Podstawy metrologii

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 10/+, C 4/+, L 16/+, Razem: 30 godzin

Brak przedmiotów wprowadzających

I semestr / Elektronika i Telekomunikacja / wszystkie specjalności

dr inż. Tomasz Ciechulski

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 10

2. Udział w laboratoriach / 16

3. Udział w ćwiczeniach / 4

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 8

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 16

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 4

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach / 4,5

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 12

13. Udział w egzaminie / 0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 74,5 godz. / 3 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 34,5 godz. / 1 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 58 godz. / 2 ECTS

Przedmiot służy poznaniu miejsca i roli metrologii we współczesnym społeczeństwie. Definiuje podstawowe pojęcia z zakresu metrologii oraz przedstawia Międzynarodowy układ jednostek miar. Opisuje budowę oraz przeznaczenie wzorców wielkości elektrycznych i czasu. Wyjaśnia istotę podstawowych metod pomiarowych. Zapoznaje z zasadami: użytkowania przyrządów analogowych i cyfrowych oraz wykonywania pomiarów bezpośrednich i pośrednich podstawowych wielkości elektrycznych. Wprowadza pojęcie niepewności pomiaru oraz przedstawia zasady szacowania niepewności pomiarów zarówno bezpośrednich, jak i pośrednich.

Wykłady / 10 godzin / metody dydaktyczne: Wykłady są realizowane metodą podającą z wykorzystaniem niezbędnych przykładów. Jest to werbalno-wizualna prezentacja treści programowych z wykorzystaniem technik audiowizualnych oraz elementów metod aktywizujących. Podanie informacji teoretycznych i wskazanie przykładów ilustrujących praktykę. Podanie tematów do samodzielnego studiowania.

1. Pojęcia podstawowe metrologii. Jednostki i układy miar. / 2 godziny /

Zasady realizacji i zaliczenia przedmiotu. Metrologia i jej zadania. Obszary działalności metrologii. Słownik VIM. Obiekt fizyczny. Wielkość. Wielkość mierzalna. Wartość wielkości. Pomiar. Wynik pomiaru. Układ wielkości. Wielkość podstawowa i pochodna. Jednostka miary. Międzynarodowy układ jednostek miar SI. Przedrostki SI. Pisanie nazw i oznaczeń jednostek SI. Jednostki spoza SI.

2. Urządzenia i metody pomiarowe. / 2 godziny /

Metoda pomiarowa. Klasyfikacja metod pomiarowych. Metody bezpośrednie, pośrednie i złożone. Metody porównawcze. Metody przetwarzania. Klasyfikacja urządzeń pomiarowych. Wzorzec jednostki miary. Hierarchia wzorców. Właściwości metrologiczne wzorców. Wzorce jednostek wielkości elektrycznych. Przyrządy pomiarowe. Stała przyrządu. Rozdzielczość. Wyrażanie niedokładności przyrządu pomiarowego.

3. Matematyczne podstawy opracowania wyniku pomiaru. / 2 godziny /

Zmienna losowa jako model wyniku eksperymentu. Rozkład zmiennej losowej. Podstawowe parametry rozkładów (wartość oczekiwana, wariancja, odchylenie standardowe). Podstawowe rozkłady wykorzystywane w metrologii. Pojęcie i własności estymatora. Estymacja punktowa wartości średniej i wariancji. Estymacja przedziałowa. Przedział ufności, poziom ufności.

4. Szacowanie niepewności pomiarów. / 2 godziny /

Niepewność pomiaru. Źródła niepewności pomiaru. Wyznaczanie niepewności standardowej metodą typu A i B. Niepewność pomiaru bezpośredniego i pośredniego. Niepewność rozszerzona bezwzględna i względna. Reguły zapisu wyniku końcowego pomiaru. Zasady sporządzania wykresów. Aproksymacja i jej metody. Skala logarytmiczna. Miara decybelowa.

5. Oscyloskopy analogowe. / 2 godziny /

Ogólna budowa jednokanałowego oscyloskopu analogowego. Zasada działania lampy oscyloskopowej. Sposób powstawania oscylogramu na ekranie oscyloskopu. Zadania toru X i toru Y. Praca normalna i automatyczna generatora podstawy czasu. Praca generatora podstawy czasu w trybie NORM i AUTO. Znaczenie źródła i poziomu wyzwalania w stabilizacji oscylogramu. Kolokwium zaliczające.

Ćwiczenia rachunkowe / 4 godziny /

1. Szacowanie niepewności pomiarów bezpośrednich / 2 godziny /

2. Szacowanie niepewności pomiarów pośrednich / 2 godziny /

Laboratoria / 16 godzin /

1. Zasady wykonywania pomiarów i opracowywania ich wyników. / 4 godziny /

Zapoznanie z przepisami BHP. Zapoznanie z podstawowymi przyrządami pomiarowymi. Dobór podzakresu pomiarowego do wartości mierzonej. Pośredni odczyt wskazania przyrządu analogowego z wykorzystaniem odpowiedniego ocyfrowania podziałki. Rozdzielczość pomiaru. Rozdzielczość przyrządu cyfrowego. Sporządzenie wykresów z wykorzystaniem skali liniowej i logarytmicznej, aproksymacja metodą graficzną i analityczną.

