НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Физико-технический факультет
Кафедра оптических информационных технологий
«УТВЕРЖДАЮ»
Декан ФТФ
_____________А.К. Дмитриев
«___»____________2006г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
ООП по специальности 200203 – Оптико-электронные приборы и системы
ИНЖЕНЕР
ФАКУЛЬТЕТ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ (ФТФ)
Курс 5 семестр 9
Лекции - 17 часов
Лабораторные занятия - 0 часов
Практические занятия - 17 часов
Самостоятельная работа - 34 часов
Курсовая работа - 9 семестр
Контрольная работа - 9 семестр
Зачет - 9 семестр
Всего - 68 часов
Новосибирск, 2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования подготовки дипломированных специалистов на базе подготовки бакалавров по направлению 2002000 ОПТОТЕХНИКА
Специальность 200203 оптико-электронные приборы и системы
Регистрационный № 9 тех\дс, дата утверждения ГОС – 02.03.2000г.
Шифр дисциплины в ГОС - СД.Ф.02
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «оптические информационные технологии» - протокол № 6 от 14 июня 2006 г.
Программу разработал: Большаков В.А.
Заведующий кафедрой, д.т.н., профессор Дубнищев Ю.Н.
Ответственный за основную образовательную
программу
Зав. кафедрой ОИТ, проф. Дубнищев Ю.Н.
Особенности курса
Курс входит в число специальных дисциплин направления .
Основная цель курса для студента: уметь использовать передовые и достаточно хорошо отработанные технологии оборонного приборостроения при проектировании оптических и оптико-электронных приборов (в курсе рассматриваются общие принципы проектирования оптических и оптико-электронных приборов, принцип действия, назначение, конструкция и основные технологические приёмы конструирования оптических и оптико-электронных приборов специального назначения, регламентация проектирования, виды работ и этапы).
Ядро курса составляет материал о назначении, принципе действия, конструкции и конструировании оптико-электронных приборов специального назначения с применением лазеров (лазерные дальномеры, лазерные имитаторы стрельбы и поражения, лазерные локаторы), разведывательных наблюдательных приборах (бинокли, ночные приборы, тепловизоры), и прицелах (стрелковых, танковых, артиллерийских), а также о регламентации проектирования, видах и этапах работ.
Для успешного изучения курса студенту необходимо знать оптику, физику, основы лазерной локации и связи, основы теории вероятности и математической статистики, основы конструирования.
В курсе закрепляются общепредметные знания по оптике, физике, теории вероятности, оптической лазерной локации и связи.
Курс имеет практическую часть (лабораторные занятия – 17час, и расчетно-графическое задание – 9час.). Студенты применяют теоретические положения для решения конкретных задач по выбору характеристик лазерных дальномеров, лазерных имитаторов стрельбы и поражения, лазерных локаторов. Часть заданий меняется, имея нестандартный проблемный характер.
Для проведения практических занятий используются справочная и специальная литература, патентная документация, нормативные материалы.
Оценка знаний и умений студентов проводится с помощью индивидуальных собеседований по основным, узловым проблемам курса.
Требования государственного образовательного стандарта (ГОС) по направлению 551900 «Оптотехника» (для инженера, утвержденный 2000г.)
Квалификационные требования
Для решения профессиональных задач инженер:
осуществляет сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по теме исследований и разработок;
изучает специальную литературу, патентную документацию и другую научно-техническую информацию, достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области проектирования и технологии оптико-электронных средств;
принимает участие в разработке, испытаниях и внедрении приборов.
Инженер должен знать:
постановления, распоряжения, приказы, методические и нормативные материалы, касающиеся области своей профессиональной деятельности;
действующие стандарты и технические условия, положения и инструкции по эксплуатации оборудования, программы испытаний, правила оформления технической документации, правила техники безопасности при работе с объектами повышенной опасности;
технические характеристики и экономические показатели лучших отечественных и зарубежных образцов конструкций электронных средств и технологий их производства.
Требования к профессиональной подготовленности инженера
Инженер по проектированию оптико-электронных средств
Должен знать
методические и нормативные материалы по проектированию оптико-электронных средств и технологии их производства;
технические характеристики и экономические показатели отечественных и зарубежных конструкций оптико-электронных средств и технологии их производства;
современные конструктивные решения и принцип действия оптико-электронных приборов.
Должен уметь применять
методы проектирования в т.ч. автоматизированного;
типовые технологические процессы разработки и исследования приборов;
средства измерений;
математические методы моделирования, обработки результатов эксперимента.
