СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011 Приложение Ж

СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
Приложение Ж
Силлабус (памятка) учебной дисциплины
Памятка для студентов групп ИИТ-__,__ по изучению дисциплины
«Преобразование измерительных сигналов» ( 7 семестр)
для направления 200100 «Приборостроение»
Составил к.т.н., доцент Патрушев Е.М.
Утверждаю
Зав.кафедрой___________
« »____________2012года
1 Содержание дисциплины
В 7 семестре изучается дисциплина «Преобразование измерительных
сигналов». Будут рассмотрены следующие темы.
Модуль
№1.
Введение.
Непрерывные
и
импульсные
сигналы.
Разложение сигналов (4 часа)
Лекция № 1 Введение. Непрерывные и импульсные сигналы (2 часа; [1- 4])
Области
применения
технологий
обработки
сигналов.
Классификация
измерительных сигналов. Описание сигналов с помощью математических
моделей.
Лекция № 2 Разложение сигналов по различным базисам (2 часа; [1-3, 4, 5])
Фурье-Преобразование
преобразование
Фурье.
преобразование Фурье.
периодических
Дискретное
сигналов.
преобразование
Интегральное
Фурье.
Быстрое
Свойства преобразований Фурье. Преобразование
Гильберта. Преобразование Хартли. Вейвлет – анализ.
Модуль №2. Случайные измерительные сигналы. Модулированные
сигналы (4 часа)
Лекция № 3 Случайные измерительные сигналы (2 часа; [1-3, 6])
Виды и
характеристики
случайных сигналов.
Корреляционный
анализ
случайных сигналов. Спектральный анализ случайных сигналов. Преобразование
Гильберта случайных сигналов.
Лекция № 4 Модулированные сигналы (2 часа; [1-3, 4, 6])
95
СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
Амплитудная модуляция. Частотная и фазовая модуляция. Амплитудноимпульсная модуляция. Статистические характеристика сигналов и помех.
Модуль №3. Преобразование сигналов линейными и нелинейными
цепями. Фильтры (4 часа)
Лекция № 5 Преобразование сигналов линейными и нелинейными цепями (2
часа; [1, 3, 4])
Частотные
характеристики.
характеристика.
Метод
Переходная
интеграла
Дюамеля.
характеристика.
Применение
Импульсная
преобразования
Лапласа для анализа переходных процессов в линейных цепях. Преобразование
сигналов нелинейными цепями.
Лекция № 6 Фильтры. (2 часа; [1, 3, 4])
Основы фильтрации. Структуры фильтров. Выбор фильтров в зависимости от
измерительной задачи и методы их расчета. ФНЧ, ФВЧ, полосовые и режекторные
фильтры. Фильтры специального назначения. Деконволюция. Оптимальная
фильтрация.
Модуль №4. Дискретизация и восстановление сигналов. Математическое
описание цифровых последовательностей и их преобразований (5 часов)
Лекция №7 Дискретизация и восстановление сигналов (2 часа; [1-3, 4-7])
Дискретизация сигналов. Теорема Котельникова. Восстановление сигналов
степенными
полиномами.
Измерение
сигналов
произвольной
формы
в
присутствии шумов.
Лекция №8 Математическое описание цифровых последовательностей и их
преобразований (3 часа; [1-3, 5-7])
Фильтр скользящего среднего. Свёрточные фильтры. Рекурсивные фильтры.
96
СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
Лабораторные работы (34 часа; [1- 3, 4-7, 8])
VII семестр
Лабораторная работа № 1. Исследование детерминированных сигналов и
разложение их по различным базисам (8 часов; [1-7, 8])
Цель: освоение модуля №1 изучаемой дисциплины, приобретение навыков
практического применения знаний для анализа предлагаемых по вариантам
детерминированных сигналов.
Задачи:
- закрепление, углубление и расширение знаний студентов в процессе
выполнения анализа предлагаемых детерминированных сигналов;
- развитие у студентов профессиональных навыков, практическое овладение
методами анализа детерминированных сигналов, обработки и представления
результатов проведенных исследований и формирования выводов;
-
приобретение
умений
и
навыков
использования
современных
вычислительных средств и специализированного программного обеспечения.
