страница 1
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан факультета
А..В. Будник
“___”_____ ____г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине “Расчет и проектирование
электронно-оптической аппаратуры”
для специальности 36 04 01 “Электронно-оптические
системы и технологии ”
факультет – компьютерного проектирования
кафедра – электронной техники и технологии
курс – 4,5
семестр – 8,9
лекции 96 (часов)
практические (семинарские) занятия 64 (часов)
всего часов 160
Минск 2006
Рабочая программа составлена на основе квалификационной характеристики инженера электронной техники по специальности 36 04 01.
Составители:
В.В. Боженков, доцент кафедры ЭТТ Учреждения образования “Белорус-ский государственный университет информатики и радиоэлектроники”.
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры
_______________________________(Протокол № ___от“___”_______20___г.)
Заведующий кафедрой______________________(ф.и.о., подпись)
Одобрена и рекомендована к утверждению методической комиссией
факультета (Протокол №___от”___”_______20___г.)
Председатель______________________(ф.и.о., подпись)
Введение
Программа дисциплины “Расчет и проектирование электронноптической аппаратуры” разработана в сответсвии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.107-99. Специальность 34 04 01 “Электронно-оптическое аппаратостроение”.
Цель изучения дисциплины – теоретическая и практическая подготовка специалистов в области расчета и проектирования электронно-оптической аппаратуры.
В результате освоения курса “Расчет и проектирование электронно-оптической аппаратуры” студент должен:
знать:
- задачи конструирования, экономические основы проектирования новых изделий;
- общие принципы и методику расчета и проектирования электронно-оптической аппаратуры (ЭОА);
- общие технические требования, предъявляемые к ЭОА;
- общие правила конструирования технологического оборудования;
уметь характеризовать:
- особенности и возможности проектирования узлов электронно-оптической аппаратуры;
- технологические возможности основных видов технологического оборудования ЭОА;
уметь анализировать:
- кинематические, электронно-оптические схемы установок;
- качество разработанных изделий на основе технологических и экономических критериев;
приобрести навыки:
- проектно-конструкторской работы;
- практического выполнения проектных, конструкторских и расчетных работ по созданию электронноптической аппаратуры;
- разработки технической и технологической документации в полном объеме и в соответствии с ЕСКД и ЕСТД;
- выполнения основных технических расчетов с использованием современных средств автоматизации.
1 Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
-
Предмет и цель преподавания дисциплины
Формирование инженера-конструктора, специализирующегося в области электрофизических и электрохимических методов размерной обработки (ЭФЭХМРО). Расчет и проектирование электронноптической аппаратуры (РиПЭОА) — одна из специальных дисциплин, завершающих обучение по специализации.
1.2 Задачи изучения дисциплины
Изучение дисциплины РиПЭОА должно дать студенту определенный комплекс знаний и навыков проектно-конструкторской работы. По окончанию изучения курса РиПЭОА студент обязан знать методику проектирования и расчета электронно-оптической аппаратуры.
-
Перечень дисциплин, освоение которых необходимо студентам для изучения дисциплины РиПЭОА:
Название дисциплины
|
Раздел, тема
|
1. Системы автоматизированного проектирования с основами защиты информации
|
|
2. Стандартизация и сертификация изделий электронноптической техники
|
|
3. Системы автоматизированного проектирования, микропроцессоры и микроЭВМ в электронноптической аппаратуре
|
|
4. Начертательная геометрия и инженерная графика
|
|
5. Технология электронноптической аппаратуры
|
|
6. Вакуумная техника
|
|
7. Технология изделий электронноптической техники
|
|
8. Детали машин, конструирование механизмов и систем электронноптической аппаратуры
|
|
2. Содержание дисциплины
Изучение дисциплины рассчитано на 160 часов учебных занятий, из них 96 часов лекционных занятий, 62 — практических занятий. Во время изучения дисциплины студенты выполняют курсовой проект и по окончании сдают экзамен. При проведении лекций рекомендуется использовать технические средства обучения, прежде всего: электронно числительную технику, учебное телевидение, диапозитивы, проспекты современного оборудования. Проведение практических занятий предусматривает использование ПЭВМ и специального программного обеспечения для курса РиПЭОА.