Цели курса
№ цели
|
Содержание цели
|
Студент будет иметь представление
|
1
|
о системном подходе к проектированию оптико-электронного прибора
|
2
|
о задачах, решаемых ракетно-артиллерийскими войсками
|
3
|
о системах отсчета, принятых в артиллерии
|
4
|
о классификации оптических приборов специального назначения (ОПСН)
|
5
|
о вооружении, характеристиках оружия, о назначении и характеристиках оптических приборов специального назначения.
|
6
|
о регламентации проектирования, видах и этапах работ
|
7
|
о разработке ТЗ (ТТЗ)
|
Студент будет знать
|
8
|
Конструкцию и принцип действия наблюдательных приборов, прицелов снайперских, штурмовых, артиллерийских, танковых
|
9
|
Конструкцию и принцип действия ночных приборов, тепловизоров.
|
10
|
Основы передачи и приёма лазерного сигнала
|
11
|
Конструкцию и принцип действия лазерного дальномера (ЛД), лазерного локатора (ЛЛ), лазерного имитатора стрельбы и поражения (ЛИСП)
|
12
|
Методы расчета параметров ЛД, ЛЛ, ЛИСП.
|
13
|
Методы и средства создания пространственно-кодированного лазерного поля
|
|
|
Студент будет уметь
|
14
|
Рассчитывать параметры ЛД, ЛЛ, ЛИСП.
|
15
|
Выбирать оптимальную конструкцию ОПСН
|
16
|
Учитывать параметра атмосферы, цели, оптики, лазера, фотоприёмного устройства на характеристики прибора
|
17
|
Рассчитывать вероятностные и точностные характеристики ЛД, ЛЛ, ЛИСП
|
18
|
Составлять ТЗ (ТТЗ)
|
Структура курса
Модуль 1. Задачи, решаемые оптическими приборами спец. назначения. Вооружение, системы отсчета, термины (цели 1-5,).
Модуль 3. Лазерные имитаторы стрельбы и поражения(цели 1,5,9,12,14,16,17).
Модуль 4. Лазерные бликовые локаторы (цель 10,11,12,14)
Модуль 6. Наблюдательные приборы (цели 1, 4, 8)
Модуль 7. Ночные и тепловизионные приборы (цели 9).
Модуль 5. Прицелы, прицельные комплексы (цели 1,4,6,)
Модуль 2. Лазерные дальномеры (цели 1,2,10,11).
Модуль8. ТЗ (ТТЗ), регламентирование проектирования, этапы работ (цели 6,7,18).
Содержание курса
Ссылки на цели курса
|
Часы
|
Темы лекционных занятий
|
1, 6,7,8,9
|
0,5
|
Краткий исторический обзор развития оптических приборов специального назначения (ОПСН). Задачи курса. Оптические дальномеры. Способы измерения дальности "с базой на цели", "с базой на дальномере", "по яркости объекта". Триангуляция. Принципиальная схема внутрибазового дальномера. Монокулярный дальномер. Стереоскопический дальномер
|
12, 13, 15,8,9
|
0,5
|
Импульсные лазерные дальномеры. Принцип действия. Функциональная схема Оптические схемы ЛД. Раздельные и совмещённые схемы. Основные требования к оптическим схемам и выбор их параметров. Требования параллельности оптических каналов. Юстировка параллельности осей оптических каналов.
|
8,9,12,13,15, 16
|
0,5
|
Основные элементы ЛД. Принцип работы лазера. Активные среды. Повышение пиковой мощности лазера путём модуляции добротности оптического резонатора. Формирующая оптическая система передающего канала. Юстировка лазера и формирующей оптической системы. Техника безопасности при эксплуатации и юстировке ЛД. Источники накачки. Внутрирезонаторные модуляторы добротности: оптико-механические затворы, пассивные затворы. Конструкции камер накачки твердотельных лазеров. Действие излучения лампы накачки и лазера на материалы конструкции. Способы охлаждения лазера
|
10,8,
|
0,5
|
Фотоприёмные устройства. Минимальная регистрируемая ФПУ энергия излучения. Ложные отсчеты и способы их исключения
|
10
|
1,5
|
Основная формула лазерной дальнометрии Учет размеров цели. Приближение крупноразмерной цели, малоразмерной цели. Учет коэффициента отражения цели Диаметр объектива приёмной системы и коэффициент пропускания оптики. Учет потерь в атмосфере. Метеорологическая дальность видимости
|
8,10
|
1
|
Порядок проведения расчетных оценок дальности действия ЛД
|
9,4
|
0,5
|
Сравнение эффективности применения оптических и лазерных дальномеров. Артиллерийский разведывательный лазерный дальномер ЛП7. Назначение. Принцип работы. Оптическая схема. Конструкция типовых сборочных единиц.