Лабораторная работа № 2. Исследование случайных и модулированных
сигналов. (8 часов; [1-7, 8])
Цель: освоение модуля №2 изучаемой дисциплины, приобретение навыков
практического применения знаний для анализа предлагаемых по вариантам
случайных и модулированных сигналов.
Задачи:
- закрепление, углубление и расширение знаний студентов в процессе
выполнения анализа предлагаемых случайных и модулированных сигналов;
- развитие у студентов профессиональных навыков, практическое овладение
методами анализа случайных и детерминированных сигналов, обработки и
представления
результатов
проведенных
исследований
и
формирования
выводов;
-
приобретение
умений
и
навыков
использования
современных
вычислительных средств и специализированного программного обеспечения.
97
СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
Лабораторная работа № 3. Преобразование сигналов линейными и
нелинейными цепями (9 часов; [1-7, 8])
Цель: освоение модуля №3 изучаемой дисциплины, приобретение навыков
практического применения знаний для анализа прохождения тестовых сигналов
через линейные и нелинейные цепи.
Задачи:
- закрепление, углубление и расширение знаний студентов в процессе
выполнения анализа
прохождения тестовых сигналов через
линейные
и
нелинейные цепи;
- развитие у студентов профессиональных навыков, практическое овладение
методами анализа прохождения тестовых сигналов через линейные и нелинейные
цепи, обработки и представления результатов проведенных исследований и
формирования выводов;
-
приобретение
умений
вычислительных средств,
и
навыков
использования
современных
специализированного программного обеспечения,
постановки эксперимента.
Лабораторная работа № 4. Разработка цифровых фильтров (9 часов; [5, 7,
8])
Цель: освоение модуля №4 изучаемой дисциплины, приобретение навыков
практического применения знаний для разработки цифровых фильтров под
различные измерительные задачи.
Задачи:
- закрепление, углубление и расширение знаний студентов в процессе
разработки цифровых фильтров под различные измерительные задачи;
- развитие у студентов профессиональных навыков, практическое овладение
методов разработки цифровых фильтров под различные измерительные задачи,
обработки
и
представления
результатов
проведенных
исследований
и
формирования выводов;
-
приобретение
умений
вычислительных средств,
и
навыков
использования
современных
специализированного программного обеспечения,
постановки эксперимента.
98
СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
Расчётное задание (10 часов [1-3, 9])
Расчётное задание: Переходные процессы в линейных электрических цепях
Цель расчетного задания – освоение операторного метода и метода
интеграла Дюамеля для расчёта переходных процессов в электрических цепях
содержащих индуктивности, ёмкости и сопротивления.
Предлагаются
типовые
электрические
схемы
и
входные
сигналы.
Аналитический расчёт и построение графиков переходных процессов может быть
выполнен
в
среде
MathCad.
Проверка
расчёта
выполняется
в
среде
схемотехнического моделирования MicroCap.
Самостоятельная работа студентов (57 часов)
VII семестр (57 часов)
1) Подготовка к лекциям (1ч. × 8=8ч. [1-7]).
2) Подготовка к лабораторным занятиям и написание отчета (2ч. × 4=8ч.[1-3,4-8]).
3) Подготовка к письменным контрольным опросам (2ч. × 4=8ч.[1-3]).
4) Подготовка к сдаче зачёта (13 часов; [1-3, 4-7])
5) Выполнение расчётного задания (с защитой задания)(10 часов; [1-3, 9])
6) Работа с литературными источниками (10 часов; [1-7, 11-14])
2 Литература и учебно-методические материалы
Основная литература
1 Баскаков, С. И.
Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. для вузов по
специальности "Радиотехника" /С. И. Баскаков.-М.: Высш. шк., 2005.-463 с. –
[25экз.]
