Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Metrology and measurement systems
Course of study:
2017/2018
Code:
RIA-1-305-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Acoustic Engineering
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Sroka Ryszard (rysieks@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Sroka Ryszard (rysieks@agh.edu.pl)
dr inż. Stencel Marek (masten@agh.edu.pl)
Module summary

Metody pomiaru wybranych wielkości elektrycznych, ocena niepewności pomiaru i budowa podstawowych urządzeń pomiarowych.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Ma świadomość zmian zachodzących w obszarze szeroko rozumianych technik pomiarowych oraz rozumie konieczność ciągłego dokształcania się. IA1A_K02 Examination
M_K002 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. IA1A_K01 Report,
Execution of laboratory classes
Skills
M_U001 Potrafi samodzielnie korzystać z literatury przedmiotu i innych dostępnych źródeł, a także zaplanować pracę zespołu i sprawnie oraz bezpiecznie w tym zespole pracować. IA1A_U14, IA1A_U10, IA1A_U13 Report,
Execution of laboratory classes
M_U002 Potrafi przeprowadzić analizę prostych układów pomiarowych pod kątem ich przydatności w konkretnym zastosowaniu i wskazać potencjalne źródła niepewności uzyskiwanych wyników. IA1A_U07, IA1A_U05 Report,
Execution of laboratory classes,
Test results
M_U003 Potrafi przeprowadzić pomiary podstawowych wielkości elektrycznych i opracować wyniki pomiarów z oszacowaniem ich niepewności, a także przygotować dokumentację z realizacji zadania pomiarowego. IA1A_U03, IA1A_U05, IA1A_U17, IA1A_U11 Report,
Test results,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie podstawowe pojęcia z zakresu podstaw metrologii wielkości elektrycznych. IA1A_W08 Examination
M_W002 Ma podstawową wiedzę dotyczącą sygnałów reprezentujących wielkości mierzone i ich parametrów oraz metod stosowanych w pomiarach wielkości elektrycznych. IA1A_W05, IA1A_W08, IA1A_W16 Examination,
Execution of laboratory classes
M_W003 Zna i rozumie budowę, zasady działania oraz przetwarzania sygnałów w podstawowych przyrządach analogowych i cyfrowych oraz układach stosowanych w pomiarach wielkości elektrycznych. IA1A_W05, IA1A_W08, IA1A_W15, IA1A_W04 Examination,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Ma świadomość zmian zachodzących w obszarze szeroko rozumianych technik pomiarowych oraz rozumie konieczność ciągłego dokształcania się. + - + - - - - - - - -
M_K002 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi samodzielnie korzystać z literatury przedmiotu i innych dostępnych źródeł, a także zaplanować pracę zespołu i sprawnie oraz bezpiecznie w tym zespole pracować. + - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi przeprowadzić analizę prostych układów pomiarowych pod kątem ich przydatności w konkretnym zastosowaniu i wskazać potencjalne źródła niepewności uzyskiwanych wyników. + - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi przeprowadzić pomiary podstawowych wielkości elektrycznych i opracować wyniki pomiarów z oszacowaniem ich niepewności, a także przygotować dokumentację z realizacji zadania pomiarowego. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie podstawowe pojęcia z zakresu podstaw metrologii wielkości elektrycznych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Ma podstawową wiedzę dotyczącą sygnałów reprezentujących wielkości mierzone i ich parametrów oraz metod stosowanych w pomiarach wielkości elektrycznych. + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie budowę, zasady działania oraz przetwarzania sygnałów w podstawowych przyrządach analogowych i cyfrowych oraz układach stosowanych w pomiarach wielkości elektrycznych. + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Pojęcia podstawowe

    Teoria pomiaru, definicje pomiaru, pojęcia: obiektu fizycznego, wielkości mierzonej, skali pomiarowej, wyniku pomiaru, narzędzia, układu i systemu pomiarowego. Podstawowe metody pomiarowe.