2.1. Название тем лекционных занятий, их содержание, объем в часах
Наименование темы
|
Содержание
|
Объем в часах
|
|
8 семестр
|
|
1
|
2
|
3
|
Введение
|
Введение. Предмет и содержание курса. Роль инженера конструктора в науке и промышленности. Перспективы автоматизации труда конструктора. Классификация оборудования. Целевые устройства технологического оборудования
|
4
|
1.Методические основы конструирования
|
Постановка продукции на производство. Исследование и обоснование разработки продукции. Разработка технической документации. Изделие. Виды изделий. Техническое задание. Проектные стадии разработки. Эскизный проект. Разработка рабочей документации. Экономические основы конструирования. Структурный анализ. Общие правила конструирования оборудования.
|
8
|
2.Ультразвуковые колебательные системы технологического назначения.
|
Ультразвук. Общие сведения. Энергия упругих колебаний. Ультразвуковые колебательные системы. Общая характеристика. Классификация. Магнитострикционные преобразователи (МСП). Общие сведения. Расчет МСП. Габаритный расчет пакета. Металлические материалы для пакетов МСП. Выбор режима работы МСП. Электрический расчет МСП. Резонансная характеристика МСП. Коэффициент полезного действия МСП. Ферритовые МСП. Основные типы пьезокерамических преобразователей технологического назначения.Расчет многослойного пьезоэлектрического преобразователя (ПП).
Конструкции многослойных ПП.
Схема замещения ПП. Резонансная характеристика ПП.Диаграмма проводимости ПП. Преимущества ПП. Недостатки. Расчет и проектирование пассивных элементов.
Волноводы. Волновод однородный. Волновод с сосредоточенной на конце массой. Волновод с сосредоточенной массой в любой точке. Ограничения при проектировании концентраторов. Ступенчатый концентратор. Экспоненциальный концентратор. Конусный концентратор. Катеноидальный концентратор. Каплевидный концентратор.
|
18
|
3. Электронно-лучевые технологические системы.
|
Общие сведения. Состав электронно-лучевой установки. Пушки электронные.
Расчет прямононакального катода. Пушка Пирса для формирования цилиндрического пучка.Расчет излучателя электронов. Пушки с незначительным ространственным зарядом. Оптическая схема электронного прожектора. Расчет параметров первой линзы. Способы управления электронным лучом. Потенциал запирания и модуляционная характеристика. Рекомендуемый порядок расчета триодной пушки. Фокусирующие системы. Электронные линзы. Линза в виде диафрагмы с круглым отверстием. Иммерсионные линзы. Одиночная линза. Магнитные линзы. Аберрации фокусирующих систем. Сферическая аберрация. Влияние пространственного заряда.Кома. Конструирование “коротких” осесимметричных фокусирующих систем. Отклоняющие системы. Технические требования к ОС. Электромагнитные ОС. ОС с параллельно складываемыми потоками.Системы с последовательным сложением магнитных полей. Конструирование ОС. Динамическая подфокусировка луча. Контроль и автоматическое регулирование размеров луча. Возможности и ограничения ЭЛО.
|
18
|
|
9 семестр
|
|
4. Лазерные технологические системы.
|
Лазерное технологическое оборудование. Классификация лазеров. Общие требования к технологическим лазерам (ТЛ). Обоснование выбора ТЛ. Лазер твердотельный. Активные элементы твердотельных лазеров (ТТЛ). Рубиновые стержни. Активные элементы из неодимового стекла. Стержни из итрий-алюминиевого граната. Резонаторы оптические. Оптимизация размеров активного элемента. Зеркала лазерных отражателей. Металлические зеркала. Диэлектрические зеркала. Однослойные просветляющие покрытия. Источники оптической накачки. Основные требования к источникам оптической накачки. Галогенные лампы.Газоразрядные лампы. Капиллярные лампы высокого давления. Лампы вспышки. Осветители лазеров. Основные требования к конструкции осветителя. Осветители с параллельным расположением ламп и стержня. Несущие конструкции лазеров. Оптическая скамья. Моноблочная конструкция. Стержневая конструкция. Узел юстировки со сферическим подшипником. Порядок расчета фокусирующей системы. Материалы для изготовления линз. Системы отклонения лазерного луча. Назначение отклоняющих систем. Зеркальные отклоняющие системы. Уравнение траектории изображения точки, отраженной от двух плоских зеркал, качающихся вокруг взаимно перпендикулярных осей в сходящемся пучке лучей. Уравнение траектории изображения точки, отраженной от двух плоских зеркал, перемещающихся вдоль взаимно перпендикулярных осей в сходящемся пучке лучей. Оптические отклоняющие системы. Расчет параметров зеркальных объективов. Средства защиты от лазерного излучения.