|
9,8,
|
0,5
|
Дальномер на основе полупроводникового лазера. Накопление сигнала
|
6,9,12,14,15,
|
1
|
Разведывательные лазерные приборы. Лазерные бликовые локаторы. Световозвращатели типа "кошачий глаз"
|
2,2,3,5,6,
|
0,5
|
Прицелы. Основы внешней баллистики. Таблицы стрельб. Сущность наводки и ее виды. Стрельба прямой наводкой. Стрельба с закрытых позиций. Терминология и определения.
|
2,3,5,6
|
0,5
|
Артиллерийские прицелы. Прицелы для стрельбы с закрытых позиций. Панорама Герца
|
2,3,5,6
|
0,5
|
Прицелы прямой наводки. Стрелковые прицелы Прицелы для снайперского оружия. Особенности применения и конструкции. Снайперский прицел ПСО. Прицелы со сменным увеличением. Прицел-дальномеры.
|
2,3,5,6
|
0,5
|
Прицелы для штурмового оружия. Коллиматорные прицелы. Лазерные прицелы целеуказатели. Особенности применения и конструкции.
|
5,
|
0,5
|
Особенности стрельбы из миномета. Навесные траектории. Автоматический гранатомёт на станке АГС 17. Схема минометного прицела
|
5,2,
|
0,5
|
Характеристики ОПСН Выбор основных оптических характеристик в зависимости от назначения прибора. Видимость удаленных объектов. Видимость точечных источников. Видимость протяженных источников. МДВ. Наблюдательные приборы.
|
2
|
0,5
|
Задачи, решаемые ракетно-артиллерийскими войсками. Система отсчета углов в артиллерии, тысячные
|
5,6
|
0,5
|
Бинокулярные приборы. Бинокулярное зрение. Требования к бинокулярным приборам. Особенности конструирования бинокулярных приборов. Бинокли. Разведтеодолит. Буссоли. Панорамические приборы. Перископы.
|
5,11
|
1
|
Противотанковые управляемые ракетные комплексы Управление по лазерному лучу. Координатно-кодированное поле лазерного излучения. ПТУР "МЕТИС", ПТУР "ФАГОТ".
|
5,9,8,10,12,13,14,159
|
0,5
|
Лазерные имитаторы стрельбы и поражения Задачи имитации. Классификация имитаторов по полноте учитываемых параметров. Лазерные имитаторы с учетом точности прицеливания. Стендовые тренажеры.
|
5,9,8,10,12,13,14,15
|
0,5
|
Основные элементы лазерных имитаторов. Полупроводниковые лазеры видимого и ИК диапазона. ФПУ. Особенности применения ФПУ в имитаторах в условиях фоновой засветки. Солнечный фон.
|
5,9,8,10,12,13,14,15
|
1
|
Лазерные имитаторы с учетом зависимости точности прицеливания от дальности. Имитатор 9Ф824. Способ учета точности прицеливания. Особенности конструкции. Панкратическая и анаморфозная оптика в имитаторах.
|
5,9,8,10,12,13,14,15
|
1
|
Лазерные имитаторы с учетом зависимости точности попадания от баллистики оружия. Способ учета баллистики оружия и точности прицеливания. Имитатор 9Ф838. Формирование пространственно-кодированного по мощности лазерного пятна.
|
5,9,8,10,11,12,13,14,
|
0,5
|
Имитация ПТУР. Способы учета полётного времени. Формирование пространственно-кодированного лазерного пятна сканированием
|
5,9,8,10,12,13,14,15
|
1
|
Имитация пушечного вооружения. Учет баллистики и боковых поправок Лазерный имитатор автоматического гранатомёта на станке АГС-17. Ограничение зоны поражения по минимальной дальности и максимальной дальности.
|
4,7,14
|
1
|
Приборы ночного видения (ПНВ) Ночная освещенность объектов. Источники ночной освещенности. Характеристики и физиологические свойства органов зрения. Электронно-оптические преобразователи. Принцип работы.. Фотокатоды. Экраны, принципиальная схема ПНВ. Оптические системы ПНВ. Объективы, окуляры. Способы ввода сеток в поле зрения ПНВ. Особенности конструкции Тепловизоры. Особенности дальнего ИК-диапазона. Принцип построения тепловизора. Приёмники дальнего ИК-диапазона. Оптика дальнего ИК-диапазона
|
Темы лабораторных занятий
Ссылки на цели курса
|
Часы
|
Темы
|
Решая задачи студент:
|
1,8,9,10, 11,12,14
|
4
|
Расчет дальности действия импульсного лазерного дальномера.
