Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
EME-1-412-s
Name:
Metrology and electronic measurement instrumentations
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Microelectronics in industry and medicine
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
KMON Piotr (kmon@agh.edu.pl)
Academic teachers:
KMON Piotr (kmon@agh.edu.pl)
Module summary

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 pracować w zespole, ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. ME1A_K03, ME1A_K06, ME1A_K02 Activity during classes
Skills
M_U001 naszkicować wyjściowe przebiegi czasowe dla zadanego wymuszenia dla podstawowych układów cyfrowych (bramki logiczne, przerzutniki) naszkicować odpowiedź, na zadane wymuszenie, komparatorów analogowych opartych o wzmacniacze operacyjne naszkicować odpowiedź czasową czwórnika impedancyjnego na skok prostokątny ME1A_U25, ME1A_U13, ME1A_U11, ME1A_U02, ME1A_U24, ME1A_U01, ME1A_U03, ME1A_U08, ME1A_U12, ME1A_U17 Execution of laboratory classes,
Test,
Examination
M_U002 oszacować, niezbędne do pomiarów sygnałów stałych i zmiennych, częstotliwość próbkowania, zakres pomiarowy i rozdzielczość wielofunkcyjnej karty pomiarowej oszacować błędy wykorzystywanej metody pomiarowej oszacować parametr Signal to Noise Ratio dla podanego przebiegu oszacować prądy i napięcia w obwodzie złożonym z nieidealnego źródła napięciowego bądź prądowego oraz elementów rezystancyjnych, pojemnościowych i indukcyjnych oszacować impedancję zastępczą złożonego obwodu elektrycznego ME1A_U25, ME1A_U13, ME1A_U11, ME1A_U02, ME1A_U24, ME1A_U01, ME1A_U03, ME1A_U08, ME1A_U12, ME1A_U17 Execution of laboratory classes,
Test,
Examination
M_U003 skonstruować i uruchomić na płytce stykowej proste układy do pomiarów pośrednich częstotliwości, okresu, pojemności, temperatury, prądu, napięcia i rezystancji skonstruować i uruchomić na płytce stykowej proste układy przetworników A/C i C/A ME1A_U25, ME1A_U13, ME1A_U11, ME1A_U02, ME1A_U24, ME1A_U01, ME1A_U03, ME1A_U08, ME1A_U12, ME1A_U17 Execution of laboratory classes,
Test,
Examination
M_U004 zmierzyć prąd, napięcie, rezystancję, pojemność, częstotliwość, okres i temperaturę zarówno metodą bezpośrednią jak i pośrednią zmierzyć parametry przebiegów okresowych oscyloskopem i wielofunkcyjną kartą pomiarową zmierzyć metodą 4-o przewodową rezystancję ME1A_U25, ME1A_U13, ME1A_U11, ME1A_U02, ME1A_U24, ME1A_U01, ME1A_U03, ME1A_U08, ME1A_U12, ME1A_U17 Execution of laboratory classes,
Test,
Examination
M_U005 obsługiwać zaawansowane współczesne przyrządy laboratoryjne (wielokanałowe oscyloskopy cyfrowe, analizatory widmowe, dedykowane narzędzia pomiarowe, zasilacze, generatory) ME1A_U25, ME1A_U13, ME1A_U11, ME1A_U02, ME1A_U24, ME1A_U01, ME1A_U03, ME1A_U08, ME1A_U12, ME1A_U17 Execution of laboratory classes,
Test,
Examination
Knowledge
M_W001 scharakteryzować układy pomiarowe do pomiarów pośrednich i bezpośrednich parametrów takich jak: prądu, napięcia (stałe i zmienne), rezystancji, częstotliwości, przesunięcia fazowego, impedancji, szumów, czasu, współczynnika zniekształceń nieliniowych ME1A_W15 Examination
M_W002 opisać schematy blokowe podstawowych przyrządów pomiarowych opisać schematy blokowe powszechnie stosowanych przetworników A/C i C/A wraz z opisaniem ich podstawowych parametrów opisać budowę i zasadę działania zaawansowanych mierników wielkości elektrycznych ME1A_W15 Examination
M_W003 sklasyfikować błędy, skale, jednostki i niepewności pomiarowe ME1A_W15 Examination
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 pracować w zespole, ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. - - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 naszkicować wyjściowe przebiegi czasowe dla zadanego wymuszenia dla podstawowych układów cyfrowych (bramki logiczne, przerzutniki) naszkicować odpowiedź, na zadane wymuszenie, komparatorów analogowych opartych o wzmacniacze operacyjne naszkicować odpowiedź czasową czwórnika impedancyjnego na skok prostokątny - - + - - - - - - - -
M_U002 oszacować, niezbędne do pomiarów sygnałów stałych i zmiennych, częstotliwość próbkowania, zakres pomiarowy i rozdzielczość wielofunkcyjnej karty pomiarowej oszacować błędy wykorzystywanej metody pomiarowej oszacować parametr Signal to Noise Ratio dla podanego przebiegu oszacować prądy i napięcia w obwodzie złożonym z nieidealnego źródła napięciowego bądź prądowego oraz elementów rezystancyjnych, pojemnościowych i indukcyjnych oszacować impedancję zastępczą złożonego obwodu elektrycznego - - + - - - - - - - -
M_U003 skonstruować i uruchomić na płytce stykowej proste układy do pomiarów pośrednich częstotliwości, okresu, pojemności, temperatury, prądu, napięcia i rezystancji skonstruować i uruchomić na płytce stykowej proste układy przetworników A/C i C/A - - + - - - - - - - -
M_U004 zmierzyć prąd, napięcie, rezystancję, pojemność, częstotliwość, okres i temperaturę zarówno metodą bezpośrednią jak i pośrednią zmierzyć parametry przebiegów okresowych oscyloskopem i wielofunkcyjną kartą pomiarową zmierzyć metodą 4-o przewodową rezystancję - - + - - - - - - - -
M_U005 obsługiwać zaawansowane współczesne przyrządy laboratoryjne (wielokanałowe oscyloskopy cyfrowe, analizatory widmowe, dedykowane narzędzia pomiarowe, zasilacze, generatory) - - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 scharakteryzować układy pomiarowe do pomiarów pośrednich i bezpośrednich parametrów takich jak: prądu, napięcia (stałe i zmienne), rezystancji, częstotliwości, przesunięcia fazowego, impedancji, szumów, czasu, współczynnika zniekształceń nieliniowych + - - - - - - - - - -
M_W002 opisać schematy blokowe podstawowych przyrządów pomiarowych opisać schematy blokowe powszechnie stosowanych przetworników A/C i C/A wraz z opisaniem ich podstawowych parametrów opisać budowę i zasadę działania zaawansowanych mierników wielkości elektrycznych + - - - - - - - - - -
M_W003 sklasyfikować błędy, skale, jednostki i niepewności pomiarowe + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Definicja pomiaru. Pojęcia podstawowe. (2h)

