адаптивная временная дискретизация АВД. Алгоритмы АВД. Стpуктуpные схемы сжатия данных пpи АВД. Понятие адаптивной выбоpки. Оценка эффективности АВД.
21. Прохождение стационарных случайных сигналов через линейные устройства.
22. Модуляция сигналов. Общие понятия. Дискpетная модуляция (манипуляция).
Пpактическая шиpина спектpа манипулиpованных сигналов.
23. Эффективное кодирование. Код Шеннона-Фано. Код Хаффмена.
24. Оценка количества информации по Шеннону.
25. Энтропия непрерывной случайной величины.
1. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия, 1971.
2. Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Киев:
Высшая школа, 1983.
3. Кавчук С.В. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Конспект лекций. Часть I: Изд-во ТРТУ, 2000.
4. Кавчук С.В. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Конспект лекций. Часть II: Изд-во ТРТУ, 1. Усилители электрических сигналов.
2. Генераторы электрических сигналов.
3. Импульсные устройства.
4. Источники вторичного электропитания.
5. Двоичная, двоично-десятичная, шестнадцатеричная системы счисления. Перевод чисел из одной системы в другую.
6. Таблицы истинности и карты Карно.
7. Анализ и синтез последовательностных схем.
8. Выполнение операций сложения и вычитания в АЛУ. Переполнение разрядной сетки.
9. Типы ОЗУ и ПЗУ.
10. Устройства управления ЭВМ с жесткой и с программируемой логикой.
11. 8-разрядный микропроцессор и модуль центрального процессора.
12. Интерфейс ОЗУ.
13. Интерфейс ПЗУ.
14. Интерфейс АЦП для синхронного обмена.
15. Интерфейс АЦП для асинхронного обмена.
16. Интерфейс АЦП для обмена в режиме прерываний.
17. Режим "ожидание" в микропроцессорных системах.
18. Режим прерывания в микропроцессорных системах.
19. Режим ПДП в микропроцессорных системах.
20. Системы сбора и сжатия данных на основе микроконтроллеров.
21. Интерфейс клавиатуры и индикатора.
22. Восьмиразрядный микроконтроллер INTEL 8051.
23. МСИ-модуль для отладки программного и аппаратного обеспечения микроконтроллеров.
24. Система МУЛЬТИСИМ.
25. Использование микропроцессоров для управления аналоговыми коммутаторами.
26. Микропроцессоры для цифровой обработки сигналов.
27. Особенности современных микропроцессоров.
28. Программируемые логические интегральные схемы.
29. Контроль и диагностика микропроцессорных систем.
1.Компьютеры.Справочное руководство. В трех томах. Пер.с анг. Под ред. Г.Хелмса.М.,Мир,1986г.
2.Алексенко А.Г. и др. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах. -М., Радио и связь,1984г.
3.Коффрон Дж.Технические средства микропроцессорных систем.М.,Мир,1983г.
8. Аналоговые и цифровые измерительные устройства 1. Понятие аналогового измерительного прибора, его статические характеристики.
2. Принцип действия магнитоэлектрического измерительного механизма. Его чувствительность.
3. Структурная схема электронно-лучевого осциллографа и назначение его элементов.
4. Как формируется изображение на экране осциллографа?
5. Структура и принцип действия конденсаторного частотомера. Пример реализации.
6. Измерительные трансформаторы переменного тока. Использование шунтов и делителей напряжения.
7. Мост постоянного тока. Уравнение равновесия.
8. Компенсатор постоянного тока. Структура и принцип действия.
9. Вольтметр постоянного тока, построенный по принципу М-ДМ. Его временные диаграммы.
10. Вольтметры переменного тока. Две основные структуры.
11. Вольтметр действующих значений с равномерной шкалой.
12. Мост переменного тока. Уравнение равновесия.
13. Цифровые фазометры. Структура и принцип действия.
14. Цифроаналоговые преобразователи с двоично-взвешенными резисторами.
15. Цифроаналоговые преобразователи с цепочкой резисторов R-2R.
16. АЦП последовательного счета. Структура и принцип действия.
17. АЦП поразрядного уравновешивания. Структура и принцип действия.
18. АЦП считывания. Структура и принцип действия.
19. Следящие вольтметры. Структура и принцип действия.
20. Погрешность цифрового измерения интервалов времени.
21. Цифровые приборы для измерения интервалов времени и частоты.
22. Вольтметры с развертывающим преобразованием. Структура и принцип действия 23. Интегрирующие вольтметры. Структура и принцип действия.
24. Цифровые фазометры с усреднением измеренных временных интервалов 25. Времяимпульсные вольтметры. Структура и принцип действия.
1. Основы метрологии и электрические измерения. Под ред. Е.М.Душина. Ленинград, Энергоатомиздат, 1987 г.
2. Электрические измерения. Под ред. А.В.Фремке и Е.М.Душина. Ленинград, Энергия, 3. Основные термины и определения в области метрологии. Словарь - справочник. Под ред. Ю.В.Тарбеева. Москва, Издательство стандартов, 1989 г.
«