|
Использует формулу вычисления дальности, знания по конструкции ЛД, самостоятельно выбирает параметры конструкции ЛД учитывая назначение ЛД и условия его эксплуатации. Проводит анализ и выбор основных узлов ЛД.
|
2,3,5,9,10,11,12,15
|
4
|
Расчет вероятности попадания для оружия и лазерного имитатора стрельбы этого оружия.
|
Знакомится с характеристиками имитируемого оружия, самостоятельно выбирает приемлемый метод имитации , исходя из задач имитации, рассчитывает характеристики оружия и имитатора, сравнивает характеристики имитатора и оружия и делает вывод о корректности выбранного метода имитации и правильности выбора параметров ЛИСП.
|
2,3,5,9,10,11,12,15
|
4
|
Расчет дальности действия ЛИСП и параметров транспаранта
|
Рассчитывает характеристики имитатора, с учетом характеристик оружия выбирает параметры имитатора, делает самостоятельный вывод о корректности выбранных параметров ЛИСП.
|
9,15,16
|
4
|
Расчет энергетических параметров лазерного бликового локатора и его динамических характеристик
|
Использует формулу вычисления дальности, знания по конструкции ЛЛ, самостоятельно выбирает параметры конструкции ЛЛ учитывая назначение ЛЛ и условия его эксплуатации. Проводит анализ и выбор основных узлов ЛЛ.
|
8,9,10,11,18,19,20,21
|
1
|
Контрольная работа
|
Отвечает на вопросы, которые проверяют степень знаний и умений в соответствии с указанными целями
|
1,2,3,4,5,6,2214,11
|
68
|
Выполнение индивидуального задания (индивидуальные занятия)
|
Готовит реферат по теме, которая либо не рассматривается на лекциях, либо в реферате обсуждается еще один подход к проблеме. Темы рефератов приводятся в приложении.
Выступает с докладом по теме реферата, принимает участие в обсуждении других рефератов, обсуждает варианты решений нестандартных заданий, анализирует и устраняет затруднения , возникающие при выполнении расчетно-графического задания.
|
13,11,10,9,
|
9
|
Расчетно-графическая работа:
Расчет скорости сопровождения для ЛИСП ПТУР
|
На основе полученных знаний о ЛИСП проводит самостоятельную рамочную оценку достижимых скоростей действия прибора при выбранных студентом параметрах системы и определяет приемлемость параметров
|
6,7,18
|
|
Ролевая игра "Проведение ОКР по разработке оптико-электронного прибора"
|
Разрабатывает ТЗ на ОКР по разработке оптико-электронного прибора, проводит рамочное проектирование, обосновывает выполнение основных требований ТЗ, проводит защиту проекта.
|
6 Список литературы
ЛИТЕРАТУРА:
Наставление по стрелковому делу. Москва. Воениздат.1985г. МО СССР.
Справочник по огневой подготовке. Учебное пособие. Новосибирское высшее общевойсковое командное училище. Новосибирск.1993.
Справочник по теории вероятности, Абергауз, изд МО СССР
Мирошников. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Ленинград. Машиностроение 1983г
Оптико-механические приборы. М-ва., Машиностроение.1975
Л.З.Криксунов Справочник по основам инфракрасной техники м., Сов. радио 1978
Н.С.Шестов. Выделение оптических сигналов на фоне случайных помех Сов.радио М-ва. 1967
Сигналы и помехи в лазерной локации. Зуев В.Е. Москва. Радио и связь 1985
Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. Зуев В.Е.Сов.радио.М-ва.1970
Основы лазерной техники. Белостоцкий Б.Р., Любавский Ю.В., Овчинников В.М.
Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах. Л.А. Порфирьев. Л-д. Машиностроение.1989.
Лазерные приёмники. Росс М., Мир, М-ва.1969
Оптическая связь. Р.М. Гальярди. М. Карп. Москва. 1978.
Основы проектирования лазерных локационных систем. М.С.Малашин, Р.Г.Каминский, и др. М-ва, Высш.школа. 1983
Системы ближней дальнометрии. НГТУ. Н-ск. 2002. И.Д. Миценко и др…
Сборник статей посвященный 80-летию со дня рождения академика А.А. Лебедева. Л-д, Машиностроение. 1971 (Ермаков, Балашов…стр 241…)
Оптический журнал. 1993. №10. Ермаков, Возницкий.
