close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

75

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
Магистратура
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Учебно-методическое пособие
для направления 210400.68 «Радиотехника»
Электронное издание
Красноярск
СФУ
2013
УДК 378.147(07); 621.37(07)
ББК 74 480.278я73; 3284я73
Н346
Составитель: Панько Сергей Петрович
Н346 Научно-исследовательская работа: учебно-методическое пособие
[Электронный ресурс] / сост. С. П. Панько. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. – Систем. требования: PC не ниже класса
Pentium I; 128 Mb RAM; Windows 98/XP/7; Adobe Reader V8.0 и выше.
– Загл. с экрана.
Научно-исследовательская работа в семестре является обязательной составляющей образовательной программы подготовки магистра и направлена на
формирование общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии
с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки.
Предназначено для магистров направления 210400.68 «Радиотехника».
УДК 378.147(07); 621.37(07)
ББК 74 480.278я73; 3284я73
© Сибирский
федеральный
университет, 2013
Учебное издание
Подготовлено к публикации ИЦ БИК СФУ
Подписано в свет 25.06.2013 г. Заказ 1329.
Тиражируется на машиночитаемых носителях.
Издательский центр
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Тел/факс (391)206-21-49. E-mail rio@sfu-kras.ru
http://rio.sfu-kras.ru
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Введение .......................................................................................................... 4 2. Задачи НИР магистрантов ............................................................................. 5 3. Научно-исследовательская деятельность .................................................... 6 4. Научные и научно-педагогические кадры ................................................. 10 5. Основные этапы проведения НИР .............................................................. 11 6. Постановка научно-технической задачи исследования. .......................... 12 7. Структура Технического задания ............................................................... 12 8. Оформление диссертации............................................................................ 13 9. Структура диссертации................................................................................ 14 10. Автореферат диссертации на соискание ученой степени ..................... 20 Приложение ......................................................................................................... 24 Литература ........................................................................................................... 36 3
1. Введение
Магистратура, как форма высшего образования, в последнее время
нередко, предшествует аспирантуре или работе над диссертацией на соискание ученой степени кандидата наук. Подготовка выпускной работы – магистерской диссертации и диссертации на соискание ученой степени, имеют
много общего. Магистранту, работающему над диссертацией, полезно
иметь представление о своей будущей деятельности, если он принимает
решение о продолжении образования в аспирантуре или в качестве соискателя ученой степени. Поэтому в настоящих Методических указаниях эти
два направления высшего образования описываются в тесной связи.
Магистр техники и технологий - это широко эрудированный специалист, владеющий методологией и методикой научного творчества, современными информационными технологиями, имеющий навыки анализа и
синтеза радиотехнических и телекоммуникационных устройств и систем извлечения и передачи информации, способный самостоятельно решать научно-исследовательские задачи, разрабатывать и управлять проектами, подготовленный к профессиональной научно-исследовательской, аналитической и
педагогической деятельности.
Тесная интеграция образовательной, научно-исследовательской, научно-практической и научно-педагогической подготовки, предусмотренная
Государственным образовательным стандартом ВПО, позволяет подготовить
магистров, владеющих всеми необходимыми компетенциями, способных к
решению сложных профессиональных задач, выполнению прорывных исследований, организации новых областей деятельности.
В соответствии с Государственным образовательным стандартом Высшего
профессионального образования одной из основных образовательных составляющих магистерской подготовки является научно-исследовательская работа.
Научно-исследовательская работа (НИР) магистранта включает:
 научно-исследовательскую работу в семестре,
 научно-исследовательскую практику,
 подготовку магистерской диссертации,
 защиту выпускной квалификационной работы - магистерской диссертации.
Научно-исследовательская работа в семестре является обязательной составляющей образовательной программы подготовки магистра и направлена
на формирование общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки.
НИР заключается в проведении исследований, направленных на развитие у магистрантов способности к самостоятельным теоретическим и практи4
ческим суждениям и выводам, стремления к попыткам объективной оценки
научной информации, свободы научного поиска и применению научных знаний в практической деятельности.
НИР предполагает как общую программу для всех магистрантов, обучающихся по конкретной образовательной программе, так и индивидуальную
программу, направленную на выполнение конкретного проектного задания.
НИР магистрантов проводится на выпускающей кафедре, а также на базе научно-исследовательских и образовательных учреждений, научноисследовательских лабораторий и центров, кафедр СФУ.
Научно-исследовательская работа в семестре выполняется студентоммагистрантом под руководством научного руководителя. Направление научно
исследовательских работ магистранта определяется в соответствии с магистерской программой и темой магистерской диссертации и утверждается на заседании соответствующей выпускающей кафедры.
2. Задачи НИР магистрантов
Задачами научно-исследовательской работы магистрантов являются:
 развитие профессионального научно-исследовательского мышления, формирование четкого представления об основных научноисследовательских задачах и способах их решения;
 формирование умений использовать современные технологии
сбора, передачи, обработки и интерпретации информации на основе полученных экспериментальных данных, владение современными методами
исследований;
 подготовка
к
самостоятельной
профессиональной
научноисследовательской деятельности, развитие инновационного мышления, творческого потенциала и профессионального мастерства;
 вскрытие противоречий в решаемой задаче, поиск и нахождение новых, более эффективных, технических решений, самостоятельные постановка, формулирование и решение задач, возникающих в ходе научноисследовательской деятельности и требующих углубленных профессиональных знаний;
 проведение библиографической работы с привлечением современных
информационных технологий и ресурсов Internet.
Выпускающая кафедра, на которой реализуется магистерская программа,
определяет специальные требования к подготовке магистранта по научноисследовательской части. К числу специальных требований относится:
 владение современной проблематикой данной отрасли знания;
5
 знание истории развития конкретной научной проблемы, ее роли и
места в изучаемом научном направлении;
 наличие конкретных специфических знаний по научной проблеме,
изучаемой магистрантом;
 умение практически осуществлять научные исследования, ставить и
проводить экспериментальные работы, тематически связанной с магистерской
диссертацией;
 умение работать с конкретными программными продуктами, ресурсами Internet и т.п.
3. Научно-исследовательская деятельность
Основной целью научно-исследовательской деятельности является генерация знаний, т.е. получение новых сведений об окружающем мире, предметах, его насыщающих, новых отношениях, связывающих различные известные явления реального мира, а также новые, не исследованные ранее отношения и особенности взаимодействия.
В процессе познания исследователь проходит несколько стадий постижения сущности процессов и явлений – часто от непонимания и критической
оценки окружающими до признания и обобщения. В этом процессе, как правило, выявляются новые аргументы, позволяющие исследователю либо утвердиться в правоте своих предположений, либо убедиться в бесперспективности дальнейших поисков.
Всякой отрасли научной деятельности суждены этапы зарождения, развития, стагнации и упадка, вплоть до прекращения любой деятельности в
этой сфере. На этапе зарождения происходит накопление фактов и событий,
как правило, без особых усилий и затрат на объяснение физической сущности
явления. Как только накопленные факты начинают укладываться в эмпирическую модель, то общество начинает обращать внимание на эту отрасль и финансировать ее развитие, особенно, если очевидны возможности и конкурентные преимущества. Если же научные достижения служат делу повышения военной мощи страны, то финансирование отрасли становится первоочередной экономической задачей. Так, во время 2 мировой войны в Англии работало более 250 тыс. человек в области радиолокации, что и предопределило
бурное и эффективное развитие радиолокационных средств противовоздушной обороны этой страны. Аналогичную картину можно увидеть в сфере
ядерных энергетических технологий или в освоении космического пространства. В процессе развития происходит осмысление отрасли научного познания с осознанием и накоплением как достоинств, так и противоречий, сдер6
живающих непрерывное развитие. Примером тому могут служить теоретические проработки в области паровых двигателей, использование которых к середине 20 века достигло невиданных масштабов – весь железнодорожный и
водный транспорт базировался на таких двигателях. Важнейший недостаток
паровых двигателей – малый коэффициент полезного действия – ясно осознавался, но конкурирующие более эффективные средства отсутствовали. Двигатели внутреннего сгорания, как и электродвигатели того времени уступали
паровым машинам по мощности. Но как только были научно обоснованы,
спроектированы и освоены производством достаточно мощные электрические
двигатели и двигатели внутреннего сгорания, паровые машины были массово
заменены на более эффективные. В середине 60-х годов 20 века железнодорожная тяга в СССР была едва ли не одномоментно переведена на электрический ток. Область науки – преобразование энергии пара в энергию движения
– выполнила свою историческую миссию и, в сущности, сохранилась только в
учебных целях.
С течением времени, когда основные результаты освоения отрасли уже
получены, отчетливо просматривается предел, а будущие результаты не сулят
прорывных достижений, начинает сказываться некоторое ослабление общественного интереса к развитию отрасли, что, в первую очередь, сказывается на
уменьшении финансирования научных разработок. Это приводит к тому, что
объемы отраслевого использования прежней технологии уменьшаются. Некоторые технологии исчезают бесследно, как это было, например, с передачей
информации с помощью цепочки костров. Причина этого, как отмечено выше, состоит в том, что отрасль науки перестала удовлетворять насущным требованиям практики.
