Zakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia

Ćwiczenie 1

Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych

• budowa

i

zasada

działania

przyrządów

analogowych

magnetoelektrycznych

i elektromagnetycznych,

• pomiar przyrządem analogowym; pojęcia: skali, podziałki, działki elementarnej, stałej zakresowej,

• symbole stosowane do opisu przyrządów analogowych,

• budowa i zasada działania przyrządów cyfrowych,

• pomiar przyrządem cyfrowym; pojęcia: liczby cyfr znaczących, rozdzielczości, czułości,

• struktura multimetru cyfrowego,

• przetwornik A/C z podwójnym całkowaniem,

• przetwornik AC/DC ‐ pomiar napięcia zmiennego, w tym pojecie True RMS,

• przyczyny błędów i niepewności pomiarowych,

• obliczanie błędów granicznych w pomiarach przyrządem analogowym i cyfrowym Ćwiczenie 2

Analiza błędów i niepewności pomiarowych

• przyczyny błędów i niepewności pomiarowych,

• obliczanie błędów granicznych w pomiarach przyrządem analogowym i cyfrowym,

• obliczanie niepewności typu A pomiarach bezpośrednich,

• obliczanie niepewności typu B w pomiarach bezpośrednich,

• obliczanie niepewności złożonej A i B w pomiarach bezpośrednich

• obliczanie niepewności typu B w pomiarach pośrednich.

Ćwiczenie 3

Wprowadzenie do obsługi oscyloskopu

1. Budowa i zasada działania oscyloskopu cyfrowego, a w szczególności: A) Schemat blokowy oscyloskopu,

B) Wzmacniacz wejściowy, przetwornik analogowo‐cyfrowy, blok akwizycji danych, układ wyzwalania

2. Zasady obsługi oscyloskopu cyfrowego:

A) Układ odchylania pionowego

‐ sprzężenie kanałów wejściowych: AC, DC, GND,

‐ pojęcie czułości kanału (inaczej nazywane wzmocnieniem lub stałą napięciową kanału)

‐ współczynnik tłumienia sondy pomiarowej.

B) Układ odchylania poziomego

‐ pojęcie współczynnika (stałej) podstawy czasu,

‐ tryby pracy podstawy czasu i ich zastosowanie (Y‐T, X‐Y, Roll) C) Układ wyzwalania

‐ pojęcie poziomu wyzwalania,

‐ tryby wyzwalania (edge, pulse, alternative),

‐ rodzaje wyzwalania (auto, normal, single),

D) Układ próbkowania:

‐ Tryb akwizycji (normal, average, peak detect),

‐ Tryb próbkowania (w czasie rzeczywistym lub ekwiwalentnym), 3. Pomiary oscyloskopowe:

A) Łączenie oscyloskopu ze źródłem sygnału (w tym budowa i kompensacja sondy oscyloskopowej),

B) Pomiary podstawowych parametrów sygnałów w dziedzinie amplitudy metodami bezpośrednimi (amplituda, wartość międzyszczytowa, wartość maksymalna i minimalna, wartość średnia i skuteczna, itp)

C) Pomiary podstawowych parametrów sygnałów w dziedzinie czasu metodami bezpośrednimi (pomiar czasu, okresu i częstotliwości, przesunięcia fazowego, współczynnika wypełnienia sygnału, itp)

Ćwiczenie 4

Pomiary rezystancji metodami technicznymi

• techniczna metoda pomiaru rezystancji (układy pomiarowe z poprawnie mierzonym prądem lub napięciem, kryterium wyboru układu pomiarowego, itp)

• wpływ rezystancji wewnętrznej przyrządów pomiarowych na dokładność pomiaru (błędy metody),

• techniczna metoda pomiaru rezystancji wewnętrznej akumulatora,

• pomiary rezystancji metodą porównawczą:

‐ porównanie napięć,

‐ porównanie prądów.

Ćwiczenie 5

Pomiary parametrów sygnałów napięciowych

• definicje parametrów sygnałów okresowych (wartość średnia, średnia wyprostowana, skuteczna, maksymalna, współczynniki: kształtu, szczytu, wypełnienia, zawartości harmonicznych).

• budowa i zasada działania przyrządów analogowych magnetoelektrycznych i elektromagnetycznych,

• pomiar przyrządem analogowym; pojęcia: skali, podziałki, działki elementarnej, stałej zakresowej,

• symbole stosowane do opisu przyrządów analogowych,

• budowa i zasada działania przyrządów cyfrowych,

• struktura multimetru cyfrowego,

• przetwornik A/C z podwójnym całkowaniem,

• przetwornik AC/DC ‐ pomiar napięcia zmiennego, w tym pojecie True RMS,

• układy realizujące przetwarzanie sygnałów: prostownik liniowy, prostownik szczytowy.

Ćwiczenie 6

Pomiary prądów i napięć stałych oraz zmiennych odkształconych

• Zasada budowy i podstawowe właściwości (klasa oraz błąd podstawowy i ich związek z niepewnością pomiaru, zakres, rezystancja wewnętrzna) amperomierzy i woltomierzy magnetoelektrycznych, elektromagnetycznych oraz multimetrów cyfrowych,

• Definicje wartości średniej, skutecznej, maksymalnej i międzyszczytowej oraz współczynnika szczytu sygnałów okresowych,

• Zasady rozszerzania zakresów amperomierzy i woltomierzy (boczniki, posobniki, przekładniki),

• Zasada działania przetwornika LEM z kompensacją strumienia, typu C/L (z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego – ang. Closed Loop), (por. Dodatek),

• Układy regulacji prądu i napięcia w obwodach zasilanych prądem stałym i zmiennym,

• Obserwacja oraz pomiar wartości maksymalnej napięcia i prądu za pomocą oscyloskopu

Ćwiczenie 7

Pomiary mocy i energii dla jednofazowego prądu przemiennego

• definicje mocy chwilowej, czynnej, biernej i pozornej dla obwodów prądu sinusoidalnego,

• definicje wartości skutecznej, współczynnika mocy, jednostki energii i sposób ich przeliczania,

• budowa i zasada działania analogowych watomierzy ferrodynamicznych,

• struktura watomierza cyfrowego i sposób wyznaczania wyniku pomiaru,

• techniczne metody pomiaru mocy czynnej z dokładnym pomiarem prądu lub napięcia,

• źródła błędów i niepewności pomiarowych w cyfrowych i analogowych pomiarach mocy czynnej,

• sposób obliczania błędów granicznych i niepewności w pomiarach mocy czynnej.

Ćwiczenie 8

Pomiary z wykorzystaniem oscyloskopu

• Budowa i zasada działania oscyloskopu cyfrowego (jak w ćwiczeniu nr 3)

• Zasady obsługi oscyloskopu cyfrowego (jak w ćwiczeniu nr 3) oraz zastosowania oscyloskopu do pomiaru częstotliwości, czasu i fazy różnymi metodami (np. metoda bezpośrednia, krzywych Lissajous), budowa i zastosowanie sondy pomiarowej

• Zasada działania cyfrowych przyrządów służących do pomiaru częstotliwości, czasu i fazy. Błędy pomiaru: analogowe i cyfrowe.

Ćwiczenie 9

Mostki prądu stałego

• budowa i zasada działania laboratoryjnych i technicznych mostków Wheatsone'a i Thomsona

• warunki równowagi mostków prądu stałego

• zrównoważone mostki prądu stałego ‐ pomiar rezystancji

• błędy przy pomiarach rezystancji mostkiem Wheatsone'a

• niezrównoważony mostek Wheatstone'a

Ćwiczenie 10

Mostki prądu przemiennego

• model szeregowy kondensatora i cewki,

• impedancja, składowe impedancji, zapis impedancji przy użyciu liczb zespolonych,

• rodzaje i zastosowania mostków prądu przemiennego,

• równoważenie mostków prądu przemiennego,

• podstawowe właściwości czteroramiennych mostków zmiennoprądowych (warunki równowagi, błędy: pochodzące od elementów wzorcowych, nieczułości, kwantowania, eliminacja wpływu zakłóceń i sprzężeń pasożytniczych),

• wskaźniki równowagi mostków prądu przemiennego,

• schemat blokowy selektywnego wskaźnika równowagi dla mostków prądu przemiennego,

• zastosowania niezrównoważonych mostków prądu przemiennego.

Ćwiczenie 11

Podstawy akwizycji i cyfrowego przetwarzania sygnałów

• twierdzenie o próbkowaniu,

• kwantowanie, kodowanie,

• rozdzielczość przetwornika A/C,

• widmo sygnału, rozdzielczość częstotliwościowa widma,

• reprezentacja widmowa sygnału w przypadku niespełnienia twierdzenia o próbkowaniu, aliasing,

• konfiguracja wejść karty pomiarowej: SE, DIFF, dobór zakresu Ćwiczenie 12

Przetworniki

analogowo‐cyfrowe

i

cyfrowo‐analogowe,

budowa

i zastosowanie

• Budowa i zasada działania przetworników analogowo‐cyfrowych: z bezpośrednim porównaniem, kompensacyjnego (z kompensacją wagową i równomierną), dwukrotnie całkującego.

• Budowa i zasada działania przetwornika cyfrowo‐analogowego z sumowaniem prądów.

• Twierdzenie o próbkowaniu.,

• Charakterystyki statyczne i błędy przetwarzania przetworników C/A i A/C. Rozdzielczość i dokładność przetwarzania.,