1. Wymień i scharakteryzuj kierunki współczesnej metrologii.
a) Metrologii ogólna, obejmuje wspólne problemy zagadnień metrologicznych, niezależnie
od rodzaju wielkości mierzonej.
b) Metrologia stosowana, odnosi się do określenia rodzaju wielkości mierzonej, np.
metrologia czasu, temperatury lub obejmująca pomiary w określonych dziedzinach
nauki i techniki (m. przemysłowa, włókiennicza, medyczna, sportowa).
c) Teoretyczna, teoretyczne zagadnienia pomiarów, np. ogólna teoria pomiarów, teoria
wielkości, jednostek miar, błędów pomiaru, przetwarzanie i przekazywanie informacji
pomiarowej.
d) Prawna, odnosi się do sformułowanych urzędowo obowiązujących wymagań
technicznych i prawnych mających na celu zapewnienie jednolitości jednostek miar,
bezpieczeństwa i należytej dokładności pomiarów.
2. Opisz podstawowe funkcje spełniane przez komputerowe karty pomiarowe.
a) Przetwarzanie analogowo-cyfrowe pojedynczego sygnału (napięcia lub prądu) z jednego
z wielu wejść analogowych,
b) Przetwarzanie analogowo-cyfrowe wielu sygnałów doprowadzonych do wejść
analogowych karty pomiarowej,
c) Filtracja analogowa (antyaliasingowa) sygnałów wejściowych,
d) Wytwarzanie zadanych sygnałów (napięcia lub prądu) na wyjściach analogowych karty
pomiarowej,
e) Odczytywanie sygnałów cyfrowych z wejść cyfrowych karty pomiarowej (jeżeli
występują),
f) Przypisywanie sygnałów cyfrowych do portów wyjściowych karty pomiarowej (jeżeli
występują),
g) Generowanie sygnałów cyfrowych o zadanej częstotliwości i czasie trwania na wyjściach
cyfrowych,
h) Synchronizacja z liniami wyzwalania systemów czasu rzeczywistego (RTSI) w
komputerze,
i) Przechowywanie danych pomiarowych i konfiguracyjnych karty w jej pamięci
wewnętrznej.
3. Zdefiniuj Międzynarodowy Układ Jednostek Miar SI. Podaj jakie jednostki wchodzą w
skład tego układu.
Nazwa Jednostka Wielkość fizyczna
Metr m Długość
Kilogram kg Masa
Sekunda s Czas
amper A Natężenie prądu elektrycznego
Kelwin K Temperatura
Kandela cd Światłość
mol mol Liczność materii
Uzupełniające: radian, steradian.
4. Wymień i scharakteryzuj wybrane elementy wchodzące w skład przyrządu lub systemu
pomiarowego.
a) Podziałka (przyrządu pomiarowego)  uporządkowany zbiór znaków (np. kresek, tzw.
Wskazów), wraz z ocyfrowanie, tworzący część urządzenia wskazującego przyrządu
pomiarowego.
b) Ocyfrowanie  uporządkowany zbiór liczb związanych ze wskazami podziałki.
c) Wskazówka  część stała lub ruchoma urządzenia wskazującego której położenie
względem wskazów umożliwia określenie wielkości wskazywanej.
d) Podziałka  stała lub ruchoma część urządzenia wskazującego na którą naniesiono
podziałkę lub podziałki
e) Długość podziałki  długość wygładzonej linii zawartej między pierwszym a ostatnim
wskazem danej podziałki i przechodzącej przez środek wszystkich najmniejszych
działek.
f) A
ańcuch pomiarowy  ciąg elementów przyrządu lub układu pomiarowego, tworzący
drogę sygnału pomiarowego od wejścia do wyjścia.
g) Przetwornik pomiarowy  urządzenie pomiarowe przetwarzające zgodnie z określonym
prawem wielkość wejściową na wielkość wyjściową.
h) Czujnik  element przyrządu lub łańcuchu pomiarowego na który oddziałuje
bezpośrednio wielkość mierzona i przekształca na mierzony sygnał innej wielkości
fizycznej.
i) Detektor (wskaz
nik)  urzÄ…dzenie lub substancja wskazujÄ…ca istnienie pewnego
zjawiska bez konieczności podawania wielkości związanej z tym zjawiskiem.
