Бакалавриат
2024/2025
Научно-исследовательский семинар "Современные методы электрофизических измерений"
Статус:
Курс обязательный (Физика)
Когда читается:
3-й курс, 3 модуль
Охват аудитории:
для своего кампуса
Преподаватели:
Зайцев-Зотов Сергей Владимирович
Язык:
русский
Программа дисциплины
Аннотация
Задачами данного курса являются ознакомление студентов с основными принципами построения современной измерительной аппаратуры, предназначенной для проведения электрофизических измерений, выработка представлений о возможностях и ограничениях использования современной измерительной аппаратуры, предназначенной для проведения основных типов электрофизических измерений, выработка навыков по постановке и решению экспериментальных задач исследований электрофизических свойств твердых тел современными методами. Полученные при изучении дисциплины знания будут использованы как при проведении экспериментальных исследований в лабораториях, так и при анализе полученных результатов. Также полученные при изучении дисциплины знания будут способствовать критическому подходу к результатам, полученным другими исследователями и описанным в научных статьях.
Цель освоения дисциплины
- Цель курса – знакомство с основными современными методами экспериментальных исследований электрофизических свойств твердых тел. Задачами данного курса являются: Ознакомление студентов с основными принципами построения современной измерительной аппаратуры, предназначенной для проведения электрофизических измерений; Выработка представлений о возможностях и ограничениях использования современной измерительной аппаратуры, предназначенной для проведения основных типов электрофизических измерений; Выработка навыков по постановке и решению задач экспериментальных исследований электрофизических свойств твердых тел современными методами.
Планируемые результаты обучения
- Применяет физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий.
- Представляет результаты проведенных физико-математических и прикладных исследований в виде конкретных рекомендаций, выраженных в терминах предметной области
- Использует знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе
- Проводит научные эксперименты и/или теоретические (аналитические и имитационные) исследования для их решения поставленных профессиональных задач
- Анализирует, верифицирует, оценивает полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию.
Содержание учебной дисциплины
- Элементы электрических цепей Законы Киркгофа, источники и делители напряжения, теорема об эквивалентном преобразовании источников, идеальные вольтметр и амперметр, источники тока, реальные источники напряжения и измерительные приборы.
- Идеальный и реальный операционный усилитель и схемы на его основе Свойства операционного усилителя, коэффициенты усиления дифференциального усилителя, коэффициент подавления синфазного сигнала, типы обратной связи и ее частотная зависимость.
- Цифровая измерительная техника Электронные ключи, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
- Основные методы измерения электрических сигналов Шумы и наводки, зависимость результатов измерений от выбора метода измерения, теоретические пределы измерений, шумовые параметры реальных усилителей и приборов, шум 1/f, проблема дрейфа нуля и ее решения.
- Измерение дифференциального сопротивления и нелинейных вольт-амперных характеристик Понятие дифференциального сопротивления/дифференциальной проводимости, режимы заданного тока и заданного напряжения
- Наводки Два основных типа наводок, методы борьбы с каждым типом наводок, приборы с экранным выходом
- Методы измерения и стабилизации температуры и особенности проведения измерений при низких температурах Датчики температуры, организация обратной связи, компьютерная и аналоговая стабилизация температуры, ПИД регулирования.
- Ввод данных в компьютер и системы автоматизации измерений Присоединение приборов с помощью канала общего пользования (GPIB, IEEE-488, RS232 и подобным протоколам, достоинства и недостатки)
- Нестандартные методы проведения электрофизических измерений и ошибки экспериментаторов, замечания по обработке сигналов и представлению данных в статьях