|
22
|
5. Системы точного позициорования
|
Системы позиционирования с пьезокерамическими преобразователями УЗК. Волновые системы позиционирования. Системы позиционирования с линейными электродвигателями. Прецизионные координатные системы с линейными шаговыми двигателями. Манипуляторы систем позиционирования. Датчики перемещений. Индуктивные датчики. Фотооптические датчики перемещений. Прецизионные датчики линейных.
ДЛП строятся на основе растровых шкал. метрологических дифракционных решеток и лазерных интерферометров. Накапливающие системы. Метод муаровых полос. Системы позиционирования с лазерными интерферометрами. Направляющие. РиК направляющих качения. Классификация направляющих качения. Направляющие с трением упругости. Направляющие с газовым или жидкостным трением. Приводы наноперемещений.
|
14
|
6. Несущие конструкции ЭОА
|
Общие требования. Основные характеристики несущих систем. Жесткость несущих систем. Конструктивные способы повышения жесткости. Динамические характеристики несущих конструкци. Методы защиты технологического оборудования от механических воздействий. Температурные деформации несущих конструкций. Основные способы уменьшения температурных деформаций.
|
12
|
96
|
|
2.2. Практические занятия, их содержание, объем в часах.
Наименование темы
|
Содержание
|
Объем в часах
|
1
|
2
|
3
|
8-й семестр
|
|
|
1.Задачи конструирования, экономические основы проектирования новых изделий.
|
Комплектность технической документации. Текстовые конструкторские документы (спецификации, ведомости, перечни). Схемы, их виды и типы. Системы обозначения конструкторских документов.
|
2
|
2.Общие технические требования, предъявляемые к электронно-оптической аппаратуре (ЭОА).
|
Экономические основы проектирования технологического оборудования (ТО). Коэффициент использования. Рентабельность. Экономический эффект. Срок окупаемости. Полезная отдача.
|
4
|
3.Общие правила конструирования технологического оборудования.
|
Методика разработки схем кинематических ТО Разработка схемы компоновочной, составление схемы структурной, выбор и расчет исполнительных механизмов, составление циклограммы, выполнение чертежей схемы кинематической, вида общего. Контрольная работа.
|
6
|
4. Основы физики и техники ультразвука.
|
Обоснование выбора ультразвуковой колебательной системы. Расчет мощности, частоты, звукового давления, коэффициентов поглощения, отражения, бегущей и стоячей волны необходимых для реализации определенных технологических процессов. Контрольная работа.
|
4
|
6.Пьезокерамические ультразвуковые преобразователи.
|
Расчеты: габаритный и электрический однослойных многослойных с металлическими накладками преобразователей.Примеры выполнения чертежей по ЕСКД. Контрольная работа.
|
6
|
7. Пассивные элементы акустических систем.
|
Расчеты (габаритные и прочностные) волноводов, концентраторов, акустических транформаторов и преобразователей колебаний различных конструкций и назначения. Контрольная работа.
|
4
|
9. Высокопервеансная электронная пушка.
|
Расчет и конструирование системы электродов мощной электронной пушки. Идеальный сферический диод.
|
2
|
|
|
32
|
9-й семестр
|
|
|
10.Электронный прожектор.
|
Трехэлектродная пушка. Расчет размеров и положения кроссовера. Выбор рабочей точки. Определение потенциала запирания и модуляционой характеристики.
|
2
|
10.Электронные фокусирующие системы.
