bigpo.ru
добавить свой файл
1


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет

информационных технологий, механики и оптики»


УТВЕРЖДАЮ

Ректор СПбГУ ИТМО


__________________В.Н.Васильев


"_____"________________200__ г.


ПРОГРАММА


государственного экзамена



по специальности

200101 «Приборостроение»







образовательные программы

«Компьютерная томография»,

«Методы и средства измерения механических величин»




факультет

ТМиТ









Председатель УМC университета А.А.Шехонин


Санкт-Петербург

2008

1. Введение

1.1. Основная тематика экзамена

Итоговый государственный экзамен включает вопросы по дисциплинам: «Компьютерные технологии в приборостроении», «Системы автоматизированного проектирования и конструирования измерительных приборов», «Схемотехника измерительных устройств», «Конструирование измерительных приборов», «Точность измерительных приборов» и «Метрологическое обеспечение приборостроительного производства».

Данный экзамен является заключительным этапом подготовки специалистов и имеет целью:

  • проверить теоретические знания и практические навыки;

  • определить умение применять полученные знания и навыки при решении конкретных задач;

  • установить подготовленность выпускника к профессиональной деятельности.


^ 1.2. Требования к дипломированному специалисту

Инженер по направлению подготовки дипломированного специалиста «Приборостроение» в зависимости от вида профессиональной деятельности подготовлен к решению следующих профессиональных задач:

^ Проектно-конструкторская деятельность:

  • анализ состояния научно-технической проблемы, технического задания и постановка цели и задач проектирования приборов и систем на основе подбора и изучения литературных и патентных источников;

  • разработка функциональных и структурных схем приборов и систем на системо- и схемотехническом уровнях проектирования с определением физических принципов действия устройств, их структур и установлением технических требований на отдельные блоки и элементы;

  • проектирование и конструирование различных типов систем, деталей и узлов на схемотехническом и элементном уровнях с использованием средств компьютерного проектирования, проведение проектных расчетов и технико-экономическим обоснованием конструкций;

  • оценка технологичности конструкторских решений, разработка технологических процессов сборки и контроля блоков, узлов и деталей;

  • составление технической документации, включая инструкции по эксплуатации, программы испытаний, технические условия и другие;

  • участие в монтаже, наладке, испытаниях и сдаче в эксплуатацию опытных образцов техники.

^ Производственно-технологическая деятельность:

  • разработка методик и проведение теоретических и экспериментальных исследова­ний по анализу, синтезу и оптимизации характеристик специальных материалов приборостроения;

  • разработка и внедрение технологических процессов и методов изготовления, контроля качества элементов и узлов различного назначения;

  • разработка норм выработки, технологических нормативов на расход материалов, инструмента, выбор оборудования, оценка экономической эффективности техпроцессов;

  • разработка технических заданий на проектирование отдельных узлов приспособ­лений, оснастки и специального инструмента, предусмотренных технологией;

  • участие в работах по доводке и освоению техпроцессов в ходе технологической подготовки производства.

^ Научно-исследовательская деятельность:

  • построение математических моделей анализа и оптимизации объектов исследования и выбор численного метода их моделирования, выбор готового или разработка нового алгоритма решения задачи;

  • разработка отдельных программ и их блоков, их отладка и настройка для решения различных задач приборостроения, включая задачи проектирования, исследования и контроля приборов и систем;

  • выполнение математического (компьютерного) моделирования с целью анализа и оптимизации параметров объектов на базе имеющихся средств исследований и проектирования, включая стандартные пакеты автоматизированного проектирования и исследований;

  • выбор оптимального метода и разработка программ экспериментальных исследований, проведение измерений с выбором технических средств и обработкой результатов;

  • составление описаний проводимых исследований, подготовка данных для составления отчетов, обзоров и другой технической документации;

  • осуществление наладки, настройки и опытной проверки отдельных видов приборов и в лабораторных условиях и на объектах.

Организационно-управленческая деятельность:

  • организация работы производственного коллектива, принятие исполнительских решений;

  • разработка научно-обоснованных планов конструкторско-технологических работ и управление ходом их выполнения, включая обеспечение соответствующих служб необходимой технической документацией, материалами, оборудованием;

  • нахождение оптимальных решений при создании продукции с учетом требований качества, стоимости, сроков исполнения, конкурентоспособности и безопасности жизнедеятельности;

  • установление порядка выполнения работ и организация маршрутов технологиче­ского прохождения элементов и узлов приборов и систем при их изготовлении;

  • размещение технологического оборудования, техническое оснащение и организация рабочих мест, расчет производственных мощностей и загрузки оборудования;

  • осуществление технического контроля производства приборов и участие в управлении его качеством.