Стараниями средств массовой информации наука и научная деятельность
понимаются, как нечто заумное и далекое от практического смысла, что совершенно не соответствует действительности. На самом деле, производству и выпуску любых изделий, строительству знаний и сооружений и пр., объективно
предшествует этап исследований и последующего проектирования. Исследовательский этап необходим для уточнения исходных данных для разработки проектно-сметной и рабочей документации, по которой будет изготовлено изделие
с требуемыми характеристиками. Выполнение указанных работ невозможно без
оценки и анализа достижений мирового и отечественного опыта в этой сфере,
которые являются почвой для появления новых технических решений.
В разработке и выпуске изделий существуют отношения Заказчика, который на договорной основе финансирует проектирование, разработку и выпуск опытных образцов продукции, и Исполнителя, который реализует задачу
Заказчика в виде либо опытных изделий, программного продукта и т.п., либо
изделий, готовых к серийному выпуску. По окончании работы Исполнитель
передает все права на продукцию Заказчику, который определяет дальнейшую судьбу продукции. Если продукция не находит своего покупателя, то в
данном случае это является риском Заказчика.
7
Невыполнение Исполнителем договорных условий чревато штрафными
санкциями. Возможно также невыполнение договорных условий Заказчиком,
что выражается в задержке финансового обеспечения работ, выполняемых
исполнителем, что является риском Исполнителя.
Условия свободных рыночных отношений открыли новую форму финансового обеспечения работ по проектированию и производству средств новой техники – за счет собственных финансовых ресурсов. В этом случае Заказчик и Исполнитель выступают в едином лице и поэтому риски усиливаются. Но и прибыль от реализации продукции полностью поступает в распоряжение одного лица!
Задачи научно-исследовательской работы подразделяются по конкретным направлениям на: технические, сугубо теоретические, прикладные и пр.
В любом варианте конечная цель любого научного исследования состоит в
стремлении к практическому освоению результатов научного поиска. Следует
иметь в виду, что получение практической пользы от научного исследования
не всегда возможно в настоящем времени, поскольку часто случается так, что
для достижения результатов, обеспечиваемых теорией, необходим соответствующий уровень развития техники. В радиотехнической сфере таким тормозом часто являются изделия микроэлектроники.
Между теорией и практикой существует тесная причинно-следственная
связь – практика ставит вопросы перед теорией, а теоретические выводы требуют экспериментального подтверждения.
Получил широкое распространение афоризм: «Нет ничего практичнее
хорошей теории». Однако, теоретические построения бывают настолько
сложными, что не всякий практик сможет использовать всю глубину теоретических умозаключений. Поэтому, возможно, знаменитый Российский физикэкспериментатор Нобелевский лауреат П.Л. Капица сформулировал антиподный афоризм «Теория - конечно, хорошая вещь, но золотой эксперимент остается навсегда!».
Научно-исследовательской работой в РФ занимаются научнопедагогические сотрудники вузов, отраслевых НИИ и институтов Российской
Академии наук. Научно-исследовательская работа в вузах концентрируется
на кафедрах, в специализированных научно-исследовательских лабораториях
в составе Научно-исследовательского Отделения (НИО) вуза. В некоторых
вузах НИО носит имя Научно-исследовательской Части (НИЧ).
Как правило, НИР заканчивается, как минимумом, научно-техническим отчетом, в котором содержится описание проделанной научной работы и экспериментальных исследований и делаются обоснованные выводы относительно развития тематики – продолжать исследования или приступать к подготовке промышленного выпуска изделия. НИР может быть многоэтапной, поскольку ученые и специалисты по завершении текущего этапа исследований уже, как правило, видят сильные и слабые стороны разработки и способны оценить усилия и затраты на развитие сильных сторон и на снижение негативного влияния слабых
8
сторона разработки на эффективность достижения цели. По завершении НИР работа, как правило, переходит в стадию ОКР – опытно-конструкторской работы. В
стадии ОКР обычно последовательно выполняется:
 Эскизный проект разрабатываемой системы, в результате которого создается экспериментальный макет, предъявляемый Заказчику для принятия решения о продолжении работы в рамках Технического проекта.
 В стадии Технического проектирования разрабатывается Конструкторская документация (КД), на основе которой выпускается опытный образец серийного изделия. КД разрабатывается под технические и технологические ресурсы предприятия, готовящегося к серийному выпуску
разработанного изделия. Разрабатываются «Инструкция по регулировке» для регулировщиков выпускающего цеха, настраивающих узлы и
изделие в целом.
 Проводятся т.н. «Типовые испытания», в процессе которых определяются характеристики, общие для всех изделий – работа в диапазоне
температур, воздействие на работоспособность изделия тряски, морского тумана и пр.
 Проводятся Государственные испытания, подводящие итог всей работе,
в процессе которых определяются соответствие полученных тактикотехнических характеристик изделия требованиям ТЗ.
 Разрабатывается технологический процесс выпуска изделия на производственных мощностях завода-изготовителя.
 Разрабатывается «Инструкция по эксплуатации», ориентированная на
квалификацию персонала эксплуатационников изделия.
Руководит всей работой по выпуску продукции Главный конструктор,
которым, как правило, назначают Генерального директора разрабатывающего
и выпускающего предприятия. Если разрабатываемая продукция состоит из
нескольких подсистем, к разработке и, возможно, к серийному выпуску которых привлекают смежников, то главный конструктор системы носит имя Генерального конструктора, несущего персональную ответственность перед Заказчиком, особенно, если в качестве последнего выступает государство.
НИР в аспирантуре и в магистратуре, в сущности, отличается только
глубиной проработки темы и более высокой степенью самостоятельности исследователя. Наиболее удачно, когда тема аспирантской работы является
продолжением и развитием магистерской диссертации. Руководитель магистерской подготовки оценивает профессиональные качества выпускника магистратуры, его личные качества – трудоспособность, вдумчивость, способность к принятию самостоятельных решений, исполнительность и пр. На основе этой оценки руководитель имеет возможность обоснованно рекомендовать поступление в аспирантуру с целью продолжения развития тематики и
давать определенные гарантии успешного их разрешения в виде представления законченной диссертации к защите в срок аспирантской подготовки.
9
4. Научные и научно-педагогические кадры
Система подготовки научных кадров высшей квалификации в России
предусматривает три ученые степени, которые являются показателем научной
квалификации персоны:
 Магистр техники и технологий. Лицо, обладающее высшим техническим
образованием, разработавшее и защитившее в публичном заседании магистерскую диссертацию, является носителем ученой степени магистра
техники и технологий.
 Лицо, также с высшим образованием, разработавшее и защитившее в
публичном заседании кандидатскую диссертацию является носителем
ученой степени кандидата технических наук.
 Кандидат технических наук, разработавший и защитивший в публичном
заседании докторскую диссертацию носит ученую степень доктора технических наук.
Диссертацией называют научно-квалификационную работу, выполненную соискателем и отражающую воззрения автора и полученные им результаты. Кандидатские и докторские диссертации защищаются публично во время заседания Диссертационного Совета. Диссертационный Совет состоит из
крупных ученых, имеющих значительный научный и практический опыт, который позволяет оценить уровень квалификации автора. Материалы диссертации на соискание ученой степени должны быть заранее опубликованы в научно-технической печати и доложены на научно-технических конференциях
различного ранга. Магистерская диссертация защищается на заседании Государственной Аттестационной Комиссии, в состав которой входят ведущие
ученые вуза и специалисты промышленности.
Наряду с учеными степенями существует система ученых званий - доцент и профессор по специальности или по кафедре – звания, отмечающие
научно-педагогическую квалификацию персоны. Как правило, ученое звание
«доцент» может получить специалист, имеющий научную квалификацию не
ниже кандидата наук. Звание «профессор» присваивается докторам наук за
высокие научно - педагогические достижения.
В академической среде существую самостоятельные ученые звания:
член-корреспондент и действительный член (академик) Академии наук.
10
5. Основные этапы проведения НИР
1. Постановка научно-технической задачи исследования.
2. Оценка и анализ исходной информации.
3. Разработка Технического Задания (ТЗ).
4. Аналитический обзор и оценка состояния уровня развития науки и
техники в исследуемой сфере на основе опубликованных отечественных и зарубежных научно-технических материалов, а также сведений патентных ведомств. Обзор позволит выбрать прототипные технические решения, наиболее близкие к решаемой задаче.
5. Конкретизация пунктов ТЗ.
6. Эскизная разработка структурной и функциональной схем разрабатываемого устройства или системы.
7. Расчет основных технических показателей разрабатываемого устройства или системы. Уточнение (коррекция) структурной схемы по результатам
расчетов по мере необходимости.
