ПРОГРАММА вступительного экзамена по направлению 05.11.13

ПРОГРАММА
вступительного экзамена по направлению
05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ,
материалов и изделий
Шифр специальности: 05.11.13 Приборы и методы контроля природной среды, веществ,
материалов и изделий
Формула специальности:
Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий – область науки и техники,
занимающаяся созданием научных основ методов аналитического и неразрушающего контроля природной
среды, веществ, материалов и изделий, разработкой и внедрением приборов, средств и систем
экологического, аналитического и неразрушающего контроля указанных объектов с улучшенными
характеристиками. Значение решения научных и технических проблем данной специальности для народного
хозяйства состоит в повышении качества продукции и природной среды, усиления безопасности
техногенных объектов и срока их службы, в повышении уровня автоматизации производственных
процессов.
Области исследований:
1. Научное обоснование новых и усовершенствование существующих методов аналитического и
неразрушающего контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.
2. Разработка и оптимизация методов расчета и проектирования элементов, средств, приборов и систем
аналитического и неразрушающего контроля с учетом особенностей объектов контроля.
3. Разработка, внедрение и испытание приборов, средств и систем контроля природной среды, веществ,
материалов и изделий, имеющих лучшие характеристики по сравнению с прототипами.
4. Разработка методического, технического, приборного и информационного обеспечения для локальных,
региональных и глобальных систем экологического мониторинга природных и техногенных объектов.
5. Разработка метрологического обеспечения приборов и средств контроля природной среды, веществ,
материалов и изделий, оптимизация метрологических характеристик приборов.
6. Разработка алгоритмического и программно-технического обеспечения процессов обработки
информативных сигналов и представление результатов в приборах и средствах контроля, автоматизация
приборов контроля.
7. Методы повышения информационной и метрологической надежности приборов и средств контроля в
процессе эксплуатации, диагностика приборов контроля.
Основы метрологии и метрологическое обеспечение средств измерений. Объекты
измерений и их меры. Измеряемые величины. Классификация измерений. Особенности
процессов
измерений.
Качественная
характеристика
измеряемых
величин.
Количественная характеристика измеряемых величин. Единицы измерений. Обеспечение
единства измерений. Поверочные схемы. Эталоны.
Общие сведения о погрешностях и способах их нормирования. Нормирование
метрологических характеристик средств измерений. Классификация погрешностей.
Основные виды погрешностей. Систематические и случайные погрешности измерений.
Обнаружение грубых погрешностей. Ограничения на точность измерений, принцип
неопределенности Гейзенберга. Шумы и причины их появления в измерительных
устройствах. Методы оценки точности средств измерений. Метрологический анализ.
Метрологический синтез. Оптимизация динамических характеристик средств измерений.
Повышение точности и помехоустойчивости средств измерений. Статистические методы
оценки надежности средств измерений. Обработка результатов прямых наблюдений.
Совместная обработка нескольких рядов наблюдений. Обработка результатов косвенных
1
измерений. Обработка совместных и совокупных измерений. Обработка измерительной
информации.
Градуировка, калибровка и поверка средств измерений. Показатели точности и формы
представления результатов измерений. Оценка погрешностей при различных методах
измерений. Алгоритмы обработки информации при градуировке средств измерений.
Алгоритмы первичной обработки измерительных сигналов: алгоритмы сглаживания,
обнаружения событий, оценивания. Алгоритмы контроля достоверности измерительной
информации. Оценка погрешностей алгоритмов обработки измерительной информации.
Алгоритмы обработки сигналов в системах неразрушающего контроля. Алгоритмы
распознавания акустических и оптических образов. Алгоритмы классификации образов по
сравнению с эталоном. Критерии оценки эффективности распознавания и классификации,
погрешности. Оценка неопределенности в аналитических измерениях.
Функциональная диагностика, как средство повышения надежности и стабильности
характеристик средств измерений. Стратегия функциональной диагностики. Понятие
информационного графа. Построение и анализ дерева отказов. Структуры
диагностических систем. Контроль работоспособности измерительной аппаратуры в
автоматизированных системах и систем в целом. Обнаружение и идентификация
нарушений в работе измерительных систем.
Стандартизация и аккредитация. Основные методы стандартизации. Межотраслевые
системы и комплексы стандартов. Сфера действия стандартов, виды стандартов. Единая
система конструкторской документации. Единая система технологической документации.
Единая система технологической подготовки производства. Система разработки и
постановки продукции на производство. Международные стандарты по управлению
качеством продукции. Аккредитация аналитических и испытательных лабораторий.
