Podstawy pomiarów

Podstawy pomiarów

rok wydania: 2019
ilość stron: 364
ISBN: 978-83-7814-807-4
oprawa: miękka

Opis
Podręcznik został opracowany jako podstawowa pomoc dydaktyczna do przedmiotów „Podstawy pomiarów” i „Metrologia” wykładanych na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Ponieważ celem wykładu i laboratorium z tych przedmiotów jest nauczenie studentów technik eksperymentu oraz zasad funkcjonowania podstawowej aparatury pomiarowej, zdecydowano się na położenie nacisku na umiejętności zaplanowania eksperymentu, właściwy dobór aparatury pomiarowej, analizę niepewności pomiarowych oraz na krytyczne podejście do przeprowadzonego doświadczenia i uzyskanych wyników. Zwrócono także uwagę na różnice występujące między analogowymi i cyfrowymi metodami pomiarowymi.

Ponieważ aktualnie przedmioty „Podstawy pomiarów” i „Metrologia” są prowadzone na pierwszym lub drugim semestrze studiów, co powoduje, że studenci nie posiadają jeszcze wystarczającej wiedzy z teorii obwodów, matematyki czy układów elektronicznych, w podręczniku wprowadzano i szczegółowo wyjaśniano nowe dla nich pojęcia i zasady działania nieznanej aparatury. Przedstawione treści dotyczą głównie wiedzy poruszanej na wykładzie.

Spis treści
Przedmowa / 9

1. Wprowadzenie/ 11
1.1. Proces poznawczy / 11
1.2. Metrologia i jej zadania / 13

2. Pomiar / 20
2.1.Pomiar a obserwacja bezpośrednia / 20
2.2. Definicja pomiaru / 23
2.3. Jednostki i wzorce / 27
2.3.1. Skąd się wzięły jednostki / 27
2.3.2. Wielkości podstawowe i pochodne / 28
2.3.3. Układy jednostek miar / 29
2.3.4. Układ SI / 30
2.3.5. Solidny fundament – stałe fizyczne / 36
2.4. Wielkości elektryczne / 37
2.4.1. Jednostka napięcia – wolt 37
2.4.2. Jednostka rezystancji – om / 44
2.4.3. Jednostka pojemności – farad / 50
2.4.4. Jednostka indukcyjności – henr / 54
2.5.Hierarchia wzorców / 56

3.Błąd i niepewność pomiaru / 59
3.1. Przyczyny i źródła błędów pomiarowych / 59
3.2. Błędy pomiarowe / 63
3.2.1. Błąd bezwzględny i względny / 63
3.2.2. Zasady przedstawiania błędów bezwzględnych i względnych / 65
3.3. Błędy systematyczne i przypadkowe / 68
3.4. Inne klasyfikacje błędów – uzupełnienie / 70
3.5. Analiza błędów / 71
3.5.1. Błędy systematyczne w pomiarach bezpośrednich / 71
3.5.2. Błędy systematyczne w pomiarach pośrednich / 78
3.5.3. Błędy przypadkowe 79 3.6. Niepewność pomiaru / 88
3.6.1. Jak oszacować niepewność? / 88
3.6.2. Wyznaczanie niepewności typu A / 90
3.6.3. Wyznaczanie niepewności typu B / 95
3.7.Skale pomiarowe / 96

4.Elementy toru pomiarowego / 104
4.1. Struktura przyrządu pomiarowego / 104
4.2.Przetworniki analogowo-cyfrowe / 112
4.3.Aparatura pomiarowa i pomocniczy sprzęt pomiarowy / 117
4.3.1. Zasilacz stabilizowany / 119
4.3.2. Generator funkcyjny / 123
4.3.3. Woltomierz elektromechaniczny / 126
4.3.4. Multimetr cyfrowy / 132
4.3.5. Częstościomierz cyfrowy / 135
4.3.6. Oscyloskopy / 137