8. Оценка патентоспособности предложенного технического решения.
Подача заявки на патент.
9. Разработка и изготовление технического макета разрабатываемого
устройства или системы.
10. Обоснование перечня и объема экспериментальных исследований с
целью исследования полученных технических характеристик и проведение
приемо-сдаточных испытаний.
11. Разработка и создание стенда или макета для экспериментальных
исследований.
12. Разработка текстовых документов:
 отчета о проделанной работе,
 паспорта изделия, содержащего в своем составе перечень полученных технических характеристик,
 инструкцию по эксплуатации,
 др. по мере необходимости,
 процедуру двухсторонних приемо-сдаточных испытаний, проект
двухстороннего протокола по измерению характеристик реального устройства или системы,
 Заключительный двухсторонний Акт на выполненную работу, в
котором определяется соответствие разработанной научно - технической продукции Техническому Заданию.
Всякой НИР предшествует этап оформления договорных отношений
между Заказчиком и Исполнителем. Техническое Задание разрабатывается
совместно специалистами обеих сторон и утверждается руководителями организаций Заказчика и Исполнителя. ТЗ может корректироваться в процессе
проведения исследования путем предоставления Исполнителем убедительных
доводов, вызвавших необходимость коррекции ТЗ.
11
6. Постановка научно-технической задачи исследования
Тематику НИР определяет Заказчик с целью решения конкретной задачи в некоторой предметной области. Специалисты Заказчика, формирующие
основу ТЗ, как правило, обладают высокой квалификацией и хорошо осведомлены в уровне развития науки и техники в этой сфере в РФ и за рубежом и
поэтому представители Заказчика выставляют, как правило, очень высокие
требования к изделию. Часто случается, что выставляемые требования значительно превышают необходимые, поэтому специалисты Исполнителя должны
разбираться в сущности задачи не менее глубоко, чем представители Заказчика, чтобы адекватно оценить необходимость достижения выставляемых показателей.
Глубокое знание существа задачи, решаемой изделием, которое требуется
разработать, позволит сформулировать ТЗ наилучшим образом, что является
одной из гарантий обеспечения высокой результативности выполняемой НИР.
Возможна также инициативная форма определения тематики НИР, когда Исполнитель, хорошо ориентируясь в задаче, находит собственное решение и стремится к его разработке с последующей реализацией и внедрением.
В такой форме научно-техническая задача исследования может быть сформулирована только весьма квалифицированным специалистом, хорошо осведомленным в потребностях рынка и технических возможностях удовлетворения этих потребностей. Именно в такой форме ставится задача исследования
научным руководителем в рамках магистерской учебной дисциплины «НИР».
Научный руководитель, являясь крупным специалистом в проблематике научного исследования, ставит конкретную задачу, ориентируясь на потенциал
магистранта.
7. Структура Технического задания
ТЗ должно содержать следующие разделы:
1. Назначение и принцип действия проектируемого устройства и системы, в которое устройство входит. (Например: проектируемое устройство относится к аппаратуре разведочной геофизики для исследования подповерхностных структур с обнаружением аномалий электромагнитными методами).
2. Структура и функции, выполняемые проектируемым устройством/
системой. (Например: система содержит:
 приемо-передающее устройство, предназначенное для приема и
излучения электромагнитной энергии с целью обеспечения,
12
 бортовой вычислительный комплекс, выполняющий задачи,
 антенно-фидерный тракт,
 интерфейс для связи с внешними устройствами,
 блок индикации и управления,
 и т.д.)
3. Основания для проведения НИР.
4. Исходные сведения.
5. Тактико-технические требования.
6. Методики и условия предъявления результатов работы Заказчику.
7. Выводы по проделанной работе.
8. Этапы и сроки выполнения НИР.
9. Заключение.
Формулировки каждого
пункта ТЗ должны быть тщательно рассмотрены и отредактированы специалистами предприятия - разработчика.
Например, при указании частоты передачи необходимо, кроме номинала, указывать точность установки, допустимую нестабильность и спектральную чистоту сигнала несущей частоты, указывать нагрузочные характеристики по
высокочастотным и низкочастотным цепям, в т.ч. по постоянному току и т.д.
Неоднозначные или неопределенные толкования пунктов ТЗ недопустимы ни
в каком случае, поскольку может привести к разному толкованию требований
Исполнителем и Заказчиком и, как следствие, решения не той задачи, которая
нужна Заказчику. В этом случае может возникнуть длительная тяжба, вплоть
до судебных разбирательств, поскольку Заказчик отказывается оплачивать
работу, которая ему не нужна. Если же точное толкование требования невозможно в связи с исходной неопределенностью, то допустимы формулировки
типа:« в процессе работы исследовать возможность ….», «решение о параметре принять после экспериментальных исследований макетного образца» и
т.д. Обтекаемые формулировки позволят избежать недоразумений между Исполнителем и Заказчиком.
8. Оформление диссертации
Диссертация является квалификационной работой, отражающей глубину подготовки автора и содержащая полученные им новые результаты научных исследований. Диссертационное исследование, представляемое к защите
на соискание ученой степени, оформляется в виде рукописи, объем которой
обычно не превышает 180-200 страниц текста, включая рисунки. Объем магистерской диссертации, как правило, не превышает 100 с. Текст набирается
13
шрифтом Times New Roman, кегль 14 и распечатывается на лазерном принтере. Необходимо печатать и брошюровать в твердом переплете не менее 5
экз.: 2 экз. кандидатской диссертации предоставляются официальным оппонентам, по одному экз. передаются в дела Диссертационного Совета и в научно-техническую библиотеку вуза для обеспечения возможности знакомства с
диссертацией любому заинтересованному лицу. Автору полезно сохранить 1
экз. для личного использования. Справка о передаче экз. диссертации в библиотеку входит в состав списка обязательных документов, предоставляемых в
Совет. Магистерскую диссертацию целесо-образно печатать в 2-х экз.
Формальные принципы оформления диссертации детально изложены в
ГОСТ Р 7.0.11-2011 [1].
Рукопись содержит ряд обязательных разделов.
9. Структура диссертации
Рукопись содержит:
 Титульный лист;
 Оглавление;
 Введение;
 Текст в составе порядка 4-5 Глав, разбитых на параграфы. Каждая
Глава должна завершаться Выводами;
 Заключение
 Список использованной литературы
 Приложения, в которые могут входить список условных обозначений и терминов, промежуточные математические выкладки, вынесенные из
основного текста, но служащие более глубокому пониманию рассуждений автора. В Приложениях приводят Акты практического внедрения и использования результатов диссертационного исследования автора.
Титульный лист содержит следующее:
 наименование организации, в которой выполнено диссертационное
исследование;
 статус диссертации – «на правах рукописи»;
 фамилию, имя и отчество соискателя;
 название диссертации;
 шифр и наименование специальности, по которой диссертация
представляется;
 ФИО научного руководителя (или консультанта) с указанием его
ученой степени и ученого звания;
 место и год написания диссертации.
14
Оформление разделов диссертации
Название диссертации играет важную роль в начальном процессе ознакомления читателя с работой. Поэтому автор диссертации должен тщательно
ознакомиться с паспортом специальности на сайте Минобрнауки России. Название диссертации в области технических наук должно быть достаточно
кратким, но, в тоже время, ёмким и однозначно описывать область и рамки
защищаемого исследования. Например: «Исследование методов построения и
погрешностей…», «Метод спектральной проекции для обработки результатов
измерений…»,
Не следует ограничивать рамки терминами типа «Алгоритм…» и т.п.,
особенно, если в диссертации рассматриваются также реализация устройства
на основе этого алгоритма и достигаемые характеристики.
Оглавление, как обычно, содержит перечень основных разделов с указанием номеров страниц для облегчения поиска этих разделов.
Введение содержит следующие обязательные, хорошо аргументированные, элементы:
 актуальность темы исследования,
 аналитическая оценка результатов освоения этой темы по трудам
отечественных и зарубежных исследователей,
 цели и задачи диссертационной работы,
 научная новизна,
 значимость работы для науки и практики,
 методология и использованные методы исследования,
 положения, выносимые на защиту,
 публикации автора по теме диссертации,
 апробация и достоверность результатов исследования.
Актуальность темы исследования. Содержит доказательную аргументацию необходимости исследования, имеющего существенное значение
для соответствующей отрасли знаний и в котором проведены научно обоснованные технические или технологические разработки, обеспечивающие достижение новых показателей развития народного хозяйства или обороноспособности страны. Актуальность темы исследования основывается на анализе
ситуации в области исследования на базе отечественных и зарубежных литературных источников, а также на патентной информации. Собственный опыт
автора проведения научно-исследовательских работ позволяет сделать заключение о недостаточной изученности ряда вопросов и необходимости проведения теоретико-экспериментальных исследований.