5. Wymień i scharakteryzuj podstawowe zadania współczesnej metrologii.
a) Zapewnienie dokładności pomiarów,
b) Zapewnienie jednolitości pomiarów,
c) Zapewnienie odtwarzalności pomiarów.
6. Napisz, czym różni się technologiczna zamienność części od konstrukcyjnej zamienności
części.
a) Zamienność technologiczna  wymaga przeprowadzenia dodatkowej (lub
przewidzianej) obróbki w celu usunięcia niekorzystnych zbiegu odchyłek wymiarów w
danym zespole.
b) Zamienność konstrukcyjna  pozwala skompensować (w sposób ciągły lub skokowy)
niekorzystne skojarzenie odchyłek przez zmianę położenia jednej części w stosunku do
drugiej (zastosowanie podkładki).
7. Co nazywamy konfiguracjÄ… systemu pomiarowego. Dokonaj charakterystyki jednej z
wybranych konfiguracji.
Jest to sposób połączeń jednostek funkcjonalnych w systemie pomiarowym. Konfiguracja określa
układ dróg przepływu informacji w systemie. Aktualnie stosowane są trzy podstawowe
konfiguracje systemów pomiarowych: gwiazdowy, magistralowy, pętlowy a także ich kombinacje.
8. Dokonaj charakterystyki konfiguracji gwiazdowej (wraz rysunkiem) stosowanej w
systemach pomiarowych.
Centralna pozycja zarezerwowana jest dla kontrolera systemu. Kontroler pośredniczy w
przekazywaniu każdej informacji. Stosowana jest w prostych systemach pomiarowych, o
niewielkiej ustalonej liczbie jednostek funkcjonalnych. Rozbudowa systemu o takiej konfiguracji
jest bardzo utrudniona.
9. Dokonaj charakterystyki konfiguracji magistralowej (wraz z rysunkiem) stosowanej w
systemach pomiarowych.
Wszystkie współpracujące urządzenia są dołączone równolegle do magistrali cyfrowej.
Magistrala cyfrowa jest to zespół linii po której przekazywane są wszystkie informacje. W systemie
o konfiguracji magistralowej zachodzi konieczność udzielania zezwoleń poszczególnym
urządzeniom na nadawanie informacji jak i powiadamianie o konieczności przyjęcia nadawanej
informacji.
10. Napisz, co nazywamy zamiennością części? Jak zdefiniujesz pojęcia: części zamienne i
części składowe?
Zamienność części to taka cecha części maszyn, która umożliwia składanie w zespół (podczas
montażu naprawy) określonych części maszyn, wykonanych według założonych wymiarów, lecz
niezależnie od siebie (np. w różnych zakładach produkcyjnych).
a) Części zamienne to takie części składowe urządzenia lub maszyny, które mogą być w nich
montowane bez wstępnego dopasowania.
b) Części składowe urządzenia lub maszyny, spełniające wymagania pełnej zamienności, mogą
być zastąpione inna podobną częścią bez naruszenia normalnej pracy zespołu i całej
maszyny.
11. Dokonaj charakterystyki wybranych parametrów komputerowych kart pomiarowych.
a) Liczba wejść analogowych (1-64),
b) Rodzaj wejść analogowych (niesymetryczne SE lub symetryczne DI),
c) Zakres pomiarowy (od miliwoltów do kilkuset wolt),
d) Rozdzielczość bitowa przetwornika A/C (8-24),
e) Rozdzielczość bezwzględna dla wybranego zakresu pomiarowego
, N  liczba bitów
f) Dokładności pomiaru (podawana w formie tabelarycznej, w zależności od zakresu
pomiarowego, czasu obserwacji, temperatury i innych czynników), zwykle od 2 do 10
razu gorsza od rozdzielczości,
g) Szybkość próbkowania (Mega próbek/sek.),
h) Pojemność pamięci wewnętrznej (od kB do MB),
i) Typ magistrali do której podłącza się kartę pomiarową np. PCI, ISA, PCMCIA, USB,
FireWire.
