week
RSS
Employers


Our friends
Молодіжна дисконтна мережа «KPI SDC»

Comprehensive test program in the specialty

ПРОГРАММА КОМПЛЕКСНОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

при приеме на учебу по образовательно-профессиональными программами подготовки магистра (специалиста) для направления подготовки .050803 - "Акустотехника" по специальности 8(7).05080301 - "Акустические средства и системы"

ПРЕДИСЛОВИЕ

    Данная программа профессиональных комплексных испытаний создана на основе «Положение о приеме на учебу за образовательно-профессиональными программами подготовки специалиста, магистра» (утвержденного на заседании Приемной комиссии НТУУ "КПІ", Протокол № 17 от "30" октября 2009 года) с применением учебных программ следующих нормативных профессиональных учебных дисциплин:

СПИСОК ВОПРОСОВ

  • Теоретические основы акустики
  • Физическая акустика
  • Электроакустические преобразователи
  • Прикладная акустика
  • Методы обработки акустических сигналов

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АКУСТИКИ

  1. Уравнение состояния и уравнение энергии.
  2. Уравнение непрерывности.
  3. Уравнение движения (уравнение Эйлера).
  4. Потенциал скорости и его связь с основными параметрами идеальной среды.
  5. Волновое уравнение (декартова система координат - одномерный и трехмерный случаи).
  6. Общее решение волнового уравнения (декартовые координаты). Плоские волны, понятие волнового вектора.
  7. Общее решение волнового уравнения (цилиндрические координаты). Цилиндрические волны.
  8. Общее решение волнового уравнения (сферические координаты). Сферические волны.
  9. Уравнение Гельмгольца.
  10. Общие типы предельных условий.
  11. Энергетические характеристики звуковых волн (плотность энергии).
  12. Энергетические характеристики звуковых волн (плотность потока мощности, закон сохранения звуковой энергии).
  13. Нормальное падение плоских волн на границу раздела сред (постановка задачи, предельные условия, решение).
  14. Нормальное падение плоских волн на границу раздела сред (случай отражения звука).
  15. Нормальное падение плоских волн на границу раздела сред (случай прохождения звука).
  16. Наклонное падение плоских волн на границу раздела сред (постановка задачи, предельные условия, решение).
  17. Наклонное падение плоских волн на границу раздела сред (случай полного проникновения звука).
  18. Давление, скорость, мощность в волнах, которые прошли границу раздела сред при наклонном падении.
  19. Прохождение звуковой волны через плоский слой (препятствием является другая среда).
  20. Пульсирующая сфера (основные соотношения, решение для давления и колебательной скорости).
  21. Пульсирующая сфера (основные соотношения, определения удельного импеданса).
  22. Сопротивление излучения пульсирующей сферы.
  23. Синфазная пара (пространственная характеристика при работе в зонах Фраунгофера и Френеля).
  24. Несинфазная пара (пространственная характеристика при работе в зонах Фраунгофера и Френеля).
  25. Осциллирующая сфера (основные соотношения, определения удельного импеданса).
  26. Осциллирующая сфера (основные соотношения, решение для давления и колебательной скорости).
  27. Сопротивление излучения осциллирующей сферы.
  28. Излучение звука цилиндром (решение уравнения Гельмгольца в цилиндрических координатах).
  29. Основные свойства общего решения уравнения Гельмгольца для излучающего цилиндра.
  30. Звуковое поле пульсирующего цилиндрического источника (определение давления и колебательной скорости).

 