2. Pomiary bezpośrednie podstawowych wielkości elektrycznych. / 4 godziny /

Pomiary jednokrotne prądu i napięcia stałego oraz rezystancji przyrządami analogowymi i cyfrowymi. Bezpośredni odczyt wskazania przyrządu analogowego. Odczyt wskazania omomierza analogowego (nieliniowa podziałka). Seria pomiarów napięcia stałego. Oszacowanie niepewności przeprowadzonych pomiarów.

3. Pomiary pośrednie. Wyznaczanie charakterystyk układów. / 4 godziny /

Pomiary pośrednie wybranych wielkości elektrycznych. Oszacowanie niepewności przeprowadzonych pomiarów. Wykorzystanie generatora pomiarowego jako źródła napięcia zmiennego. Wyznaczenie charakterystyki amplitudowej czwórnika. Pomiary charakterystyki przetwarzania wybranego układu.

4. Wykorzystanie oscyloskopu analogowego w pomiarach. / 4 godziny /

Dobór nastaw oscyloskopu do badanego sygnału. Stabilizacja oscylogramu. Pomiary parametrów sygnałów: okres, czas trwania impulsu, czas narastania zbocza, napięcie międzyszczytowe.

Podstawowa:

1. Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A.: Metrologia elektryczna. Wyd. 11, WNT, Warszawa 2015 (lub wcześniejsze).

2. Rydzewski J.: Pomiary oscyloskopowe, WNT, Warszawa 2007.

Uzupełniająca:

1. Dusza J., Gortat G., Leśniewski A.: Podstawy miernictwa, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2007.

2. Jakubiec J.: Błędy i niepewności danych w systemie pomiarowo-sterującym, Politechnika Śląska, Gliwice 2010.

3. Zatorski A., Sroka R.:, Podstawy metrologii elektrycznej, Wydawnictwo AGH, Kraków 2011.

Symbol i nr efektu modułu / efekt kształcenia / odniesienie do efektu kierunkowego

W1 / Student ma wiedzę w zakresie matematyki, obejmującą parametry rozkładu zmiennej losowej oraz zna i rozumie rozkłady prawdopodobieństwa zmiennej losowej. / K_W01

W2 / Student ma wiedzę w zakresie w zakresie fizyki, obejmującą elektryczność i magnetyzm w zakresie niezbędnym do zrozumienia podstawowych zjawisk występujących w elementach i układach elektronicznych. / K_W02

W3 / Student ma podstawową wiedzę w zakresie metrologii, zna i rozumie metody pomiaru i ekstrakcji podstawowych wielkości elektrycznych różnego typu, zna metody obliczeniowe i narzędzia informatyczne niezbędne do analizy wyników eksperymentu. / K_W13

U1 / Student potrafi przeprowadzić pomiary podstawowych parametrów układów elektronicznych; potrafi przedstawić otrzymane wyniki w formie liczbowej i graficznej, potrafi dokonać ich interpretacji i wyciągnąć właściwe wnioski. / K_U12

U2 / Student stosuje zasady ergonomii oraz bezpieczeństwa i higieny pracy. / K_U20

K1 / Student ma świadomość ważności zachowania się w sposób profesjonalny i przestrzegania zasad etyki zawodowej. / K_K03

K2 / Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. / K_K04

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: kolokwiów wstępnych i sprawozdań

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie pisemnej

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń oraz laboratorium.

Osiągnięcie efektów W1, W2, W3 weryfikowane jest: w trakcie kolokwiów wstępnych.

Osiągnięcie efektów U1, U2 i K1, K2 sprawdzane jest: w trakcie realizacji ćwiczeń i zajęć laboratoryjnych.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który osiągnął zakładane efekty kształcenia na poziomie 91-100%.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który osiągnął zakładane efekty kształcenia na poziomie 81-90%.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który osiągnął zakładane efekty kształcenia na poziomie 71-80%.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który osiągnął zakładane efekty kształcenia na poziomie 61-70%.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który osiągnął zakładane efekty kształcenia na poziomie 51-60%.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który osiągnął zakładane efekty kształcenia na poziomie równym lub niższym niż 50%.

Ocenę uogólnioną zal. otrzymuje student, który osiągnął zakładane efekty kształcenia na poziomie wyższym niż 50%.

Ocenę uogólnioną nzal. otrzymuje student, który osiągnął zakładane efekty kształcenia na poziomie równym lub niższym niż 50%.