Инженер по специальности 200101 «Приборостроение» должен знать:

  • основные тенденции и направления развития приборостроительной техники и технологии соответствующей отрасли промышленности, их взаимосвязь со смежными отраслями;

  • базовые языки и основы программирования, типовые программные продукты, ориентированные на решение научных, проектных и технологических, включая информационно-измерительные, задач приборостроения;

  • элементную базу приборов и систем;

  • технологические процессы и оборудование;

  • основы проектирования и расчета приборов и устройств, включая этапы функционального, конструкторского и технологического проектирования, требования стандартизации технической документации;

  • методы технико-экономического обоснования проектов, организации производства, основы маркетинга;

  • различные классы приборов и систем, особенности их конструкции, технологии производства, а также условия и методы их эксплуатации;

и уметь пользоваться:

  • методами и компьютерными системами проектирования и исследования приборов и систем, а также методами информационно-измерительных технологий;

  • методами организации и проведения измерений и исследований, включая применение стандартных испытаний и технического контроля, обеспечивающих требуемое качество продукции;

  • методами оценки технико-экономической эффективности проектов, технологических процессов и эксплуатации новой техники;

  • правилами и методами наладки, настройки и эксплуатации приборов и систем по профилю специальной подготовки для решения различных задач.


^ 1.3. Регламент проведения экзамена

Итоговый государственный междисциплинарный экзамен проводится на 12-13 неделе одиннадцатого семестра и предшествует проведению защиты выпускной квалификационной работы. К экзамену допускаются лица, завершившие полный курс обучения и успешно прошедшие все предшествующие аттестационные испытания, предусмотренные учебным планом.

Приём государственного экзамена осуществляется государственной экзаменационной комиссией с участием не менее двух третей их состава. Персональный состав комиссии утверждается ректором университета не позднее, чем за месяц до начала итоговой государственной аттестации выпускников университета.

Программа итогового государственного междисциплинарного экзамена доводится до сведения студентов не позднее, чем за четыре месяца до даты проведения экзамена.

График проведения государственного экзамена и консультаций объявляется студентам не позднее, чем за месяц до начала работы комиссии.

Экзамен проводится в письменной и (или) устной форме на основе оценки ответов и решений тестовых заданий по каждому из разделов в соответствии с тематикой вынесенных на экзамен вопросов.

Результаты государственного экзамена объявляются в день проведения экзамена после оформления в установленном порядке протоколов заседаний экзаменационных комиссий.

Студент, получивший на итоговом государственном междисциплинарном экзамене оценку «неудовлетворительно», не допускается к защите выпускной квалификационной работы. Повторное прохождение итоговой государственной аттестации проводится не ранее, чем через три месяца и не более чем через пять лет после прохождения итоговой аттестации впервые.


^ 1.4. Критерии оценки

Решение об оценке знаний студента принимается государственной экзаменационной комиссией открытым голосованием простым большинством голосов членов комиссии, участвовавших в заседании. При равном числе голосов решающим является голос председателя.

Результаты итогового государственного экзамена определяются дифференцированно: «отлично», «очень хорошо», «хорошо», «удовлетворительно», «посредственно», «неудовлетворительно».

Оценка «отлично» - A ставится при полном знании предмета экзамена и полном проявлении навыков решения конкретных задач.

Оценка «хорошо» - В («очень хорошо») ставится при полном знании предмета экзамена и проявлении большинства навыков решения конкретных задач.

Оценка «хорошо» - С ставится при полном знании предмета экзамена и некотором проявлении навыков решения конкретных задач.

Оценка «удовлетворительно» - D ставится при неполном знании предмета экзамена и неполном проявлении навыков решения конкретных задач.

Оценка «удовлетворительно» - E («посредственно») ставится при неполном знании предмета экзамена и отсутствии навыков решения конкретных задач.

Оценка «неудовлетворительно» - F ставится при плохом знании предмета экзамена и отсутствии навыков решения конкретных задач.


^ 2. Содержание программы

Тематика вопросов государственного экзамена соответствует следующим разделам учебных дисциплин:


Компьютерные технологии в приборостроении

  1. Операционные системы: назначение, классификация, типовые функции. Характеристики современных версий ОС. Их роль в современном приборостроении.