    Wykład będzie dotyczył podstawowych pojęć związanych z metrologią. Student zostanie zapoznany z podstawowymi pojęciami tj. wielkość, wartość, jednostka miary, skale pomiarowe, metody pomiarowe, wzorce miar.

  2. Klasyfikacja błędów i podstawowe oznaczenia (2h)

    Student zostanie zapoznany z błędami pomiarowymi i ich oznaczeniami a dokładnie: pozna zapis wyniku pomiaru, błąd i wynik pomiaru jako zmienne losowe, rozkłady zmiennych losowych, metody szacowania wyniku pomiaru wielkości elektrycznej i jego niepewności, niepewność złożoną, sposoby podawania niepewności, błędy pomiarowe i obliczanie niepewności pomiaru, zasady tworzenia raportów pomiarowych, wzorcowanie mierników

  3. Pomiar prądu, napięcia, mocy, rezystancji (3h)

    Student pozna metody pomiarów prądów, napięć i mocy zarówno stałych jak i zmiennych oraz metody pomiarów rezystancji. Przedstawione zostaną metody pomiarów bezpośrednie i pośrednie, metody pomiarów metodami technicznymi i mostkowymi.

  4. Pomiary częstotliwości, przesunięcia fazowego, impedancji, szumów, czasu, współczynnika zniekształceń nieliniowych (3h)

    Student zostanie zapoznany z metodami pomiarów częstotliwości i czasu, przesunięcia fazowego, impedancji, szumów i współczynnika zniekształceń nieliniowych.

