Podstawy miernictwa

1. Jednostki podstawowe układu SI

- podstawowe

Metr[m] - jest równy drodze jaka przebywa w próżni światło w ciągu czasu 1/299792458 sekundy.

Kilogram[kg]-Jest to masa międzynarodowego wzorca (walca o wysokości i średnicy podstawy 39mm wykonanego ze stopu platyny z irydem)

Sekunda[s]-(czas zmiany stanu atomu cezu) jest to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania związanego z przejściem miedzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu Cs - 133.

Amper[A]- jest to natężenie takiego prądu stałego, który płynąc w dwu nieskończenie długich, nieskończenie cienkich przewodach prostoliniowych umieszczonych równolegle w próżni w odległości 1m od siebie wywołałby miedzy nimi siłę magnetyczną o wartości 210^-7 N na każdy metr długości przewodnika.

Kelwin[K]-jednostka temperatury równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody

Mol[mol] - jednostka liczności materii. Jeden mol jest to liczność materii układu zawierającego liczbę cząstek (np. atomów, cząsteczek, jonów, elektronów itp.) równą liczbie atomów w masie 12gramów izotopu węgla ¹²C.

Kandela [cd]- jednostka natężenia źródła światła. Jest to światłość, z jaką świeci w określonym kierunku źródło emitujące promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540·10¹² Hz, i którego natężenie w tym kierunku jest równe (1/683) W/sr. Dawniej definiowana jako światłość 1/600000 m² ciała doskonale czarnego w temperaturze krzepnięcia platyny pod ciśnieniem 1 atmosfery fizycznej.

-uzupełniające

Radian[rad] - jednostka miary kąta płaskiego. Jest to kąt płaski równy kątowi między dwoma promieniami koła, wycinającymi z okręgu tego koła łuk o długości równej promieniowi.

Steradian - jednostka miary kąta bryłowego. Jest to kąt bryłowy o wierzchołku w środku kuli, wycinający z powierzchni tej kuli pole równe kwadratowi jej promienia.

3.Obliczanie niepewności standardowej typu A i B

Obliczanie niepewności standardowej - metoda typu A

   W większości przypadków, najlepszym osiągalnym oszacowaniem wartości oczekiwanej
wielkości q, która zmienia się losowo i dla której dokonano n niezależnych obserwacji
w warunkach powtarzalności pomiaru, jest średnia arytmetyczna
n obserwacji

   Dla wielkości wejściowej
estymowanej na podstawie n niezależnych powtórzonych obserwacji
średnia arytmetyczna
otrzymana jest z powyższego równania i jest stosowana jako estymata wielkości wejściowej
w równaniu, z którego wyznacza się wynik pomiaru y.
   Estymaty wielkości wejściowych, które nie zostały wyznaczone z powtórzonych obserwacji, muszą być wyznaczane innymi metodami, takimi jak wymienione przy omawianiu drugiej kategorii wielkości wejściowych. 
   Wariancja eksperymentalna obserwacji, estymująca wariancję
rozkładu prawdopodobieństwa wielkości q, jest dana wzorem:

   Estymata wariancji i jej dodatni pierwiastek kwadratowy
nazywany odchyleniem standardowym eksperymentalnym, charakteryzuje zmienność obserwowanych wartości
lub ściślej - ich rozrzut wokół średniej

   Najlepszą estymatą wariancji średniej arytmetycznej
jest

   Wariancja eksperymentalna średniej
i odchylenie standardowe eksperymentalne średniej określają liczbowo jak dobrze
estymuje wartość oczekiwaną
zmiennej q i każde z nich może być użyte jako miara niepewności

   Gdy sporządza się dokumentację obliczania składowych niepewności metodą typu A, należy zawsze podawać liczbę stopni swobody
dla poszczególnych
równą n - 1 w prostym przypadku
i
obliczanych na podstawie n niezależnych obserwacji.

Obliczanie niepewności standardowej - metoda typu B

   Dla estymaty
wielkości wejściowej
nie wyznaczanej z powtarzalnych obserwacji, estymatę jej
wariancji albo niepewność standardową
określa się na drodze analizy naukowej opartej na wszystkich dostępnych informacjach o możliwej zmienności

   Zestaw tych informacji może obejmować: 

- poprzednie dane pomiarowe; 
- posiadane doświadczenie wraz z ogólną znajomością zjawisk i właściwości odpowiednich materiałów odniesienia i przyrządów; 
- specyfikacje wytwórców; 
- dane uzyskane z wzorcowania i certyfikacji; 
- niepewności przypisane danym odniesienia zaczerpniętym z podręczników. 

   Właściwe zastosowanie zestawu dostępnych informacji na temat obliczania niepewności standardowej metodą typu B wymaga intuicji opartej na posiadanym doświadczeniu i ogólnej wiedzy, i jest umiejętnością zawodową, którą można nabyć wraz z praktyką. 
   Obliczanie niepewności standardowej metodą typu B może być równie wiarygodne, jak obliczanie metodą typu A, szczególnie w takiej sytuacji, kiedy obliczanie metodą typu A jest oparte na stosunkowo małej liczbie niezależnych obserwacji. 

