Podstawy metrologii.

Lista zagadnień teoretycznych do kolokwium.

1. Układy jednostek. Układ SI. Jednostki podstawowe, pochodne i krotne. Zasada

tworzenia jednostek pochodnych, przykłady. Na czym polega spójność układu

jednostek;

2. Liczby pewne (dokładne) i liczby przybliżone. Interpretacja miejsc znaczących

i nieznaczących. Cel i zasady zaokrąglania liczb przybliżonych. Działania

arytmetyczne na liczbach przybliżonych. Zaokrąglanie wyniku w oparciu o kryterium

liczby miejsc znaczących (mnożenie, dzielenie) oraz pozycji dziesiętnej ostatniej

ujawnionej cyfry (dodawanie, odejmowanie). Wstawianie stałej fizycznej do

przeliczeń. Zaokrąglanie wyników obliczeń pośrednich.

3. Proces pomiarowy. Uogólniony proces pomiarowy i jego 4 etapy. Metody

pomiarowe. Pojęcie metody pomiarowej. Klasyfikacja metod pomiarowych

w zależności od rodzaju wielkości mierzonej i wzorca (bezpośrednie, pośrednie) oraz

sposobu porównania wielkości mierzonej z wzorcem (wychyłowe, zerowe),

przykłady.

4. Błędy i niepewności pomiaru. Pojęcie błędu pomiaru. Błędy systematyczne

i przypadkowe oraz ich cechy charakterystyczne Błąd graniczny i sposoby jego

określania (dla przyrządów analogowych i cyfrowych a także w oparciu o dokładność

odczytu z przyrządu pomiarowego). Pojęcie niepewności pomiaru. Niepewności typu

A i B i sposoby ich obliczania. Złożona niepewność standardowa. Niepewność

rozszerzona. Zasady zaokrąglania niepewności oraz zasady zapisu wyniku

i niepewności zgodne z wytycznymi GUM. Określanie niepewności pomiarów

wykonanych metodą bezpośrednia i pośrednią, prawo przenoszenia niepewności;

5. Zastosowanie statystyki matematycznej do określania niepewności pomiaru.

Pojęcie gęstości prawdopodobieństwa, funkcja dystrybuanty i jej związek

z prawdopodobieństwem. Rozkład normalny (Gaussa): właściwości i parametry

(wartość oczekiwana, odchylenie standardowe), rozkład studenta (poziom istotności,

liczba stopni swobody, wartość krytyczna). Estymacja punktowa. Estymacja

przedziałowa. Klasowanie zmiennej losowej - sprawdzenie hipotezy rozkładu

normalnego;

6. Metody opracowania wyników pomiarów. Metody tabelaryczne, graficzne,

analityczne (metoda wybranych punktów, metoda średnich, metoda najmniejszej sumy

kwadratów – cechy charakterystyczne, tok postępowania przy wykorzystaniu tych

metod, ich główne wady i zalety). Jaki jest cel i zalety analitycznego opisu wyników

pomiarów;

7. Przetworniki

pomiarowe.

Definicja

przetwornika.

Typy

przetworników.

Klasyfikacje (z uwagi na: sposób przetwarzania sygnału pomiarowego, złożoność

procesu przetwarzania, strukturę przetwarzanych wielkości fizycznych., rodzaj

wielkości fizycznej na wyjściu z przetwornika, źródło energii pomocniczej).

Omówienie budowy, zasady działania i przedstawienie charakterystyk jednego

z przetworników:

- temperatury (termoelektryczny, rezystancyjny),

- ciśnienia (piezoelektryczny, pojemnościowy),

- naprężeń/odkształceń (tensometryczny),

- częstości obrotów (indukcyjny, pneumatyczny).

Cel stosowania różnicowych układów przetworników – zalety i przykłady takich

układów;

8. Właściwości statyczne przyrządów pomiarowych. Pojęcia prostej i odwrotnej

charakterystyki statycznej. Pojęcie wzorcowania przyrządu pomiarowego, przyrząd

wzorcowany i wzorcowy, wymagania odnośnie ich dokładności. Rodzaje

charakterystyk statycznych (liniowe i nieliniowe). Parametry charakterystyki

statycznej (czułość statyczna, nieliniowość, max. niejednoznaczność względna);

9. Właściwości dynamiczne przyrządów pomiarowych. Pojęcie charakterystyki

dynamicznej. Podział przyrządów pomiarowych z uwagi na rząd równania

opisującego właściwości dynamiczne przyrządu. Pojęcia tłumienia sygnału oraz

przesunięcia fazowego. Charakterystyki amplitudowe i fazowe dla przyrządów I-

rzędu. Parametry tych charakterystyk. Pojęcie częstości granicznej. Standardowe

sygnały wymuszające (skok jednostkowy, impuls jednostkowy, wymuszenie

harmoniczne) i odpowiedzi na te sygnały dla przyrządów I rzędu;

10. Filtracja sygnału pomiarowego. Cel filtracji i jej przykłady. Rodzaje filtrów. Idealne

i rzeczywiste charakterystyki filtrów. Typowe wielkości charakterystyczne (częstość

środkowa, dolna i górna częstość graniczna, szerokość pasma)