  5. Budowa, zasada działania i parametry przetworników C/A (4h)

    Wykład będzie dotyczył budowy, zasady działania i parametrów przetworników C/A. Zostaną przedstawione podstawowe architektury przetworników C/A ze wskazaniem ich wad i zalet oraz miejsca zastosowania. Zostaną również przeanalizowane przykładowe komercyjne przetworniki C/A stosowane w różnych dziedzinach życia.

  6. Budowa, zasada działania i parametry przetworników A/C (4h)

    Wykład będzie dotyczył budowy, zasady działania i parametrów przetworników A/C. Zostaną przedstawione podstawowe architektury przetworników A/C ze wskazaniem ich wad i zalet oraz miejsca zastosowania. Zostaną również przeanalizowane przykładowe komercyjne przetworniki A/C stosowane w różnych dziedzinach życia.

  7. Oscyloskop – obsługa i zasada działania (4h)

    Wykład będzie traktował o oscyloskopie, jego podstawowych parametrach, zasadzie działania, podstawowych blokach składowych. Będzie również dotyczył jego obsługi i zastosowań w pomiarach wielkości elektrycznych.

  8. Budowa, zasada działania, obsługa zaawansowanych mierników wielkości elektrycznych i ich podstawowe parametry (6h)

    Wykład będzie dotyczył budowy, zasady działania, obsługi zaawansowanych mierników wielkości elektrycznych i ich podstawowych parametrów. Pod uwagę zostaną wzięte następujące mierniki: HP34401, Keithley6485, analizator widmowy HP 4195, oscyloskop Tektronix DPO500B, analizatory stanów logicznych TLA6400, mostek RLC Agilent E4980, analizator wektorowy.

Laboratory classes:
  1. Zajęcia wstępne (3h)

    Na zajęciach student zostanie zapoznany z podstawowymi elementami wchodzącymi w skład laboratorium tj. zasilacze, generatory, mierniki, oscyloskopy. Zostanie poinformowany o przepisach BHP obowiązujących w laboratorium i zasadach zaliczenia zajęć laboratoryjnych.

  2. Pomiary oscyloskopowe (3h)

    Zajęcia będą dotyczyły wykorzystania oscyloskopu do przeprowadzenia podstawowych pomiarów wielkości elektrycznych. W tym celu student będzie budował, z pomocą prowadzącego, obiekt pomiarowy i następnie mierzył parametry sygnałów elektrycznych tj. częstotliwość, wartość maksymalna, średnia, skuteczna, współczynnik tętnień.

  3. Pomiar rezystancji wewnętrznej różnych źródeł napięcia (3h)

    Zajęcia będą dotyczyły pomiarów rezystancji. W tym celu student będzie budował, z pomocą prowadzącego, obiekt pomiarowy i następnie mierzył rezystancję. Obiektem pomiarowym będą różnorakie źródła napięcia (zasilacz, ogniwo Volty, baterie, źródła energii odnawialnej).

  4. Pomiar częstotliwości i okresu (3h)

    Zajęcia będą dotyczyły pomiarów częstotliwości i okresu. W tym celu student będzie budował, z pomocą prowadzącego, obiekt pomiarowy i następnie mierzył częstotliwość i okres obserwowanego przebiegu. Pomiar będzie dokonywany z wykorzystaniem zbudowanego na zajęciach przez studenta układu pomiarowego.

  5. Przetwornik AC/CA (3h)

    Student będzie budował przetwornik A/C i C/A w oparciu o podstawowe układy elektroniczne i następnie mierzył jego parametry tj. liniowość, INL, DNL, błąd offsetu.

  6. Zastosowanie karty pomiarowej (3h)

    Zajęcia będą dotyczyły wykorzystania karty pomiarowej do przeprowadzenia podstawowych pomiarów wielkości elektrycznych. W tym celu student będzie budował, z pomocą prowadzącego, obiekt pomiarowy i następnie mierzył parametry sygnałów elektrycznych tj. częstotliwość, wartość maksymalna, średnia, skuteczna, współczynnik tętnień.

  7. Pomiar pojemności (3h)

    Zajęcia będą dotyczyły pomiarów pojemności. W tym celu student będzie budował, z pomocą prowadzącego, obiekt pomiarowy i następnie mierzył jego pojemność. Pomiar będzie dokonywany z wykorzystaniem zbudowanego na zajęciach przez studenta układu pomiarowego.

