Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Dynamika aparatury pomiarowej
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EELT-2-216-IE-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Inżynieria elektryczna w pojazdach samochodowych
Kierunek:
Elektrotechnika
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr inż. Gawędzki Wacław (waga@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
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 ELT2A_W01, ELT2A_W02 Wynik testu zaliczeniowego
M_W002 Ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę umożliwiającą zrozumienie zasad i metod przetwarzania sygnałów dynamicznych przez układy pomiarowe, określania błędów dynamicznych torów pomiarowych. ELT2A_W08, ELT2A_W02 Wynik testu zaliczeniowego
M_W003 Zna aktualne trendy rozwojowe i osiągnięcia z zakresu stosowanych metod i aparatury pomiarowej do pomiarów dynamicznych. ELT2A_W03 Wynik testu zaliczeniowego
Umiejętności: potrafi
M_U001 Posiada umiejętność kompleksowego rozwiązywania problemów z zakresu pomiarów wielkości dynamicznych. ELT2A_U05, ELT2A_U08 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi wykorzystać poznane metody przetwarzania sygnałów pomiarowych zmiennych w czasie do planowania i przeprowadzania eksperymentów pomiarowych. ELT2A_U05, ELT2A_U03 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie
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.) ELT2A_U11, ELT2A_U10 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób twórczy, samodzielny, ma świadomości roli społecznej absolwenta uczelni technicznej. ELT2A_K02, ELT2A_K01 Aktywność na zajęciach,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
48 28 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
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. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
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.) - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób twórczy, samodzielny, ma świadomości roli społecznej absolwenta uczelni technicznej. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 78 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 48 godz
Przygotowanie do zajęć 5 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 5 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

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.).

Ćwiczenia laboratoryjne (20h):

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.).

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

1. Warunkiem otrzymania pozytywnej oceny końcowej z przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z
laboratorium oraz zaliczenie kolokwium z wykładu.
2. Jeżeli student nie uzyska zaliczenia z laboratorium w terminie przewidzianym tokiem studiów, to
może zdawać dodatkowe kolokwium z całego zakresu materiału laboratorium:
a. w I terminie- w dodatkowym terminie rezerwowym zgodnie z harmonogramem zajęć laboratoryjnych,
b. w II lub III terminie – do końca podstawowej sesji egzaminacyjnej,
pod warunkiem wcześniejszego odrobienia wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych i oddania sprawozdań,
najpóźniej do końca zajęć semestru lub w terminie rezerwowym zgodnie z harmonogramem
laboratorium.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Zajęcia kontaktowe, prowadzone w formie tradycyjnej w sali wykładowej.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Zajęcia kontaktowe w laboratorium.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Do zaliczenia Laboratorium konieczne jest wykonanie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych. Obecność
na zajęciach laboratoryjnych jest obowiązkowa. Nieobecności na zajęciach i ich usprawiedliwianie
będzie traktowane zgodnie z Regulaminem Studiów (maksymalnie 2 nieusprawiedliwione nieobecności
w semestrze). Trzy oraz większa liczba nieobecności nieusprawiedliwionych skutkują brakiem zaliczenia.
Jako usprawiedliwienie nieobecności uwzględniane jest zwolnienie lekarskie lub oficjalne pismo
dotyczące udziału w konferencjach, stażach, zawodach sportowych itp. potwierdzone przez Rektora lub
Dziekana. Ćwiczenie, na którym student był nieobecny usprawiedliwiony, bądź nieusprawiedliwiony
należy odrobić najdalej do końca zajęć semestru z inną grupą ćwiczeniową, lub w terminie rezerwowym
zgodnie z harmonogramem.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  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.
Informacje dodatkowe:

Brak