Сертификация. Организация процессов сертификации. Понятие сертификации и история
ее развития. Законодательная база сертификации и аккредитации органов по
сертификации и испытательных лабораторий (центров). Схема сертификации. Структура
процессов сертификации. Экологическая сертификация.
Автоматизированные информационно-измерительные системы. Классификация
измерительных систем (ИС). Типовые структуры ИС. Характеристики ИС. Основы
построения
автоматических
и
многофункциональных
автоматизированных
информационно-измерительных систем (ИИС). Применение средств вычислительной
техники для управления СИ, преобразования и обработки измерительной информации.
Подключение СИ к ЭВМ. Организация устройств связи. Общая структура каналов ввода –
вывода аналоговых и дискретных сигналов. Оценка погрешности измерительных каналов.
Объединение СИ в систему. Понятие интерфейса, стандартные интерфейсы. Приборные
интерфейсы. Использование промышленных сетей для связи СИ в систему.
Измерительные вычислительные комплексы (ИВК) и
их
применение в
автоматизированных системах с СИ. ИВК на базе персональных ЭВМ. Структуры,
характеристики. Микропроцессорные контроллеры и ИВК на их основе. Системы сбора
измерительной информации на базе микроконтроллеров и ЭВМ. Особенности
подключения СИ. Подавление помех.
2
Методы и средства измерений. Измерение температуры. Классификация методов и
средств измерения температуры. Температурные шкалы и способы их воспроизведения.
Основные методы и средства измерения температуры, их технические характеристики.
Пирометры излучения. Поверка приборов для измерений температуры. Классификация
методов и средств измерения давления и уровня. Основные методы и средства измерений.
Визуальные, поплавковые, буйковые, электрические, радиационные уровнемеры.
Основные конструктивные особенности. Дополнительные устройства. Правила поверки.
Особенности построения уровнемеров сыпучих веществ. Классификация методов и
средств измерения расхода и количества веществ. Основные требования к приборам
измерения расхода. Принципы действия. Расходомеры переменного перепада давления.
Стандартные сужающие устройства. Методика расчета. Специальные сужающие
устройства. Расходомеры переменного уровня. Расходомеры обтекания. Классификация и
общая характеристика. Электромагнитные расходомеры (ЭМР), принцип действия. ЭМР с
постоянным и переменным магнитным полем. Измерительные цепи ЭМР. Ультразвуковые
расходомеры (УЗР). Принцип действия и измерительные схемы УЗР. Тепловые
расходомеры. Основные способы измерения и принципы построения преобразователей
расхода. Крыльчато-тахометрические расходомеры. Счетчики жидкостей и газов.
Автоматические дозаторы жидкостей. Принципы действия.
Измерители расхода и количества сыпучих материалов. Автоматические дозаторы
дискретного и непрерывного действия для твердых материалов. Конвейерные весы для
суммарного учета. Градуировка и поверка СИ.
Метрологическое обеспечение средств измерения теплотехнических (температуры,
давления), механических (уровня, расхода) величин, а также показателей качества,
свойств и состава веществ. Измерение физических свойств веществ. Общие положения и
принципы построения приборов.
Стандартные образцы (СО) состава и свойств веществ. Обеспечение метрологической
прослеживаемости промышленно выпускаемых СО состава газовых смесей в РФ. СО для
метрологического обеспечения средств измерений дисперсных систем. Новый тип
стандартных образцов, предназначенных для поверки гематологических анализаторов
контроля форменных элементов крови. СО показателей преломления жидкостей. СО для
лабораторий диагностики и биоанализа. Эталонные материалы состава и свойств зерна и
продуктов его переработки.
Классификация методов и средств измерения свойств веществ. Плотномеры жидкостей.
Вискозиметры. Контроль влажности, плотности и вязкости материалов. Влагомеры.
Кондуктометры (низкочастотные, высокочастотные). Диэлькометры.
Классификация физико-химических методов аналитического контроля и их использование
для анализа газообразных, жидких и твердых веществ. Метрологические параметры
методов. Применение аналитического контроля на предприятиях химической,
нефтехимической и смежных отраслей промышленности. Аналитический контроль
выпускаемой продукции и исходных веществ. Оптические методы анализа.
Классификация оптических методов анализа. Фотометрический анализ. Характеристики
фотометрических методов анализа. Точность и воспроизводимость результатов
3
фотометрического определения. Фотометры, нефелометры. Спектральные методы
анализа. ИК- и УФ-спектроскопия. Характеристики методов (чувствительность,
избирательность). Области применения. Приборы. Спектрометры рентгеновские
дискретного действия и непрерывного действия. Дифрактометры рентгеновские. Принцип
действия, применения. Тепловые методы анализа и приборы. Импульсные тепловые
методы, термокондуктометрия, термохимия, абсорбционно-полупроводниковый метод.
Характеристики методов (чувствительность, избирательность). Области применения.
Методы и средства контроля параметров дисперсных средств. Приборы для измерения
массовой концентрации взвешенных частиц. Принципы действия. Приборы для измерения
счетной концентрации частиц. Анализаторы размеров частиц.
Современные измерительные технологии для контроля приоритетных органических
токсикантов окружающей среды. Хроматографические и сорбционные методы. Физикохимические характеристики методов (чувствительность, избирательность). Области
применения. Приборы. Ионизационные и масс-спектрометрические методы анализа.
Источники ионизации, методы измерения. Характеристики методов (чувствительность,
избирательность). Области применения. Приборы.
Химические методы анализа (фотоколориметрический метод). Физико-химические
характеристики метода (чувствительность, избирательность). Использование метода для
создания автоматических аналитических приборов. Области применения. Приборы.
Электрохимический, магнитный, люминесцентный, хемилюминесцентный и другие
методы анализа. Физико-химические характеристики методов (чувствительность,
избирательность). Области применения.
Виды контроля качества материалов, веществ и изделий. Классификация видов контроля
качества. Функции систем контроля в рамках системы управления качеством продукции
химического предприятия. Роль и значение аналитического контроля в повышении
качества продукции и экологической безопасности химических производств.
Автоматизированная система аналитического контроля как основа автоматизированных
систем контроля и управления качеством. Технические требования к системам
аналитического контроля и автоматическим анализаторам лабораторного и
промышленного назначений.
Входной контроль сырья, выходной контроль, автоматизированный контроль качества на
потоке и в лаборатории, статистическая обработка информации, прогноз и рекомендации,
ведение банка данных, документирование и сертификация продукции. Использование
контрольных карт для контроля качества. Понятие контрольной карты. Контрольные
карты Шухарта. Карты «скользящих» средних. Карты накопленных сумм. Многомерные
контрольные карты. Правила принятия решения по картам.
Методы и задачи интроскопии. Основные методы и средства неразрушающего контроля
веществ, материалов и изделий на примерах контроля размеров, прочности, структуры и
дефектоскопии полимерных материалов и многослойных изделий.
Системы пробоотбора и пробоподготовки. Требования, влияние их характеристик на
результаты контроля. Понятие представительности пробы. Пробоотбор и пробоподготовка
4
к анализу газообразных, жидких, кусковых и порошкообразных сред. Транспорт проб.
Роботизация. Особенности методического обеспечения систем контроля. Классификация
методик
выполнения
аналитических
потоковых
измерений.
Особенности
метрологического обеспечения систем контроля. Приготовление и аттестация
градуировочных смесей. Организация контроля качества на предприятии. Выбор методов
контроля и аппаратуры. Комбинированные методы контроля технологических величин.
Динамические процессы в экосистемах. Особенности контроля экологических объектов.
Экологический мониторинг. Организация мониторинга и структура систем диагностики и
мониторинга окружающей среды. Тенденции развития систем экологического контроля.
Основные параметры окружающей среды, предельно допустимые концентрации
загрязняющих веществ в воздухе, воде и почве. Приоритетные загрязнители окружающей
среды. Регламентация поступления загрязняющих веществ в окружающую среду.
Основные понятия. Классификация источников загрязнения. Методы и приборы контроля
приоритетных загрязнителей окружающей среды. Особенности аналитического контроля
промышленных выбросов. Эталонные установки на токсичные и взравоопасные
компоненты в воздухе рабочей зоны на основе динамических генераторов газовых смесей.
Спектрально-оптические методы измерения содержания компонентов в эталонных газах и
газовых смесях. Информационные технологии в производстве ГСО-ПГС.
Метрологическое обеспечение контроля качества нефти и нефтепродуктов в РФ.
Обеспечение единства измерений теплоты сгорания природного газа. Состояние
эталонной базы для метрологического обеспечения контроля качества нефти и
нефтепродуктов в РФ.
Зав. кафедрой ЭПиМ, д.т.н., профессор ________________________ Конопелько Л.А.
Зам. зав. каф. ЭПиМ, к.т.н., доцент ___________________________ Кустикова М.А.
5