   Jeśli estymata
jest wzięta z dokumentacji wytwórcy, świadectwa wzorcowania, podręcznika czy innego źródła i jego niepewność jest dana jako pewna wielokrotność odchylenia standardowego, to niepewność standardowa
jest ilorazem podawanej wartości przez tą wielokrotność, a estymata wariancji
jest kwadratem tego ilorazu.

5.Twierdzenie o próbkowaniu(twierdzenie Nyquist- Shannon) - mówi o tym kiedy z danego sygnału dyskretnego f*(t) można odtworzyć sygnał ciągły f(t).

(Twierdzenie z zeszytu) Jeśli sygnał ma ograniczone widmo, a więc nie zawiera składników o częstotliwości większej niż pewne f_g to sygnał ten można odtworzyć na podstawie jego próbek tylko wtedy gdy zajdzie: f_p>= 2f_g. W przeciwnym wypadku pojawia się aliasing.

(Sygnał ciągły może być ponownie odtworzony z sygnału dyskretnego, jeśli był próbkowany z częstotliwością co najmniej dwa razy większą od granicznej częstotliwości swego widma. Tą częstotliwość graniczna nazywa się częstotliwością Nyquista.)

Aliasing - nakładanie się widm sygnału cyfrowego okresowo zwielokrotnionych w dziedzinie częstotliwości podczas przetwarzania sygnałów. Aliasing objawia się nieprawidłowym odtworzeniem sygnału analogowego z sygnału cyfrowego, z błędem niemożliwym do usunięcia. Aby temu zapobiec na wejściu przetwornika analogowo-cyfrowego stosuje się filtry dolnoprzepustowe o odpowiednio dobranych parametrach.

7. Zakres przetwarzania przetwornika A/C

zakres przetwarzania FS jest to dopuszczalne napięcie wejściowe

q=FS/2ⁿ

gdzie 2ⁿ-liczba stanów wyjściowych przetwornika,

n-liczba bitów(rozdzielczość przetwornika)

q-krok kwantowania.

Rzeczywisty zakres przetwarzania jest to wartość napięcia wejściowego, której odpowiada maksymalna wartość zakodowana na wyjściu przetwornika

FS_r=q(2ⁿ-1)

9. Elementarna teoria generacji drgań elektrycznych

Drgania sinusoidalne można uzyskać dwoma sposobami:

1. Polega na utworzeniu takiego wzmacniacza, który dla jednej ściśle określonej częstotliwości sygnału miałby wzmocnienie równe nieskończoności (generator sprzężeniowy).

2. Polega na odtłumieniu rzeczywistego obwodu rezonansowego LC elementem o ujemnej rezystancji (generator dwójkowy) celem skompensowania rezystancji strat.

Sposób ten wykorzystywany jest głównie w zakresie wielkich częstotliwości.

Układy drgające stosowane do generacji drgań nazywane są rezonatorami. Bardzo często są nimi układy o stałych rozłożonych (gdzie wszystkie fragmenty reprezentuje

sobą bezwładność, tarcie oraz sprężystość). Rezonator jest ważną częścią wszystkich generatorów drgań. Ch-ka rezonatora jest pojmowana jako związek stosunku reakcji

rezonatora do pobudzenia w funkcji częstotliwości sygnału pobudzającego. Rzeczywiste ch-ki rezonatorów to krzywe rezonansowe Lorentza. Klasę generatora wyznacza względny

błąd częstotliwości δω₀/ω₀=Γ/ω₀=1/(τ ω₀)=1/Q.

11. Współczynnik zawartości harmonicznych (THD z ang. Total Harmonic Distortion) to stosunek wartości skutecznej wyższych harmonicznych sygnału, do wartości skutecznej składowej podstawowej U₁:

Współczynnik zawartości harmonicznych często podaje się w procentach. Wyznaczany jest na podstawie pomiaru amplitud napięć o częstotliwościach harmonicznych, występujących na wyjściu wzmacniacza pobudzonego sygnałem sinusoidalnym.

13.Przeznaczenie elementów regulacyjnych na płytach czołowych oscyloskopów - skany

15.Pomiary miernikami analogowymi

W metrologii, czyli w nauce o pomiarach, paralaksa jest zjawiskiem błędnego odczytu wskazania przyrządu pomiarowego, wynikającym z nieodpowiedniego kąta patrzenia człowieka na to urządzenie, skutkiem czego linia wzroku przechodząc przez element wskazujący (wskazówka w mierniku wychyłowym, słupek cieczy w termometrze cieczowym lub pipecie miarowej) pada na znajdującą się za tym elementem skalę odczytu w niewłaściwym miejscu. Różnica pomiędzy odczytem rzeczywistym a wartością odczytu poprawnego nazywana jest błędem paralaksy.

Interpolacja - to wskazanie położenia wybranej wartości pośredniej między dwiema wartościami punktów odniesienia.

---