《井下智能儀器》課程教學(xué)大綱

《井下智能儀器》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱井下智能儀器課程編碼GEO264321020開課院部地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)測(cè)井儀器學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)36講授24實(shí)驗(yàn)12上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)0適用專業(yè)勘查技術(shù)與工程（測(cè)井）授課語言中文先修課程電工電子學(xué)、測(cè)井儀器原理課程簡(jiǎn)介（限選）本課程是勘查技術(shù)與工程（測(cè)井）專業(yè)的選修課。主要內(nèi)容是井下智能儀器構(gòu)成、傳感器、數(shù)據(jù)采集相關(guān)技術(shù)及設(shè)計(jì)原則。介紹智能儀器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，掌握幾種典型井下傳感器的類型和特性、預(yù)處理電路和數(shù)據(jù)采集知識(shí)，了解井下智能儀器設(shè)計(jì)的原則。通過學(xué)習(xí)，拓展學(xué)生電子技術(shù)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用電子技術(shù)知識(shí)和設(shè)計(jì)能力，具備井下智能儀器設(shè)計(jì)的基本素養(yǎng)，為智能儀器研制打下基礎(chǔ)。Thiscourseisanelectivecourseforexplorationtechnologyandengineering(logging)major.Themaincontentsarethecompositionofundergroundintelligentinstruments,sensors,dataacquisitionrelatedtechnologiesanddesignprinciples.Thispaperintroducesthestructureandcharacteristicsofintelligentinstruments,graspsthetypesandcharacteristicsofseveraltypicaldownholesensors,pretreatmentcircuitsanddataacquisitionknowledge,andunderstandsthedesignprinciplesofdownholeintelligentinstruments.Throughlearning,expandstudents'electronictechnologyknowledge,cultivatestudents'applicationofelectronictechnologyknowledgeanddesignability,havethebasicqualityofundergroundintelligentinstrumentdesign,andlayafoundationforthedevelopmentofintelligentinstruments.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解和掌握井下傳感器的基本結(jié)構(gòu)和特性，了解其選用原則和電路處理結(jié)構(gòu)是1.32M2目標(biāo)2：理解和掌握井下智能儀器數(shù)據(jù)采集電路結(jié)構(gòu)及開發(fā)仿真工具，了解其設(shè)計(jì)原則和抗干擾措施是5.2三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章緒論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：智能儀器與傳統(tǒng)儀器區(qū)別；井下智能儀器發(fā)展////21.1智能儀器概述智能儀器與傳統(tǒng)儀器；智能儀器分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；M11講授0/31.2井下智能儀器概述井下智能儀器發(fā)展；儀器功能與用途；儀器發(fā)展趨勢(shì)M1,M21講授0/4第2章井下傳感器本章重點(diǎn)難點(diǎn)：井下傳感器種類；井下傳感器工作原理；井下傳感器測(cè)量電路結(jié)構(gòu)////52.1傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器功能與分類；傳感器基本特性；井下傳感器技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)M12講授、討論0/62.2電阻、電容和電感式傳感器電阻、電容和電感式傳感器工作原理、基本特性、測(cè)量電路、井下應(yīng)用M11講授0/72.3壓電式傳感器壓電效應(yīng)；等效電路；測(cè)量電路；井下應(yīng)用M11講授0/82.4光電式傳感器基本原理；光纖傳感器組成；井下應(yīng)用M12講授0/92.5其他傳感器熱電傳感器、磁電傳感器；半導(dǎo)體傳感器；集成傳感器M12討論0/10第3章井下儀器數(shù)據(jù)采集本章重點(diǎn)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；放大器與濾波器設(shè)計(jì)；采樣定理；數(shù)據(jù)采集類型和方案；軟件設(shè)計(jì)方法////113.1井下智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；典型井下智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)M21講授、討論0/123.2前端預(yù)處理電路設(shè)計(jì)測(cè)井前置放大器的選用；設(shè)計(jì)原則；典型前置放大器結(jié)構(gòu)M20.5講授0/133.3放大器設(shè)計(jì)儀器儀表放大器設(shè)計(jì)；程控增益放大器；M20.5講授0/143.4模擬信號(hào)濾波器設(shè)計(jì)濾波器設(shè)計(jì)原則；典型濾波器設(shè)計(jì)M21講授0/153.5信號(hào)采集信號(hào)采集基本知識(shí)；模數(shù)轉(zhuǎn)換類型M21講授0/163.6嵌入式微處理器井下嵌入式微處理器發(fā)展；井下微處理器分類M21講授0/173.7通信技術(shù)串行通信基礎(chǔ)知識(shí)；井下通訊技術(shù)概述；現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)M21講授1/183.8井下智能儀器的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)方法；基于裸機(jī)的軟件設(shè)計(jì)；基于操作系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)M1,M22講授、討論0/19第4章井下智能儀器設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：井下智能儀器設(shè)計(jì)原則；抗干擾、可靠性設(shè)計(jì)；可測(cè)試性設(shè)計(jì)////204.1設(shè)計(jì)要求與原則基本要求；設(shè)計(jì)原則；開發(fā)步驟M1,M21講授0/214.2抗干擾設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì)干擾的定義和分類；抗干擾基本思路；可靠性概述；可靠性設(shè)計(jì)M21講授0/224.3可測(cè)試性設(shè)計(jì)可測(cè)試性定義；可測(cè)試性要求；測(cè)試方案；M1,M21講授0/234.4井下智能儀器概念機(jī)設(shè)計(jì)以電纜儀器或隨鉆儀器為實(shí)例，討論設(shè)計(jì)未來井下智能儀器概念機(jī)M1,M23討論0/四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每章布置1-2道作業(yè)，側(cè)重接口硬件設(shè)計(jì)與實(shí)例分析2.