Аналитическая оценка результатов освоения темы по трудам отечественных и зарубежных исследователей. При работе над диссертацией
необходима проработка большого количества источников. Автору будет полезно при начале исследований завести на персональном компьютере специ15
альную папку, в которой следует фиксировать выходные данные каждого
просмотренного источника с кратким резюме. Эта папка позволит сформировать список использованной литературы, включая описания патентов и полезных моделей, приводимый в диссертации. Список источников, в кандидатской или докторской диссертации, как правило, содержит от 150 до 200 наименований. Большой перечень источников, проработанных автором, позволяет читателю сделать вывод о глубине освоения автором тематики исследования. Искать литературу необходимо по библиотечным фондам, в первую
очередь, используя ресурсы Internet.
Как правило, в источниках излагаются результаты, полученные в благоприятных условиях, например, при определенной температуре или определенном отношении сигнал/шум, а в реальных условиях могут встречаться
другие исходные данные, при которых возможны иные расчетные и экспериментальные характеристики. Поэтому автору диссертации следует оценить
возможность распространения результатов источника на другие исходные
данные. Если сведения, приведенные в источнике, не обеспечивают необходимых требований при работе в новых условиях, то автору диссертации следует выяснить причину и увидеть в этом возможность нового технического
решения, обоснованного и описываемого в последующих разделах диссертации. Часто так и происходит – автор вскрывает противоречия и недостатки
прототипа и находит новое решение.
Цели и задачи диссертационной работы. Цель диссертационного исследования исходит из решаемой задачи. Целью исследования, поставленной
в работе, является конечный результат работы, который должен быть достигнут в результате выполнения работы. Возможны ситуации, когда конечный
результат, т.е. цель, не достигается по объективным причинам. Автор в этом
случае должен доказательно показать невозможность достижения поставленной цели на современном этапе, например, в связи с несовершенством микроэлектронной базы и пр. При этом часто говорят: Отрицательный результат
– тоже результат. Однако, получение отрицательного результата всегда нежелательно, поэтому автор, начиная исследование, должен четко видеть или хотя бы просматривать сложности и тупики, в которые может попасть в процессе работы и, по возможности, заранее принимать меры, предотвращающие
нежелательный исход. Либо не браться за такую работу.
Цель работы обычно созвучна названию темы диссертационного исследования. Целью работы может быть описание и обоснование нового
принципа действия устройств или систем, новых методик измерения или извлечения и переработки информации, новых явлений и их практического использования, изучение характеристик, выявления закономерностей и т.д.
Формулировка цели исследований обычно начинается с преамбулы: «разработать..», «установить…», «обосновать…», «выявить…» и т.д.
После формулирования цели формируются задачи исследования (задачи диссертации). Задачи исследования определяют основные этапы исследо16
вания для достижения поставленной цели. Задачи излагаются в последовательном логическом порядке таким путем, чтобы решение последней задачи
являлось завершением исследования. Формулирование перечня задач требует
вычленения в цели диссертации отдельных, достаточно самостоятельных вопросов, без ответа на которые невозможно дальнейшее движение к достижению поставленной цели. Описание решения этих задач составляет содержание глав и параграфов диссертации, названия которых должны быть созвучны
поставленным задачам. При определении задач необходимо разбить исследование на основные этапы и в соответствии с их содержанием сформулировать задачи исследования. Каждому этапу обычно посвящается отдельная задача. Формулировка задач обычно начинается со слов: «Исследовать сущность», «разработать методику и принципы построения…», «уточнить определение», «систематизировать», «проанализировать», «уточнить и дополнить», «обосновать» и т.д.
Научная новизна исследования заключается в новых, ранее не встречавшихся в научных публикациях, подходах и принципах решения поставленных
задач, в исследовании новых явлений, обосновании новых методик измерений,
материалов и т.п. В работе должны быть указаны отличия от известных аналогов. Допускаются следующие выражения: «в отличие от существующих методов…»; «новая методика, позволяющая более эффективно…» и т.д. Очень эффектно выглядит демонстрация научной новизны в виде численных показателей
типа: «…методика, позволяющая в n раз повысить производительность системы
передачи информации при сохранении прежних энергетических показателей».
Важным аргументом в пользу новизны являются патенты.
Значимость работы для науки и практики - раздел, в котором необходимо показать достижения автора в области теории, а также значимость
(ценность) результатов работы для конкретной практической области. Кратко
(в двух-трех предложениях) приводятся результаты практического использования полученных результатов или рекомендации по их использованию. Полезно приводить в диссертации Акты внедрения результатов диссертационного исследования, выдаваемые Заказчиком НИР, что является важным подтверждением практической значимости исследования.
Методология и использованные методы исследования. Кратко перечисляются использованные методы аналитические методы (например, теория
вероятностей и матстатистика, спектральный анализ, нелинейное программирование и т.п.).
Достоверность результатов исследования. Подчеркивается справедливость результатов, полученных в результате корректного применения современных достижений теории и практики. Важно указать на совпадение теоретических и экспериментальных данных (при наличии последних).
Положения, выносимые на защиту. Очень важный раздел, в котором
формулируются в сжатом виде новые основные идеи, положенные в основу
диссертации. Автор должен весьма критически отнестись к формулировке
17
защищаемых положений, поскольку они, как правило, вызывают наибольшие
споры и критику в среде слушателей публичной защиты.
Публикации автора по теме диссертации. Перечисляется общее количество публикаций по теме диссертации с указанием количества публикаций в журналах, рекомендованных ВАК, а также количество патентов и докладов на научно-технических конференциях.
Апробация работы. Перечисляются научно-технические конференции,
семинары и т.п., на которых заслушивались и обсуждались сообщения автора.
Личный вклад автора. Отмечается, что научные и практические результаты диссертации получены лично автором. В статьях, выполненных с
соавторами, отмечается, что формулировка исходных положений, расчеты и
пр. выполнены в процессе коллективной работы.
Структура и объем диссертации. Перечисляются разделы диссертации. Указывается полное количество страниц текста, количество таблиц и рисунков, а также количество источников в списке использованной литературы.
Далее следует основной текст диссертации, сгруппированный по Главам или Разделам. Иллюстрации приводятся на отдельных листах со сквозной
нумерацией с текстом в соответствии с нормами представления графических
материалов. Целесообразно нумеровать иллюстрации с привязкой к Главам
или разделам. Это упрощает задачу поиска материала, сопутствующего иллюстрации. Ссылки на использованные литературные источники указываются цифрами в квадратных скобках. Текст также оформляется в соответствии с
действующими нормативами.
Экспериментальные исследования. Одной из важнейших необходимых составляющих диссертационного исследования является экспериментальное подтверждение теоретико-расчетных показателей. Задачей экспериментов
является доказательство верности теоретических предпосылок, на которых базируется позиция автора. Наличие подробно описанного эксперимента и получение результатов, совпадающих с теорией, всегда высоко расценивается читателями и оппонентами. Хорошо подготовленный и успешно проведенный эксперимент с получением положительных результатов позволяет уверенно прогнозировать коммерческую привлекательность технического решения и его широкое распространение.
К экспериментам необходимо тщательно готовиться, т.к. неудачно проведенный эксперимент ставит под сомнение теоретическую основу. Поэтому
все экспериментальные неудачи необходимо анализировать и выявлять сущность вызвавших это причин.
Если эксперимент проводится не в лабораторных, а натурных условиях,
то необходимо фиксировать как результаты измерений, так и параметры окружающей среды.
Все измерительные средства должны пройти поверку в органах стандартизации и метрологии и должны удовлетворять требованиям по параметрам, в т.ч. по погрешностям, теоретически предполагаемым.
18
Если эксперимент проводится коллективом, то все участники должны
пройти инструктаж по правилам безопасной работы, особенно, при использовании высоких напряжений или сложной механической техники. Результаты инструктажа в т.ч. по пожарной безопасности должны регистрироваться в
специальном журнале с личной подписью инструктируемого. Руководитель
работ должен строго следить за соблюдением правил работы и не допускать к
работам лиц, не прошедших инструктаж.
При оформлении диссертации автор может поступить двояко:
 экспериментальные исследования выносятся в самостоятельную Главу, как правило, четвертую, заключительную.
 приводить экспериментальные результаты непосредственно после
получения теоретических зависимостей и показателей.
Первый вариант позволяет подробно описать и объяснить принцип работы экспериментальной установки, поскольку конструкция установки и ее
особенности могут явиться known how, требующей скрупулезного описания.
Недостаток этого варианта состоит в разрозненности получаемых сведений.
Теоретическое обоснование или расчетные зависимости получают, обычно, в
более ранних Главах и читателю необходимо вернуться к более раннему материалу и напрячься для того, чтобы вспомнить, о чем идет речь. Более того,
экспериментальные результаты, как правило, несколько расходятся с результатами теории по множеству различных причин. Поэтому автор должен
вскрыть и объяснить причины расхождений, либо отнести эти расхождения к
пренебрежимым значениям, что также должно быть убедительно доказано.
