Программа GATE по инструментальной инженерии

Код темы: IN

Структура курса

Разделы / Единицы	Темы
Section A	Engineering Mathematics
Раздел 1	Линейная алгебра
Модуль 2	Исчисление
Блок 3	Дифференциальные уравнения
Раздел 4	Анализ сложных переменных
Блок 5	вероятность и статистика
Блок 6	Численные методы
Section B	Electric Circuits
Section C	Signals and Systems
Section D	Control Systems
Section E	Analog Electronics
Section F	Digital Electronics
Section G	Measurements
Section H	Sensors and Industrial Instrumentation
Section I	Communication and Optical Instrumentation

Учебная программа

Section A: Engineering Mathematics

Unit 1: Linear Algebra

Матричная алгебра
Системы линейных уравнений
Собственные значения и собственные значения
Vectors

Unit 2: Calculus

Теоремы о среднем значении
Теоремы интегрального исчисления
Частные производные
Максимумы и минимумы
Кратные интегралы
Ряд Фурье
Векторные идентичности
Линия, поверхность и объем
Интегралы, теоремы Стокса, Гаусса и Грина

Unit 3: Differential equations

Уравнение первого порядка (линейное и нелинейное)
Линейные дифференциальные уравнения высшего порядка с постоянными коэффициентами
Метод вариации параметров
Уравнения Коши и Эйлера
Начальные и краевые задачи.
Решение дифференциальных уравнений в частных производных
Метод разделения переменных

Unit 4: Analysis of complex variables

Аналитические функции
Интегральная теорема Коши и интегральная формула
Серии Тейлора и Лорана
Теорема об остатке
Решение интегралов

Unit 5: Probability and Statistics

Теоремы выборки
Условная возможность
Среднее, медиана, мода и стандартное отклонение
Случайные переменные
Дискретные и непрерывные распределения
Нормальное, пуассоновское и биномиальное распределения

Unit 6: Numerical Methods

Обращение матрицы
Решения нелинейных алгебраических уравнений
Итерационные методы решения дифференциальных уравнений
Численное интегрирование
Регрессионный и корреляционный анализ

Section B: Electrical Circuits

Unit 1: Voltage and current sources

Независимый, зависимый, идеальный и практичный
Vi отношения резистора, катушки индуктивности, взаимной индуктивности и конденсатора
Анализ переходных процессов в цепях RLC с возбуждением постоянным током

Unit 2: Kirchoff’s laws

Сеточный и узловой анализ
Superposition
Thevenin
Norton
Максимальная мощность
Transfer
Теоремы взаимности

Unit 3: Peak-, average- and RMS values of AC quantities

Полная, активная и реактивная мощности
Фазорный анализ, импеданс и допуск
Последовательный и параллельный резонанс
Локус, диаграммы, реализация базовых фильтров с элементами r, l и c
Однопортовые и двухпортовые сети
Импеданс и допуск точки привода
Параметры обрыва и короткого замыкания

Section C: Signals and Systems

Сигналы и системы -
- Периодические, апериодические и импульсные сигналы
- Преобразования Лапласа, Фурье и z
- Передаточная функция, частотная характеристика линейно-инвариантных систем первого и второго порядка
- Импульсная характеристика систем
- Свертка, корреляция
Система дискретного времени -
- Импульсивный ответ
- Частотный отклик
- Функция передачи импульса
- ДПФ и БПФ
- Основы БИХ и пихтовых фильтров

Section D: Control Systems

Принципы обратной связи -
- Графики прохождения сигналов
- Переходный ответ
- Steady-state-errors
- Сюжет Боде
- Запас по фазе и усилению
- Критерии Рауса и Найквиста
- Корневые локусы
- Дизайн свинца
- Компенсаторы запаздывания и опережения-запаздывания
- Представление систем в пространстве состояний
Системы задержки времени -
- Компоненты механической, гидравлической и пневматической системы
- Синхронная пара
- Сервоприводы и шаговые двигатели
- Сервоклапаны
Двухпозиционные, P, PI, PID, каскадные, упреждающие и пропорциональные регуляторы.

Section E: Analog Electronics

Характеристики и применение -
- Diode
- Стабилитрон
- BJT
- MOSFET
Анализ малых сигналов транзисторных схем, усилители обратной связи
Характеристики операционных усилителей
Применение операционных усилителей -
- Усилитель разности
- Adder
- Subtractor
- Integrator
- Differentiator
- Инструментальный усилитель
- Прецизионный выпрямитель
- Активные фильтры и другие схемы
Генераторы, генераторы сигналов, генераторы, управляемые напряжением, и фазовая автоподстройка частоты

Section F: Digital Electronics

Комбинационные логические схемы, минимизация булевых функций
Семейства ИС: TTL и CMOS
Арифметические схемы, компараторы, триггер Шмитта, мультивибраторы, последовательные схемы, триггеры, регистры сдвига, таймеры и счетчики
Схема выборки и хранения, мультиплексор, аналого-цифровой (последовательное приближение, интегрирование, мигание и сигма-дельта) и цифро-аналоговые преобразователи (взвешенная r, r-2r лестничная диаграмма и логика управления током)
Характеристики АЦП и ЦАП (разрешение, квантование, значащие биты, время преобразования / установления)
Основы систем счисления, 8-битный микропроцессор и микроконтроллер: приложения, память и интерфейс ввода-вывода
Основы систем сбора данных

Section G: Measurements

Единицы СИ, систематические и случайные ошибки измерения, выражение неопределенности - точность и индекс прецизионности, распространение ошибок
Инструменты PMMC, MI и динамометрического типа -
- Потенциометр постоянного тока
- Мосты для измерения R, L и C, Q-метр
Измерение напряжения, тока и мощности в однофазных и трехфазных цепях -
- Пробники переменного и постоянного тока
- Истинные измерители RMS
- Масштабирование напряжения и тока
- Измерительные трансформаторы
- Timer/counter
- Time
- Измерения фазы и частоты
- Цифровой вольтметр
- Цифровой мультиметр
- Осциллограф, экранирование и заземление

Section H: Sensors and Industrial Instrumentation

Резистивные, емкостные, индуктивные, пьезоэлектрические датчики, датчики на эффекте Холла и соответствующие схемы преобразования сигналов
Преобразователи для промышленного оборудования -
- Смещение (линейное и угловое)
- Velocity
- Acceleration
- Force
- Torque
- Vibration
- Shock
- Давление (включая низкое давление)
- Расход (дифференциальное давление, переменная площадь, электромагнитные, ультразвуковые, турбинные расходомеры и расходомеры с открытым каналом)
- Температура (термопара, болометр, RTD (провод 3/4)
- Thermistor
- Пирометр и полупроводник
- Измерение уровня жидкости, pH, проводимости и вязкости

Section I: Communication and Optical Instrumentation

Амплитудно-частотная модуляция и демодуляция
Теорема выборки Шеннона, импульсно-кодовая модуляция
Мультиплексирование с частотным и временным разделением, амплитудная, фазовая, частотная и импульсная манипуляция для цифровой модуляции
Оптические источники и детекторы - светодиод, лазер, фотодиод, светозависимый резистор и их характеристики.
Интерферометр - приложения в метрологии
Основы оптоволоконного зондирования

Чтобы скачать pdf Нажмите здесь .