根據(jù)作業(yè)質(zhì)量評(píng)分10%2小組討論1.針對(duì)全國(guó)電子大賽題目，分小組設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)。2.根據(jù)小組報(bào)告質(zhì)量和分工質(zhì)量評(píng)分。20%3實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)1.設(shè)置課堂實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，對(duì)單片機(jī)硬件資源設(shè)計(jì)和開發(fā)；2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程、方案和結(jié)果，考核接口開發(fā)設(shè)計(jì)能力，附加提高難度實(shí)驗(yàn)題目作為增量分30%4期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解掌握能力、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、簡(jiǎn)答題、設(shè)計(jì)題等。 40%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)10%A-按時(shí)提交作業(yè)，問題分析和解決方案準(zhǔn)確。B-按時(shí)提交作業(yè)，問題分析和解決方案有少量不足。C-按時(shí)提交作業(yè)，問題分析和解決方案方向正確，但存在較多錯(cuò)誤。D-問題分析和解決方案思路錯(cuò)誤，或作業(yè)抄襲2M1小組討論20%A-小組報(bào)告和匯報(bào)及時(shí)，問題分析和解決方案符合規(guī)范，設(shè)計(jì)達(dá)到要求，結(jié)論正確。B-小組報(bào)告和匯報(bào)及時(shí)，問題分析和解決方案符合規(guī)范，設(shè)計(jì)基本達(dá)到要求，但存在少量錯(cuò)誤，結(jié)論正確。C-小組報(bào)告和匯報(bào)及時(shí)，問題分析和解決方案合理，設(shè)計(jì)基本達(dá)到要求，但存在較多錯(cuò)誤。D-問題分析和解決方案存在問題，或存在抄襲3M1實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)30%A-應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和開發(fā)工具熟練，高效的解決問題，獲得高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。B-能夠使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和開發(fā)工具，獲得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。。C-輔助下能夠操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備和使用開發(fā)工具，獲得正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。D-不會(huì)或不主動(dòng)使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和開發(fā)工具。4M1期末考試40%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M2平時(shí)作業(yè)10%A-按時(shí)提交作業(yè)，使用開發(fā)工具高效準(zhǔn)確，問題分析和解決方案準(zhǔn)確。B-按時(shí)提交作業(yè)，使用開發(fā)工具準(zhǔn)確，問題分析和解決方案有少量不足。C-按時(shí)提交作業(yè)，使用開發(fā)工具基本正確，問題分析和解決方案方向正確，但存在較多錯(cuò)誤。D-不熟練使用相關(guān)開發(fā)工具，問題分析和解決方案思路錯(cuò)誤，或作業(yè)抄襲6M2小組討論30%A-小組報(bào)告和匯報(bào)及時(shí)，問題分析和解決方案符合規(guī)范，設(shè)計(jì)達(dá)到要求，結(jié)論正確。B-小組報(bào)告和匯報(bào)及時(shí)，問題分析和解決方案符合規(guī)范，設(shè)計(jì)基本達(dá)到要求，但存在少量錯(cuò)誤，結(jié)論正確。C-小組報(bào)告和匯報(bào)及時(shí)，問題分析和解決方案合理，設(shè)計(jì)基本達(dá)到要求，但存在較多錯(cuò)誤。D-問題分析和解決方案存在問題，或存在抄襲7M2期末考試20%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）8M2實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)40%A-應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和開發(fā)工具熟練，高效的解決問題，獲得高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。B-能夠使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和開發(fā)工具，獲得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。。C-輔助下能夠操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備和使用開發(fā)工具，獲得正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。D-不會(huì)或不主動(dòng)使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和開發(fā)工具。評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|智能儀器原理及設(shè)計(jì)技術(shù),劉大茂,國(guó)防工業(yè)出版社,2014,ISBN:9787118093841.2圖書|測(cè)井電子信息技術(shù),張家田,石油工業(yè)出版社,2010,ISBN:9787502176884.3圖書|智能儀器設(shè)計(jì),尚振東,清華大學(xué)出版社,2019,ISBN:9787302527442.七、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息序號(hào)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)室名稱門牌號(hào)組人