Міністерство освіти і науки України
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Факультет електроніки

Затверджую
Декан факультету електроніки
(назва інституту/факультету)
_________  _В.Я. Жуйков
(підпис)                     (ініціали, прізвище)
«____»___________ 2014 р.

Вимірювальні перетворювачі фізичних величин
(назва навчальної дисципліни)

Програма
навчальної дисципліни
підготовки                    бакалаврів
(назва освітньо-кваліфікаційного рівня)
напряму - 6.050902  «Радіоелектронні апарати»
(шифр і назва)
                      спеціальність 7.05090201  «Радіоелектронні апарати та засоби»
(шифр і назва)
 (шифр за ОПП ВП-02/а)

Ухвалено методичною комісією
факультету електроніки
(назва інституту/факультету)
Протокол від ____ 2014 р. № __
Голова методичної комісії
_________  __________________
(підпис)                     (ініціали, прізвище)
«____»___________ 20__ р.

Київ – 2014

РОЗРОБНИК ПРОГРАМИ:

Програму затверджено на засіданні кафедри «Конструювання електронно-обчислювальної апаратури»
(повна назва кафедри)
Протокол від «11» червня  2014  року № 22

Завідувач кафедри
_________  О.М. Лисенко
(підпис)               (ініціали, прізвище)
«___»_______________2014  р.

Ó  НТУУ «КПІ», 2014 рік

Вступ
Програму навчальної дисципліни «Вимірювальні перетворювачі фізичних величин» складено відповідно до освітньо-професійної програми підготовки ОКР «Бакалавр» напряму 6.050902  «Радіоелектронні апарати».
Навчальна дисципліна належить до циклу дисциплін вільного вибору студентів.
Предмет навчальної дисципліни: «Методи і засоби перетворення фізичних величин у електричний сигнал».
Міждисциплінарні зв’язки.  До забезпечуючих дисциплін належать “Схемотехніка аналогової та цифрової радіоелектронної апаратури”, “Матеріалознавство радіоелектронної апаратури”, “Радіоелектроніка та моделювання радіоелектронних кіл”. У свою чергу дана дисципліна забезпечує додатковими знаннями студентів для вивчення таких дисциплін, як “Фізико-теоретичні основи конструювання”, “Моделювання технічних систем та технологічних процесів”, “Основи побудови силової та побутової апаратури”.
1. Мета та завдання навчальної дисципліни
1.1. Мета навчальної дисципліни.
Метою навчальної дисципліни є формування у студентів:

• знань фізичних процесів  для використання перетворення фізичної величини у електричний сигнал у первинних вимірювальних перетворювачах;
• навичок синтезу метрологічної характеристики вимірювального перетворювача на основі властивостей первинного вимірювального перетворювача і вторинного вимірювального перетворювача;
• розуміння залежностей чутливості, форми та діапазону вимірювання метрологічної характеристики вимірювального перетворювача від конструкторсько-технологічних особливостей його виконання та фізичних процесів і явищ, що супроводжують перетворення фізичної величини в електричний сигнал.

1.2. Основні завдання навчальної дисципліни.
Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти після засвоєння навчальної дисципліни мають продемонструвати такі результати навчання:
знання: фізичних процесів і явищ, що супроводжують перетворення фізичної величини в електричний сигнал, особливостей перетворення виду, форми і рівня інформації про фізичну величину, що вимірюється, залежності властивостей вимірювальних перетворювачів від їх конструкторсько-технологічної реалізації;
уміння: використати набуті знання для моделювання метрологічної характеристики вимірювального перетворювача фізичної величини, оцінити форму, діапазон вимірювання, чутливість метрологічної характеристики;
досвід: синтез імітаційної моделі вимірювального перетворювача у складі комп’ютерної системи збору та обробки даних на основі сучасних комп’ютерних технологій.
Рівень оволодіння навчальним матеріалом студенти підтверджують виконанням розрахунково-графічної роботи.
2. Структура навчальної дисципліни
На вивчення навчальної дисципліни відводиться 108 годин/3 кредитів ECTS.
Навчальна дисципліна містить кредитні модулі: «Вимірювальні перетворювачі фізичних величин»
(назва кредитного модуля)
Рекомендований розподіл навчального часу

3. Зміст навчальної дисципліни
Розділ 1. Вступ до дисципліни
Розділ 2. Фізичні ефекти, які покладено в основу функціонування вимірювальних перетворювачів.
Розділ 3. Вимірювальні перетворювачі температури.
Розділ 4. Вимірювальні перетворювачі фізичних величин з використанням температурних сенсорів.
Розділ 5. Вимірювальні перетворювачі переміщень.
Розділ 6. Вимірювальні перетворювачі фізичних величин на основі позиційно-чутливих сенсорів.
Розділ 7. Вимірювальні перетворювачі тиску.
Розділ 8. Газові вимірювальні перетворювачі.
Розділ 10. Мікроелектронні інтегральні сенсорні структури.
Розділ 11. Технології мікроелектроніки та мікросистемної техніки у сенсорній електроніці.
Розділ 12. Інтелектуальні датчики.