  2. Операционные оболочки, их виды, назначение, современные версии. Архитектура Linux, Unix, Windows.

  3. Компьютерные сети, их виды, организация, протоколы обмена данными. Схема передачи информации в линии связи. Характеристики канала связи.

  4. Представление данных в глобальных сетях, создание html-страниц. Основные теги в html-программировании.

  5. Языки программирования и их классификация. Основы языков Fortran, C: встроенные функции. Работа с файлами: файловая система, способы доступа, операции.

  6. Текстовые процессоры. Назначение, классификация, типовые операции, области применения, примеры. Отличие Word и TeX. Табличные процессоры.

  7. Программные среды математического моделирования. Пакеты MathCad, Matlab, Maple: назначение, основные понятия, возможности, отображение результатов.

  8. Библиотеки математических программ общего назначения. Решение типовых прикладных задач. Программирование вычислительных процессов. Циклы. Условия. Динамическое распределение памяти.

  9. Программы управления экспериментом и обработки данных. Язык С++. Применение микропроцессоров.

  10. Среды типа Lab View. Структурные элементы и азбука моделирования. Виртуальные ввод-вывод и инструменты. Анализ и статистическая обработка данных.

  11. Графические редакторы, форматы данных. Векторная и растровая графика, операции с файлами, достоинства и недостатки. Графическое программное обеспечение (PaintBrush, PhotoShop, CorelDraw и др.)

  12. Средства коммуникаций. Создание визуальных представлений с помощью POWER POINT.


Рекомендуемая литература

а) основная литература:

  1. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. – М.: ИНФРА-М, 1995. - 432 с.

  2. Горелик А.М., Ушкова В.Л. Фортран сегодня и завтра. – М: Наука, 1990. - 206 с.

  3. Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си. – М.: Финансы и статистика, 1992. - 272 с.

  4. Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD PLUS 6.0PRO. – М.: СК Пресс, 1997. - 336 с.

  5. Дьяконов В.П. Справочник по применению системы PC MatLAB. – М.: Наука, Физматлит, 1993. - 112 с.

  6. Левин А. Самоучитель работы на компьютере. – М.: Нолидж, 1997. - 624 с.

  7. Сизиков В.С. Математические методы обработки результатов измерений. – СПб: Политехника, 2001. - 240 с.

б) дополнительная литература:

  1. Меткалф М., Рид Дж. Описание языка программирования Фортран 90. – М.: Мир, 1995. - 302 с.

  2. Страуструп Б. Язык программирования Си++. – М.: Мир, 1991. - 352 с.

  3. Уинер Р. Язык Турбо Си. – М.: Мир, 1991. - 384 с.

  4. Кнут Д.Е. Все про TEX. – Протвино: АО RDTEX, 1993. - 592 с.


Системы автоматизированного проектирования и конструирования измерительных приборов

  1. Этапы проектирования. Алгоритм действий конструктора при проектировании типовой детали узла.

  2. Структура САПР. Типовые проектные процедуры при разработке нового изделия.

  3. Математическое обеспечение САПР. Математическая модель проектируемого изделия.

  4. Классификация математических моделей. Типовые формы математических моделей проектируемого изделия (узла).

  5. Техническое обеспечение САПР.

  6. Информационное обеспечение САПР.

  7. Модели данных в САПР.

  8. Лингвистическое обеспечение САПР.

  9. Проблемно-ориентированные языки программирования.

  10. Программное обеспечение САПР.

  11. Методическое обеспечение САПР. Методы поиска оптимального сочетания параметров проектируемого изделия.

  12. Организационное обеспечение САПР.

  13. Использование систем автоматизации математических расчетов (MATLAB) на начальных этапах проектирования.

  14. Работа с векторами и матрицами в системе MATLAB.

  15. Графические средства системы MATLAB.

  16. Графическая система AutoCAD. Типовые графические операции с координатами точки, вращение графического объекта, получение ортогональных проекций.

  17. Графические примитивы в AutoCAD. Структура, состав, особенности, вид пустого файла обмена чертежами. Описание отрезка прямой, дуги, окружности.

  18. Команды оформления чертежей. Понятие «типовая проектная процедура», её структура.

  19. Редактирование чертежей в AutoCAD.

  20. Трехмерное моделирование в AutoCAD.

Рекомендуемая литература

а) основная литература

  1. Системы автоматизированного проектирования / под ред. И.П. Норенкова - М.: Высшая школа, 1986.

