Фонд оценочных средств по дисциплине "Акустическое зондирование биоматериалов"

Липецкий государственный технический университет

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

для промежуточной аттестации по дисциплине

«Акустическое зондирование биоматериалов»

_____________________________________________________________

наименование дисциплины (модуля, практики)

Направление подготовки: 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии»

Профиль подготовки:   Инженерное дело в медико-биологической практике

Квалификация выпускника:  бакалавр

Форма обучения:  очная

г. Липецк – 2020 г.

База заданий для проведения промежуточной аттестации

по дисциплине «Акустическое зондирование биоматериалов»

В результате освоения дисциплины обучающийся приобретает и осваивает компетенции ОПК-1, ОПК-2, ОПК-3, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-8, ПК-9.

Компетенция ОПК-1: способность применять естественнонаучные и общеинженерные знания, методы математического анализа и моделирования в инженерной деятельности, связанной с разработкой, проектированием, конструированием, технологиями производства и эксплуатации биотехнических систем;

Компетенция ОПК-2: способность осуществлять профессиональную деятельность с учетом экономических, экологических, интеллектуально правовых, социальных и других ограничений на всех этапах жизненного цикла технических объектов и процессов;

Компетенция ОПК-3: способность проводить экспериментальные исследования и измерения, обрабатывать и представлять полученные данные с учетом специфики биотехнических систем и технологий;

Компетенция ПК-1: способность к формированию технических требований и заданий на проектирование и конструирование биотехнических систем и медицинских изделий;

Компетенция ПК-2: способность к математическому моделированию элементов и процессов биотехнических систем, их исследованию на базе профессиональных пакетов автоматизированного проектирования и самостоятельно разработанных программных продуктов;

Компетенция ПК-3: способность к анализу, расчету, проектированию и конструированию в соответствии с техническим заданием типовых систем, приборов, деталей и узлов медицинских изделий и биотехнических систем на схемотехническом и элементном уровнях, в том числе с использованием систем автоматизированного проектирования;

Компетенция ПК-8: способность к проведению технического обслуживания биотехнических систем и медицинских изделий на специализированных предприятиях и технических службах лечебных учреждений;

Компетенция ПК-9: способность к организации и проведению постпродажного обслуживания и сервиса биотехнической системы, медицинского изделия.

Блок 1 – задания для проверки уровня «знать»:

1. Какая из перечисленных задач методов акустического неразрушающего контроля является одной из основных (ОПК-1, ОПК-3, ПК-1)?

1) Выявление дефектов типа нарушения сплошности.

2) Выявление дефектов химического состава объекта контроля.

3) Оценка механической прочности объекта контроля (ОК).

4) Оценка дефектов кристаллической решетки поверхности ОК.

2. По какому признаку в соответствие с ГОСТ 18353-79 не классифицируются методы неразрушающего контроля (ОПК-1, ОПК-2, ПК-9)?

1) по характеру взаимодействия физического поля с ОК.

2) по первичному информативному параметру.

3) по особенностям применения метода для выявления поверхностных и объемных дефектов.

4) по способу получения первичной информации.

3. Какой информативный параметр относится к амплитудно-теневому методу контроля (ОПК-1, ОПК-2, ОПК-3, ПК-8)?

1) время прохождения импульса

2) амплитуда прошедшего сигнала

3) изменение фазы прошедшего сигнала

4) амплитуда и время прихода эхосигнала.

4. Что из перечисленного не относится к основным преимуществам акустического контроля (ОПК-1, ПК-1, ПК-2)?

1) возможность выявления поверхностных и внутренних дефектов

2) мобильность и адаптивность

3) требование ровной и гладкой поверхности ОК

4) относительная легкость автоматизации.

5. Чем из перечисленного не характеризуются видеоимпульсы (ОПК-3, ПК-1, ПК-3)?

1) амплитудой

2) фазой колебания импульсного сигнала

3) периодом повторения

4) длительностью импульса

6. Уравнение какой волны может быть представлено в виде  (ОПК-1, ОПК-3)?

1) плоской

2) цилиндрической

3) сферической

4) рэлеевской.

7. Компонента тензора какой деформации задается следующим выражением:  (ОПК-1, ОПК-3, ПК-3)?

1) растяжения-сжатия

2) сдвига вдоль одной пространственной оси

3) сдвига вдоль пространственного вектора

4) сдвига вдоль двух осей плоскости.

8. Какой(ие) физик(и) подал(и) 15 апреля 1912 года патент под названием «Аппарат для предупреждения морских судов о близости к большим объетам, находящимся полностью или частично под водой» (ОПК-1, ОПК-3)?

1) Рэлей

2) Дж. Курье и П. Курье

3) Л.Ф. Ричардсон

4) П. Ланжевен.

9. Какая из перечисленных характеристик избыточна, если необходимо рассчитать скорость продольной волны в твердом теле (ОПК-1, ПК-1, ПК-2)?

1) плотность материала

2) модуль Юнга

3) коэффициент Пуассона

4) модуль сдвига

10. Каким выражением определяется средняя за период плотность энергии гармонической волны (ОПК-1, ПК-2, ПК-3)?

1)

2)

3)

4)

11. Какая волна называется волной Рэлея (ОПК-1, ПК-8)?

1) Волна, распространяющаяся вдоль свободной поверхности твердого тела со скоростью продольной волны.

2) Волна в ограниченной среде, представляющая собой бегущую волну в направлении распространения и стоячую волну в поперечном направлении.

3) Разновидность нормальных волн в слое с двумя свободными поверхностями, характеризующая волноводным механизмом распространения и возбуждения при определенных соотношениях между толщиной слоя и частотой.

4) Волна, представляющая собой комбинацию продольных и поперечных волн, распространяющихся вдоль поверхности с одинаковой скоростью.

12. Отношение амплитуд отраженной и падающей волн называется (ОПК-1, ПК-2, ПК-3)

1) коэффициентом прохождения по амплитуде

2) коэффициентом отражения по амплитуде

3) акустический импеданс

4) коэффициент отражения по интенсивности.

13. Что такое пьезоэлектрический эффект (ОПК-1, ОПК-3)?

1) Возбуждение головных волн.

2) Возбуждение волн Порхгаммера.

3) Явление незеркального отражения падающих плоских волн.

4) Возникновение электрической поляризации под воздействием механического напряжения или деформации в кристалле.

14. От чего не зависят параметру акустического поля (ОПК-1, ОПК-2)?

1) скорости распространения волны

2) рабочей частоты колебаний

3) длительности импульса

4) свойств упругой среды, в которой создается поле.

15. Путь ультразвукового сигнала от излучателя до дефекта или отражателя и далее к приемнику колебаний называется (ОПК-1, ПК-2, ПК-3)

1) расстояние, пройденное плоской волной за 4 периода.

2) акустический тракт.

3) расстояние, на которое распространяется ультразвуковая волна Рэлея.

4) приемно-усилительный тракт.

16. Какой из перечисленных аппаратов не относится к составляющим системы акустического контроля (ПК-1, ПК-3, ПК-8, ПК-9)?

1) ультразвуковой дефектоскоп

2) регистратор

3) генератор зондирующих импульсов

4) осциллограф.

17. Кто впервые измерил коэффициенты затухания ультразвука в печени до и после гомогенизации ткани (ПК-1, ПК-8, ПК-9)?

1) Х. Паули и Х.П. Шван

2) А.П. Сарвазян

3) Научная группа Ю. Тамура

4) Т.Н. Пашовкин и А.П. Сарвазян

18. К макроскопическим методам в медицине и биологии не относится (ОПК-1, ПК-1, ПК-3):

1) Трансмиссионная визуализация

2) Цифровое восстановление обратного рассеяния

3) Акустическая голография

4) Метод СЛАМ.

19. Кто дал следующее определение: «Кавитация – явление образования новой поверхности в объеме жидкости» (ОПК-1, ОПК-3, ПК-1, ПК-9)?

1) Апфель

2) Непайрас

3) Кокли и Найборг

4) Гэйтан и Крам.

20. Какой механизм не относится к эффектам усиления эффективности доставки лекарственных веществ с помощью ультразвука (ПК-1, ПК-3, ПК-8, ПК-9)?

