Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Przetwarzanie i analiza danych w pomiarach wysokonapięciowych
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
ZSDA-3-0187-s
Wydział:
Szkoła Doktorska AGH
Poziom studiów:
Studia III stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Szkoła Doktorska AGH
Semestr:
0
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Zydroń Paweł (pzydron@agh.edu.pl)
Dyscypliny:
automatyka, elektronika i elektrotechnika
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Program modułu obejmuje zagadnienia związane z pomiarami wysokonapięciowymi wykonywanymi podczas prób układów izolacyjnych oraz badań diagnostycznych urządzeń elektroenergetycznych. Moduł ma na celu przedstawienie wybranych problemów przetwarzania analogowego i cyfrowego sygnałów pomiarowych specyficznych dla tego typu pomiarów.

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 wiedzę dotyczącą własności sygnałów probierczych i pomiarowych stosowanych w technice i diagnostyce wysokonapięciowej. Potrafi wskazać ich specyficzne cechy i właściwości. SDA3A_W01 Kolokwium
M_W002 Ma wiedzę dotyczącą zjawisk fizycznych zachodzących w materiałach i układach izolacyjnych oraz powstających w ich wyniku specyficznych sygnałach pomiarowych, ciągłych i impulsowych. SDA3A_W02, SDA3A_W01 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Umie wykorzystywać wiedzę z różnych dziedzin nauki dla rozpoznania postawionego problemu badawczego, jego formalnego opisu oraz zaproponowania metody jego rozwiązania; posiada umiejętności posługiwania się różnymi technikami i narzędziami badawczymi oraz potrafi dokonywać krytycznej analizy i oceny wyników badań naukowych. SDA3A_U01, SDA3A_U04 Prezentacja
M_U002 Posiada umiejętności przygotowania i prezentowania sprawozdań i raportów z prowadzonych badań naukowych, w tym również w języku obcym; ma umiejętność poszukiwania i analizowania źródeł literaturowych, w tym obcojęzycznych. SDA3A_U03, SDA3A_U02, SDA3A_U04 Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Ma kompetencje w zakresie krytycznej analizy i oceny dorobku w zakresie własnej dyscypliny naukowej, również prowadzonych przez siebie prac badawczych. SDA3A_K01, SDA3A_K02 Udział w dyskusji
M_K002 Posiada kompetencje dotyczące inicjowania działań na rzecz interesu publicznego poprzez prowadzenie badań temu służących, z poszanowaniem zasad ochrony cudzej własności intelektualnej. SDA3A_K03 Udział w dyskusji
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
24 12 0 0 0 0 12 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 wiedzę dotyczącą własności sygnałów probierczych i pomiarowych stosowanych w technice i diagnostyce wysokonapięciowej. Potrafi wskazać ich specyficzne cechy i właściwości. + - - - - - - - - - -
M_W002 Ma wiedzę dotyczącą zjawisk fizycznych zachodzących w materiałach i układach izolacyjnych oraz powstających w ich wyniku specyficznych sygnałach pomiarowych, ciągłych i impulsowych. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Umie wykorzystywać wiedzę z różnych dziedzin nauki dla rozpoznania postawionego problemu badawczego, jego formalnego opisu oraz zaproponowania metody jego rozwiązania; posiada umiejętności posługiwania się różnymi technikami i narzędziami badawczymi oraz potrafi dokonywać krytycznej analizy i oceny wyników badań naukowych. + - - - - + - - - - -
M_U002 Posiada umiejętności przygotowania i prezentowania sprawozdań i raportów z prowadzonych badań naukowych, w tym również w języku obcym; ma umiejętność poszukiwania i analizowania źródeł literaturowych, w tym obcojęzycznych. - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma kompetencje w zakresie krytycznej analizy i oceny dorobku w zakresie własnej dyscypliny naukowej, również prowadzonych przez siebie prac badawczych. - - - - - + - - - - -
M_K002 Posiada kompetencje dotyczące inicjowania działań na rzecz interesu publicznego poprzez prowadzenie badań temu służących, z poszanowaniem zasad ochrony cudzej własności intelektualnej. - - - - - + - - - - -
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 24 godz
Przygotowanie do zajęć 12 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 12 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 24 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 4 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (12h):
  1. Obiekty, procesy, sygnały – opis i klasyfikacja

    Obiekty, procesy i sygnały – cechy i parametry. Sygnały, szumy i zakłócenia. Klasyfikacja sygnałów: sygnały deterministyczne i stochastyczne. Opis sygnałów deterministycznych: sygnały okresowe, quasi- i pseudo-okresowe, powtarzalne. Opis sygnałów stochastycznych. Pobudzenia i sygnały pomiarowe w technice i diagnostyce wysokonapięciowej – wymagania, parametry. Wytwarzanie wysokonapięciowych napięć i prądów probierczych.

  2. Elementy statystyki opisowej, klasyfikacja procesów. Podstawy cyfrowego przetwarzania sygnałów – repetytorium.

    Zbiór danych, realizacja procesu. Wielkości i parametry statystyki opisowej – definicje. Szeregi czasowe. Procesy stochastyczne w technice i diagnostyce wysokonapięciowej. Sygnały ciągłe, dyskretne i cyfrowe. Dyskretyzacja czasu i wartości sygnału. Twierdzenie o próbkowaniu, aliasing, oversampling, filtry antyaliasingowe. Przykłady praktyczne.

  3. Metody poprawa stosunku sygnał/szum w pomiarach diagnostycznych – zagadnienia wybrane.

    Stosunek sygnał/szum: podstawowe pojęcia i definicje. Filtracja analogowa i cyfrowa. Charakterystyki i parametry filtrów: Czebyszewa, Butterwortha, Bessela. Filtry cyfrowe: równanie różnicowe, klasy filtrów. Filtry o stałych współczynnikach i filtry adaptacyjne. Filtr Wienera. Synteza filtrów.Zastosowanie metod uśredniających: układy uśredniające jedno- i wielopunktowe, własności w dziedzinie czasu i częstotliwości. Filtr grzebieniowy. Uśrednianie w układach FRA. Przykłady zastosowań w technice i diagnostyce wysokonapięciowej.

  4. Przekształcenie Fouriera w analizie sygnałów diagnostycznych. Analiza widmowa sygnałów w diagnostyce urządzeń elektroenergetycznych.

    Szereg i całka Fouriera. Proste i odwrotne przekształcenie Fouriera. Dyskretne przekształcenie Fouriera. FFT – szybka transformata Fouriera. Przeciek widma. Funkcje okien. Przykłady zastosowań – specyfika sygnałów testowych i pomiarowych w diagnostyce urządzeń elektroenergetycznych: uwarunkowania techniczne, wymagania i właściwości (parametry).

  5. Splot, funkcje korelacji i koherencji – zastosowania

    Wprowadzenie, podstawowe pojęcia, definicje i własności. Splot i jego zastosowania. Autokorelacja i funkcja korelacji wzajemnej, metody wyznaczania, widmo gęstości mocy. Wyznaczanie funkcji przejścia układu liniowego i badanie funkcji koherencji, jej zastosowanie w diagnostyce.

  6. Zastosowanie łącznej analizy czasowo-czestotliwościowej w analizie sygnałów diagnostycznych

    Wprowadzenie – analiza czasowa vs. analiza częstotliwościowa: własności, ograniczenia. Podstawy łącznej analizy czasowo-częstotliwościowej. Krótkoczasowe przekształcenie Fouriera STFT: definicja, metody wyznaczania, własności, zastosowania. Spektrogram. Płaszczyzna t-f, ograniczenie Heisenberga. Przekształcenie falkowe: geneza, definicja, własności. Przekształcenie ciągłe i dyskretne. Skalogram. Banki filtrów. Analiza wielorozdzielcza. Zastosowania przekształcenia falkowego w analizie sygnałów pomiarowych i diagnostyce układów izolacyjnych.

Zajęcia seminaryjne (12h):
  1. Opracowanie teoretyczne zadanego tematu problemowego

    Na podstawie wiedzy uzyskanej podczas wykładu i zajęć seminaryjnych modułu oraz wcześniej posiadanej wiedzy ogólnej i specjalistycznej należy opracować indywidualnie temat problemowy podany podczas pierwszych zajęć seminaryjnych.

  2. Prezentacja zadanego tematu problemowego

    Należy przedstawić przygotowany temat problemowy w sposób, który będzie interesujący dla pozostałych uczestników seminarium. Należy zainicjować i poprowadzić dyskusję na ten temat podczas lub po prezentacji.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści wykładu są przekazywane w formie prezentacji multimedialnych w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym. Podczas wykładu są również omawiane zagadnienia problemowe wymagające podjęcia dyskusji.
  • Zajęcia seminaryjne: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem zaliczenia wykładu jest obowiązkowy udział w przynajmniej połowie wykładów i pozytywne zaliczenie końcowego pisemnego testu obejmującego swym zakresem tematykę wykładu oraz zajęć seminaryjnych. Zajęcia seminaryjne są zaliczane na podstawie przygotowanej pracy semestralnej wraz z jej prezentacją podczas zajęć. Temat pracy semestralnej jest ustalany indywidualnie na pierwszych zajęciach w semestrze.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audio i audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach seminaryjnych obowiązkowo. Zajęcia seminaryjne są bezpośrednio związane z tematyką wykładu. Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa jest określana na podstawie średniej sr obliczanej na podstawie oceny będącej wynikiem pisemnego testu (waga 50%) oraz oceny zrealizowanej przez studenta pracy semestralnej (waga 50%).
Ocena końcowa OK jest wyznaczana na podstawie zależności:
if sr>4.71 then OK:=5.0 else
if sr>4.21 then OK:=4.5 else
if sr>3.71 then OK:=4.0 else
if sr>3.21 then OK:=3.5 else
if sr>=3.00 then OK:=3.0 else BRAK ZALICZENIA

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

Nieobecność na zajęciach seminaryjnych musi być usprawiedliwiona. Jej odrobienie jest związane z przygotowaniem przez studenta krótkiego referatu pisemnego lub prezentacji na zadany temat, związany z opuszczonymi zajęciami.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość j. angielskiego. Wiedza podstawowa na temat teorii sygnałów, cyfrowego przetwarzania sygnałów, techniki i diagnostyki wysokonapięciowej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Krysicki W. i in., Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna w zadaniach, Cz. I i II, PWN, Warszawa
2. Brandt S., Analiza danych: metody statystyczne i obliczeniowe, PWN, 1999
3. Mosiński F., Metody statystyczne w technice wysokich napięć, Wyd. Politech. Łódzkiej, 1995.
4. Hauschild W., ‎Mosch W., Statistical Techniques for High-voltage Engineering, London : Peter Peregrinus Ltd, 1992.
5. Lyons R.G., Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów, WKŁ, Warszawa, 1999
6. Zieliński T. P., Cyfrowe przetwarzanie sygnałów: od teorii do zastosowań, Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji Łączności, 2005
7. Białasiewicz J.T., Falki i aproksymacje, WNT, Warszawa, 2004.
8. Hennel J. W., Olejniczak Z., Jak zrozumieć falki : podstawy falkowej analizy sygnałów, Kraków: ZamKor, 2010.
6. Bracewell R.N., The Fourier transform and its applications, McGraw-Hill Book Company, 3 ed., New York, 2000
7. Ramirez R. W., The FFT – Fundamentals & concepts, Prentice-Hall 1985
8. Beauchamp K.G., Przetwarzanie sygnałów metodami analogowymi i cyfrowymi, WNT, Warszawa, 1978
9. Haykin S., Adaptive filter theory, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1986

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. P. Zydroń.: Sygnały probiercze i pomiarowe w technice wysokich napięć i diagnostyce wysokonapięciowych układów izolacyjnych. Rozprawy i Monografie nr 233, UWND AGH, ISBN 978-83-7464-428-0, Kraków 2011
2. B. Florkowska, M. Florkowski, R. Włodek, P. Zydroń: Mechanizmy, pomiary i analiza wyładowań niezupełnych w diagnostyce układów izolacyjnych wysokiego napięcia, Wydawnictwo IPPT PAN, ISBN 83-910387-5-0, Warszawa, 2001
3. P. Zydroń.: Wybrane zagadnienia analizy czasowej i częstotliwościowej wyładowań niezupełnych, ISBN 83-908210-3-6, Zakład Elektroenergetyki, Wydział EAIiE, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2001
4. P. Zydroń, Przetwarzanie i analiza sygnałów wysokonapięciowych udarów piorunowych, Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review) ISSN 0033-2097, R. 86, Nr 11b/2010, pp. 304-307

Informacje dodatkowe:

Brak