Metrologia i systemy pomiarowe

I stopnia

obowiązkowy

W 14/+, Ćw 6/z, L 10/+

Razem: 30 godz.

ECTS: 2,5 pkt.

Wprowadzenie do metrologii

Semestr: III

Dyscyplina naukowa (wiodąca): AEE – automatyka, elektronika i elektrotechnika.

Kierunek studiów: Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna.

Specjalność: Wszystkie specjalności.

dr hab. inż. Marek Kuchta, prof. WAT

dr inż. Tomasz Ciechulski

1. Udział w wykładach / 14

2. Udział w laboratoriach / 10

3. Udział w ćwiczeniach / 6

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 11,2

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 10

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 9

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

Zajęcia praktyczne: 16 godz./ 0,5 ECTS

Kształcenie umiejętności praktycznych: 35 godz./ 1 ECTS

Kształcenie umiejętności naukowych: 60,2 godz./ 2 ECTS

Udział Nauczyciela Akademickiego: 34,5 godz./ 1 ECTS

Tematyka przedmiotu obejmuje wybrane zagadnienia z zakresu metrologii ogólnej, teoretycznej i stosowanej ze szczególnym uwzględnieniem metod pomiarowych podstawowych wielkości elektrycznych. Przedstawia budowę i zasady posługiwania się klasycznymi przyrządami pomiarowymi analogowymi i cyfrowymi, takimi jak amperomierze, woltomierze, oscyloskopy, częstościomierze oraz ich podstawowe własności metrologiczne. Prezentuje również podstawowe zasady analizy i podawania wyników realizowanych pomiarów. Wyjaśnia definicje związane z systemami pomiarowymi. Przedstawia specyfikę przesyłania danych w systemach pomiarowych.

Wykłady:

1. Pojęcia podstawowe metrologii. / 2 godziny / Zasady realizacji i zaliczenia przedmiotu. Metrologia i jej zadania. Obszary działalności metrologii. Obiekt fizyczny. Wielkość. Wielkość mierzalna. Wartość wielkości. Przyrząd pomiarowy analogowy i cyfrowy. Przetwornik. System pomiarowy. Zastosowanie praw obwodów elektrycznych do opisu wybranych układów stosowanych w metrologii i miernictwie. Klasyfikacja urządzeń pomiarowych.

2. Zasada działania przyrządów pomiarowych analogowych i cyfrowych / 2 godziny / Pojęcie i budowa przyrządów pomiarowych analogowych do pomiaru napięcia, natężenia prądu i rezystancji. Zasady wykonywania pomiarów przyrządami analogowymi. Pojęcie przyrządu cyfrowego. Operacje towarzyszące konwersji analogowo-cyfrowej: próbkowanie, kwantyzacja, kodowanie.

3. Cyfrowy pomiar napięcia stałego i pomiary napięć zmiennych / 2 godziny / Bloki stosowane w budowie przyrządów pomiarowych cyfrowych (klucz elektroniczny, komparator, układ całkujący, licznik, wyświetlacz). Budowa wybranych przetworników analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analogowych. Budowa woltomierza cyfrowego napięcia stałego. Wartości charakterystyczne napięć zmiennych. Budowa przetwornika AC/DC. Woltomierz napięcia zmiennego.

4. Oscyloskopy / 2 godziny / Pojęcie i przeznaczenie oscyloskopu. Budowa i zasada działania oscyloskopu analogowego i cyfrowego. Zasady wykonywania pomiarów oscyloskopem.

5. Pomiary częstotliwości i okresu / 2 godziny / Metody oscyloskopowe pomiaru częstotliwości i okresu. Budowa i zasada działania częstościomierza i okresomierza cyfrowego.

6. Systemy pomiarowe / 2 godziny / Protokoły transmisji danych typu szeregowego i równoległego. Sterowanie przyrządami poprzez interfejsy przewodowe i bezprzewodowe.

7. Sterowanie zdalne przyrządami pomiarowymi / 2 godziny / Zastosowanie zautomatyzowanego systemu pomiarowego. Kolokwium zaliczające wykład.

Ćwiczenia:

1. Sposoby wyrażania niedokładności przyrządów pomiarowych analogowych i cyfrowych. Analiza formuł wyrażania błędów granicznych stosowanych przez producentów przyrządów / 2 godziny /

2. Szacowanie niepewności pomiarów bezpośrednich / 2 godziny /

3. Szacowanie niepewności pomiarów pośrednich / 2 godziny /

Laboratoria:

1. Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych / 4 godziny /

2. Pomiary parametrów sygnałów i charakterystyk układów / 4 godziny /

3. Automatyzacja pomiarów. Sterowanie lokalne i zdalne przyrządami za pomocą systemu pomiarowego / 2 godziny /

Podstawowa:

1. A. Chwaleba, M. Poniński, A. Siedlecki: Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa 2015.

2. M. Stabrowski: Cyfrowe przyrządy pomiarowe, PWN, Warszawa 2002.

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

4. W. Nawrocki: Komputerowe systemy pomiarowe, WKŁ, Warszawa 2006.

Uzupełniająca:

1. J. Arendarski: Niepewność pomiarów, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2013.

2. T. Skubis: Podstawy metrologicznej interpretacji wyników pomiarów, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.

3. K. Hejn, A. Leśniewski: Systemy pomiarowe, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2017.

Symbol i nr efektu przedmiotu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego:

W1 / Ma podstawową wiedzę w zakresie matematyki, obejmującą metody analityczne i numeryczne niezbędne do opisu, analizy i syntezy podstawowych układów i systemów mechanicznych, biomechatronicznych, elektrycznych, elektronicznych, optoelektronicznych, informatycznych, medycznych lub telemedycznych. / K_W01

W2 / Ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki, niezbędną do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach i sensorach, układach i systemach mechanicznych, biomechatronicznych, elektrycznych, elektronicznych, optoelektronicznych, informatycznych, medycznych lub telemedycznych oraz w ich otoczeniu. / K_W02

W3 / Ma podstawową wiedzę w zakresie metrologii i systemów pomiarowych, obejmującą zasady użytkowania systemów pomiarowych i przesyłanie danych w systemach pomiarowych, tworzenie oprogramowania dla komputerowych systemów kontrolno-pomiarowych, posługiwanie się językiem programowania wysokiego poziomu z uwzględnieniem wybranego środowiska programowania graficznego. / K_W14

W4 / Ma podstawową wiedzę dotyczącą metod diagnostycznych i sprzętu diagnostycznego i terapeutycznego. / K_W21

U1 / Potrafi przeprowadzić pomiary podstawowych parametrów układów elektronicznych z wykorzystaniem systemu pomiarowego oraz przedstawić, przeanalizować i zinterpretować wyniki. / K_U19

K1 / Jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy, uznawania znaczenia wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych, zasięgnięcia opinii ekspertów w przypadku trudności z samodzielnym rozwiązaniem problemu. / K_K01

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia.

Ćwiczenia rachunkowe zaliczane są na podstawie ocen cząstkowych.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie ocen cząstkowych: z wiedzy teoretycznej oraz ze sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych.

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie pisemnej.

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia jest uzyskanie oceny pozytywnej ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.

Osiągnięcie efektów W1÷W4 - weryfikowane jest podczas zaliczenia przedmiotu.

Osiągnięcie efektów: U1, K1 - sprawdzane jest podczas ćwiczeń rachunkowych i ćwiczeń laboratoryjnych.