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Academic Year/course: 2020/21

577 - Programa conjunto en Física-Matemáticas (FisMat)

39120 - Técnicas físicas II


Syllabus Information

Año académico:
2020/21
Asignatura:
39120 - Técnicas físicas II
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
577 - Programa conjunto en Física-Matemáticas (FisMat)
Créditos:
10.0
Curso:
3
Periodo de impartición:
Anual
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

El diseño de un experimento y el tratamiento digital de sus datos son actividades básicas del trabajo en el laboratorio. En esta asignatura se harán distintos trabajos donde los alumnos ganen experiencia sobre las características que debe poseer un sistema que pretenda medir una o varias magnitudes físicas y sobre los métodos de análisis necesarios para alcanzar el resultado a partir de sus medidas.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Los alumnos habrán adquirido en Técnicas Físicas I una cierta autonomía para abordar el trabajo en el laboratorio. Técnicas Físicas II, con contenido mayoritariamente práctico, constituye un paso adelante al utilizar los ordenadores para controlar o procesar en el laboratorio la medida de diversas magnitudes físicas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Se recomienda haber cursado las asignaturas de Informática, Laboratorio de Física y Técnicas Físicas I.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Adquirir conocimiento sobre los fundamentos físicos y criterio para la selección de sensores de magnitudes físicas.

Analizar y diseñar el acondicionamiento de señales de un sistema de medida.

Comprender los fundamentos del muestreo y cuantificación de señales.

Conocer y saber elegir entre los diferentes sistemas de automatización de medidas.

Manejar instrumentación específica de medida y control en diversas áreas experimentales de la física: acústica, fluidos, interacción radiación‐materia y propiedades de la materia.

Emplear herramientas informáticas para la adquisición, automatización y procesado de las medidas.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Evaluar las especificaciones de un sistema de medida: sensibilidad, precisión, exactitud y rango de operación.

Diseñar un sistema experimental acorde a unos requisitos previos, incluyendo toma de datos y control de instrumentación.

Implementar programas para la monitorización del proceso de medida y su posterior tratamiento.

Valorar y depurar las técnicas experimentales propuestas.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Las competencias adquiridas en el curso de esta asignatura capacitan al alumno para proceder adecuadamente en las distintas etapas del trabajo en el laboratorio y obtener un resultado fiable de sus medidas. En esta asignatura se ejercita la capacidad crítica y de análisis ya que el alumno tendrá que tomar decisiones que afectarán al desarrollo de las medidas y a sus resultados.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Actividad 1 (25%): Realización de una prueba teórico-práctica en fecha preestablecida por el profesorado. Con esta parte se pueden conseguir hasta 2.5 puntos, siendo necesario obtener un mínimo de 1.2.

Actividad 2 (5%):

  1. Resolución de ejercicios derivados de las clases teóricas, su entrega en las fechas marcadas y la posible presentación en clase. Los ejercicios no entregados en plazo se calificarán con 0 puntos.
  2. Realización de pruebas autoevaluadas, presentación de proyectos, trabajos temáticos en fecha preestablecida por el profesorado.

Con esta parte se pueden conseguir hasta 0.5 puntos.

Actividad 3 (10%): Resolución de un cuestionario para las sesiones 1 a 5 de las prácticas de laboratorio y su entrega en las fechas marcadas. Los cuestionarios no entregados en plazo se calificarán con 0 puntos. Con esta parte se pueden conseguir hasta 1.0 puntos, siendo necesario obtener un mínimo de 0.5.

Actividad 4 (60%): Redacción de los informes de las sesiones 6 a 9 de las prácticas de laboratorio y su entrega en las fechas marcadas. Los informes no entregados en plazo se calificarán con 0 puntos. Con esta parte se pueden conseguir hasta 6 puntos, siendo necesario obtener un mínimo de 0.6 puntos en cada una de las sesiones 6 a 9 y un mínimo de 3 puntos en total.

Superación de la asignatura mediante una prueba global única

El alumno que no haya superado la asignatura con las cuatro anteriores actividades, o que desee subir la nota podrá realizar una prueba teórica (40%) y otra prueba práctica (60%), en las fechas establecidas por el calendario oficial de exámenes. En la prueba teórica podrán obtenerse hasta 4 puntos y en la prueba práctica hasta 6 puntos, siendo necesario obtener un mínimo de 3 puntos en esta última.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

Curso introductorio sobre adquisición, control, instrumentación y procesado de datos. Aplicaciones de instrumentación específica y herramientas en diferentes campos de la física.

4.2. Actividades de aprendizaje

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática.

El curso incluye 10 ECTS distribuidos de la siguiente forma:

Clases magistrales: 2.5 ECTS

Problemas: 0.5 ECTS

Laboratorio: 7 ECTS

4.3. Programa

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

 

Bloque I. Fundamentos

  • Conceptos básicos de SADs
  • Bloques
  • Parámetros de una medida

Bloque II. Sensores.