4. Рекомендована тематика практичних (семінарських) занять
На практичних заняттях студенти використовують набуті знання для вирішення практичних задач щодо синтезу та моделювання метрологічних характеристик вимірювальних перетворювачів. Рекомендована тематика практичних занять наступна.

• Дослідження метрологічної характеристики фотоелектричного вимірювального перетворювача.
•   Дослідження максимальної потужності сонячного елемента при різних значеннях температури і освітленості.
•  Дослідження статичної характеристики координатного фотоперетворювача.
•  Метрологічна характеристика координатного перетворювача на основі МДН-транзистора.
• Термометрична характеристика фотоперетворювача на основі МДН-транзистора.
• Статична характеристика іоно-селективного перетворювача на МДН- транзисторі.
• Дослідження вимірювального перетворювача температури на основі мосту Уітстона.

5. Рекомендований перелік лабораторних робіт (комп’ютерних практикумів).           Не передбачено НП.
6. Рекомендовані індивідуальні завдання
Індивідуальними завданнями дисципліни є звіти з виконання завдань практичних занять та розрахунково-графічні роботи, у яких студенти відображають методи та засоби реалізації статичних характеристик вимірювальних перетворювачів з урахуванням фізичних ефектів перетворення фізичної величини у електричний сигнал, конструкторсько-технологічних особливостей виконання вимірювального перетворювача, моделюють проектні характеристики та параметри вимірювальних пристроїв. Рекомендовані теми РГР наводяться нижче.

• Вимірювальні перетворювачі температури.
• Вимірювальні перетворювачі фізичних величин з використанням температурних сенсорів.
• Вимірювальні перетворювачі переміщень.
• Вимірювальні перетворювачі фізичних величин на основі позиційно-чутливих сенсорів.
• Вимірювальні перетворювачі тиску.
• Газові вимірювальні перетворювачі.
• Вимірювальні перетворювачі на основі мікроелектронних інтегральних сенсорних структур.
•  Технології мікроелектроніки та мікросистемної техніки у сенсорній електроніці.
•  Інтелектуальні датчики.

7. Рекомендована література
1. Мікроелектронні сенсори на p-n переходах [Текст] : текст лекцій  / О.В. Борисов, П.О. Яганов. –  К.: НТУУ «КПІ», 2011. – 52 с.
2. Мікроелектронні сенсори температури на кремнієвій структурі з діелектричною ізоляцією [Текст] : текст лекцій  / О.В. Борисов, П.О. Яганов. –  К.: НТУУ «КПІ», 2011. – 48 с.
3. Оптоелектронні перетворювачі на кремнієвій структурі з діелектричною ізоляцією [Текст]: текст лекцій  / О.В. Борисов,    П.О. Яганов. –  К.: НТУУ «КПІ», 2014. – 52 с.
4. Аш Ж. и др. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах.  – М.: Мир, 1992.- 480 с.  
5. Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение. – М.: Мир, 1989. – 196 с.

• Фрайден Дж.  Современные датчики. Справочник . – М  Москва: Техносфера, 2005. - 592 с.
• Мікроелектронні сенсори фізичних величин: Науково-навчальне видання в 3-х томах / Вуйцік В., Готра З.Ю., Григор'єв В.В., Каліта В., Мельник О.М., Потенцкі Є.; За ред. Готри З.Ю.  –  Львів: Ліга-Прес. –  2004.

8. Засоби діагностики успішності навчання
Звіти з виконання індивідуальних завдань, модульно-контрольна робота.
9. Методичні рекомендації
Робоча програма кредитного модуля «Вимірювальні перетворювачі фізичних величин» конкретизує розділи навчальної програми дисципліни. Студенти 3-го курсу вже володіють достатнім арсеналом знань, умінь та навичок за обраним фахом, які вони здобули на попередніх курсах професійної підготовки у вузі. Це дає змогу посилити елементи самостійності у вивченні дисципліни, а також спиратися у викладанні на предмети, суміжні з даним. Студенти опановують елементи системного аналізу та комплексного підходу у вирішенні практичних задач, аналізують та оптимізують знайдене рішення. Студентам надається можливість самостійної роботи на комп’ютерах для виконання практичних завдань та завдань на розрахунково-графічну роботу.
Слід вважати за доцільне окремим студентам надавати індивідуальні завдання на розробку тих чи інших інструментальних програм проектування, а також розробку систем збору даних підвищеної складності. Подібні теми можуть бути продовжені як теми дипломних проектів та теми магістерських робіт.