2 Малла, С.Вэйвлеты в обработке сигналов: [учеб. пособие для вузов по
специальности
010200
"Прикладная
математика
и
информатика"
и
по
направлению 510200 "Прикладная математика и информатика"] /С. Малла ; пер.
со 2-го англ. изд. Я. М. Жалейкина.-М.: Мир, 2005.-671 с. – [12экз.]
3 Авдеева Д.К. Преобразование измерительных сигналов. Томск: - Изд-во
Томского политехнического университета, 2011.- 136 стр. – [25 экз.]
99
СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
Дополнительная литература
4 Оппенгейм А. Цифровая обработка сигналов /А. Оппенгейм, Р. Шафер ; пер. с
англ. С. А. Кулешова под ред. А. Б. Сергиенко.-М: Техносфера, 2007.- 855 с. –
[12экз.]
5 Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи:
[учеб. для вузов по направлению подгот. "Электротехника, электромеханика и
электротехнологии", "Электроэнергетика", "Приборостроение"] /Л. А. Бессонов.-М.:
Гардарики, 2007.-701 с. – [25экз.]
6 Сергиенко, А. Б. Цифровая обработка сигналов: [учеб. пособие для вузов по
направлению "Информатика и вычисл. техника"] /А. Б. Сергиенко.-СПб.: Питер,
2007.-750 с.: ил. – [2экз.]
7 Дьяконов, В. П. Mathcad 11/12/13 в математике: справочник /В. П. Дьяконов.-М.:
Горячая линия - Телеком, 2007.-958 с. – [2экз.]
Методические указания студентам
8 Патрушев, Е. М. Методические указания по выполнению лабораторных работ
для студентов направления «Приборостроение» по дисциплине "Преобразование
измерительных сигналов" /Е. М. Патрушев, Т. В. Патрушева; Алт. гос. техн. ун-т
им. И. И. Ползунова, Изд-во АлтГТУ, 2009. - 40 с. – [25экз.]
9 Патрушев, Е. М.
"Преобразование
Методические указания к расчетному заданию по курсу
измерительных
сигналов"
для
студентов
направления
«Приборостроение» /Е. М. Патрушев, Т. В. Патрушева; Алт. гос. техн. ун-т им. И.
И. Ползунова.-Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. - 17 с. – [25экз.]
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
10 Среда математического моделирования MathCad, среда схемотехнического
моделирования MicroCap.
Сайты, информационного содержания по теме «Сигналы, системы»:
11 http://it.fitib.altstu.ru
12 http://prodav.exponenta.ru
13 http://window.edu.ru/window/library?p_rubr=2.2.75.26.13
14 http://www.umup.narod.ru/
100
СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
График контроля в VII семестре
Вид занятия
Модуль 1
Лекции №1, №2
Лабораторная работа
№1
Модуль 2
Лекции №3, №4
Лабораторная работа
№2
Модуль3
Лекции №5, №6
Лабораторная работа
№3
Модуль4
Лекция №7, №8
Лабораторная работа
№4
Расчётное задание
Лекции 1-8
Модуль 1-4
Вид контрольного
Время
Вес в итоговом
испытания
проведения
рейтинге
Письменный
контрольный опрос 3-я неделя
0,025
Сдача отчета
7-я неделя
Письменный
контрольный опрос 7-я неделя
0,075
Сдача отчета
11-я неделя
Письменный
11-я неделя
контрольный опрос
0,075
Сдача отчета
15-я неделя
Письменный
15-я неделя
контрольный опрос
0,075
Сдача отчета
17-я неделя
Сдача и защита
расчётного задания 16-я неделя
0,075
Зачёт
0,025
0,025
0,025
0,2
17-я неделя
0,4
Примечания
1 Любая контрольная точка, выполненная после срока без уважительной
причины, оценивается на 10% ниже. Максимальная оценка в этом случае 90
баллов.
2
К
экзамену
задолженностей
по
допускаются
контрольным
студенты,
точкам.
имеющие
При
наличии
не
более
одной
или
двух
двух
задолженностей студенту на экзамене выдаётся дополнительное задание.