  2. Корячко В.Т., Курейчик В.М., Норенков И.П.. Теоретические основы САПР – М.: Энергоиздат, 1987.

  3. Шпур Г., Краузе Ф. Автоматизированное проектирование в машиностроении – М.: Машиностроение, 1988.

  4. Джамп Д. AutoCAD-программирование – М.: Радио связь, 1993.

б) дополнительная литература

  1. Гардан И., Мока М.. Машинная графика и автоматизация конструирования – М.: Мир, 1987.

  2. Друпсинин Ю.А., Зубов В.А., Лавров В.Ю. Проектирование механизмов приборов и вычислительных систем с применением ЭВМ. Учебное пособие для ВУЗов – М.: Высшая школа, 1988.

  3. Поршнев С.В. MatLab7: основы работы и программирования. – М.: Бином, 2006.

  4. Соколова Т.Ю. AutoCAD для студента. Популярный самоучитель – СПб.: Питер, 2007.


Схемотехника измерительных устройств

1. Двоичная система счисления. Двоичные и двоично-десятичные коды. Двоичная арифметика.

2. Понятие о высказываниях. Представление логических операций. Булева функция и формы её представления. Диаграмма Эйлера-Венна.

3. Аксиомы алгебры логики. Физический смысл законов инверсии (дуальности) и его практическое приложение.

4. Аксиомы алгебры логики. Понятие системы булевых функций, обладающих функциональной полнотой (определение). Полный набор логических функций для двух переменных. Условное обозначение функций. Число булевых функций от m переменных.

5. Составление логической формулы по заданной таблице исходных высказываний. Коньюктивная и дизъюнктивная формы представления логических функций. Упрощение логических функций. Примеры.

6. Логические элементы, определение. Номенклатура параметров. Коэффициент разветвления по выходу. Составление логической схемы по логической формуле в заданном булевом базисе.

7. Транзисторные логики. Параметры логических элементов. Классификация логических и комбинационных интегральных микросхем.

8. Мультиплексирование информации. Структура мультиплексора, система булевых функций. Область применения.

9. Шифраторы информации. Система булевых функций шифратора (пример).

10. Дешифраторы информации, определение. Система булевых функций полного дешифратора. Пример неполного дешифратора.

11. Формирователи импульсов. Назначение, характеристики. Примеры реализаций.

12. Растровые сопряжения в преобразователях линейных перемещений. Формула Рэлея. Формирование функции преобразования. Требования к параметрам растрового сопряжения.

13. Триггеры R-S типа, определение. Асинхронный и тактируемый R-S триггер. Таблицы переходов, область применения.

14. Тактируемый J-K-триггер. Назначение, таблица переходов. Работа J-K-триггера в режиме счётного триггера.

15. Тактируемый триггер D-типа, работающий по уровню тактового импульса и триггер с динамическим входом. Таблицы переходов. Область применения.

16. Счётчики импульсов с естественным порядком счёта. Принцип организации счётчиков с произвольным коэффициентом счёта.

17. Устройства задержки импульсов. Назначение, характеристики, принцип работы и примеры реализации.

18. Параллельные и параллельно-последовательные регистры. Принципы организации.

19. Последовательные регистры, назначение. Принципы организации, элементная база. Область применения.

20. Сдвигающие счётчики. Основной принцип и особенности работы сдвигающих счётчиков. Постоянно-взвешенные коды. Сдвигающий регистр. Примеры устройств.

21. Реверсивные счётчики. Формирование импульсов переноса и заёма. Наращивание коэффициента счёта. Принцип организации счётчика с произвольным коэффициентом счёта.

22. Основы организации памяти и запоминающие устройства, количественная оценка информации.

23. Основы аналоговой техники. Операционные усилители. Амплитудные и фазовые частотные характеристики. Области применения.

24. Усилители напряжения и тока на базе операционных усилителей. Компараторы электрических сигналов. Гистерезис компараторов.

25. Принцип разделения каналов (канал суммирования и канал вычитания) в простейшем интерполяторе. Электрическая диаграмма работы и реализация в произвольном булевом базисе.

26. Фазовый детектор на базе устройств с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ). Защита от помех. Принцип организации (структурная схема).

27. Фазоимпульсный метод индикации. Логическая схема реализации. Физический принцип работы индикаторов на жидких кристаллах.

28. Фазовый интерполятор муаровых растровых преобразователей перемещений. Принцип фазового сдвига в системе квадратурных измерительных сигналов преобразования. Векторная диаграмма.

29. Фазовая коррекция системы квадратурных сигналов преобразования. Принцип организации фазового сдвига (коррекции), векторная диаграмма.

30. Составляющие погрешности в муаровых растровых преобразователях перемещений, степень их влияния. Структурные методы компенсации основной погрешности преобразования (нечувствительность к ).

Рекомендуемая литература

а) основная литература:

  1. Алексеенко А.Г., Шагурин И.Н. Микросхемотехника. - М.: «Радио и связь», 1982.

  2. Майоров С.А., Новиков Г.И. Принципы организации цифровых машин. - Л.: «Машиностроение», 1974.

  3. Преснухин Л.Н., Шаньгин В.Ф.,Шаталов Ю.А. Муаровые растровые датчики положения и их применение. – М.: «Машиностроение», 1969.

б) дополнительная литература:

  1. Букреев И.Н., Монсуров Б.М., Горячев В.И. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: «Советское радио», 1975.

  2. Справочник по интегральным микросхемам / Под ред. Б.В. Тарабрина, изд. 2-е перераб. и доп. - М.: «Энергия», 1980.


Конструирование измерительных приборов

1. Основные свойства технических систем.

2. Правила анализа технического задания.

3. Документы комплекта ИКД как совокупность моделей.

4. Основные методы конструирования.

5. Соблюдение принципа оптимального базирования при конструировании.

6. Инноцентность и инвариантность конструкций приборов.

7. Принцип оптимальной технологической конструкции.

8. Компенсация погрешностей при конструировании приборов.

9. Понятие жёсткости элементов конструкций приборов и её измерение при конструировании.

10. Особенности неразъёмных соединений приборостроительных конструкций.

11. Правила выбора материалов и состояния поверхности компонентов приборов.

12. Эргономика при конструировании приборов.

13. Понятия порогов восприятия информации приборов.

14. Основные показатели надёжности приборов и систем человек-машина.

15. Правила конструирования тары и упаковки приборов.

16. Эксплуатационная документация приборов.

17. Взаимосвязь климатических условий эксплуатации и конструкции приборов.

18. Особенности конструирования разъёмных соединений приборостроения.

19. Схема деления изделия на составные части, её место в процессе разработки ИКД.

20. Обобщенная функциональная схема прибора.

21. Правила построения конструкции прибора при наличии функциональной и кинетической схем.

22. Особенности конструирования баз датчиков приборов.

23. Защита приборов от внешних воздействий.

24. Тенденции развития приборов.

Рекомендуемая литература

а) основная литература:

  1. Конструирование приборов, в 2-х томах / Под ред. В. Краузе, пер. с немецкого - Л.: Машиностроение, 1987.

  2. Кулагин В.В. Основы конструирования оптико-механических приборов - Л.: Машиностроение, 1985.

  3. Милосердин Ю.В., Кречко Ю.А. Основы конструирования измерительных приборов - Л.: Машиностроение, 1985.

  4. Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов - Л.: Машиностроение, 1973.

  5. Орлов П.П. Основы конструирования - М.: Машиностроение, 1998.

  6. Хупка В. Теория технических систем /пер. с немецкого - М.: Мир, 1987.

б) дополнительная литература:

  1. Дитрих Х. Проектирование и конструирование. Системный подход /Пер. с немецкого - М: Прогресс, 1986.

  2. Острейковский В.А. Теория систем - М: Машиностроение, 1997.

  3. Решетов Л.Н. Конструирование рациональных механизмов - М: Машиностроение, 1972.

  4. Шарловский Ю.В. Регулировочные устройства приборов и их элементы - М: Машиностроение, 1976.


Точность измерительных приборов

1. Зоны распространения измеряемого сигнала и структура потерь информации.

2. Структура потерь информации об изменяемой величине внутри прибора. Наибольшая составляющая потерь.

3. Ошибка положения механизма прибора.

4. Ошибка перемещения механизма прибора.

5. Частичная ошибка положения механизма прибора.

6. Структурные элементы детали (на примере зубчатого колеса, валика, шкалы и т.п.).

7. Рабочий элемент. Определение, назначение, характеристики, примеры.

8. Базовый элемент. Определение, назначение, характеристики, примеры.

9. Соединительный элемент. Определение, назначение, характеристики, примеры.

10. Мёртвый ход механизма. Погрешность мёртвого хода.

11. Основные разновидности первопричин погрешностей функционирования.

12. Скалярные первичные ошибки.

13. Векторные первичные ошибки.

14. Систематические первичные ошибки.

15. Дифференциальный метод определения частичных ошибок (на примере рычажного механизма).

16. Определение частичных ошибок. Геометрический метод определения функции влияния первичной ошибки на результат (на примере кулачкового механизма).

17. Метод планов малых перемещений (преобразование механизма) для определения функции влияния первичных ошибок на результат (для рычажного механизма).

18. Принцип суперпозиции при оценке влияния различных первичных ошибок на суммарную погрешность функционирования.

19. Параметры шкалы прибора и их связь с его классом точности. Уравнение точности механизма прибора в безразмерном виде.

20. Величина смещения цапфы в подшипниках качения от наличия зазора в ней.

21. Соотношение цены деления шкалы измерительного прибора и шага считывания.

Рекомендуемая литература

а) основная литература:

  1. Кулагин В.В. Основы конструирования оптических приборов. - Л.: Машиностроение, 1982. - 312с.

  2. Латыев С.М. Конструирование точных (оптических) приборов - СПб.: ИТМО(ТУ), 1999. - 176с.

б) дополнительная литература:

  1. Иванцов А.И. Основы теории точности измерительных устройств. - М.: Изд-во стандартов, 1972.-212с.

  2. Коротков В.П., Тайц В.А. Основы метрологии и теории точности измерительных устройств - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 312с.

  3. Справочник конструктора точного приборостроения / под ред. Явленского К.Н., Тимофеева В.П., Чаадаевой Е.Е. - Л.: Машиностроение, 1989. - 792с.

  4. Справочник конструктора оптико-механических приборов / под ред. Панова В.А. - Л.: Машиностроение, 1980. - 742с.

  5. Кемпинский М.М. Точность и надежность измерительных приборов - Л.: Машиностроение, - 1972. - 264с.


Метрологическое обеспечение приборостроительного производства

1. Основные физические величины. Системы единиц физических величин.

2. Масса как основная физическая величина. Определение, реализация, эталоны, методы измерения.

3. Государственный первичный эталон единицы массы и поверочная схема. Основные эталоны и принцип их действия.

4. Современные весы для статического взвешивания.

5. Современные весы для динамического взвешивания.

6. Метрологическое обеспечение производства (весов и гирь) средств измерений массы.

7. Результат взвешивания и влияющие факторы.

8. Единица плотности, определение. Государственный первичный эталон единицы плотности.

9. Методы измерения плотности.

10. Структура парка рабочих средств измерения плотности.

11. Государственный первичный эталон единицы длины и поверочная схема.

12. Единица длины. Определение, эталоны, поверочная схема, методы измерения.

16. Основные факторы, влияющие на измерение длины.

13. Практическая реализация единицы длины. Источники, используемые для практической реализации.

14. Лазерные интерферометры.

15. Лазерные рефрактометры.

17. Государственный первичный эталон единицы угла и поверочная схема.

18. Рабочие средства измерения угла.

19. Преобразователи линейных и угловых перемещений.

20. Измерители уровня жидких и сыпучих веществ.

21. Государственный первичный эталон и поверочная схема для средств измерений избыточного давления. Основные эталоны и принцип их действия.

22. Государственный специальный эталон и поверочная схема для средств измерений разности давлений. Основные эталоны и принцип их действия.

23. Государственный специальный эталон и поверочная схема для средств измерений абсолютного давления. Основные эталоны, принцип их действия.

24. Грузопоршневые манометры. Принцип действия. Метрологические характеристики.

25. Деформационные манометры. Принцип действия. Метрологические характеристики.

26. Вакуумметры. Принцип действия. Метрологические характеристики.

27. Государственный первичный эталон единицы силы и поверочная схема.

28. Рабочие средства измерения силы.

Рекомендуемая литература

а) основная литература:

  1. Иванов А.Г. Измерительные приборы в машиностроении – М.: Изд-во стандартов, 1981.

  2. Якушенко Ю.В. Высокоточные измерения углов - М.: Машиностроение, 1987.

  3. Городецкий Ю.Г. Конструкции, расчет и эксплуатация измерительных инструментов и приборов - М.: Машиностроение, 1972.

  4. Коломийцев Ю.В. и др. Оптические приборы для измерения длин и углов - М.: Машиностроение, 1968.

  5. Проектирование датчиков для измерений механических величин /под ред. Е.П. Осадчего - 1979.

б) дополнительная литература:

  1. Елисеев С.В. Геодезические инструменты и приборы - М.: Недра, 1973.