  2. Wzorce i jednostki miar

    Układ SI, Jednostki podstawowe i dodatkowe oraz ich aktualne definicje. Wielokrotności i podwielokrotności. Wzorce miar wielkości elektrycznych (prąd, napięcie, rezystancja, pojemność, indukcyjność, czas i częstotliwość), ich podstawowe parametry i metody fizycznej realizacji.

  3. Błąd i niepewność pomiaru

    Pojęcie błędu względnego i bezwzględnego. Błędy zdeterminowane i losowe. Błąd graniczny. Pojęcie niepewności standardowej i rozszerzonej, niepewność złożona. Metody liczenia niepewności w pomiarach bezpośrednich i pośrednich.

  4. Sygnały i ich parametry

    Pojęcie sygnału, podział sygnałów, sygnał mono i poliharmoniczny, definicje parametrów i współczynników charakteryzujących sygnały (wartość średnia, skuteczna, szczytowa, współczynnik kształtu, szczytu, wypełnienia, zawartości harmonicznych, THD itp.) i metody ich pomiarów, pojęcie widma sygnału.

  5. Przyrządy analogowe

    Budowa i zasady działania podstawowych przetworników elektromechanicznych (magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne, ferrodynamiczne, indukcyjne), ich właściwości metrologiczne, ograniczenia i zastosowania.

  6. Pomiary prądów i napięć

    Pomiary napięć i prądów stałych i zmiennych, rozszerzanie zakresów przyrządów.

  7. Pomiary metodami technicznymi

    Pomiary techniczne rezystancji, impedancji i mocy przy prądzie stałym i zmiennym. Zasady pomiaru, dokładności, szacowanie niepewności, układy pomiarowe (metoda woltomierza i amperomierza, metoda trzech woltomierzy itp.).

  8. Pomiary metodami mostkowymi

    Budowa mostków stało i zmiennoprądowych, podstawowe struktury mostków, warunki równowagi, wskaźniki równowagi, niepewności pomiarów mostkowych, minimalizacja wpływu zakłóceń indukowanych i pojemnościowych, przykładowe rozwiązania układów mostkowych.

  9. Pomiary mocy i energii elektrycznej

    Pomiary mocy czynnej i biernej w obwodach jednofazowych. Przykładowe rozwiązania układowe i warunki ich stosowania. Dokładności pomiarów mocy. Pomiary energii elektrycznej, licznik elektroniczny.

  10. Metody kompensacyjne

    Idea pomiarów kompensacyjnych. Układy z kompensacją pojedynczą. Niepewności wyników w pomiarach kompensacyjnych.

  11. Oscyloskop

    Budowa i zasada działania oscyloskopu analogowego i cyfrowego. Podstawowe zasady obsługi oscyloskopu. Dodatkowe funkcje oferowane przez oscyloskopy cyfrowe. Pomiarowe zastosowania oscyloskopu: pomiary parametrów sygnałów, pomiary częstotliwości i czasu, pomiary kąta przesunięcia fazowego. Źródła i przyczyny niepewności w pomiarach oscyloskopowych.

  12. Właściwości przetworników pomiarowych

    Podstawowe modele przetworników pomiarowych (modele zerowego, I i II rzędu) i ich parametry oraz pomiarowe metody identyfikacji tych parametrów. Charakterystyki statyczne i dynamiczne. Pojęcie błędu dynamicznego. Korekcja właściwości dynamicznych przetworników. Charakterystyki częstotliwościowe przetworników, pojęcie przetwarzania niezniekształcającego.

  13. Pomiary i przyrządy cyfrowe

    Próbkowanie sygnałów, twierdzenie o próbkowaniu, aliasing i metody jego eliminacji. Problem kwantowania i kodowania, przykłady podstawowych kodów binarnych i BCD. Budowa i zasada działania przetworników A/C (impulsowo-czasowe, integracyjne, kompensacyjne, bezpośredniego porównania) i C/A. Właściwości i zastosowania pomiarowe poszczególnych przetworników A/C. Cyfrowe pomiary czasu, częstotliwości i kąta przesunięcia fazowego. Błędy związane z pomiarami cyfrowymi.

