Meritve in merilna instrumentacija

Opis predmeta

a) temeljni principi merjenja in merilne strategije;

b) merilna točnost in negotovost (absolutni in relativni pogrešek, merilni rezultat, prava vrednost, statistična obdelava rezultatov, merilna negotovost), prilagajanje signalov;

c) meroslovni sistemi (veličine, enote, realizacija, etaloni, diseminacija, sledljivost, umerjanje, preskušanje);

d) merjenje električnih veličin (napetost, tok, moč, upornost, kapacitivnost, induktivnost, frekvenca, fazni kot, faktor moči, frekvenčni spekter…);

e) uporaba osnovne merilne instrumentacije (ampermeter, voltmeter, vatmeter, osciloskop, …)

f) zgradba merilnih instrumentov in sistemov (struktura in elementi, statične in dinamične karakteristike, vplivne veličine, analogna in digitalna priprava in obdelava signalov);

g) elektronski merilni instrumenti (multimeter, digitalni elektronski osciloskop, univerzalni števec, instrument z računalnikom in virtualna instrumentacija) z ustreznimi priredilniki signalov (soupori, napetostni delilniki, merilni transformatorji …);

h) mostična vezja (Wheatstonov mostič, mostič z induktivnim delilnikom, aktivni mostič, odklonski mostič) in zmanjšanje vpliva motilnih signalov;

i) merjenje neelektričnih veličin (temperatura, vlaga, tlak, sila, pomik, hrup, …).

Cilji in kompetence

Predmet uvaja osnovna znanja s področja meroslovja in elektronske merilne instrumentacije. Cilji predmeta so:

a) seznaniti s prevladujočo tehniško prakso pri merjenju najbolj pomembnih veličin v tehniki, lastnosti merilnih signalov;

b) uvesti osnovne principe digitalizacije merjenih signalov v časovnem in frekvenčnem prostoru: vzorčenje, tehnike A/D pretvorbe, …;

c) ugotavljanje karakteristik elektronskih merilnih pretvornikov;

d) proučiti vlogo statistike in analizo merilne negotovosti;

e) proučiti temelje metrologije in metroloških sistemov, enote SI, povezave s področji znanosti;

f) uvod v praktično laboratorijsko/instrumentacijsko delo z upoštevanjem varnosti in zaščite pri uporabi električne energije in merjenjih.

Metode poučevanja in učenja

predavanja, laboratorijske vaje

laboratorijsko delo v manjših skupinah,

reševanje praktičnih nalog (problemov)

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

a) opisati osnovne elemente meroslovnih sistemov (veličine, enote, etaloni, diseminacija, sledljivost, umerjanje);

b) uporabiti osnovne merilne instrumente (ampermeter, voltmeter, osciloskop, ..);

c) izračunati merilno točnost in negotovost v merilnem rezultatu;

d) analizirati zgradbe merilnih instrumentov in sistemov (statične in dinamične karakteristike, vplivne veličine);

e) načrtovati analogna priredilna vezja za zmanjšanje motenj;

f) uporabiti osnovne principe digitalizacije merjenih signalov v časovnem in frekvenčnem prostoru: : vzorčenje, tehnike A/D pretvorbe…

Reference nosilca

Agrež D., "Weighted multi-point interpolated DFT to improve amplitude estimation of multi-frequency signal", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2002, vol. 51, no. 2., pp. 287-292.
Agrež D., "Dynamics of frequency estimation in the frequency domain", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2007, vol. 56, no. 6, pp. 2111-2118.
D. Agrež, "Estimation of parameters of the weakly damped sinusoidal signals in the frequency domain", Computer Standards & Interfaces, 2011,vol 33, no. 2, pp. 117-121.
Štremfelj J., Agrež D., "'Nonparametric estimation of power quantities in the frequency domain using Rife-Vincent windows", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2013, vol. 62, no. 8, pp. 2171-2184.
Agrež D., "A/D Conversion with Non-uniform Differential Quantization", Design, Modeling and Testing of Data Converters, P.Carbone et all (eds.), pub. by Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014, pp. 277-306.

Temeljni viri in literatura

1. Bentley, J.P., Principles of Measurement Systems (4. edition), Pearson, Prentice Hall, 2005.

2. Morris A.S., Measurement and Instrumentation Principles, Third Edition, Oxford: Butterworth-Heinemann, 2010.

3. Agrež D. in ostali, Meritve in merilna instrumentacija – laboratorijski praktikum (ver. 3), University of Ljubljana, Faculty of Electrical Engineering, 2013.

4. Tumanski S., Principles of Electrical Measurement, Taylor & Francis, CRC Press, 2006.

5. Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement International Joint Committee for Guides in Metrology, 2008, (http://www.bipm.org/en/publications/guides/gum.html).