Приведение результатов экспериментального подтверждения непосредственно после теоретического обоснования исходных предпосылок разумно
тем, что читатель, как говорят, «в теме». Описание экспериментальной установки несколько выходит за рамки теоретического материала, но с этим приходится мириться. Результаты экспериментальных исследований должны
быть надлежащим образом оформлены в виде таблиц или графических зависимостей понятных переменных и зафиксированы в протокольно. В Протоколе должно указываться место и время измерений, задача и условия эксперимента, используемые измерительные и пр. средства с указанием их инвентарных номеров, что позволит повторить эксперимент в случае необходимости.
Протокол подписывают все участники эксперимента и утверждает руководитель проекта или организации.
Если в процессе обработки результатов измерений автор использовал округления, пренебрежения высшими членами при разложении функциональных
зависимостей в ряд или другие приемы, то все они должны быть описаны.
В Заключении диссертации подводятся итоги проделанной работы,
концентрирующие итоги Выводов по Главам, отмечается степень выполнения
поставленных задач, а также формулируются направления и задачи исследований, выходящих за рамки диссертации, но которые, по мнению автора,
должны быть рассмотрены.
19
10. Автореферат диссертации на соискание ученой степени
Автореферат диссертации издается типографским способом в виде
брошюры размером ½ формата А4 в количестве не менее 200 экз.
Автореферат диссертации состоит из обложки, текста и списка работ автора, опубликованных по теме диссертационного исследования.
Содержание обложки соответствует титульному листу диссертации с указанием «Автореферат диссертации….».
Оборотная сторона обложки автореферата содержит следующее:
 Наименование организации, где вы полнена диссертация,
 ФИО, ученую степень и ученое звание научного руководителя
(консультанта),
 ФИО, ученые степени и ученые звания, а также место работы
официальных оппонентов,
 Наименование ведущей организации,
 Дату, время и место проведения заседания Диссертационного Совета, посвященного защите диссертации.
 Шифр Диссертационного Совета,
 Наименование и адрес организации, при которой создан Совет,
 Обращение к читателям автореферата отослать свой отзыв на имя
Ученого секретаря,
 Место, где можно ознакомиться с диссертацией до защиты. Как
правило, это библиотека организации, при которой создан Совет,
 Дату рассылки автореферата,
 ФИО, ученая степень и ученое звание Ученого секретаря Диссертационного Совета.
Кандидатуры официальных Оппонентов и ведущей организации утверждают на специальном заседании Диссертационного Совета, посвященного
рассмотрению заявления диссертанта на имя Председателя Диссертационного Совета с просьбой о принятии диссертации к защите.
Ведущей организацию назначают промышленное предприятие, на котором работают специалисты, известные в научных кругах своими достижениями в области теории и практики в сфере защищаемой диссертации, т.е.
специалисты, способные дать объективную оценку научной зрелости и квалификации соискателя. Также распространено назначать ведущую организацию из числа вузов, активно и плодотворно работающих в области, близкой
тематике диссертации.
Ведущая организация должна представить свой отзыв в Диссертационный Совет до начала заседания, посвященного защите диссертации.
20
Автореферат заранее предоставляется официальным оппонентам и членам Диссертационного совета для предварительного ознакомления. Кроме того, автореферат рассылается по вузам, промышленным предприятиям и организациям, работающим в сферах, близких тематике диссертации.
Дальнейшая структура автореферата соответствует официальной части
Введения диссертации и последующим разделам в сжатой форме. Разрешение
на публикацию Автореферата соискатель получает на предварительном заседании Диссертационного Совета, на котором принимается решение о допуске
диссертации к защите. На этом же заседании утверждаются кандидатуры
официальных оппонентов и ведущего предприятия. При первичном обращении соискателя в Диссертационный Совет с вопросом о возможности защиты
его диссертации, назначается группа экспертов в составе трех членов Совета.
Участники группы должны рассмотреть диссертацию по формальным признакам на соответствие паспорту специальности и тематике Совета. Решение
о возможности допуска к защите принимается только в случае положительного заключения экспертной группы
Процедура защиты диссертационной работы
Представление диссертации в Диссертационный Совет сопровождается
следующими документами:
1.Заявление соискателя о приеме диссертации к защите, написанное от руки (или заполненное по форме) с визой председателя диссертационного совета.
2. Личный листок по учету кадров, заверенный по месту работы (2 экз.).
3. Копия диплома о высшем образовании.
4. Удостоверение о сдаче экзаменов по программе кандидатского минимума. Выдается в отделе аспирантуры.
5. Справка о передаче автореферата и одного экз. диссертации в библиотеку организации, где выполнена работа. Выдается библиотекой.
5. Диссертация.
6. Заключение организации, где выполнялась работа о представлении ее
к защите. Этот документ составляется на основе обсуждения доклада соискателя на Научно-техническом совете предприятия или на Научно-техническом
семинаре вуза/кафедры. Заключение должно содержать оценку диссертационного исследования и квалификации соискателя.
7. Автобиография.
8. Сведения о ведущей организации, официальных оппонентах и научном руководителе. Что касается ведущей организации, то нужно только ее название. Необходимые сведения об оппонентах и научном руководителе:
 фамилия, имя, отчество;
 ученая степень и ученое звание;
 номер и дата выдачи диплома о присвоении ученой степени (полезно сразу же уточнить название и шифр специальности оппонентов,
это понадобится вам при оформлении документов после защиты);
21

паспортные данные: адрес регистрации, дата рождения (число, месяц, год), серия и номер паспорта, когда и каким отделением УВД
выдан.
9. Перечень канцелярских принадлежностей сообщит Ученый секретарь
диссертационного совета.
10. Необходимо позаботься о звукозаписывающей аппаратуре для фиксирования процесса защиты и последующего оформления стенограммы.
Дата защиты назначается не менее 1 месяца со дня рассылки автореферата. Перед защитой диссертант должен позаботиться о достаточном количестве и глубине наглядных иллюстрационных материалах, сопровождающих
защиту, удобных для восприятия слушателями.
Заседание Диссертационного Совета открывается исключительно при
наличии кворума не менее 2/3 членов совета) и полного комплекта необходимых документов. В открытом заседании по защите диссертации могут принять участие любые слушатели с правом задавать вопросы и получать на них
ответы.
Ведет заседание председатель Диссертационного Совета. Он объявляет
тему заседания и предоставляет слово Ученому секретарь для ознакомления
членов Совета с формальными документами, поступившими в Совет. Если у
членов Совета возникли вопросы по существу документов, то Ученый секретарь или соискатель дают исчерпывающие пояснения.
Затем предоставляется слово соискателю. В течение примерно 20 минут
он докладывает существо диссертационного исследования. После его доклада
Председатель приглашает всех присутствующих задавать вопросы диссертанту. После того, как вопросы у слушателей исчерпались, Председатель приглашает научного руководителя охарактеризовать соискателя и его работу.
После этого начинается свободная дискуссия членов Совета, в процессе
которой члены Совета должны дать критическую оценку диссертационного
исследования. По завершении дискуссии производится выбор счетной комиссии в составе 3 членов Совета. Наступает этап тайного голосования. Счетная
комиссия раздает Бюллетени каждому члену Совета под роспись. Каждый
член Совета должен сделать свой выбор и поставить отметку на заранее подготовленном бланке Бюллетеня «за» он или «против» присуждения соискателю искомой степени «кандидат технических наук». Бюллетени опускаются в
специальную урну. После перерыва на голосование и подсчет голосов, заседание продолжается. Председатель счетной комиссии объявляет результаты
голосования, озвучивая количество голосов, поданных «за», «против» и количество испорченных Бюллетеней. Протокол Счетной комиссии утверждается
простым большинством голосов членов Совета.
Если большинство голосов оказалось «за», то Председатель Совета поздравляет диссертанта с присуждением ему ученой степени кандидата технических наук. Следует отметить, что соискатель имеет право снять диссертацию с рассмотрения Диссертационным Советом в любое время.
22
По окончании процедуры голосования начинается обсуждение и редактирование проекта «Заключения Диссертационного Совета по результатам
защиты диссертационной работы. Окончательный вариант «Заключения»
принимается простым большинством голосов членов Совета.
После защиты диссертации наступает этап оформления стенограммы и
всего пакета документов для отправки в ВАК России для утверждения решения Диссертационного Совета.