5.Pomiary napięć i prądów stałych / 155
5.1. Sposoby łączenia przyrządu ze źródłem / 155
5.2. Metody bezpośrednie / 159
5.3.Metoda kompensacyjna / 161
5.4. Metoda różnicowa / 164

6.Pomiary parametrów sygnałów / 167
6.1. O sygnałach i ich klasyfikacjach. 167
6.2.Przemiana analogowo cyfrowa / 175
6.3.Parametry energetyczne sygnałów okresowych / 178
6.4. Parametry czasowe sygnałów okresowych / 182
6.5. Pomiary parametrów napięć zmiennych / 182
6.5.1. Mierniki analogowe / 183
6.5.2. Techniki cyfrowe / 186
6.5.3. Prostowniki / 187
6.6.Pomiary parametrów czasowych sygnałów okresowych / 200
6.6.1. Oscyloskopowe pomiary częstotliwości i czasu / 200
6.6.2. Integracyjny pomiar częstotliwości / 203
6.6.3. Pomiar częstotliwości metodą rezonansową / 204
6.6.4. Metoda interferencyjna (heterodynowa) / 205
6.6.5. Cyfrowe metody pomiaru częstotliwości i czasu / 207
6.6.6. Pomiar przesunięcia fazowego / 212

7.Metody pomiarów elementów obwodów elektrycznych / 219
7.1.Ogólna charakterystyka rezystorów / 219
7.2. Pomiary rezystancji przy prądzie stałym / 221
7.2.1. Metoda techniczna / 222
7.2.2. Omomierze cyfrowe / 225
7.2.3. Metody wieloprzewodowe / 227
7.2.4. Metody zerowe / 229
7.2.5. Metody porównawcze / 235
7.3. Pomiary parametrów elementów reaktancyjnych / 237
7.3.1. Metoda techniczna / 239
7.3.2. Metody mostkowe / 242

8.Systemy pomiarów / 250
8.1. Definicja systemu pomiarowego / 250
8.1.1. Jak zrozumieć system? / 250
8.1.2. Cechy systemów pomiarowych / 254
8.2. Kategoryzacja systemów pomiarowych / 255
8.3. Budowa i funkcjonowanie systemów pomiarowych / 256
8.3.1. Przepływ informacji w systemach pomiarowych / 257
8.3.2. Elementy systemów pomiarowych / 261
8.3.3. Rozwój technik telekomunikacyjnych a systemy pomiarowe – internet rzeczy i big data / 268
8.4. Projektowanie i realizacja systemów pomiarowych / 272

9. Opracowanie wyników pomiarów i analiza danych pomiarowych / 277
9.1. Dokumentacja procesu pomiarowego i protokół pomiarowy / 277
9.2. Metody numeryczne przydatne w miernictwie / 280
9.2.1. Aproksymacja / 281
9.2.2. Interpolacja / 288
9.2.3. Ekstrapolacja / 300
9.2.4. Korelacja / 302
9.3. Multimedialna prezentacja danych pomiarowych i interpretacji wyników / 306

DODATKI

Dodatek I. Co mierzymy, czyli podstawowe prawa i defi nicje elektrotechniki / 315
DI.1. Klasyfi kacja obwodów elektrycznych / 315
DI.2. Obwody prądu stałego / 317
DI.3. Obwody prądu zmiennego / 330
DI.4. Metoda symboliczna / 337
DI.5. Pojęcie impedancji / 339

Dodatek II. Organizacja Laboratorium Podstaw Pomiarów / 347
DII.1. Cele i zadania Laboratorium Podstaw Pomiarów (LPP) / 347
DII.2. Organizacja stanowiska pomiarowego / 348
DII.3. Aparatura i sprzęt pomiarowy / 349
DII.4. Narzędzia informatyczne / 352
DII.5. Pomoce dydaktyczne / 353
DII.6. Organizacja pracy studenta / 353

Dodatek III. Krótki słownik pojęć metrologicznych / 356
Bibliografia / 364