12. Co nazywamy zamiennością całkowitą (pełną, stuprocentową) części i gdzie się ją
najczęściej stosuje?
Zamienność całkowita polega na takim tolerowaniu wymiarów, aby nawet przy najbardziej
niekorzystnym układzie wartości odchyłek wykonawczych dane części maszyn można było złożyć
w zespół bez dodatkowych czynności. Zamienność całkowitą stosuje się w przypadku produkcji
m.in: łożysk tocznych, części łączonych, amunicji. Jest ona charakterystyczna dla produkcji masowej
i związana z dużymi kosztami.
13. Dokonaj ogólnej klasyfikacji zamienności części.
14. Scharakteryzuj selekcyjną zamienność części i podaj kilka obszarów jej zastosowań.
Zamienność selekcyjna polega na podziale części na grupy selekcyjne o węższych
tolerancjach i na odpowiednim kojarzeniu tych grup. Dzięki temu tolerancja pasowania
połączonych grup jest odpowiednio mniejsza. Tolerowanie wymiaru polega na określeniu
dwóch wymiarów granicznych: dolnego i górnego, między którymi powinien się znalez
ć wymiar
rzeczywisty przedmiotu.
15. Co nazywamy zamiennością częściową (niepełną, procentową) części i gdzie się ją
najczęściej stosuje?
Zamienność częściowa (niepełna, procentowa)  zakłada, że przypadki najbardziej
niekorzystnego zbiegu odchyłek występują bardzo rzadko. Polega ona na tym, że rozszerzamy pole
tolerancji, przez co obniża się koszty wykonania.
Gdy monter natrafia na element nie pasujący odkłada go, bierze inny, a ten z reklamacją odsyła
do producenta. Zysk wynikający z obniżenia kosztów wytwarzania jest znacznie większy od sumy
kosztów reklamacji z tytułu części o niepełnej zamienności.
16. Podaj i scharakteryzuj kilka wybranych właściwości metrologicznych współczesnej
aparatury pomiarowej (przyrządów i systemów pomiarowych).
a) Zakres wskazań  zbiór wartości ograniczony skrajnymi wskazami.
b) Działka elementarna  część podziałki zawartej między dowolnymi wskazami.
c) Długość działki elementarnej  odstęp między dwoma kolejnymi wskazami, mierzony
wzdłuż tej samej linii, wzdłuż której wyznacza się długość podziałki.
d) Wartość działki elementarnej  różnica między wartościami odpowiadającymi dwóm
kolejnym wskazom.
e) Zakres pomiarowy  zbiór wartości wielkości mierzonej, dla których przyjmuje się, że błąd
przyrządu jest zawarty w określonych granicach.
f) Czułość  iloraz przyrostu odpowiedzi przyrządu pomiarowego przez odpowiadający mu
przyrost sygnału wejściowego (wielkość czułości może zależeć od wartości sygnału
wejściowego).
g) Próg pobudliwości  największa zmiana sygnału wejściowego nie wywołująca wykrywalnej
zmiany odpowiedzi przyrządu pomiarowego gdy zmiana sygnału wejściowego nastąpi.
h) Rozdzielczość (urządzenia wskazującego)  właściwość przyrządu pomiarowego polegająca
na tym, że jego wskazania są zbliżone do siebie w przypadku wielokrotnego pomiaru tej
samej wielkości mierzonej przy tych samych warunkach pomiaru.
17. Podaj i omów wybraną klasyfikację przyrządów pomiarowych.
Klasyfikacja przyrządów pomiarowych:
a) Uniwersalne,
b) Suwmiarkowe,
c) Mikrometryczne,
d) Czujnikowe,
e) Maszyny pomiarowe,
f) Mikroskopy i projektory
g) Specjalne:
·ð Do pomiaru gwintów,
·ð Do pomiaru kół zÄ™batych,
·ð Do pomiaru struktury geometrycznej powierzchni.