  8. Pomiar temperatury (3h)

    Zajęcia będą dotyczyły pomiarów temperatury z wykorzystaniem czujnika rezystancyjnego. W tym celu student będzie budował, z pomocą prowadzącego, obiekt pomiarowy i następnie mierzył temperaturę otoczenia oraz temperaturę wrzenia wody. Pomiar będzie dokonywany z wykorzystaniem zbudowanego na zajęciach przez studenta układu pomiarowego do pomiaru dwu- i czteroprzewodowego.

  9. Zajęcia odróbcze (3h)

    Zajęcia będą przeznaczone dla tych studentów, którzy nie zdołali w ramach zajęć semestralnych, zrealizować całego wymaganego zakresu zadań.

  10. Kolokwium semestralne (3h)

    Zajęcia będą przeznaczone na kolokwium semestralne

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 132 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 28 h
Examination or Final test 6 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation for classes 60 h
Realization of independently performed tasks 10 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa jest wystawiana na podstawie oceny z laboratorium.

Ocena z laboratorium:
- kolokwium: 0-1 pkt,
- opracowanie danych pomiarowych: 0-1 pkt,

punkty procentowe = [ 80*(suma_punktów_z_kolokwiow / ilość_podejść) + 20*(suma_punktów_z_ćwiczeń / 2) ]

Ocena końcowa obliczana jest na podstawie punktów procentowych zgodnie z regulaminem studiów.

Prerequisites and additional requirements:

Teoria obwodów
Podstawy elektroniki cyfrowej i analogowej

Recommended literature and teaching resources:

1. Chwaleba Augustyn, Poniński Maciej, Siedlecki Andrzej, Metrologia elektryczna, WNT 2000
2. Zatorski Andrzej, Metrologia elektryczna. Ćwiczenia laboratoryjne, AGH, Kraków 2002
4. Sidor Tadeusz, Electrical and Electronics Measurements and Instrumentation, AGH, 2006
5. Sidor Tadeusz, Elektroniczne Przetworniki Pomiarowe, AGH, 2006
6. A. Marcyniuk, E. Piasecki, B. Szadkowski: Podstawy metrologii elektrycznej, WNT
7. J. W. Gardner, V. Varandan,Osama O. Awadelkarim, Microsensors, MEMS and Smart Devices, Wiley 2002
8. A. Kamieniecki, “Współczesny oscyloskop. Budowa i pomiary”, Wydawnictwo BTC

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
  1. Sroka R., Gajda J., Burnos P., Piwowar P.: Information fusion in Weigh in Motion Systems. Proceedings of IEEE Sensors Applications Symposium, Zadar 2015, pp. 395-400
  2. Janusz Gajda, Ryszard Sroka, Marek Stencel, Tadeusz Żegleń, Piotr Piwowar, Piotr Burnos, Zbigniew Marszałek: Design and accuracy assessment of the multi-sensor weigh-in-motion system. Proceedings of I2MTC – IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference, May 11–14, 2015, Pisa, Italy, pp. 1036–1041
  3. Gajda J., Sroka R., Stencel M., Żegleń T., Piwowar P., Burnos P.: Pomiary parametrów ruchu drogowego. Wydawnictwa AGH, Kraków 2012
  4. Gajda J., Piwowar P., Sroka R., Stencel M., Żegleń T.: Application of inductive loops as wheel detectors. Transportation Research Part C, Vol. 21, 2012, pp. 57-66
  5. Gajda J., Sroka R., Stencel M., Żegleń T., Piwowar P., Burnos P.: Analysis of the Temperature Influences on the Metrological Properties of Polymer Piezoelectric Load Sensors Applied in Weigh-in-Motion Systems. Proceedings of IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference. Graz 2012
  6. Marszałek Z., Sroka R., Stencel M.: – A new method of inductive sensors impedance measurement applied to the identification of vehicle parameters. Metrology & Measurement Systems, Vol. XVIII (2011), No. 1, pp. 69-76.
  7. Sroka R.: Application of Sensitivity Analysis to the Correction of Static Characteristics of a Phase Angle Modulator. Metrology & Measurement Systems, Vol. XVIII (2011), No. 2, pp. 173-184.
Additional information:

None