POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH METROLOGIA Andrzej Rylski Politechnika Rzeszowska Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych, ul. W. Pola Rzeszów, 1.O prowadzącym wykład 2.Wprowadzenie 3.Jednostki miary i pojęcia podstawowe ISO Jednostki wielokrotne i podwielokrotne, sposób zapisu 5.Wielkości i jednostki. 6.Wyrażanie niepewności pomiaru 7.Narzędzia pomiarowe – przesyłanie informacji

Jednostki miary i pojęcia podstawowe ISO 31. Jednostki i miary są objęte normą ISO 31: 1.ISO 31-1 Przestrzeń i czas 2.ISO 31-2 Wielkości okresowe 3.ISO Mechanika 4.ISO 31-4 Ciepło 5.ISO 31-5 Elektryczność i magnetyzm 6.ISO 31-6 Światło i promieniowanie elektromagnetyczne 7.ISO 31-7 Akustyka 8.ISO 31-8 Chemia fizyczna i fizyka molekularna 9.ISO 31-9 Fizyka nuklearna i atomowa 10.ISO Promieniowanie nuklearne i jonizujące 11.ISO Matematyka 12.ISO Liczby charakterystyczne 13.ISO Fizyka ciała stałego Jednostki podstawowe SI Wielkość fizyczna Symbol wielkoś ci jednostkaSymbol jednostk i długośćLmetrM masaMkilogramkg czasTsekundas Natężenie prąduIamperA Temperatura termodynamiczn a θkelvinK Ilość substancji cząsteczek Nmol= 6*10 23 Mol cz światłośćJcandelacd Formalny zapis wartości i jednostki wielkości fizycznej A={A}[A] A – wielkość fizyczna {A} – wartość wielkości fizycznej [A] – jednostka wielkości fizycznej

Jednostki wielokrotne i podwielokrotne, sposób zapisu. wartośćNazwasymbol YottaY ZettaZ ExaE PetaP TeraT 10 9 GigaG 10 6 MegaM 10 3 Kilok 10 2 Hectoh 10Decada Zapis wzorów matematycznych wartośćNazwasymbol Decid Centic Milim Micro  Nanon Picop Femtof Attoa Zeptoz yoctoy

Dokładność pomiaru Stopień zgodności wyniku z wartością rzeczywistą wielkości mierzonej (-to pojecie ma charakter jakościowy) Niepewność pomiaru (wyniku pomiaru) Parametr, związany z wynikiem pomiaru, charakteryzujący rozrzut wartości, które można w uzasadniony sposób przypisać wielkości mierzonej Błąd pomiaru Różnica między wynikiem pomiaru a wartością prawdziwą wielkości mierzonej Błąd względny Stosunek błędu pomiaru do wartości prawdziwej wielkości mierzonej. Wielkość mierzalna Cecha zjawiska, ciała lub substancji, która można wyróżnić jakościowo i wyznaczyć ilościowo Wartość wielkości Wyrażenie ilościowe wielkości określonej na ogół w postaci iloczynu liczby i jednostki miary Pomiar Zbiór operacji mających na celu wyznaczenie wartości wielkości Wynik surowy Wynik pomiaru przed korekcja błędu systematycznego Wielkości i jednostki Międzynarodowy słownik podstawowych i ogólnych terminów metrologii, Główny Urząd Miar, 1996r

Rozkład normalny Gaussa Wartość średnia n- liczba wyników pomiarowych x i – wartość kolejnego wyniku pomiaru Rozkład Gaussa to rozkład gęstości prawdopodobieństwa gdy Rozkład Gaussa (normalny) opisany jest funkcją gęstości prawdopodobieństwa: Standardowy rozkład normalny, to taki, którego wariancja równa 1: Funkcja gęstości prawdopodobieństwa wówczas przyjmuje postać: - wariancja.

Rozkład normalny Studenta

Wyrażanie niepewności pomiaru Wyrażanie niepewności pomiaru przewodnik Główny Urząd Miar 1999 Niepewność typu A – u A (estymata odchylenia standardowego) Wartość odchylenia standardowego obliczona drogą analizy statystycznej. Dla rozkładu normalnego Gaussa: Niepewność typu B - u x Obliczenie niepewności wyniku pomiaru metodami innymi niż analiza serii pomiarów Np. z błędu przyrządu pomiarowego  x dla rozkładu: Dla rozkładu normalnego Studenta Dla rozkładu równomiernego Dla rozkładu trójkątnego Dla rozkładu normalnego

Wyrażanie niepewności pomiaru Wyrażanie niepewności pomiaru przewodnik Główny Urząd Miar 1999 Niepewność złożona - Obliczenie niepewności wyniku otrzymanego z pomiaru metodami pośrednimi Niepewność rozszerzona Współczynnik rozszerzenia k p t pn Niepewność względna u r