3 Экзамен «автомат» выставляется при семестровом рейтинге не менее 75
баллов по письменному заявлению студента.
ПИС 4 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
В АлтГТУ принята 100-балльная шкала оценок. Именно эти оценки
учитываются при подсчёте рейтингов, назначении стипендии и в других случаях.
Традиционная
шкала
будет
использоваться
только
в
зачётных
книжках.
Соответствие оценок устанавливается следующим образом: 75 баллов и выше –
«отлично», 50-74 балла – «хорошо», 25-49 баллов – «удовлетворительно», менее
25 баллов – «неудовлетворительно».
101
СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга (во
время каждой аттестации) и итогового рейтинга (после сессии). Во всех случаях
рейтинг высчитывается по формуле:
  Ri  pi
RT  
 p
i


  0,9  BP


где Ri – оценка за i–ю контрольную точку, pi - вес этой контрольной точки, BP
-дополнительные баллы за посещаемость. Суммирование проводится по всем
контрольным точкам с начала семестра до момента вычисления рейтинга.
Дополнительные баллы за посещаемость вычисляются в зависимости от
процента P посещённых занятий по следующей схеме:
𝐵𝑃 = 0 при 𝑃 ≤ 50%
𝐵𝑃 = 2 при 50% < 𝑃 ≤ 60%
𝐵𝑃 = 4 при 60% < 𝑃 ≤ 70%
𝐵𝑃 = 6 при 70% < 𝑃 ≤ 80%
𝐵𝑃 = 8 при 80% < 𝑃 ≤ 90%
𝐵𝑃 = 10 при 90% < 𝑃 ≤ 100%
Пример расчёта рейтинга. Пусть студент Ковалёв Игорь Сергеевич получил
следующие оценки. Контрольный опрос по темам: №1 – 35 баллов,
№2 – 48
баллов, №3 – 55 баллов, №4 – 45 баллов; защитил лабораторные работы: №1 –
50 баллов, №2 – 55 баллов, №3 – 60 баллов, лабораторную работу №4 – 63
балла; расчётное задание выполнил на 60 баллов; оценка за ответ на зачёте – 55
баллов. Также отсутствовал дважды на лекции и лабораторной работе на 1-й и 3й неделях.
На 1-й аттестации (7 неделя) его рейтинг равен:
RT 1 
35  0.025  50  0.075
 0.9  4  46
0.025  0.075
На 2-й аттестации (13 неделя):
RT 2 
(48  0.025)  (55  0.075)  (55  0.025)  (60  0.075)
 0.9  8  58.4
0.025  0.075  0.025  0.075
Перед началом сессии вычисляется семестровый рейтинг:
R ÑÅÌ 
(35  48  55  45)  0.025  (50  55  60  63)  0.075
 0.9  8  56.8
(4  0.025)  (4  0.075)
Итоговый рейтинг, учитывающий зачёт:
102
СТО АлтГТУ 13.62.1.0243-2011
R ÈÒÎÃ  50.8  0.4  57  0.4  55  0.2  55.8  56
В зачётку выставляется «зачёт/56».
5 Возможности повышения рейтинга
Для студентов с высоким текущим рейтингом по их желанию может быть
организовано углубленное изучение предмета, выдано дополнительное задание.
В этом случае проводится дополнительный контроль: либо решение задач
(контрольная работа, олимпиада), либо защита реферата. После проведения
такого контроля (с оценкой R*), текущий рейтинг пересчитывается:
(100  R T )( R *  50)
R  RT 
100
*
T
Пример. Студент Афанасьев Игорь Иванович решил повысить свой рейтинг,
он решил контрольную работу и получил R*=67. Следовательно:
R *T  24.5 
(100  24.5)(67  50)
 37.3
100
Т.е. при второй аттестации студент получил 24.5 баллов, но при пересдаче,
он повысил свой рейтинг до 37.3 баллов, что приведёт к повышению его общего
рейтинга.
103