  2. Сорочкин Б.М. и др. Средства для линейных измерений - М.: Машиностроение, 1980.

  3. Конюхов Н.Е. Оптоэлектронные и контрольно-измерительные устройства - М.: Машиностроение, 1985.

  4. Привалов В.Е., Иванов В.А. Применение лазеров для измерения линейных и угловых перемещений. Учебное пособие - Л.: ЛИТМО, 1987.


Конструирование медицинских томографов

  1. История развития компьютерной томографии. Поколения компьютерных томографов, конструктивные особенности. Развитие конструкции рентгеновских трубок, их виды и особенности.

  2. Типовая схема гентри КТ-сканеров. Детекторная система: виды детекторов, особенности, пространственное положение, характеристики. Конструкция управляющей консоли.

  3. Технические характеристики КТ-сканеров, их влияние на точность измерений и качество изображений. Критерии оценки качества измерений.

  4. Современные КТ фирмы General Electric, Siemens, Toshiba. Перспективы развития КТ-сканеров. КТ с двумя рентгеновскими трубками.

  5. Классификация артефактов в КТ, их причины, проявление и способы устранения.

  6. Устройства для контроля качества в КТ, их основные элементы, характеристики и методики использования.

  7. Классификация МРТ. Основные блоки МР-томографа. Конструкции основных источников постоянного магнитного по­ля, их достоинства и недостатки (сравнительный анализ).

  8. Постоянные магниты: сплавы, формы, технология производства. Виды магнитов, применяемых в томографии, их технические характеристики. Примеры МР-систем на постоянных магнитах.

  9. Резистивные магниты: используемые материалы, варианты конструкций, расчет, примеры МР-систем на резистивных магнитах.

  10. Сверхпроводимость. Конструкция сверхпроводящих магнитов. Назначение и компоненты криогенной системы. Криогенные вещества. Компоненты охлаждающей системы сверхпроводящих МРТ: компрессор, охлаждающая голова, гелиевые линии. Методика охлаждения сверхпроводящих катушек МРТ и создания поля.

  11. Коррекция однородности поля в различных видах МР-томографов. Представление о шиммирующих обмотках, пассивное и активное шиммирование. Кратковремен­ная и долговременная стабильность однородности магнитного поля, профи­лактические работы по контролю.

  12. Система экранирования: активное и пассивное экранирование, защита от источников электромагнитных помех. Клетка Фарадея: назначение, материалы, расчет.

  13. Градиентная система: назначение, требования, основные блоки. Градиентные катушки для различных конструкций МР-томографов. Система охлаждения градиентных катушек. Градиентные усилители. Снижение уровня акустического шума.

  14. Требования к расположению проводников для формирования импульсных градиентов. Способ выделения среза: параметры РЧ возбуждающих импульсов и связь величины импульсных градиентов с толщиной среза. Связь амплитуды импульсных градиентов магнитного поля с пространственным разрешением в МРТ. Последовательность градиентов, используемая для получения МР-изображения произвольной плоскости.

  15. Способ формирования радиочастотных импульсов. Резонансные индуктивности, используемые для возбуждения и регистрации МР-сигналов, их модификации для оптимального использования в медицинской практике.

  16. Радиочастотные и электронные блоки, используемые для возбуждения, усиления и преобразования ЯМР-сигналов. Использование квадратурного детектирования РЧ сигнала. Типы РЧ-подсистем. Требования к модулю усилителя мощности РЧ импульсов, примеры.

  17. Классификация, конструктивные особенности, чувствительность РЧ-катушек. Расчет соотношения сигнал/шум катушек различной геометрии. Особенности РЧ-катушек для различных МР-систем.

  18. Особенности систем охлаждения различных типов МРТ. Поддержание температурных условий для постоянных магнитов. Обеспечение функционирования резистивных МРТ. Требования, предъявляемые к системам вентиляции и кондиционирования в томографии.

  19. Монтаж томографических комплексов. Требования к транспортировке и размещению. Подготовка помещения для КТ и МРТ. Расчет основания для позиционирования гентри и магнита. Подготовка системы вентиляции и кондиционирования. Система электропитания.

  20. Особенности конструирования мобильных томографических комплексов. Интраоперационные МРТ: назначение, конструкция, предъявляемые требования. Конструктивные особенности ПЭТ/КТ сканеров. Разработка ПЭТ/МРТ сканеров.

