Details zum E-Book

Podstawy pomiarów

Podstawy pomiarów

Jacek Dusza, Paweł Gąsior, Grzegorz Tarapata

E-book

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.

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 98

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 pomiarowe 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 wyników306

DODATKI

Dodatek I. Co mierzymy, czyli podstawowe prawa i definicje elektrotechniki 315

D.I.1. Klasyfikacja obwodów elektrycznych 315

D.I.2. Obwody prądu stałego 317

D.I.3. Obwody prądu zmiennego 330

D.I.4. Metoda symboliczna 337

D.I.5. Pojęcie impedancji 339

Dodatek II Organizacja Laboratorium Podstaw Pomiarów 347

D.II.1. Cele i zadania Laboratorium Podstaw Pomiarów (LPP) 347

D.II.2. Organizacja stanowiska pomiarowego 348

D.II.3. Aparatura i sprzęt pomiarowy 349

D.II.4. Narzędzia informatyczne 352

D.II.5. Pomoce dydaktyczne 353

D.II.6. Organizacja pracy studenta 353

Dodatek III. Krótki słownik pojęć metrologicznych 356

Bibliografia 364

  • Titel: Podstawy pomiarów
  • Autor: Jacek Dusza, Paweł Gąsior, Grzegorz Tarapata
  • ISBN: 978-83-7814-958-3, 9788378149583
  • Veröffentlichungsdatum: 2020-08-26
  • Format: E-book
  • Artikelkennung: e_1qgv
  • Verleger: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej