Podstawy metrologii - Wykład 1 i 2

Podział

• Studentów podzielono na grupy: Dawid, Dawid, Dawid, Przemo, Olek, Mikołaj Wrotyński, Janek, Janek, Ala, Ala, Przemo, Krystian, Tymek

Wykład 1 - Podstawy i dobre praktyki metrologii

• Procesy poznawania rzeczywistości: spostrzeganie, obserwacja, eksperyment
• Cel eksperymentu: uzyskanie informacji o obiektach i zjawiskach
• Informacja może mieć charakter: jakościowy (opisowy) lub ilościowy (ilościowy)
• Wielkość: cecha obiektu, którą można opisać jakościowo i ilościowo
• Wartość: ilościowe wyrażenie wielkości poprzez podanie liczby i jednostki
• Pomiar: brak jednoznacznej definicji

Wykład 2 - Podstawy i dobre praktyki metrologii

• Aby poprawnie zaplanować pomiar, należy odpowiedzieć na pytania dotyczące celu, wielkości, metod, narzędzi i wymaganej dokładności
• Cel pomiaru: warunkuje wybór metody i narzędzi
• Informacje oczekiwane w wyniku pomiaru: jakościowe i ilościowe
• Wielkość fizyczna: co chcemy zmierzyć
• Metody/narzędzia: dostępne metody i ich zastosowanie
• Metody pomiarowe: bezpośrednie (wychyłowa, różnicowa) i pośrednie (przy wykorzystaniu wzorców/przebiegu), metody zerowe

Układ jednostek miar

• Upracowany zbiór jednostek miar.
• Wielkości podstawowe są niezależne, pochodne zależą od nich.
• Historia systemów metrycznych: Rewolucja Francuska, Gauss, Konwencja Metryczna, SI (1960/1971).

Wielokrotności i podwielokrotności

• Notacja inżynierska z przedrostkami (tera, giga, mega, kilo, mili, mikro, nano, piko, femto, atto).

Kto zarządza miarami?

• Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM) - Sévres
• Krajowe Instytucje Metrologiczne
• Główny Urząd Miar (GUM)

Spójność pomiarowa

• Wzorce jednostek miar mają swoją hierarchię, są ze sobą powiązane.
• Spójność pomiarowa: powiązanie wzorców odniesienia poprzez nieprzerwany łańcuch porównań

Piramida wzorców

• Etalon podstawowy, świadek, pośredniczący, wtórny, kontrolny, roboczy.
• Wzorce użytkowe, przyrządy pomiarowe.
• Łańcuch spójności pomiarowej
• Etalon międzynarodowy BIPM, państwowy GUM, laboratoria organizacyjne
• Aparatura końcowego użytkownika

Metrologia prawna

• Prawo o miarach (11 maja 2001)
• Kontrola metrologiczna: sprawdzenie przyrządu pomiarowego pod kątem przepisów
• Zatwierdzenie typu, legalizacja
• Wzorcowanie: ustalanie relacji między wskazaniami a wzorcem

Wykład 3 - Wzorce

• Wzorce jednostek miar powinny spełniać wymagania: niezmienność, duża dokładność, łatwa odtwarzalność, łatwa porównywalność.
• Najczęstsze wzorce wielkości elektrycznych: napięcie, prąd, rezystancja, pojemność, indukcyjność, częstotliwość.
• System jednostek SI (jednostki podstawowe: kg, s, m, K, A, cd, mol)
• Wzorce napięcia: Złącze Josephsona, Ogniwo Westona, Dioda Zenera

Wykład 4 - Wynik, Klasyfikacja błędów, niepewność pomiarowa, niepewność standardowa całkowita

• Wynik pomiaru składa się z liczby i jednostki z podaniem niepewności
• Rodzaje błędów: systematyczne, przypadkowe, grube;
• Niepewności pomiarowe: charakterystyka błędu pomiaru

Wykład 5 - Metody pomiarowe

• Metody pomiarowe pośrednie/bezpośrednie
• Metody zerowe
• Narzędzia pomiarowe: wzorce, sprawdziany, przyrządy, przetworniki

Wykład 6 - Miary logarytmiczne - decybele

• Decybel (dB): miara względnego stosunku dwóch wielkości fizycznych (np. mocy, napięcia, prądu)
• Wzór: dB = 10 log(P1/Po) lub dB = 20 log(U1/Uo)
• Sumowanie dB: tylko w przypadku mocy!

Wykład 7 i 8 - Metody analizy obwodów

• prawo Ohma: I = U/R
• Prawo Kirchhoffa: suma prądów w węźle = 0, suma sił elektromotorycznych i spadków napięć = 0 w zamkniętym obwodzie.

Wykład 9 - Wybrane wielkości elektryczne i ich parametry

• Sygnał okresowy: szereg Fouriera
• Parametry sygnału okresowego: amplituda, wartość średnia, wartość skuteczna, widmo sygnału

Wykład 10 - Przetwornik sygnałów zmiennych na stałe

• Przetworniki: Peak-Peak, AVG average, RMS, TRMS
• Przetworniki wartości średniej: jedno-połówkowy, dwu-połówkowy

Wykład 11 - Przetworniki pomiarowe, ADC (A/C), DAC (C/A), wpływ parametrów na wynik pomiaru

• Przetwarzanie sygnałów cyfrowo-analogowe
• Metody przetwarzania: wagowa, drabinkowa
• Błędy przetworników: nieliniowość, monotoniczność, przesunięcie, wzmocnienia

WYKŁAD 12 - Oscyloskop

• Instrument do obserwowania przebiegów elektrycznych z wizualizacją napięcia w funkcji czasu.

WYKŁAD 13 - Obwody prądu sinusoidalnego

Quiz obejmuje podstawowe zasady metrologii, w tym procesy poznawania rzeczywistości oraz różnice między informacjami jakościowymi a ilościowymi. Uczestnicy dowiedzą się, jak planować pomiary i jakie metody oraz narzędzia są dostępne. Sprawdź swoją wiedzę na temat pomiarów i zasadności wyboru odpowiednich metod.