1) Фонофорез

2) Ультразвуковая тепловая терапия

3) Тромболизис

4) Сонодинамическая терапия.

Блок 2 – задания для проверки уровня «уметь»:

1. Методы акустического контроля (ОПК-1, ПК-3, ПК-8).

2. Способы осуществления акустического контакта (ОПК-1, ОПК-3, ПК-1, ПК-3).

3. Расчет всех основных характеристик упругих волн (ОПК-1, ОПК-2, ПК-2).

4. Отличать упругие волны Рэлея, Лэмба и Порхгаммера в ограниченных средах друг от друга (ОПК-1, ОПК-3, ПК-8).

5. Использовать обобщенный закон Снеллиуса для расчета коэффициентов отражения и прохождения, критических углов падения (ОПК-3, ПК-1, ПК-2).

6. Угловая зависимость коэффициентов прозрачности (ПК-1, ПК-2).

7. Отражение акустической волны от свободной поверхности твердого тела (ОПК-1, ПК-3, ПК-8).

8. Прохождение звуковых волн через тонкий слой на границе раздела двух сред (ПК-1, ПК-3).

9. Использовать излучатели и приемники ультразвука (ПК-1, ПК-3, ПК-9).

10. Рационально выбирать параметры акустических преобразователей при проведении исследований (ПК-8, ПК-9).

11. Чтение диаграмм направленности акустического поля (ОПК-1, ОПК-3, ПК-2).

12. Вести расчеты акустического тракта для случаев прямого и наклонного преобразователя (ОПК-1, ПК-2, ПК-3).

13. Использовать различную аппаратуру и технологии при акустическом контроле (ПК-1, ПК-3, ПК-8).

14. Генерировать акустические поля и их структуры (ПК-2, ПК-8, ПК-9).

15. Регистрировать и измерять акустические поля (ОПК-2, ОПК-3, ПК-3).

16. Измерять скорость ультразвука в биологических тканях (ПК-3, ПК-8).

17. Применять при исследовании биологических тканей А- и В-сканирование (ПК-3, ПК-8, ПК-9).

18. Использовать ультразвук для определения параметров тканей (ПК-1, ПК-3, ПК-8).

19. Правильно интерпретировать ультразвуковые методы визуализации (ОПК-1, ОПК-3, ПК-1, ПК-8).

20. Применять различные методы ультразвукового контроля в клинических испытаниях (ОПК-2, ОПК-3, ПК-3, ПК-8).

21. Использовать методы визуализации ультразвуковых волн в движущихся структурах (ОПК-2, ОПК-3, ПК-3, ПК-8).

22. Использовать ультразвуковые приборы в терапии и хирургии (ОПК-2, ОПК-3, ПК-3, ПК-8, ПК-9). 

Блок 3 – задания для проверки уровня «владеть»:

Задание 1. Рассчитать звуковой барьер скорости самолета, когда скорость его равна скорости звука на высоте 9 км, где температура -70ºС, и сравнить его со звуковым барьером при 0ºС на уровне моря. Зависит ли барьер от атмосферного давления (ОПК-1, ПК-1, ПК-2)?

Задание 2. Найти звуковое поле в бесконечной прямоугольной трубе, заполненной воздухом, сечения a×b (a>b), в начальном сечении которой на площади щели длиной a и шириной d, расположенной у края площади a×b, задана скорость  (ОПК-1, ОПК-3, ПК-1, ПК-3).

Задание 3. Найти модуль и фазу коэффициента отражения звука (при нормальном падении звука) частоты f от твердой поверхности, на которой по квадратной решетке с шагом «a» расположены круглые каналы глубины l и площади S. Определить модуль и фазу коэффициента отражения в диапазоне частот до 10000 Гц в функции , приняв ;  (ОПК-1, ПК-1, ПК-2, ПК-3).

Задание 4. Рассчитать фильтр низких частот, включаемый в волновод (трубку) диаметром  так, чтобы его граничная частота  была равна 500 Гц. Определить затухание A в децибелах на одну ячейку фильтра при  (ОПК-3, ПК-1, ПК-3, ПК-8).