  21. Магнитное поле витка с током. Расчет магнитного поля соленоида конечной длины с прямоугольным сечением обмотки. Вывод рекуррентной формулы для расчета составляющих магнитного поля соленоида. Расчет магнитного поля бесконечно тонкого витка.

  22. Методы оптимизации магнитных систем с несколькими параметрами

  23. Оценка влияния погрешностей изготовления магнитных систем. Компенсация погрешностей изготовления магнитных систем. Экспериментальный образец магнитной системы и результаты его исследования.

  24. Синтез магнитных систем из бесконечно тонких витков для создания однородного поля

  25. Магнитные системы четвертого порядка (системы Гельмгольца). Синтез магнитных систем четвертого порядка с прямоугольным сечением обмотки

  26. Магнитные системы шестого порядка (системы Баркера). Синтез магнитных систем шестого порядка с прямоугольным сечением обмотки

  27. Магнитные системы восьмого порядка.

  28. Магнитные системы десятого порядка. Синтез магнитных систем десятого порядка из катушек прямоугольного сечения.

  29. Сравнительная характеристика магнитных систем различного порядка. Карты магнитных полей.

  30. Конструктивный расчет магнитных систем десятого порядка из трех катушек.

  31. Расчет системы охлаждения резистивных магнитных систем.

  32. Расчет планарного градиента Х.

  33. Расчет планарного градиента Y.

  34. Расчет планарного градиента Z.

  35. Расчет системы Гельмгольца.

  36. Аксиальные градиентные системы Z.

  37. Аксиальные корректирующие системы 3-го порядка.

  38. Планарная корректирующая система (X2-Y2)*2XY.

  39. Планарная корректирующая система ZX.

  40. Планарная корректирующая система ZY.

  41. Расчет электрических параметров планарной градиентной системы.

Рекомендуемая литература

а) основная литература

  1. Дружкин Л.А. задачи теории поля. - М.: Московский институт радиоэлектроники и горной электромеханики, 1964.

  2. Смолянский М.Л. Таблицы неопределенных интегралов. - М.: Наука, 1965.

  3. Рыжик И.М., Градштейн И.С. Таблицы интегралов, сумм, рядов, произведений. - М.: Физматгиз, 1951.

  4. Монтгомери Д. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов. - М.: Мир, 1971.

  5. Афанасьев Ю.В. и др. Средства измерений параметров магнитного поля. - Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1979.

  6. Галайдин П.А., Замятин А.И., Иванов В.А. Расчет и проектирование электромагнитных систем магниторезонансных томографов. Часть 1. Основной магнит: Учебное пособие. - СПб: ИТМО, 1998. - 28с.

  7. Галайдин П.А., Иванов В.А., Марусина М.Я. Расчет и проектирование электромагнитных систем магниторезонансных томографов: Учебное пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. - 87с.

  8. Трофимова Т.Н., Парижский З.М., Суворов А.С., Казначеева А.О. Физико-технические основы рентгенологии, компьютерной и магнитно-резонансной томографии. Фотопроцесс и информационные технологии в лучевой диагностике. Учебное пособие – СПб.: СПбМАПО, 2007. – 192 с.

б) дополнительная литература

  1. Магнитный резонанс в медицине. Основной учебник Европейского форума по магнитному резонансу / Под ред. П.А. Ринка / Пер. Э.И. Федина. – Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1995. – 228 p.

  2. Humm J., Rosenfeld A., Guerra A. From PET detectors to PET scanners // Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. – 2003. – Vol. 30. – P. 1574-1597.

  3. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я., Тимонов А.А. Математические задачи компьютерной томографии. – М.: Наука, 1987. – 160 с.

  4. Календер В.А. Компьютерная томография. Основы, техника, качество изображения и области клинического использования. - М: Техносфера, 2006.

  5. McRobbie D.W., Moore E. et. al. MRI from picture to proton. - Cambridge, 2003.

  6. Hutchison J.M.S., Edelstein W.A., Johnson G. Whole-body NMR imaging machine. // J. Phys. E: Sci.Instrum, vol. 13, 1960.

  7. Тихонов А.Н., Рубашов И.В., Арсенин В.Я. и др. О математическом проектировании конструкции ЯМР-томографа, препринт ИПМ им. М.Е. Келдыша АН СССР, 1987.



Программа обсуждена на заседании кафедры ИТиКТ

от «____»______________200__г., протокол № ____


Заведующая кафедрой ИТиКТ,

д.т.н., профессор М.Я. Марусина