ФИЗИЧЕСКАЯ АКУСТИКА

  1. Закон Гука.
  2. Вывод уравнения Ламе. Волновые уравнения.
  3. Природа волн типа l и t (продольные и поперечные). Поляризация волн.
  4. Волны в упругом изотропном полупространстве. Математическая постановка задачи. Приближение в постановке задачи. Определение ПВ-гармоники.
  5. Поле, возникающее под действием ПВ-гармоники.
  6. Волны в упругом изотропном полупространстве в случае (пространственный период влияния).
  7. Поверхностная волна Релея.
  8. Способы возбуждения поверхностных волн.
  9. Амплитуды волн типа l и t, возбуждаемые ПВ-гармоникой в толще материала. Пространственно-частотные характеристики среды.
  10. Ближнее поле излучателя конечных размеров. Длина прожекторной зоны.
  11. Поле упругих волн в дальней зоне излучателя конечных размеров.
  12. Поглощение волн малой амплитуды в вязко-упругой среде.
  13. Твердые среды. Симметричные волны Лемба.
  14. Твердые среды. Антисимметричные волны Лемба.
  15. Уравнение звуковых волн в движущейся среде.
  16. Волны, возникающие в движущейся среде под действием пространственно-временной гармоники.
  17. Теорема Кирхгофа о связи значений поля в объеме и на его поверхности.
  18. Препятствие малых волновых размеров, которое отличается от среды только способностью сжиматься.
  19. Препятствие малых волновых размеров, которое отличается от среды только плотностью.
  20. Уравнение, описывающее распространение волн в неоднородной среде. Наводящие рассуждения, позволяющие предусмотреть форму решения, при условии, что параметры среды изменяются медленно.
  21. Подстановка предвиденного решения в волновое уравнение неоднородной среды и превращения последнего в систему уравнений.
  22. Уравнения ейконала и переноса как следствия волнового уравнения.
  23. Понятие фронта волны и луча. Вывод уравнения лучей из уравнения ейконала.
  24. Волноводы. Типы предельных условий.
  25. Нормальные волны. Их продольная и поперечная структура. Фазовая скорость распространения для слоя с двумя мягкими границами.
  26. Математическая природа функций, описывающих нормальные волны. Оператор Штурма-Лиувилля, его собственные функции и собственные числа, их роль в описании структуры нормальных волн.
  27. Поле точечного гармоничного источника в плоском волноводе (решение задачи методом поперечных сечений).
  28. Применение формулы Кирхгофа для решения задачи отражения волн. Приближение Кирхгофа.
  29. Отражение сферической волны от твердого диска при размещении локатора на осе диска. Зоны Френеля. Радиусы зон Френеля.
  30. Анализ отражения сферической волны от твердого диска с помощью понятия зон Френеля. Зависимость амплитуды отраженного сигнала от радиуса диска при фиксированном расстоянии.

 

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

  1. Классификация преобразователей, их краткая характеристика по классификационным признакам.
  2. Простой механический осциллятор. Свободные колебания. Вынужденные колебания. Энергия колебаний. Сопротивление потерь. Частотные зависимости мощности и фазы.
  3. Метод энергетических эквивалентов для систем с распределенными параметрами.
  4. Стержневые колебательные системы. Уравнение движения и его решения. Входной механический импеданс. Свободный стержень. Стержень с закрепленным концом.
  5. Составной двухсекционный стержень. Узловое (нейтральное) сечение. Механические напряжения. Механическая добротность.
  6. Два исходных положения относительно изучения систем превращения энергии. Електромеханоакустическая система.
  7. Уравнение электромеханического превращения.
  8. Режимы излучения и приема электромеханических преобразователей и их характеристики: импеданс, мощность, к.к.д., чувствительность.
  9. Энергетический коэффициент электромеханической связи.
  10. Продольные колебания пьезокерамического стержня. Поперечный и продольный пьезоэффект.
  11. Уравнение движения пьезокерамического стержня при поперечном пьезоэффекте. Импеданс и резонансные частоты свободного стержня.
  12. Продольные колебания пьезокерамической пластины по толщине.
  13. Пьезоэлектрический стержень как осциллятор. Коэффициент электромеханической трансформации. Соотношение между электрическими и электромеханическими мощностями преобразователя.
  14. Пьезоэлектрический стержень как система со многими степенями свободы. Энергетический метод. Уравнение Лагранжа. Типы действующих при превращении энергий. Выражения для каждой из действующих энергий. Соотношения, которые следуют из баланса действующих энергий.
  15. Пьезоэлектрический стержневой излучатель: излучатель с накладками разной толщины; односторонний излучатель с одной нагруженной накладкой; четверть волновой излучатель; излучатель с нагруженной накладкой; полуволновой излучатель.
  16. Пьезоэлектрические цилиндрические преобразователи. Положительные качества и недостатки. Расчетная модель.
  17. Уравнение движения, импеданс и резонансные частоты ненагруженного кольца. Электромеханическая схема нагруженного кольца. Расчетные соотношения в режиме излучения.
  18. Расчетные соотношения в режиме приема. Расчеты секционированного цилиндрического преобразователя. Конструкция цилиндрического преобразователя.
  19. Пластинчатые преобразователи, которые работают на колебаниях изгиба. Позитивные качества и недостатки. Принцип действия.
  20. Резонансные частоты пластинчатых преобразователей. Круглые преобразователи. Прямоугольные преобразователи.
  21. Сферический, арочный и продольно-изгибный пьезоэлектрические преобразователи.
  22. Ограничения, которые необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации преобразователей.
  23. Влияние кавитации на ЭАП.
  24. Механическая прочность ЭАП.
  25. Электрическая прочность ЭАП.
  26. Предельная мощность ЭАП.
  27. Особенности выбора типа преобразователей.
  28. Особенности выбора формы преобразователей.
  29. Особенности выбора размеров преобразователей.
  30. Выбор активного материала преобразователей.

 

ПРИКЛАДНАЯ АКУСТИКА

  1. Конденсаторные микрофоны давления, градиента давления. Управление характеристикой направленности.
  2. Акустическая чувствительность микрофонов давления и градиента давления.
  3. Основные акустические характеристики микрофонов. Чувствительность микрофона.
  4. Акустические системы. Звуковые колонки.
  5. Рупорные громкоговорители. Акустическое поле в рупоре.
  6. Расчет внешнего оформления громкоговорителя (щит, открытый ящик, закрытый ящик, ящик с фазоинвертором).
  7. Входное сопротивление громкоговорителя. Внесенное сопротивление громкоговорителя.
  8. Строение и принцип действия электродинамического диффузорного громкоговорителя.
  9. Классификация и основные характеристики громкоговорителей.
  10. Сопротивление излучения. Зависимость от внешнего оформления (поршень в экране, без экрана, полупоршень).
  11. Метод электромеханических и электроакустических аналогий.
  12. ХН круглого плоского преобразователя.
  13. ХН прямоугольных поршней.
  14. ХН линейной эквидистантной группы точечных источников (приемопередатчиков) звука.
  15. Коэффициент осевой концентрации излучателей и приемопередатчиков звука.
  16. Характеристика направлености (ХН) излучателей и приемопередатчиков звука. Числовые характеристики ХН.
  17. Звукоизоляция помещений.
  18. Акустические звукопоглощающие материалы.
  19. Качественный анализ акустики помещения с помощью геометрической теории.
  20. Основные акустические требования к проектированию помещений разного назначения.
  21. Стандартное время реверберации. Акустическое отношение. Эффективное время реверберации.
  22. Основные акустические характеристики помещения в рамках статистической теории.
  23. Источники образования согласных звуков. Акустические характеристики согласных.
  24. Фонация. Акустические характеристики гласных звуков.
  25. Акустическая модель голосового тракта.
  26. Интегральная локализация звука. Методы стереофоничной звукопередачи.
  27. Гармоническая и мелодичная высота тона. Тембр звука.
  28. Громкость. Громкость сложных звуков.
  29. Уровень громкости. Кривые равной громкости.
  30. Теории слуха и механизм восприятия звука.

 

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

  1. Нерекурсивные фильтры. Уравнение фильтрации (симметричная и несимметричная формы). Порядок фильтра. Импульсная и частотная характеристики нерекурсивного фильтра.
  2. Расчет нерекурсивных НЧ-фильтров методом обратного преобразования Фурье. Явление Гиббса. Функции окна.
  3. Расчет нерекурсивных ВЧ, полосовых и режекторных фильтров.
  4. Рекурсивные фильтры. Алгоритм рекурсивной фильтрации. Импульсная и частотная характеристики рекурсивного фильтра.
  5. Расчет рекурсивных фильтров методом частотного преобразования.
  6. Окно Кайзера и расчет нерекурсивных фильтров по методу Кайзера.
  7. Нерекурсивный дифференцирующий фильтр.
  8. Рекурсивный интегрирующий фильтр.
  9. Оптимальные (по Чебышеву) нерекурсивные фильтры.
  10. Преобразование Гильберта и его основные свойства.
  11. Расчет преобразования Гильберта с помощью преобразования Фурье.
  12. Дискретное преобразование Гильберта.
  13. Четыре формы преобразования Фурье.
  14. Цифровая фильтрация с применением дискретного преобразования Фурье.
  15. Функции окна в дискретном преобразовании Фурье.
  16. Интерполяция с помощью преобразования Фурье и дописывания нулей.
  17. Быстрое преобразование Фурье. Механизм выигрыша в количестве арифметических операций.
  18. Оценивание плотности вероятности стацион.случайн. процесса гистрограммным методом.
  19. Точечная оценка математического ожидания ССП и ее качество.
  20. Точечная оценка дисперсии ССП и ее качество.
  21. Интервальная оценка математического ожидания ССП.
  22. Интервальная оценка дисперсии ССП.
  23. Оценивание спектра ССП. Сырая и модифицированные периодограммы.
  24. Оценивание корреляционной функции ССП. Формы оценок.
  25. Математическое ожидание и дисперсия оценок корреляционной функции ССП.
  26. Теорема Винера-Хинчина. Двусторонний и односторонний спектры мощности.
  27. Корреляционная функция и спектр мощности гармонического процесса со случайной начальной фазой.
  28. Корреляционная функция и спектр мощности белого шума со спектром, ограниченным по частоте.
  29. Механизм обнаружения гармонического сигнала на фоне шума путем корреляционной обработки.
  30. Оценивание спектра ССП. Оценки Бартлета и Уелча.

 

Структура оценивания

Экзамен состоит из письменной работы.

Письменная работа длится 150 мин и содержит пять заданий.

Критерии оценки выполнения заданий вступительного экзамена :
Максимальное количество баллов – 100, соответственно шкала оценивания общих результатов:

Общее количество баллов Традиционная оценка Числовой эквивалент оценки
95-100 баллы отлично 5
85-94 баллов хорошо 4,5
75-84 баллов 4
65-74 баллов удовлетворительно 3,5
60-64 баллов 3

Шкала оценивания результатов выполнения каждого из пяти заданий

Количество баллов – 20.

Шкала оценивания результатов выполнения заданий

Оценка за письменный ответ определяется с учетом соответствия основным и дополнительным критериям. Максимальное количество – 20 баллы для каждого из пяти заданий. Оценивание письменного ответа осуществляется по такой шкале:

 

19 … 20 баллы Полный ответ. Абитуриент продемонстрировал обладание материалом в полном объеме
17 … 18 баллы Верный, но неполный ответ
15 … 16 баллы Ответ содержит незначительные ошибки
12 … 14 баллы Ответ содержит существенные, но непринципиальные ошибки
1…11 баллы Ответ содержит принципиальные ошибки
0 баллы Ответ отсутствует

 

 ЛИТЕРАТУРА

  1. Акустика: Дел. / Под ред. М. А. Сапожкова. - М.: Радио и связь, 1989. - ЗЗ6с.
  2. Аронов Б. С. Электро- механические преобразователи из пьезоэлектрической керамики. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 272с.
  3. Баскаков С. И. Лекции по теории цепей. - М.: Изд-во МЭИ, 1991. - 224с.
  4. Вахитов Я. Ш. Теоретические основы элетроакустики и злектроакустическая аппаратура. - М.: Искусство, 1982. - 415с.
  5. Гусь А. А., Гусь Г. М. Справочник по высшей математике. - Минск: Навука и тэхніка, 1991. - 480с.
  6. Домаркас В. Й., Кажис Р. - И. Ю. Контрольный-измерительные пьезоэлектрические преобразователи. - Вильнюс.,1974. - 258с.
  7. Домаркас В. Й., Пилецкас З. Л. Ультразвуковая эхоскопия. - Л.: Машиностроение, 1988. - 276с.
  8. Ермолов И. Н. Контроль ультразвуком : Краткий дел. - М.: НПО ЦНИИТМАШ, 1992. - 86с.
  9. Кайно Г. Акустические волны: Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов: Пер.с англ. - М.: Мир, 1990. - 656с.
  10. Каневский И. Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн.- М. : Наука, 1977. - 336с.
  11. Королев М. В., Карпельсон А. Е. Широкополосные ультразвуковые пьезопреобразователи. - М.: Машиностроение, 1982. - 157с.
  12. Неразрушающий контроль: В 5 кн. К. н.2. Акустические методы контроля: Практ.пособие / Под.ред. В. В. Сухорукова. - М.: Высш.шк., 1991. - 283с.
  13. Применение ультразвука в медицине: Физические основы : Пер. с англ. / Под ред. К. Хилла. - М.: Мир, 1989. - 5б8с.
  14. Розенберг Л. Д. Звуковые фокусирующие системы. - М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - 110с,
  15. Скучик Б. Основы акустика: В 2 т. - М.: Мир, 1976. - Т. 2. - 546с.
  16. Смарышев М. Д. Направленность гидроакустических антенн. - Л.: Судостроение, 1973. - 280С.
  17. Справочник по гидроакустике / А. П. Евтютов, А. Е. Колесников, А. П. Ляликов и др. - Л: Судостроение, 1982. - 344с.
  18. Ультразвук. Маленькая  энциклопедия / Под ред. А. П. Голяминой. - М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400с.
  19. Ультразвуковые преобразователи : Пер. с англ. / Под ред. Б. Кикучи. - М. :Мир, 1972. - 424с.
  20. Физика визуализации изображений в медицине: В 2-х т.: Пер.с англ. / Под ред. С. Уэбба. - М.: Мир, 1991. Т. 2. - 408с.
  21. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов. – СПб.: Питер, 2002. - 608с.

 

Разработчики программы
Зав.каф. АиАЕ, д.т.н., проф.   В. С. Дидковский
Проф.каф. АиАЕ, д.т.н., проф.   С. А. Найда