23
ПРИЛОЖЕНИЕ
Патентные исследования
Всякое новое техническое предложение следует проверить на предмет
патентной чистоты по материалам патентных ведомств, прежде всего, России и США. Патентные сведения России сосредоточены на сайте Федерального института Патентной Собственности по адресу www.fips.ru. Материалы
патентного ведомства США размещены по адресу www.uspto.gov. При регистрации используйте в качестве логина и пароля слово guest. Сайты патентных ведомств других стран размещены в Internet по адресу
http://www.seneschal.ru/articles/24
В процессе поиска необходимо найти несколько достаточно близких
технических вариантов, которые, тем не менее, не обеспечивают решение поставленной задачи, поскольку направлены на достижение другой цели. Эти
варианты носят название «аналогов». Наиболее близкий аналог называют
«прототипом». Вместе с тем, автор должен увидеть причины, ограничивающие использование найденных вариантов для решения задачи и понять какие
изменения необходимо внести в прототип с тем, чтобы поставленная цель
была достигнута. Вполне вероятно, что будет найден вариант, полностью отвечающий поставленной задаче. В этом случае следует принять решение либо
об отказе о проведении исследования, либо об использовании готового решения, защищенного патентом. Это связано с проблемой авторского права, т.е. с
оплатой авторского вознаграждения. Но следует иметь в виду, что квалифицированный инженер всегда способен найти изъян в известном техническом
решении и разработать собственное решение, свободное от вскрытого недостатка.
Прежде, чем приступать к оформлению заявки на патентование, необходимо определить преимущества заявляемого решения относительно прототип
и получить убедительные доказательства этого, расчетно-аналитическим путем. Эти доказательства войдут составной частью в заявку на патент. Доказательства должны быть лишены эмоциональной окраски и явиться убедительным материалом для экспертизы, проводимой ФИПС в процессе работы над
заявкой. Важнейшее условие патентоспособности изобретения - его новизна.
Изобретение является новым, если оно не известно из состояния уровня техники на момент подачи заявки.
Структура заявки на патентование нового технического решения
Заявка на изобретение состоит из описания, формулы, реферата и чертежей. При работе по составлению заявки на патент много полезных сведений
можно получить по адресу: http://intelrights.ru/patentnoe-pravo.html и др.
Структуру заявки лучше всего рассмотреть на конкретном примере, который
24
приводится ниже. Комментарии набраны курсивом в скобках сразу за комментируемым разделом.
МПК: А61В 8/00
(МПК – международная патентная классификация, А61В8/00 – один из
ее классов, определяющий. Обозначения: раздел А – удовлетворение жизненных потребностей человека, А61 – медицина и ветеринария; гигиена … . Целесообразно использовать класс заявки на патент по прототипу)
Устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики (название технического решения)
Техническое решение относится к области медицинского приборостроения и может быть использовано для дистанционных исследований состояния внутренних органов методами ультразвуковой диагностики. (Область техники, к которой относится изобретение).
Известна «Автоматическая система ультразвукового анализа и диагностики» на основе эффекта Допплера, содержащая корпус, источник питания,
датчик в виде двух пьезоэлементов, передатчик, приемник, блок обработки
сигнала, цифровой индикатор, звуковой сигнализатор и кнопки управления,
причем вход датчика соединен с выходом передатчика, а выход датчика с
входом приемника, выход передатчика соединен с входом приемника, выход
которого соединен с входом блока обработки сигнала, отличающаяся тем, что
она дополнительно имеет съемный аналого-цифровой преобразователь, вход
которого подключен с помощью разъемного соединения к выходу блока обработки сигнала; первый мобильный телефон, подключенный с помощью кабеля с разъемами к выходу съемного аналого-цифрового преобразователя и
являющийся дополнительным передатчиком, передающим информацию в виде Допплеровского спектра с блока обработки сигнала по радиоканалу; второй мобильный телефон, являющийся дополнительным приемником, принимающим информацию, передаваемую первым мобильным телефоном по радиоканалу; персональный компьютер, подключенный с помощью кабеля с
разъемами ко второму мобильному телефону и являющийся анализатором
информации в виде Допплеровского спектра, полученной по радиоканалу через первый и второй мобильные телефоны со съемного аналого-цифрового
преобразователя. (Патент на полезную модель РФ № 52695, опубл.
27.04.2006). (Описание аналога)
Недостаток системы состоит в невозможности получения изображений
внутренних органов и структур пациента для диагностики при проведении
ультразвуковых исследований в дистанционном режиме. (Критика аналога)
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, является
устройство для ультразвуковой диагностики, используемое для неинвазивного определения температуры биологических объектов внутри живого организма. Устройство содержит ультразвуковой преобразователь (далее ультра25
звуковой датчик), соединенный через коммутатор каналов с блоком формирования J акустических каналов (далее блок формирования пространственных
акустических каналов), приемник сигналов изображения (далее приемник),
блок развертки, генератор, сканконвертор, блок памяти (далее устройство памяти), блок сравнения, вычислитель, монитор, термостат, К-ступенчатый регулятор температуры термостата, частотомер, многоканальный J·N приемник,
содержащий J блоков N канальных последовательно соединенных полосовых
фильтров, детекторов и интеграторов, J блоков выбора сигнала максимальной
амплитуды и блок сравнения. (Патент РФ № 2308228, БИ №29 от 20.10.2007).
(Описание прототипа).
Далее будем считать, что ультразвуковой датчик, коммутатор каналов,
блок формирования пространственных акустических каналов, приемник, блок
развертки и генератор входят в состав удаленного рабочего места (где находится пациент), а устройство памяти и монитор входят в состав диагностического центра (где находится квалифицированный в области ультразвуковых
исследований врач-специалист). (Этот раздел, связанный с переименованием
не обязательно имеет место в каждой заявке, но часто бывает полезным).
Недостатком известного устройства (далее устройства для дистанционной ультразвуковой диагностики) является невозможность проведения ультразвуковых исследований в дистанционном режиме, когда пациент и квалифицированный в области ультразвуковых исследований врач-специалист находятся на значительном удалении друг от друга. (Критика прототипа).
В основу технического решения положена задача проведения ультразвуковых исследований в дистанционном режиме.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для дистанционной
ультразвуковой диагностики, содержащем удаленное рабочее место, включающее ультразвуковой датчик, коммутатор каналов, блок формирования
пространственных акустических каналов, приемник, блок развертки и генератор, и диагностический центр, включающий устройство памяти и монитор,
согласно полезной модели, удаленное рабочее место дополнительно содержит
аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь пакета данных,
передатчик пакета данных, генератор синхроимпульсов и первый приемопередатчик командной линии связи, а диагностический центр дополнительно
содержит приемник пакета данных, узел разборки пакета данных, преобразователь координат и второй приемо-передатчик командной линии связи, причем первый приемо-передатчик командной линии связи соединен со вторым
приемо-передатчиком командной линии связи, а к выходу ультразвукового
датчика (находящегося в непосредственном контакте с телом пациента) последовательно подключены, коммутатор каналов, блок формирования пространственных акустических каналов, приемник, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь пакета данных, передатчик пакета данных,
приемник пакета данных, узел разборки пакета данных, преобразователь координат, устройство памяти и монитор, при этом второй вход блока форми26
рования пространственных акустических каналов соединен с первым выходом генератора, первым входом генератора синхроимпульсов и входом блока
развертки, чей выход соединен с третьим входом блока формирования пространственных акустических каналов и со вторым входом формирователя пакета данных, ко второму выходу АЦП подключен второй вход генератора
синхроимпульсов, чей выход подключен к третьему входу формирователя пакета данных, ко второму входу АЦП подключен второй выход генератора, ко
второму входу преобразователя координат подключен второй выход узла разборки пакета данных. (Излагается сущность изобретения. По сути, в этом
разделе дается изложение формулы изобретения).
(Далее следует перечисление чертежей, поясняющих сущность и работу изобретения на основе схем, графиков, таблиц и т.п. ).
На фиг.1 приведена структурная схема устройства для дистанционной
ультразвуковой диагностики. На фиг. 2 приведена структура пакета данных,
передаваемых с удаленного рабочего места в диагностический центр.
Фиг.1
Фиг. 2
27
Устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики
(Далее следует описание работы предлагаемого технического решения
со ссылками на графический материал. В первую очередь перечисляются
блоки в соответствии с их нумерацией, наименованием и связями).
Устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики содержит
удаленное рабочее место 1 и диагностический центр 2. Причем в удаленном
рабочем месте 1 расположены последовательно соединенные ультразвуковой
датчик 3, коммутатор каналов 4, блок формирования пространственных акустических каналов 5, приемник 6, АЦП 7 , формирователь пакета данных 8 и
передатчик пакета данных 9. При этом второй вход блока формирования пространственных акустических каналов 5 соединен с выходом блока развертки
10, вход которого подключен к первому выходу генератора 11, к третьему
входу блока формирования пространственных акустических каналов 5 и к
первому входу генератора синхроимпульсов 12, второй вход которого соединен со вторым выходом АЦП 7, а его второй вход подключен ко второму выходу генератора 11. Выход блока развертки 10 подключен ко второму входу
формирователя пакета данных 8, чей третий вход подключен к выходу генератора синхроимпульсов 12. Удаленное рабочее место 1 также содержит первый приемо-передатчик командной линии связи 13. Диагностический центр 2
содержит последовательно соединенные приемник пакета данных 14, узел
разборки пакета данных 15, преобразователь координат 16, устройство памяти 17, монитор 18, причем второй выход узла разборки пакета данных 15 подключен ко второму входу преобразователя координат 16, а вход приемника
пакета данных 14 подключен к выходу передатчика пакета данных 9, расположенного в удаленном рабочем месте 1. Диагностический центр 2 также содержит второй приемо-передатчик командной линии связи 19, который соединен с первым приемо-передатчиком командной линии связи 13, расположенном в удаленном рабочем месте 1.