Symbole błędów i niepewności pomiaru

Metody przesyłania informacji Przesyłanie informacji Metody bezpośredniego przesyłania informacji Metody pośredniego przesyłania informacji Elektromagnetyczne przesyłanie informacji Modulacja amplitudy Modulacja częstotliwości i fazy Widmo emitowanego sygnału Wpływ zakłóceń toru przesyłowego o modulacji częstotliwości i faz na metrologiczne właściwości przesyłanej informacji Ocena przetworników pomiarowych w procesie ich uwierzytelniania Opis dokładności przyrządu pomiarowego niepewnością addytywną i multiplikatywną Porównanie wpływu zmienności przedziału błędów na wyznaczenie zbioru wspólnego Błędy woltomierzy analogowego i cyfrowego Zadanie 1 Zadanie 2 Zadanie 3 Podsumowanie Woltomierze cyfrowe Woltomierz wielofunkcyjny Literatura: 1.Rylski A., Metrologia II, prąd zmienny, skrypt Wydanie II, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2004 r.str.13 – 29, , 2.Gregg W. David; Podstawy telekomunikacji analogowej i cyfrowej, WNT Warszawa 1983r. 3.Sydenham P.H; Podręcznik metrologii, WKŁ Warszawa 1990.

Przesyłanie informacji świat rzeczywisty intelektualista inżynier modele intelektualne pomiary specjalista konstruowanie przyrządów rozważania intelektualne modele fizyczne Rys.1.1. Obszary działalności człowieka

Przesyłanie informacji, Metody bezpośredniego przesyłania informacji 1 - wartość chwilowa, x=x(t) 2 - wartość średnia, 3 - wartość skuteczna, 4 - wartość szczytowa, 5 - wartość międzyszczytowa. 6 - częstotliwość (okres), 7 - przesunięcie fazowe, opóźnienie, 8 - funkcja korelacji, 9 - współczynniki kształtu, 10 - współczynnik szczytu, 11 - współczynnik zniekształceń nieliniowych.

Metody bezpośredniego przesyłania informacji Tablica 1.A. Wartości, charakterystycznych współczynników, dla typowych sygnałów elektrycznych kształt sygnału x(t) nazwa sygnału wartość skuteczna U wartość średnia  x(t)  współczyn-nik kształtuk współczynnik szczytu k a U m 0 sinusoidalny 0,707 U m 0,637 V m prostokątny symetryczny bez składowej stałej U m 1 1 trójkątny

Metody pośredniego przesyłania informacji rodzaje modulacji modulacja fazy  M nośniki informacji fala elektromagnetyczna fala ciśnieniowa modulacja amplitudy modulacja częstotliwości modulacja liniowa modulacja kwadraturowa modulacja kodowana sposoby modulacji

Modulacja amplitudy

Modulacja częstotliwości i fazy

Elektromagnetyczne przesyłanie informacji. Rozprzestrzenianie się fal elektromagnetycznych: a. fale długie ( ) kHz, b. fale średnie 300 kHz-5 MHz, c. fale krótkie (5 - 50) MHz, d. fale ultrakrótkie i wyższe od 50 MHz antena nadawcza a b c d obszar jonosfery

Rodzaje emisji sygnału rodzaje emisji emisja pełna z wytłumiona falą nośną DSB z jedną wstęgą SSB z górną wstęgą USB z dolną wstęgą LSB a. b. c. d. AM LSB USB pilot fali nośnej

Właściwości szumowe systemów modulacji modulacja częstotliwości owa  =5 SN R o [dB] SNR i [dB] modula cja częstotliwości owa  =1 synchroniczna modulacja dwuwstęgowa i jednowstęgowa synchroniczn a modulacja amplitudowa

Wpływ zakłóceń toru przesyłowego o modulacji częstotliwości i fazy na metrologiczne właściwości przesyłanej informacji

Zagadnienia, literatura Literatura: [1].Gregg W. David; Podstawy telekomunikacji analogowej i cyfrowej, WNT Warszawa 1983r. [2].Sydenham P.H; Podręcznik metrologii, WKŁ Warszawa Przepływ informacji w świecie źródłem rozwoju 2.Wymień metody bezpośredniego przesyłania informacji. 3.Wyjaśnij pojęcie wartości skutecznej. 4.Podaj definicję wartości średniej. 5.Omów media do pośredniego przesyłu informacji. 6.Zagadnienia elektromagnetycznego przesyłania informacji 7.Podstawy fizyczne modulacji amplitudy. 8.Podstawy fizyczne modulacji częstotliwości. 9.Zmienność współczynnika szumów dla podstawowych rodzajów modulacji