Laboratory classes:
  1. Wprowadzenie i sprawy formalne (np. BHP)
  2. Obsługa multimetrów, analiza niepewności wyników pomiarowych
  3. Obsługa oscyloskopu
  4. Pomiarowe zastosowania oscyloskopu
  5. Pomiary rezystancji (met. techniczne i mostki)
  6. Pomiary parametrów sygnałów
  7. Podstawy akwizycji i cyfrowego przetwarzania sygnałów
  8. Przetworniki A/C i C/A
  9. Pomiar impedancji metodami mostkowymi
  10. Badanie właściwości dynamicznych przetworników pomiarowych, korekcja dynamiczna
  11. Analiza i dyskusja sprawozdań
  12. Sprawdzanie nabytych umiejętności
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 156 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Participation in lectures 28 h
Realization of independently performed tasks 50 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation for classes 20 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 30 h
Additional information
Method of calculating the final grade:
  1. Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych i egzaminu.
  2. Obliczana jest średnia arytmetyczna obu ocen.
  3. Ocena końcowa wystawiana jest zgodnie z regulaminem studiów.
Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw matematyki, fizyki i teorii obwodów.

Recommended literature and teaching resources:
  1. Zatorski A., Sroka R.: Podstawy metrologii elektrycznej. Kraków, Wydawnictwa AGH 20112.
  2. Zatorski A., Rozkrut A.: Miernictwo elektryczne. Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych. Skrypt AGH nr: 1190/1990, 1334/1992, 1403/1994, 1585/1999.
  3. Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A.: Metrologia elektryczna. Warszawa, WNT 2003.
  4. Marcyniuk A., Pasecki E., Pluciński M., Szadkowski B.: Podstawy metrologii elektrycznej. Warszawa, WNT 1984.
  5. Skubis T.: Opracowanie wyników pomiarów – przykłady. Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2003.
Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
  1. Sroka R., Gajda J., Burnos P., Piwowar P.: Information fusion in Weigh in Motion Systems. Proceedings of IEEE Sensors Applications Symposium, Zadar 2015, pp. 395-400
  2. Janusz Gajda, Ryszard Sroka, Marek Stencel, Tadeusz Żegleń, Piotr Piwowar, Piotr Burnos, Zbigniew Marszałek: Design and accuracy assessment of the multi-sensor weigh-in-motion system. Proceedings of I2MTC – IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference, May 11–14, 2015, Pisa, Italy, pp. 1036–1041
  3. Gajda J., Sroka R., Stencel M., Żegleń T., Piwowar P., Burnos P.: Pomiary parametrów ruchu drogowego. Wydawnictwa AGH, Kraków 2012
  4. Gajda J., Piwowar P., Sroka R., Stencel M., Żegleń T.: Application of inductive loops as wheel detectors. Transportation Research Part C, Vol. 21, 2012, pp. 57-66
  5. Gajda J., Sroka R., Stencel M., Żegleń T., Piwowar P., Burnos P.: Analysis of the Temperature Influences on the Metrological Properties of Polymer Piezoelectric Load Sensors Applied in Weigh-in-Motion Systems. Proceedings of IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference. Graz 2012
  6. Marszałek Z., Sroka R., Stencel M.: – A new method of inductive sensors impedance measurement applied to the identification of vehicle parameters. Metrology & Measurement Systems, Vol. XVIII (2011), No. 1, pp. 69-76.
  7. Sroka R.: Application of Sensitivity Analysis to the Correction of Static Characteristics of a Phase Angle Modulator. Metrology & Measurement Systems, Vol. XVIII (2011), No. 2, pp. 173-184.
Additional information:

None