Работает устройство следующим образом. Ультразвуковой датчик 3 находится в непосредственном контакте с телом пациента. Генератор 11 формирует две бесконечные последовательности электрических импульсов. Импульсы с первого выхода генератора 11 необходимы для создания ультразвуковой волны в исследуемой области тела пациента. Этими импульсами запускаются блок развертки 10 и генератор синхроимпульсов 12. Импульсы со
второго выхода генератора 11 используются для запуска АЦП 7.
Формирование пространственных акустических каналов производится
следующим путем. Блок развертки 10 представляет собой счетчик номера луча,
а блок формирования пространственных акустических каналов 5 - многоканальный формирователь кодов задержки по времени для ориентации текущего луча
в необходимом направлении с целью формирования растрового изображения в
полярной системе координат. Количество каналов излучения ультразвукового
сигнала определяется количеством элементов пьезопреобразователя ультразвукового датчика 3, который представляет собой сканирующую антенную решет28
ку и варьируется в достаточно больших пределах, число элементов пьезопреобразователя ультразвукового датчика 3 в различных конструкциях достигает 1000
и более (Л.В.Осипов «Ультразвуковые диагностические приборы», Москва:
ВИДАР, 1999 г.). Число лучей, смещаемых при сканировании пространства
один относительно другого, как правило, не превышает 60. Этого значения достаточно для анализа полученного видеоизображения.
Каждый элемент пьезопреобразователя в составе ультразвукового датчика
3 возбуждается импульсным сигналом генератора 11, задержанным по времени
на различные значения в блоке формирования пространственных акустических
каналов 5, на который поступают коды задержки по времени с блока развертки
10. Каждый элемент пьезопреобразователя преобразует энергию возбуждающего электрического импульса в ультразвуковой сигнал и излучает его в тело пациента. Сложение в пространстве парциальных ультразвуковых лучей обеспечивает уменьшение ширины диаграммы направленности ультразвукового датчика 3. Задержка каждого из парциальных лучей на индивидуальное время, изменяемая с каждым импульсом генератора 11, обеспечивает отклонение суммарного луча, а управление задержками обеспечивает сканирование пространства достаточно узким ультразвуковым лучом. Таким путем достигается обзор
пространства с целью формирования изображения. Ультразвуковой датчик 3
находится в непосредственном контакте с телом пациента. Зондирующий акустический (ультразвуковой) сигнал, формируемый ультразвуковым датчиком 3,
поступает в тело пациента. Сигнал, отраженный от внутренних органов, поступает в аппаратуру через тот же ультразвуковой датчик 3.
Коммутатор каналов 4 обеспечивает переключение излучаемых и принимаемых сигналов в режиме прием – передача с целью развязки достаточно
мощного зондирующего сигнала с выходов блока формирования пространственных акустических каналов 5 от входа приемника 6.
В процессе формирования текущего луча развертки, акустический сигнал,
отраженный от внутренних тканей пациента, преобразуется в электрический
сигнал с помощью ультразвукового датчика 3, и через последовательно соединенные коммутатор каналов 4 и блок формирования пространственных акустических каналов 5, поступает на вход приемника 6. Запуск аналого-цифрового преобразователя 7 производится импульсами со второго выхода генератора 11, следующими со значительно более высокой частотой, нежели частота зондирующих
импульсов с первого выхода генератора 11. Допустим необходимо исследовать
внутренние органы на глубину тела до 30 см. Для этого необходима частота следования зондирующих импульсов порядка (1 – 2) кГц. Если принять необходимую разрешающую способность по глубине 1 мм, то на одном луче необходимо
преобразовать в цифровую форму 300 отсчетов. Поэтому частота импульсов со
второго выхода генератора 11 должна быть равна (300 - 600) кГц. В момент окончания аналого-цифрового преобразования на втором выходе АЦП 7 формируется импульс «конец преобразования», по которому можно считывать цифровой
код с первого выхода АЦП 7.
29
Передача оцифрованных отраженных сигналов в диагностический
центр 2 (где воспроизводят изображение для диагностики квалифицированным в области ультразвуковых исследований врачом-специалистом) производится в пакетном режиме в следующем порядке. Каждое поле пакета (фиг.2)
состоит из фиксированного количества бит, назначаемых при проектировании
аппаратуры. Это позволяет в диагностическом центре 2 (на приемном конце)
выделить из пакета отдельные информационные составляющие. Первое поле
содержит синхроимпульсы первого рода, свидетельствующие о начале нового луча. Второе поле переносит номер текущего луча, получаемый с выхода
блока развертки 10. Затем идут поля цифровых кодов от первой до i – ой точки отсчетов отраженного сигнала, получаемые с первого выхода аналогоцифрового преобразователя 7. Каждый код аналого-цифрового преобразователя (АЦП) отделяется от следующего кода синхроимпульсами второго рода.
Сборка пакета производится в формирователе пакета данных 8. На
первый его вход поступают коды с выхода АЦП 7, на второй его вход поступают сигналы с выхода блока развертки 10, а на третий его вход поступают
синхроимпульсы первого рода с генератора синхроимпульсов 12 под воздействием зондирующего импульса с выхода генератора 11. Синхроимпульсы
второго рода, разделяющие цифровые коды с выхода АЦП 7 поступают также
с генератора синхроимпульсов 12, которые формируются под воздействием
импульса «конец преобразования» со второго выхода АЦП 7.
Сформированный пакет данных поступает на вход передатчика пакета
данных 9, который осуществляет передачу пакетов данных. Эти пакеты данных принимают приемником пакета данных 14 и подают на узел разборки пакета данных 15, где производится выделение из общего пакета информационных составляющих. Данные, поступающие с приемника пакета данных 14,
сформированы в полярной системе координат: номер луча и цифровые коды
мгновенных значений сигналов, отраженных от внутренних органов. С первого выхода узла разборки пакета данных 15 поступает код номера луча, со второго выхода - коды мгновенных значений отраженных сигналов в порядке
возрастания глубины (или увеличении времени относительно момента излучения зондирующего импульса). В следующем пакете содержится аналогичная комбинация следующего номера луча и цифровых отсчетов отраженных
сигналов. По завершении передачи информации от последнего луча, следующим пакетам передается информация о начальном луче. Так продолжается
все время проведения ультразвукового исследования.
Преобразователь координат 16 служит для перевода значений из полярной в Декартову систему координат, поскольку монитор 18 имеет, как
правило, прямоугольную (т.е. Декартову) развертку. На мониторе 18 индицируется изображение исследуемой области.
Квалифицированный в области ультразвуковых исследований врачспециалист, наблюдая изображение в процессе диагностирования, отдает устные команды на перемещение ультразвукового датчика 3. Эти команды в ре30
жиме диалога передаются по командной линии связи, включающей первый
приемо-передатчик командной линии связи 13 и второй приемо-передатчик
командной линии связи 19, и поступают для исполнения на удаленное рабочее место 1, например, медицинской сестре или фельдшеру.
Таким образом, заявляемое устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики позволяет проводить ультразвуковые исследования в дистанционном режиме при размещении квалифицированного в области ультразвуковых исследований врача-специалиста и пациента на значительном удалении друг от друга. Не менее важной является и социальная составляющая
технического решения поставленной задачи. Процедура УЗИ становится доступной для жителей малых населенных пунктов, погранзастав, геологических
экспедиций, кораблей и пр. мест пребывания людей, оторванных от крупных
населенных пунктов.
Формула изобретения
Устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики, содержащее удаленное рабочее место, включающее ультразвуковой датчик, коммутатор каналов, блок формирования пространственных акустических каналов,
приемник, блок развертки и генератор, и диагностический центр, включающий устройство памяти и монитор, отличающееся тем, что удаленное рабочее
место дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
формирователь пакета данных, передатчик пакета данных, генератор синхроимпульсов и первый приемо-передатчик командной линии связи, а диагностический центр дополнительно содержит приемник пакета данных, узел разборки пакета данных, преобразователь координат и второй приемопередатчик командной линии связи, причем первый приемо-передатчик командной линии связи соединен со вторым приемо-передатчиком командной
линии связи, а к выходу ультразвукового датчика (находящегося в непосредственном контакте с телом пациента) последовательно подключены, коммутатор каналов, блок формирования пространственных акустических каналов,
приемник, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь пакета
данных, передатчик пакета данных, приемник пакета данных, узел разборки
пакета данных, преобразователь координат, устройство памяти и монитор,
при этом второй вход блока формирования пространственных акустических
каналов соединен с первым выходом генератора, первым входом генератора
синхроимпульсов и входом блока развертки, чей выход соединен с третьим
входом блока формирования пространственных акустических каналов и со
вторым входом формирователя пакета данных, ко второму выходу АЦП подключен второй вход генератора синхроимпульсов, чей выход подключен к
третьему входу формирователя пакета данных, ко второму входу АЦП подключен второй выход генератора, ко второму входу преобразователя координат подключен второй выход узла разборки пакета данных.