  • Principios físicos
  • Caracterización y aplicaciones
  • Criterios de selección

Bloque III. Acondicionadores

  • Amplificadores operacionales
  • Amplificadores de instrumentación
  • Filtrado

Bloque IV. Convertidores de Señales

  • Muestreo y cuantificación
  • Convertidores A/D y D/A

Bloque V. Adquisición, Control y Procesado

  • Instrumentación básica
  • Sistemas de interfaz con computador: tarjetas DAQ
  • Sistemas de interfaz con computador: buses de instrumentación
  • Herramientas software de control y procesado

 

Prácticas de Laboratorio. Sesión 1: Sistemas de acondicionado

Prácticas de Laboratorio. Sesión 2: Conversión de señales

Prácticas de Laboratorio. Sesión 3: Adquisición de magnitudes físicas mediante DAQ

Prácticas de Laboratorio. Sesión 4: Adquisición de magnitudes físicas mediante instrumentación controlada por ordenador

Prácticas de Laboratorio. Sesión 5: Sistema electrónico automatizado de medida, control y procesado

Prácticas de Laboratorio. Sesión 6: Simulación de sistemas físicos.

Prácticas de Laboratorio. Sesión 7: Medida de propiedades térmicas y ópticas de la materia

Prácticas de Laboratorio. Sesión 8: Interacción de la radiación ionizante con la materia

Prácticas de Laboratorio. Sesión 9: Acústica

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

La distribución, en función de los créditos, de las distintas actividades programadas es la siguiente:

  • Clases de teoría, problemas (y pruebas de evaluación): 3 ECTS
  • Clases prácticas: 7 ECTS

Calendario de fechas clave

La distribución de las diferentes actividades vendrá dada en función del calendario académico del curso correspondiente.

Las clases de teoría y de problemas se imparten durante el primer cuatrimestre del tercer curso del Grado en Física.

Las clases prácticas de sistemas de adquisición de medidas, control de instrumentación y procesado de datos se imparten durante el primer cuatrimestre. El resto de las clases prácticas se imparten durante el segundo cuatrimestre.

Sesiones de evaluación: Las sesiones de evaluación mediante una prueba global son las que el Decanato de la Facultad de Ciencias determina y publica cada año en su página web.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados


Academic Year/course: 2020/21

577 - Joint Program in Physics and Mathematics

39120 -


Syllabus Information

Academic Year:
2020/21
Subject:
39120 -
Faculty / School:
100 -
Degree:
577 - Joint Program in Physics and Mathematics
ECTS:
10.0
Year:
3
Semester:
Annual
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

1.2. Context and importance of this course in the degree

1.3. Recommendations to take this course

2. Learning goals

2.1. Competences

2.2. Learning goals

2.3. Importance of learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives. This is an introductory course on acquisition, control, instrumentation and data processing as well as the application of specific instrumentation and tools in different fields of physics. a wide range of teaching and learning tasks are implemented such as lectures, practice sessions and laboratory sessions.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks:

  • Lectures (2.5 ECTS)
  • Practice sessions (0.5 ECTS)
  • Laboratory sessions (7 ECTS)

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Topic 1: Measurement and Instrumentation Principles

  •  Introduction
  •  Basic blocks of a measurement system
  •  Static and dynamic performance characteristics

Topic 2: Sensors

  •  Physical principles
  •  Technology and applications
  •  Selection criteria

Topic 3: Signal Conditioners

  • Operational amplifiers
  • Instrumentation amplifiers
  • Analog signal filtering

Topic 4: Signal Converters

  • Sampling and quantification
  • A/D and D/A converters

Topic 5: Acquisition, Control and Processing

  •  Basic instrumentation
  •  Computer interfacing: DAQ cards
  •  Computer interfacing: instrumentation buses
  •  Control and processing software tools

Practice sessions

ELECTRONICS:

  1. Signal conditioning
  2. Signal Conversion
  3. Physical data acquisition by DAQ
  4. Physical data acquisition by computer controlled instrumentation
  5. Intelligent sensor systems

SIMULATION OF PHYSICAL SYSTEMS

CONDENSED MATTER PHYSICS

  1. Phase diagram gas- liquid.
    • Objectives: Studying the hexafluoride sulphur gases (SF6) and ethane (C2H6), and their gas - liquid phase diagram.
  2. Thermal and electrical conductivity of metals.
    • Objectives: Determining the thermal and electrical conductivity of various metals. Experimental verification of the Wiedemann - Franz law

FARADAY EFFECT

  • Objectives: Measuring the magnetic field in the air gap of a magnetic circuit. Observation of Faraday effect in a glass

ULTRASONIC TESTING

  • Objectives: Determining the speed of propagation of elastic waves in solids. Determination of thickness of pieces accessible on one side only. Detection of internal cracks

RADIATION PHYSICS.

  1. Study of the natural radiation with a NaI (Tl) detector
  2. Detector commissioning and calibration
  3. Data taking
  4. Data analysis and conclusions

ACOUSTICS:

  1. Estimation of effective A-weighted sound pressure levels when hearing protectors are worn. (ISO/DIS 4869-2).
  2. Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure – Engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane. (ISO 3744).
  3. Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes -- Part 1: Method using standing wave ratio. (ISO 10534-1).

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the Faculty of Sciences website.

4.5. Bibliography and recommended resources