POLITECHNIKA RZESZOWSKA im POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI ZAKŁAD METROLOGII I SYSTEMÓW POMIAROWYCH METROLOGIA Andrzej Rylski Politechnika Rzeszowska Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, ul. W. Pola 2 35-959 Rzeszów, rylski @prz.rzeszow.pl http://rylski.sd.prz.edu.pl/ O prowadzącym wykład Wprowadzenie Jednostki miary i pojęcia podstawowe ISO 31. Jednostki wielokrotne i podwielokrotne, sposób zapisu Wielkości i jednostki. Wyrażanie niepewności pomiaru Narzędzia pomiarowe – przesyłanie informacji

Jednostki miary i pojęcia podstawowe ISO 31. Jednostki podstawowe SI Jednostki i miary są objęte normą ISO 31: ISO 31-1 Przestrzeń i czas ISO 31-2 Wielkości okresowe ISO 31-31 Mechanika ISO 31-4 Ciepło ISO 31-5 Elektryczność i magnetyzm ISO 31-6 Światło i promieniowanie elektromagnetyczne ISO 31-7 Akustyka ISO 31-8 Chemia fizyczna i fizyka molekularna ISO 31-9 Fizyka nuklearna i atomowa ISO 31-10 Promieniowanie nuklearne i jonizujące ISO 31-11 Matematyka ISO 31-12 Liczby charakterystyczne ISO 31-13 Fizyka ciała stałego Wielkość fizyczna Symbol wielkości jednostka Symbol jednostki długość L metr M masa kilogram kg czas T sekunda s Natężenie prądu I amper A Temperatura termodynamiczna θ kelvin K Ilość substancji N mol Mol światłość J candela cd 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. wartość Nazwa symbol 1024 Yotta Y 1021 Zetta Z 1018 Exa E 1015 Peta P 1012 Tera T 109 Giga G 106 Mega M 103 Kilo k 102 Hecto h 10 Deca da wartość Nazwa symbol 10-1 Deci d 10-2 Centi c 10-3 Mili m 10-6 Micro 10-9 Nano n 10-12 Pico p 10-15 Femto f 10-18 Atto a 10-21 Zepto z 10-24 yocto y Zapis wzorów matematycznych

Wielkości i jednostki Międzynarodowy słownik podstawowych i ogólnych terminów metrologii , Główny Urząd Miar, 1996r 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 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.

Dla rozkładu normalnego Studenta Wyrażanie niepewności pomiaru Wyrażanie niepewności pomiaru przewodnik Główny Urząd Miar 1999 Niepewność typu A – uA (estymata odchylenia standardowego) Wartość odchylenia standardowego obliczona drogą analizy statystycznej. Dla rozkładu normalnego Gaussa: Niepewność typu B - ux Obliczenie niepewności wyniku pomiaru metodami innymi niż analiza serii pomiarów Np. z błędu przyrządu pomiarowego Dx dla rozkładu: Dla rozkładu normalnego Studenta Dla rozkładu równomiernego Dla rozkładu trójkątnego Dla rozkładu normalnego Niepewność rozszerzona Współczynnik rozszerzenia kp tpn Niepewność względna ur Niepewność złożona - Obliczenie niepewności wyniku otrzymanego z pomiaru metodami pośrednimi

Narzędzia pomiarowe 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: Rylski A., Metrologia II, prąd zmienny, skrypt Wydanie II, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2004 r.str.13 – 29, 73 - 94, Gregg W. David; Podstawy telekomunikacji analogowej i cyfrowej, WNT Warszawa 1983r. Sydenham P.H; Podręcznik metrologii, WKŁ Warszawa 1990.

Przesyłanie informacji świat rzeczywisty intelektualista inżynier modele intelektualne pomiary specjalista konstruowanie przyrządów rozważania intelektualne modele fizyczne 1 2 3 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 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 kształtu kk współczynnik szczytu ka Um sinusoidalny 0,707 Um 0,637 Vm prostokątny symetryczny bez składowej stałej 1 trójkątny

Metody pośredniego przesyłania informacji rodzaje modulacji modulacja fazy FM nośniki informacji fala elektromagnetyczna fala ciśnieniowa modulacja amplitudy modulacja częstotliwości modulacja liniowa modulacja kwadraturowa modulacja kodowana sposoby modulacji rodzaje emisji emisja pełna z wytłumiona falą nośną DSB z jedną wstęgą SSB z górną wstęgą USB z dolną wstęgą LSB

Elektromagnetyczne przesyłanie informacji . Rozprzestrzenianie się fal elektromagnetycznych: a. fale długie (100-300) 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

Modulacja amplitudy

Modulacja częstotliwości i fazy

Widmo emitowanego sygnału Właściwości szumowe systemów modulacji modulacja częstotliwościowa =5 SNRo [dB] 40 30 20 10 SNRi [dB] modulacja częstotliwościowa =1 synchroniczna modulacja dwuwstęgowa i jednowstęgowa synchroniczna modulacja amplitudowa a. b. c. d. AM LSB USB pilot fali nośnej

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

Zagadnienia, literatura Przepływ informacji w świecie źródłem rozwoju Wymień metody bezpośredniego przesyłania informacji. Wyjaśnij pojęcie wartości skutecznej. Podaj definicję wartości średniej. Omów media do pośredniego przesyłu informacji. Zagadnienia elektromagnetycznego przesyłania informacji Podstawy fizyczne modulacji amplitudy. Podstawy fizyczne modulacji częstotliwości. Zmienność współczynnika szumów dla podstawowych rodzajów modulacji Literatura: [1].Gregg W. David; Podstawy telekomunikacji analogowej i cyfrowej, WNT Warszawa 1983r. [2].Sydenham P.H; Podręcznik metrologii, WKŁ Warszawa 1990.