Энергетическая оценка импульсных лазерных дальномеров. Уч. Пособие. С.-Пб. 2000.ИТМО
В.В. Тарасов, Ю.Г.Якушенков, Инфракрасные системы смотрящего типа.
Основы проектирования лазерных локационных систем. М.С.Малашин, Р.Г.Каминский, и др. М-ва, Высш.школа. 1983
Справочник. Инженерный журнал. С приложениями.
Ануриев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В трёх томах. М., Машиностроение.2000
ПАТЕНТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
АС № 1605673, 1980г; АС № 1646366, 1980г; АС № 188813, 1981г; АС № 1828222, 1983г;
АС № 203592, 1983г; АС № 228489, 1985г; АС № 1828223, 1985г;
патент РФ№2037767 1986г; АС № 281529 1987г; патент РФ 1828224, 1988г;
АС № 301377, 1987г; патент РФ № 1713331, 1988г; патент РФ № 2056614, 1992г
НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров. Инф.-издательский центр Госкомэпиднадзора, М., 1993
ГОСТ 2.001-2.125 Основные положения
ГОСТ РВ15.201 ТЗ на ОКР
ГОСТ РВ15.101 ТЗ на НИР
ГОСТ 2.103 Стадии разработки,
ГОСТ 2.118 Техническое предложение,
ГОСТ 2.119 Эскизный проект,
ГОСТ 2.120 Технический проект.
ГОСТ 2.102 Виды и комплектность КД
ГОСТ 2.902 Порядок проверки и согласования…
ГОСТ 2.105 Основные требования к текстовым документам;
ГОСТ 2.106 Текстовые документы,
ГОСТ 2.412-81
ГОСТ 12.4.026, ГОСТ 12.1.040-83
Приложение
Контрольные вопросы к курсу
" Проектирование оптико-электронных приборов "
1й семестр
1 В чем заключается способ измерения дальности "по базе"?
2 Какие основные элементы содержит импульсный лазерный дальномер?
3 Измерение каких величин лежит в основе лазерных дальномеров?
4 Какими оптическими элементами и зачем формируется излучение ЛД?
5 Назовите наиболее распространённые активные среды твердотельных лазеров для ЛД?
6 Чем можно снизить вероятность ложного срабатывания импульсного ЛД?
7 В каких пределах лежит типичное значение длительности (мощности) лазерного импульса ЛД?, мощности накачки? чувствительности ФПУ?
8 В каких единицах измеряется коэффициент отражения цели?, коэффициент пропускания оптики?
9 Как влияет диаметр приёмного объектива на дальность действия ЛД?
10 Что такое отражатель "кошачий глаз"?
11 Что такое "тысячная" в артиллерии?
12 Что такое стрельба прямой наводкой? Стрельба с закрытых позиций?
13 Какими характеристиками отличаются снайперские прицелы и прицелы для штурмового оружия?
14 Что такое коллиматорный прицел?
15 По какому критерию определяются "крупноразмерная цель" и "малоразмерная цель"?
16 Что такое дальность прямого выстрела?
17 Что такое МДВ?
Контрольные вопросы к курсу
" Проектирование оптико-электронных приборов "
2й семестр
Чем отличаются стрельба прямой наводкой и стрельба с закрытых позиций.
Особенности прицелов для стрельбы пр.наводкой и с закр.поз.
Конструкция прицела целеуказателя.
В чем заключается бинокулярное зрение?
Какие требования предъявляются к танковым прицелам?
Какими элементами стабилизируется поле зрение прицела?
Методы построения пространственно-кодированного поля.
Ограничение чувствительности приёмника в условиях солнечной засветки.
Как учитывается в ЛИСП точность прицеливания? баллистика оружия? полётное время ПТУР?
Что такое панкратическая оптика? анаморфозная оптика?
Способ имитации с учетом баллистики с помощью пространственного кодирования пятна по плотности мощности.
Как можно ограничить минимальную и максимальную дальность имитации в ЛИСП?
Ночное зрение человека.
Способ ввода сеток в поле зрения.
Типы фотокатодов.
Преимущества и недостатки дальнего ИК-диапазона для спец.применения.
Основные разделы ТЗ.
Этапы ОКР.
Содержание, обязательные разделы пояснительной записки.
|