Задание 5. При излучении точечного источника с производительностью  при частоте  на расстоянии  амплитуда звукового давления равна 0,1 бала. Определить производительность (силу) источника , учитывая коэффициент затухания звука в морской воде равен 30 дБ/км (ОПК-1, ОПК-2, ОПК-3, ПК-1, ПК-2).

Задание 6. Плоская звуковая волна падает по нормали из воздуха на границу со слоем углекислоты и частично отражается, частично проходит через нее. Определить коэффициент отражения на границе, а также во сколько раз отличается амплитуда прошедшей волны от амплитуды падающей. Определить отношение амплитуды звукового давления в максимумах и минимумах отраженной волны. Для воздуха ; для углекислоты  (ОПК-1, ОПК-2, ПК-3, ПК-8).

Задание 7. Рассчитать основную резонансную частоту трубы длиной  и диаметром 3 см, закрытой с одной стороны, заполненной воздухом и закрытой с другой стороны резиновой пленкой толщиной 0,2 мм с массой на единицу площади , имеющей собственную частоту в отсутствие трубы 250 Гц (ОПК-1, ПК-8, ПК-9).

Задание 8. Определить резонансную частоту  стальной «мембраны» телефона, имеющей диаметр 5 см, толщину 0,04 см и зажатой по краю, считая объем полости под мембраной равным 30 см³ (ОПК-1, ПК-1, ПК-3, ПК-9).

Задание 9. Определить, во сколько раз мощность излучения точечного источника, расположенного на полюсе сферы при значении , отличается от мощности такого же источника при  (ОПК-1, ПК-1, ПК-3).

Задание 10. Ультразвуковой излучатель дельфина имеет мощность 0,1 Вт и коэффициент концентрации 50 при частоте 80 кГц. Определить, на каком расстоянии дельфин может лоцировать цилиндр радиуса 20 см, стоящий вертикально, если слуховой аппарат дельфина регистрирует давление, соответствующее не менее 40 дБ над нулевым уровнем бар.эфф (ОПК-1, ОПК-3, ПК-1, ПК-2, ПК-8. ПК-9).

Методика оценки промежуточной аттестации

Оценка результатов промежуточной аттестации проводится по 100 –бальной системе, из которых:

30 баллов – суммарная оценка заданий для проверки уровня «знать»;

40 баллов – суммарная оценка заданий для проверки уровня «уметь»;

30 баллов – суммарная оценка заданий для проверки уровня «владеть».

Методика расчета критериев оценки регламентирована методическими рекомендациями МР-06-2018.

Критерии оценки результатов промежуточной аттестации

Уровень задания	Число* заданий	Критерии оценки
Блок 1 - задания для проверки уровня «знать»	5/20	не знает – 0 баллов знает  – 6 баллов
Блок 2 - задания для проверки уровня «уметь»	4/22	отсутствие умения – 0 баллов знает, но не умеет – 5 баллов знает и умеет – 10 баллов
Блок 3 - задания для проверки уровня «владеть»	2/10	не умеет действовать в нестандартной ситуации – 0 баллов; знает, как действовать, но не умеет применить навыки в нестандартной ситуации – 5 баллов умеет частично разрешить нестандартную ситуацию – 10 баллов умеет действовать в нестандартной ситуации – 15 баллов

*- в числителе указано количество заданий, выданных обучающемуся / в знаменателе общее количество вопросов по блоку.

Составитель  ФОС:                               _________________     Заворотний А.А.                                                                                                                         

                                                                            подпись                            ФИО           

ФОС рассмотрен и одобрен на заседании

кафедры физики и биомедицинской техники

                         наименование

протокол  от «___»______20__г №____

Заведующий кафедрой                              _________________ Шарапов С.И.                                                                                                                          

                                                                            подпись                            ФИО           

Краткое описание документа:

Фонд оценочных средств к рабочей программе по дисциплине "Акустическое зондирование биоматериалов" выполнен в соответствии с требованиями ФГОС 3++ ВО.

Направление подготовки: 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии»

Профиль подготовки: Инженерное дело в медико-биологической практике

Квалификация выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Автор-составитель:

к.ф-м.н., доцент кафедры физики и биомедицинской техники ЛГТУ А.А. Заворотний