18. Podaj definicję przyrządu i systemu pomiarowego wraz z kilkoma przykładami.
a) Przyrząd pomiarowy  urządzenie do wykonywania pomiarów, samodzielnie lub w
połączeniu z jednym lub z wieloma urządzeniami dodatkowymi, np. suwmiarka, mikrometr,
czujnik.
b) System pomiarowy  kompletny zbiór przyrządów pomiarowych i innych zestawionych
urządzeń, przeznaczonych do wykonywania określonych pomiarów, np. aparatura do
pomiaru chropowatości, aparatura do wzorcowania termometrów wzorcowych.
19. Zdefiniuj pojęcia: system badawczy, system kontrolno-pomiarowy oraz system
pomiarowo-diagnostyczny.
Patrz pytanie nr 26.
20. Dokonaj ogólnej charakterystyki suwmiarkowych przyrządów pomiarowych. Opisz ich
wady i zalety oraz zasadę działania.
PrzyrzÄ…dy suwmiarkowe tworzÄ… grupÄ™ najbardziej rozpowszechnionych
przyrządów pomiarowych - stosowanych bezpośrednio przez pracowników przy wymiarowej
kontroli drobnych części maszyn. Przyrządem suwmiarkowym nazywa się przyrząd, w którym po
prowadnicy zaopatrzonej w podziałkę kreskową przesuwa się suwak, często z urządzeniem
zwanym noniuszem, służącym do zwiększania dokładności odczytywania pomiaru. Najbardziej
charakterystycznym reprezentantem tej grupy jest suwmiarka. Składa się ona zawsze z prowadnicy
wraz ze szczęką stałą i szczęki przesuwnej wraz z suwakiem .Na prowadnicy umieszczono
milimetrową podziałkę kreskową, na suwaku - podziałkę noniusza.
Wady:
·ð mogÄ… powstawać luzy na prowadnicach,
·ð maÅ‚a sztywność,
·ð niespeÅ‚nienie postulatu Abbego (wzorzec i mierzony wymiar nie sÄ… usytuowane na
jednej osi),
·ð maÅ‚a odporność na wilgoć oraz promieniowanie magnetyczne w przypadku przyrzÄ…dów
elektronicznych
Zalety:
·ð duża odporność na dziaÅ‚anie czynników mechanicznych w przypadku przyrzÄ…dów
mechanicznych,
·ð duża dokÅ‚adność,
·ð brak zasilania powoduje praktycznie nieustanne dziaÅ‚anie (suwmiarki tradycyjne)
21. Scharakteryzuj wybrane typy mikroskopów wykorzystywanych w pomiarach wielkości
geometrycznych.
Mikroskop warsztatowy - optyczne urządzenie pomiarowe, które służy do bezdotykowego
pomiaru długości przedmiotów w układzie współrzędnych prostokątnych oraz kątów.
Wykorzystywany jest najczęściej w laboratoriach pomiarowych i w przemyśle maszynowym.
Mikroskopy warsztatowe produkowane są w dwu wielkościach jako mały mikroskop warsztatowy
o polu pomiarowym 25x50 mm i duży mikroskop warsztatowy o polu pomiarowym 50x150 mm.
Mikroskop uniwersalny  ma budowę podobna do mikroskopu warsztatowego. Rożni się od
mikroskopu warsztatowego znacznie szerszym zakresem pomiarowym, większą dokładnością
pomiarów długości i kątów oraz bogatszym wyposażeniem. W mikroskopach uniwersalnych
zastosowano pomiar przemieszczeń liniowych stołu za pomocą szklanych wzorców kreskowych i
specjalnych urządzeń odczytowych. Najczęściej spotykanym urządzeniem odczytowym jest noniusz
spiralny.
22. Dokonaj charakterystyki konfiguracji pętlowej (wraz z rysunkiem) stosowanej w
systemach pomiarowych.