|
Расчет и конструирование электростатических систем фокусирования электронных пучков (собирающая линза, имерсионный объектив, одиночный электрод).
|
2
|
11.Магнитные фокусирующие системы
|
Расчет и конструирование электромагнитных фокусирующих систем. Короткая электромагнитная линза с сердечником и без сердечника.
|
2
|
12.Системы разделения ионов и отклонения пучков.
|
Расчет и конструирование электростатических систем отклонения электронных и ионных пучков. Размеры пластин. Расстояние между электродами. Схемы расположения электродов. Расчет и конструирование магнитных систем отклонения электронных и ионных пучков. Системы с параллельным и последовательным сложением полей.
|
4
|
13.Аберрации электронных пучков.
|
Расчет величин аберраций: хроматической, сферической, кулоновского расталкивания зарядов, комы.
|
2
|
14. Обоснование выбора лазерного излучателя.
|
Расчет мощности и режима работы технологического лазера.
|
2
|
15.Активные элементы твердотельного лазера (ТТЛ).
|
Оптимизация размеров активного элемента твердотельного технологического лазера. Расчет условий генерации, коэффициентов излучательных и пассивных потерь. Пример выполнения рабочего чертежа активного элемента по ЕСКД.
|
2
|
16.Конструирование оптического резонатора.
|
Расчет оптимального коэффициента пропускания выходного зеркала и коэффициента полезного действия оптического резонатора. Определение устойчивости резонатора и мощности ламп накачки. Расчет параметров каустики.
|
4
|
17. Зеркала лазерных отражателей.
|
Обоснование выбора размеров зеркал. Расчет количества слоев и выбор материалов итерферрационных покрытий для получения заданного коэффициента отражения. Примеры выполнения рабочего чертежей зеркал по ЕСКД.
|
2
|
18. Тепловой режим ТТЛ.
|
Расчет размеров каналов охлаждения и параметров теплоносителя для обеспечения заданной температуры перегрева активной среды, ламп накачки и отражающих поверхностей зеркал.
|
4
|
19. Основы параксиальной оптики.
|
Правила знаков. Построение преломляющих и отражающих систем графически по формулам. Расчет хода нулевых лучей. Примеры выполнения оптических схем по ЕСКД.
|
2
|
20.Фокусировка лазерного излучения.
|
Расчет параметров одиночной линзы с минимальным уровнем аберраций. Определение параметров пучка в плоскости наилучшей установки.
|
2
|
21. Зеркальные системы отклонения
лазерных пучков.
|
Расчет траектории изображения точки, отраженной от двух плоских зеркал, качающихся вокруг взаимно перпендикулярных осей в сходящемся пучке лучей. Расчет траектории изображения точки, отраженной от двух плоских зеркал, перемещающихся вдоль взаимно перпендикулярных осей в сходящемся пучке лучей.
|
2
|
|
|
64
|
2.3. Курсовая работа, ее характеристики (общие требования).
По дисциплине студенты выполняют курсовой проект, цель которого получение навыков практического выполнения проектных, конструкторских и расчетных работ по созданию электронно-оптической аппаратуры.
В заданиях на курсовой проект предусматривается разработка и анализ кинематических, электронно-оптических схем ЭОА, конструирование с проведением необходимых расчетов оригинального узла. Объем курсового проекта -3 листа формата А1 графической части и расчетно- пояснительная записка 20-30 страниц.
Примеры курсовых проектов:
1. Разработать конструкцию прибора для анализа параметров лазерного излучения.
2. Разработать конструкцию электронно-лучевой пушки для сварки катодного узла мощного генераторного прибора.
3. Разработать конструкцию электронно-лучевой установки для прошивки отверстий в маске цветного кинескопа.
4. Разработать конструкцию стенда для центрировки лимбов кодовых дисков фотоэлектрических датчиков угла.
5. Разработать конструкцию полуавтоматического спектрофотометра.
6. Разработать конструкцию лазерной установки для размерной обработки малогабаритных изделий.
