Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Dynamika aparatury pomiarowej
Course of study:
2017/2018
Code:
EEL-2-214-PT-s
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Pomiary technologiczne i biomedyczne
Field of study:
Electrotechnics
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr inż. Gawędzki Wacław (waga@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Gawędzki Wacław (waga@agh.edu.pl)
Module summary

Wiedza z zakresu metod pomiarów wielkości zmiennych w czasie, określania właściwości dynamicznych torów pomiarowych, tworzenia modeli przetworników oraz dekompozycji sygnałów w dziedzinie czasu.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób twórczy, samodzielny, ma świadomości roli społecznej absolwenta uczelni technicznej. EL2A_K01 Activity during classes,
Involvement in teamwork
Skills
M_U001 Posiada umiejętność kompleksowego rozwiązywania problemów z zakresu pomiarów wielkości dynamicznych. EL2A_U10 Test,
Execution of laboratory classes
M_U002 Potrafi wykorzystać poznane metody przetwarzania sygnałów pomiarowych zmiennych w czasie do planowania i przeprowadzania eksperymentów pomiarowych. EL2A_U06 Execution of laboratory classes,
Report
M_U003 Potrafi porównać różne warianty realizacji układów pomiarowych oraz konstrukcje czujników pomiarowych do pomiarów dynamicznych ze względu na zadane kryteria użytkowe i ekonomiczne (dokładność, szybkość działania, odporność na zakłócenia, koszt, niezawodność itp.) EL2A_U15, EL2A_U14 Test,
Activity during classes
Knowledge
M_W001 Ma podbudowaną teoretycznie, rozszerzoną, szczegółową wiedzę z zakresu metod pomiarów wielkości zmiennych w czasie, określania właściwości, parametrów i charakterystyk dynamicznych torów pomiarowych, oraz tworzenia modeli matematycznych opisujących właściwości dynamiczne przetworników pomiarowych EL2A_W10 Test results
M_W002 Ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę umożliwiającą zrozumienie zasad i metod przetwarzania sygnałów dynamicznych przez układy pomiarowe, określania błędów dynamicznych torów pomiarowych. EL2A_W13 Test results
M_W003 Zna aktualne trendy rozwojowe i osiągnięcia z zakresu stosowanych metod i aparatury pomiarowej do pomiarów dynamicznych. EL2A_W14 Test results
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób twórczy, samodzielny, ma świadomości roli społecznej absolwenta uczelni technicznej. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Posiada umiejętność kompleksowego rozwiązywania problemów z zakresu pomiarów wielkości dynamicznych. - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi wykorzystać poznane metody przetwarzania sygnałów pomiarowych zmiennych w czasie do planowania i przeprowadzania eksperymentów pomiarowych. - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi porównać różne warianty realizacji układów pomiarowych oraz konstrukcje czujników pomiarowych do pomiarów dynamicznych ze względu na zadane kryteria użytkowe i ekonomiczne (dokładność, szybkość działania, odporność na zakłócenia, koszt, niezawodność itp.) - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma podbudowaną teoretycznie, rozszerzoną, szczegółową wiedzę z zakresu metod pomiarów wielkości zmiennych w czasie, określania właściwości, parametrów i charakterystyk dynamicznych torów pomiarowych, oraz tworzenia modeli matematycznych opisujących właściwości dynamiczne przetworników pomiarowych + - - - - - - - - - -
M_W002 Ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę umożliwiającą zrozumienie zasad i metod przetwarzania sygnałów dynamicznych przez układy pomiarowe, określania błędów dynamicznych torów pomiarowych. + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna aktualne trendy rozwojowe i osiągnięcia z zakresu stosowanych metod i aparatury pomiarowej do pomiarów dynamicznych. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

PROGRAM WYKŁADÓW.
1. Właściwości dynamiczne toru pomiarowego (2 godz.).
Podstawowe problemy pomiarów dynamicznych, pomiary dynamiczne a statyczne, aparat matematyczny do analizy sygnałów dynamicznych.
2. Parametry i charakterystyki dynamiczne aparatury pomiarowej (4 godz.).
Określanie parametrów charakteryzujących w dziedzinie czasu, charakterystyki częstotliwościowe, metody ich pomiarowego wyznaczania.
3. Właściwości sygnałów zdeterminowanych. Sygnały wolno- i szybkozmienne. (2 godz.).
Pojęcie oraz metody matematycznego opisu przetwarzania sygnałów wolno- i szybkozmiennych.
4. Błędy dynamiczne. (5 godz.).
Matematyczne modele wzorców właściwości dynamicznych, wzorce transformacji niezniekształcających, wzorce transformacji zadanej funkcji celu, miary błędów dynamicznych, metody i przykłady obliczeń.
5. Optymalizacja parametrów dynamicznych aparatury pomiarowej. (4 godz.).
Zasady optymalizacji parametrów dynamicznych aparatury, przykłady optymalizacji parametrów dynamicznych.
6. Korekcja właściwości dynamicznych aparatury pomiarowej. (2 godz.).
Korekcja szeregowa, równoległa, ze sprzężeniem zwrotnym, przykłady obliczeń parametrów korektorów, korekcja analogowa i numeryczna.
7. Matematyczny opis dynamiki przetworników pomiarowych wielkości fizycznych za pomocą modeli (3 godz.).
Przetworniki liniowe oraz zawierające nieliniowości. Reprezentacja właściwości dynamicznych przetworników za pomocą analogów elektrycznych zjawisk nieelektrycznych. Metody pomiarowego wyznaczania parametrów modeli matematycznych opisujących dynamikę przetworników.
8. Dekompozycja sygnałów opisujących zjawiska dynamiczne o charakterze nieliniowym i niestacjonarnym za pomocą transformacji Hilberta-Huanga (HHT) oraz Hilbert Vibration Decomposition (HVD). 2 godz.).
9. Błędy dynamiczne torów pomiarowych z przetwarzaniem analogowo-cyfrowym (2 godz.).
Określenie parametrów charakteryzujących, metody badania przetworników A/C – test częstotliwości dudnień, test obwiedni, test histogramu, test dopasowanej sinusoidy, test analizy widmowej. Zasady i metody doboru przetworników i aparatury pomiarowej dla pomiarów wielkości dynamicznych.
10. Zasady i metody doboru przetworników i aparatury pomiarowej dla pomiarów wielkości dynamicznych (2 godz.).

Laboratory classes:

PROGRAM LABORATORIUM.

1. Wprowadzenie do laboratorium, omówienie merytoryczne ćwiczeń, przepisy BHP, warunki zaliczenia (1 godz.).
2. Podstawowe procedury oprogramowania Matlab. (2 godz.)
Funkcje oprogramowania stosowane w analizie sygnałów dynamicznych, metody całkowania numerycznego.
3. Rozwiązywanie zagadnień dynamicznych metodą izolowanej pochodnej. (2 godz.).
Zastosowanie oprogramowania Simulink, rozwiązywanie równań różniczkowych opisujących rzeczywiste układy pomiarowe.
4. Badanie właściwości dynamicznych typowych układów liniowych za pomocą programu Matlab cz. I. (2 godz.).
Właściwości metrologiczne układów I, II i III rzędu, parametry charakteryzujące układy, charakterystyki czasowe (odpowiedzi: skokowa, impulsowa), charakterystyki częstotliwościowe.
5. Badanie właściwości dynamicznych typowych układów liniowych za pomocą programu Matlab cz. II. (2 godz.).
Aproksymacja Pade’go funkcji opóźniającej, realizacja i dobór optymalnych parametrów aproksymacji idealnego układu opóźniającego, wyznaczenie błędu aproksymacji funkcji opóźniającej, zastosowania funkcji opóźniającej.
6. Miary błędów dynamicznych. (2 godz.).
Sposoby obliczania wartości miar, metody i przykłady obliczeń, porównanie właściwości miar błędów.
7. Optymalizacja właściwości dynamicznych na przykładzie wybranych modeli układów pomiarowych (2 godz.).
Zasady optymalizacji parametrów dynamicznych aparatury, przykłady optymalizacji parametrów dynamicznych – optymalizacja parametrów układu II rzędu (kryterium średniokwadratowe, wzorce śledzący i opóźniający).
8. Symulacyjne wyznaczanie błędów dynamicznych elementów torów pomiarowych. (2 godz.).
Badanie wpływu kształtów sygnałów pomiarowych na błędy dynamiczne.
9. Badanie właściwości dynamicznych różnych typów układów korekcji dynamicznej cz.I. (2 godz.).
Przykłady korekcji idealnej, korekcja w strukturze równoległej – dobór optymalnych parametrów korektora.
10. Przeprowadzenie kolokwiów i zaliczanie sprawozdań (3 godz.).
W ramach modułu zajęcia prowadzone są w formie wykładu (28 godz.) oraz laboratorium (20 godz.).

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 78 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 28 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Preparation for classes 5 h
Participation in laboratory classes 20 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 5 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem otrzymania pozytywnej oceny końcowej z przedmiotu jest uzyskanie pozytywnych ocen z kolokwium z wykładu oraz z laboratorium.
2. Ocena końcowa jest wyznaczana na podstawie średniej arytmetycznej ŚR ocen uzyskanych z kolokwium z wykładu (waga 60%) i laboratorium (40%) według następującego algorytmu:
ŚR ≥ 4.75 ocena 5,0
4.75 > ŚR ≥ 4.25 ocena 4,5
4.25 > ŚR ≥ 3.75 ocena 4,0
3.75 > ŚR ≥ 3.25 ocena 3,5
3.25 > ŚR ≥ 3.00 ocena 3,0

Prerequisites and additional requirements:

Podstawowe wiadomości w zakresie matematyki, fizyki, metrologii, elektroniki i elektrotechniki.

Recommended literature and teaching resources:

1. Layer E., Gawędzki W.: Dynamika Aparatury Pomiarowej. Badania i Ocena. PWN Warszawa 1991.
2. Hagel R., Zakrzewski J.: Miernictwo Dynamiczne. WNT Warszawa 1984.
3. Cannon R.H.: Dynamika Układów Fizycznych, WNT Warszawa 1973.
4. Söderström T., Stoica P., Identyfikacja systemów. PWN Warszawa 1997
5. Benaroya H., Mechanical Vibration, Analysis, Uncertainties and Control. Prentice Hall 1998
6. Żyszkowski Z., Podstawy elektroakustyki. WNT Warszawa 1984
7. Magrab E.B., An Engineer’s Guide to Matlab. Prentice Hall 2000

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
  1. Layer E., Gawędzki W., Dynamika aparatury pomiarowej: badania i ocean. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1991, 143 s.
  2. Gawędzki W., Serzysko B., Zastosowanie transformacji Hilbert Vibration Decomposition do analizy sygnałów parasejsmicznych w dziedzinie czasu. Przegląd Elektrotechniczny, nr 8, 2015, s.7-10.
  3. Gawędzki W., Modelowanie obrazów modułów krótkookresowej transformaty Fouriera sygnałów odkształceń i drgań rurociągu oraz podłoża funkcją Gaussa. Pomiary, Automatyka, Kontrola nr 4, 2013, s. 308–311.
  4. Gawędzki W., Analiza wpływu drgań gruntu na odkształcenia rurociągów w warunkach ich dodatkowego obciążenia statycznego, Pomiary, Automatyka, Kontrola, vol. 56 (2010), nr 8, 879–882.
  5. Tarnowski J., Gawędzki W., Szybka J., Badania dynamicznych odkształceń rurociągów eksploatowanych na terenach górniczych. Czasopismo Techniczne Politechnika Krakowska. Mechanika; 2012, 109 z. 14 s. 297–305.
  6. Gawędzki W., Murawski P., Nowak A., Stanowisko laboratoryjne do automatycznego wyznaczania charakterystyk dynamicznych czujników drgań. Pomiary, Automatyka. Kontrola, str. 625-628, vol. 53 Bis, nr 9 2007.
  7. Gawędzki W., Dziekan A., Hajto P., Stanowisko laboratoryjne do wyznaczania parametrów termodynamicznych sprężarki tłokowej. Pomiary, Automatyka, Kontrola, 2008, vol. 54, nr 12, s. 883–886.
Additional information:

None