Wszystkie linie sygnałowe są w tej konfiguracji jednokierunkowe, w skutek czego kierunek
obiegu informacji w pętli jest ustalony. W systemach pętlowych zachodzi konieczność adresowania.
23. Dokonaj ogólnej charakterystyki mikrometrycznych przyrządów pomiarowych. Opisz
ich wady i zalety oraz zasadę działania.
Przyrządy te biorą nazwę od zespołu śruba mikrometryczna-nakrętka , która znajduje się w
każdym z przyrządów zaliczanych do tej grupy. Zespół śruba mikrometryczna-nakrętka jest
przetwornikiem długości mierzonej (długość na kąt ). Zasada działania polega na istnieniu
proporcjonalności przesunięcia liniowego śruby o jednostajnym skoku P obracającego się w
nieruchomej nakrętce do kąta obrotu f[rad].
24. Napisz, co decyduje o zamienności części w danym wyrobie oraz jakie korzyści wynikają
z faktu stosowania zamienności?
Co decyduje o zamienności części:
a) Decyduje wiele tak zwanych parametrów funkcjonalnych, charakteryzujących poszczególne
części,
b) Liczba tych parametrów rośnie wraz ze wzrostem stopnia skomplikowania,
c) Bardzo ważne są parametry geometryczne, gdyż one decydują o możliwości montażu części,
Podstawowe korzyści wynikające z zamienności części:
a) Szybka naprawa poprzez wymianę części, możliwość łącznego produkowania części do
montażu i części zapasowych.
b) Współpraca różnych zakładów specjalizujących się w produkcji określonych części maszyn
(kooperacja),
c) Zmniejszenie kosztów produkcji maszyn w wyniku kooperacji zakładów przemysłowych.
25. Dokonaj krótkiej charakterystyki przyrządów pomiarowych, takich jak: optimetr,
ultraoptimetr oraz tolerametr, stosowanych w pomiarach długości.
Są to przyrządy czujnikowe optyczno-mechaniczne służące do pomiaru długości metodą
porównawczą za pomocą płytek wzorcowych.
26. Podaj i omów wybraną klasyfikację systemów pomiarowych.
Klasyfikacja systemów pomiarowych:
a) Badawcze  stosowane w badaniach naukowych, do empirycznej weryfikacji hipotez
naukowych. Systemy te sÄ… wykorzystywane w wielu dziedzinach nauki i techniki takich jak:
elektronika, fizyka, mechanika, biologia, medycyna.
b) Kontrolno-pomiarowe  stosowane w przemyśle do automatyzacji procesów
technologicznych. W systemach takich stosuje się dużą ilość czujników i przetworników
formujących sygnały wykorzystywane dalej do przez regulatory sterujące procesem
technologicznym.
c) Pomiarowo-diagnostyczne  służące do detekcji i lokalizacji uszkodzeń. Celem
diagnozowania jest nie tylko stwierdzenie stanu obiektu, ale również wskazanie
uszkodzonego elementu.
27. Zdefiniuj pojęcie pomiar oraz sygnał pomiarowy. Narysuj schemat typowego przyrządu
pomiarowego i opisz w jaki sposób przekazywana jest w nim informacja.
a) Pomiar  zbiór operacji mających na celu wyznaczenie wartości mierzonej. Wartość ta ma na
ogół iloczyn liczby i jednostki.
b) Sygnał pomiarowy  czynnik zawierający informację o wielkości mierzonej. Wyróżniamy:
nośnik sygnału pomiarowego, wielkość nośną sygnału pomiarowego.
28. Scharakteryzuj proste przyrządy pomiarowe do pomiar u kątów, takie jak: kątomierz
uniwersalny i kątomierz optycznych. Podaj zasadę pomiaru za pomocą tych przyrządów.
29. Podaj i scharakteryzuj ogólny podział błędów pomiarowych.
Błędy przy pomiarach podzielone są na:
·ð systematyczne,
·ð przypadkowe.
Błędy można również podzielić na:
·ð wzglÄ™dne
·ð bezwzglÄ™dne
30. Zdefiniuj pojęcie kwantu informacji i entropii (informacji).