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Название
|
Год издания
|
1.Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.1. /Под ред. П.Н.Учаева. — 3-е изд. испр. — М.: Машиностроение
|
1988
|
2.Конструирование приборов: В 2-х кн. /Под ред. В.Краузе; Пер. с нем. В.Н.Пальянова; Под ред. О.Ф.Тищенко. —Кн.1. М.: Машиностроение
|
1987
|
3. Конструирование приборов: В 2-х кн. /Под ред. В.Краузе; Пер. с нем. В.Н.Пальянова; Под ред. О.Ф.Тищенко. — Кн.2. М.: Машиностроение
|
1985
|
4.Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии:Учеб. пособие для вузов.—
М.: Высш. шк.,
|
1988
|
2. Молоковский С. И., Сушков А. Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. М: Энергоиздат, 1991.
|
1991
|
6.Сатаров Г.Х., Назаров Г.В. Оборудование для электронно-ионной и рентгеновской литографии. Учебн. пособие. — М.: Машиностроение
|
1984
|
7.Иванов А.А. Проектирование систем автоматического манипулирования миниатюрными изделиями. — М.: Машиностроение
|
1981
|
8.Москвина И.П. Расчет и конструирование оборудования: Учебн. пособие. М.: МИЭМ
|
1989
|
9.Автоматизация технологического оборудования микроэлектроники: Учебн. пособие для ВУЗов. /А.А.Сазонов, Р.В.Корнилов, Н.П.Кохан, Ю.В.Лукичев и др. /Под ред. А.А.Сазонова. М.: Высшая школа
|
1991
|
10.Основы физики и техники ультразвука. Уч. пособие для вузов /Б.А.Агранат, М.Н.Дубровин, Н.Н.Хавский и др. — М.: Выш. школа
|
1987
|
11.Крылов К.И. и др. Основы лазерной техники: Учебн. пособие для студ. приборостр. специальностей вузов. /К.И.Крылов, В.Г.Прокопенко, В.А.Гарлыков. Л.: Машиностроение
|
1990
|
12.Шмелев К.Д., Королев Г.В. Источники электропитания лазеров. /Под общ. ред. В.М.Вакуленко. — М.: Энергоиздат
|
1981
|
13.Вагигев Б.Н., Мельников А.А. Расчет и проектирование магнитных фокусирующих систем. — М.: МИРЭА
|
1989
|
14.Куркин В.И. Основы расчета и конструирования оборудования электровакуумного производства. Учебн. пособие. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Высшая школа
|
1980
|
15.Донской А.В. и др. Ультразвуковые электротехнологические установки. /А.В.Донской, О.К.Келлер, Г.С.Кратыш. — 2-е изд. перераб и доп. — Л.: Энергоиз-дат
|
1982
|
16.Справочник по э/х и э/ф методам обработки. /Г.М.Амишан, И.А.Байсунов, Ю.М.Варон и др. Под общ. ред. В.А.Волосатова. — Л.: Машиностроение
|
1988
|
17.Технологические лазеры: Справочник в 2-х т. Т.2. /Г.А.Абильсинтов, В.Г.Гонтарь, А.А.Колпаков и др.; Под общ. ред. Г.А.Абильсинтова. — М.: Машиностроение
|
1991
|
18.Рожков О.В. Особенности конструирования лазеров: Уч. пособие. /Под ред. Л.П.Лазарева. — М.: МВТУ
|
1991
|
19.Голубев B.C. Оптика технологических лазеров. Уч. пособие. М.: МВТУ
|
1983
|
20.Лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом. /Г.М.Зверев, Ю.А.Голяев, Е.А.Шалаев, А.А.Шокин. — М.: Радио и связь
|
1983
|
21.Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение
|
1989
|
22.Погарев Г.В., Киселев Н.Г. Оптические котировочные задачи: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. — Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение
|
1989
|
23.Попов В.К., Ячменев С.Н. Расчет и проектирование устройств электронной и ионной литографии. — М.: Радио и связь
|
1988
|
24.Машиностроение. Энциклопедия / Ред. Совет: К.В. Фролов(пред.) и др.; Технологии, оборудование и системы управления в электронном машиностроении. Т 3-8 / Ю.Н. Панфилов, Л.К. Ковалев, В.А. Блохин и др.; Под общ. Ред. Ю.В. Панфилова.
|
2000
|
страница 1
|