31
Реферат
Реферат служит для краткого изложения описания изобретения, включающего название изобретения, характеристику области техники, к которой
относится изобретение, и/или области применения, если это не ясно из названия, характеристику сущности изобретения с указанием достигаемого технического результата. Сущность изобретения излагается в свободной форме с
указанием всех существенных признаков изобретения
Объем текста реферата обычно не превышает 1000 печатных знаков.
Ниже приводится пример реферата приведенного выше технического
решения.
Пример Реферата
Устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики
Техническое решение относится к области медицинского приборостроения и может быть использовано при дистанционных иссле-дованиях состояния внутренних органов методами ультразвуковой диагностики.
Технический результат заключается в проведении ультразвуковых исследований в дистанционном режиме. Это достигается тем, что устройство
для дистанционной ультразвуковой диагностики дополнительно содержит в
удаленном рабочем месте (где находится пациент): передатчик пакета данных, который в пакетном режиме передает цифровые отсчеты в диагностический центр (где находится квалифицированный в области ультразвуковых исследований врач-специалист), где они принимаются приемником пакета данных, разбираются в узле разборки пакета данных, преобразуются из полярной
системы координат в Декартову в преобразователе координат и поступают на
монитор, где индицируется изображение исследуемой области; первый приемо-передатчик командной линии связи, по которой в режиме диалога из диагностического центра с помощью второго приемо-передатчика командной линии связи передаются устные команды на перемещение ультразвукового датчика.
Теоретическое обоснование предлагаемого технического решения
Любая техническая идея, в т.ч. защищаемая патентом, должна быть
теоретически обоснована с целью получения расчетных параметров, позволяющих оценить возможность и целесообразность технической реализации
идеи для практического применения.
Возможны два пути получения таких сведений: аналитический и с помощью математического (компьютерного) моделирования.
В любом варианте начать следует с формульного описания входных переменных и тракта преобразования сигнала с использованием, если это требуется, интегро-дифференциальных уравнений. Выходные характеристики
32
получают путем выполнения необходимых математических преобразований.
Всегда полезно выделить случайные составляющие, которые определяют характер и случайные параметры выходных процессов. Математическое ожидание и дисперсия выходного процесса являются важнейшими параметрами,
подлежащими оценке. При этом необходимо определиться с законами распределения случайных величин и использовать аппарат теории вероятностей
и матстатистики.
Получение аналитического выражения - это большой, но плодотворный труд, позволяющий исследовать техническое решение с разных позиций
и производить сопоставление с другими решениями. Однако, получение анали-тического выражения возможно не всегда или требует слишком громоздких преобразований.
Поэтому получил развитие другой путь – компьютерное моделирование. Разработано большое количество программных сред, позволяющих
автоматизировать процессы обработки сигналов. Например: Lab view (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) — это среда разработки и
платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования фирмы National Instruments. Из стандартных блоков библиотеки Lab view набираются необходимые комбинации, задаются формы и параметры сигналов, включая случайные, и получают графические/табличные
результаты преобразований сигналов такой цепью.
Несомненное преимущество использование подобных сред – скорость
получения результатов. Однако всегда имеется опасность не увидеть важной
особенности, т.к. пространство блоков и сигналов проектировщик задает сам.
Здесь уместно вспомнить крылатое выражение одного из столпов компьютеризации Дж. Вейценбаума: «Программист живет в мире, созданном им самим,
и который может существенно отличаться от реального».
Но, тем не менее, моделирование — компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере или на группе взаимодействующих компьютеров реализует модели некоторых систем, слишком сложных для аналитического исследования. Компьютерное моделирование является одним из
эффективных методов изучения сложных систем, поскольку допускает т. н.
вычислительные эксперименты, когда реальные эксперименты затруднены
из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат.
Содержание научно-исследовательской работы магистранта
Содержание научно-исследовательской работы определяется выпускающей кафедрой, осуществляющей магистерскую подготовку. Возможны
разнообразные формы НИР:
-осуществление научно-исследовательских работ в рамках хоздоговорной и/или госбюджетной тематики кафедры, а также работ по выполнению
грантов;
33
-участие в организации и проведении научных, научно-практических
конференций, круглых столов, дискуссиях, диспутах, организуемых кафедрой
и СФУ;
- самостоятельное предложение проектов для исследований по актуальной проблеме в рамках магистерской диссертации;
- ведение библиографической работы с привлечением современных информационных и коммуникационных технологий;
- рецензирование научных статей;
- разработка страниц сайтов кафедр;
Итоги проделанной работы представляются в виде отчетов, рефератов,
статей и докладов на научно-технических конференциях различных рангов,
заявок на патентование и на государственную регистрацию программных
продуктов для ЭВМ.
Научный руководитель магистерской программы устанавливает обязательный перечень форм научно-исследовательской работы для магистрантов
первого и второго годов обучения (в том числе необходимых для получения зачетов по научно-исследовательской работе в семестре) и степень участия в научно-исследовательской работе магистрантов в течение всего периода обучения.
Содержание научно-исследовательской работы студента-магистранта в
каждом семестре указывается в Индивидуальном плане магистранта. План
научно-исследовательской работы разрабатывается научным руководителем
магистранта, утверждается на заседании кафедры и фиксируется по каждому
семестру в отчете по научно-исследовательской работе.
Сроки проведения и основные этапы научно-исследовательской
работы магистранта
НИР магистрантов выполняется на протяжении всего периода обучения
в магистратуре. На первом году обучения она осуществляется одновременно
с учебным процессом, на втором году обучения – в процессе работы над магистерской диссертации.
Основными этапами НИР являются:
1) планирование НИР:
-ознакомление с тематикой научно-исследовательских работ в данной
сфере;
-выбор магистрантом темы исследования;
- написание реферата по избранной теме;
2)непосредственное выполнение научно-исследовательской работы;
3)корректировка плана проведения НИР в соответствии с полученными
результатами;
4) составление отчета о научно-исследовательской работе;
5) публичная защита выполненной работы.
Планирование НИР магистрантов по семестрам отражается в индивидуальном плане работы магистранта.
34
Результатом научно-исследовательской работы магистрантов, обучающихся по магистерской программе первого года обучения является выбор темы исследования, написание реферата или статьи по избранной теме
и доклада на студенческую научную конференцию СФУ.
Результатом научно-исследовательской работы во втором году является:
утвержденная тема диссертации и план-график работы над диссертацией с
указанием основных мероприятий и сроков их реализации; постановка целей и
задач диссертационного исследования; определение объекта и предмета исследования; обоснование актуальности выбранной темы и характеристика современного состояния изучаемой проблемы; характеристика методологического
аппарата, который предполагается использовать, подбор и изучение основных
литературных источников, которые будут использованы в качестве теоретической базы исследования. Осуществляется сбор фактического материала для
проведения диссерта-ционного исследования.
Результатом научно-исследовательской работы является подробный обзор литературы по теме диссертационного исследования, который основывается на актуальных научно-исследовательских публикациях и содержит анализ
основных результатов и положений, полученных ведущими специалистами в
области проводимого исследования, оценку их применимости в рамках диссертационного исследования, предполагаемый личный вклад автора в разработку темы. Основу обзора литературы должны составлять источники, раскрывающие теоретические аспекты изучаемого вопроса, в первую очередь научные
монографии и статьи научных журналов. К концу обучения должна быть
представлена диссертационная работа, обсуждаемая на заседаниях кафедры.
Руководство и контроль научно-исследовательской работы магистрантов
Руководство общей программой НИР и работой над диссертацией осуществляется научным руководителем магистерской программы.
Обсуждение плана и промежуточных результатов НИР проводится
на выпускающей кафедре СФУ, осуществляющей подготовку магистров, в
рамках научно - исследовательского семинара с привлечением научных руководителей.
Результаты научно-исследовательской работы должны быть оформлены в
письменном виде (отчет) и представлены для утверждения научному руководителю. Отчет о научно-исследовательской работе магистранта с визой научного
руководителя должен быть представлен на выпускающую кафедру. К отчету
прилагаются ксерокопии статей, тезисов докладов, заявок на патентование,
опубликованных или принятых к опубликованию, а также докладов и выступлений магистрантов в рамках научно-исследовательских семинаров кафедры.
Магистранты, не предоставившие в срок отчета о научноисследовательской работе и не получившие зачета, к сдаче экзаменов и предзащите магистерской диссертации не допускаются.
35
Литература
Диссертация и автореферат диссертации. Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р7.0.11-2011. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.
36
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
395 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа