Méréstechnika

A tantárgy angol neve: Measurement Technology

Adatlap utolsó módosítása: 2010. január 3.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak

BSc képzés

 

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIMIA206 4. 3/2/0/f 5 1/1
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Sujbert László,
A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/vimia206/
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Sujbert László (magyar kurzusok)docens

Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Dr. Zoltán István (angol és német nyelvű kurzusok)docensMéréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

 

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

matematika, fizika, valószínűségszámítás, anyagtudomány, digitális technika, jelek és rendszerek

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
(TárgyEredmény( "BMEVIEV2015" , "aláírás" , _ ) = -1
VAGY TárgyEredmény( "BMEVIEV2501" , "aláírás" , _ ) = -1
VAGY TárgyEredmény( "BMEVIEV2021" , "aláírás" , _ ) = -1
VAGY TárgyEredmény( "BMEVIEVF005" , "aláírás" , _ ) = -1
VAGY TárgyEredmény( "BMEVIHVA200" , "aláírás" , _ ) = -1
VAGY TárgyEredmény( "BMEVIHVAB01" , "aláírás" , _ ) = -1 )

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIMIAB01" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIMIAB01", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

ÉS Training.Code=("5N-A7")

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

A Jelek és rendszerek 2 c . tantárgy (pl. VIHVA200) kreditjének megszerzése ajánlott.

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy a környező anyagi világ megismerését, valamint kvantitatív és kvalitatív jellemzését segítő mérnöki módszereket és eszközöket mutat be. Méréselméleti, méréstechnikai, műszertechnikai és metrológiai alapismereteket ad, és szemléletmódjával segíti valamennyi műszaki tárgy – közöttük a laboratóriumi gyakorlatok - ismeretanyagának elsajátítását. Jelentős mértékben fejleszti a tudatos modellalkotási és problémamegoldó készséget. Mindezt a villamos mennyiségek alapvető mérési módszereinek és eszközeinek megismertetésén keresztül éri el, de támaszkodik az analógiák következetes alkalmazásában rejlő lehetőségekre is. A tantárgy további célja annak tudatosítása, hogy a mérésekkel szerzett információ szakszerű feldolgozása minden esetben megköveteli a mérések pontosságával (bizonytalanságával) kapcsolatos adatszolgáltatást is.

A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatóktól elvárható, hogy:

(1) alkalmazni tudják az alapvető mérési módszereket és ismerjék a megfelelő mérési eljárás kiválasztásának szempontjait,

(2) legyenek tisztában a mérési hibák számításának elvi és gyakorlati kérdéseivel, különös tekintettel a hibaterjedés matematikai kezelésére, valamint a mérési bizonytalanság jellemzésére,

(3) ismerjék a leggyakrabban használt jelparaméterek meghatározásának és mérésének módszereit, továbbá a jelanalízis legalapvetőbb eszközeinek elvi felépítését,

(4) áttekintésük legyen a legalapvetőbb jelvezetési és jelátalakító eszközök felépítéséről és működéséről,

(5) ismerjék az időtartam és frekvenciamérés eszközeit és módszereit,

(6) ismerjék a villamos alapjellemzők mérésének legfontosabb eszközeit és módszereit, továbbá az egyes mérőeszközök funkcionális felépítését és működési módját,

(7) ismerjék a mérések során használt jelforrások és jelanalizátorok legfontosabb jellemzőit és működésük lényegét,

(8) tájékozottak legyenek a metrológia és a mérésügy szerepéről, továbbá legfontosabb feladatairól,

(9) tudatában legyenek annak, hogy napjainkban - elsősorban információtechnológiai eszközök révén - a méréstechnika mindenütt jelen van,

(10) megszerzett ismereteik birtokában eredményesen teljesítsék a Laboratórium I-II. tárgyak mérési feladatait.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. A méréstechnika alapjai :

Alapfogalmak. A mérés és modellezés kapcsolata. Az érzékelők és a jelátalakítók szerepe: A fizikai/biológiai/kémiai folyamatok és a villamos jel kapcsolata. Ellenállás-változás (ellenállás-hőmérők, nyúlásmérő bélyegek), kapacitás-változás, ill. induktivitás-változás kimenetű érzékelők. Kis megváltozások mérése hídkapcsolásban. Hőelemek alkalmazástechnikája. A mérendő objektum és a mérőeszköz illesztésének szempontjai: kompenzált osztók, műszerek bemeneti fokozatai.

2. A méréselmélet alapjai :

Mérési hibák: modellezési, átviteli és műszerhiba; rendszeres és véletlen hiba; mérési hibák terjedése/összegzése; dinamikus hiba. Alapvető mérési módszerek: közvetlen összehasonlítás, közvetett összehasonlítás, helyettesítő módszer, felcserélési módszer, differencia módszer. Mérőeszközök struktúrája: soros, párhuzamos és visszacsatolt struktúra. A mérési bizonytalanság jellemzése, csökkentésének lehetőségei: Mérési sorozat kiértékelése. Valószínűségi modellek alkalmazása: a normális eloszlás kitüntetett szerepe, várható érték, szórás, konfidenciaszámítási alapok. Várható érték becslése, varianciája, konfidencia intervalluma. A mérési bizonytalanság A és B típusú meghatározása: A mérési bizonytalanság megadásának szabályai. A számítási gyakorlatok témája: (1) hibaszámítás, (2) konfidenciaszámítás, (3) mérési bizonytalanság kifejezése a GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) módszerrel.

3. Jelek és jelparaméterek mérése :

Pillanatérték-átlagérték mérése. Periodikus jelek mérése: egyszerű-, abszolút-középérték; csúcsérték; effektív érték; vektormérők; szelektív szintmérők; fázis-érzékeny mérések. A korrelációs méréstechnika alapjai. A spektrumanalízis megvalósításának alapjai: a transzponáló rendszerű és a Fourier (FFT) analizátorok. A számítási gyakorlatok témája: (1) jelparaméterek számítása, (2) korreláció és spektrum számítás.

4. A jelvezetés és jelátalakítás méréstechnikai jellemzése :

A jelvezetés problémái: Mérőhálózatok zavarérzékenysége. Konduktív, kapacitív és induktív csatolások. Impedancia-illesztés és földelés. Lebegő forrás mérése. Közös-jel elnyomási tényező. Védőárnyékolás alkalmazása. A jelátalakítás problémái: jelkondicionálás, frekvencia transzpozíció. Galvanikus elválasztás (transzformátorok). Egyenirányítók (egy-utas, két-utas és csúcs-egyenirányítók, fázis-érzékeny és valódi effektív érték egyenirányítók); a jeldigitalizálás (mintavételezés és kvantálás) és jelrekonstrukció alapvető módszerei és eszközei: párhuzamos, soros-párhuzamos, szukcesszív approximációs, feszültség-idő, feszültség-frekvencia, kettős meredekségű és szigma-delta A/D átalakítók, ill. a létrahálózatos D/A átalakító méréstechnikai jellemzése. A számítási gyakorlatok témája: (1) zavarhatások számítása; jelátalakítók modellezése és hibaszámítása, (2) A/D átalakítók hibaszámítása.

5. Frekvencia és időmérés :

Az idő, ill. frekvencia mérés kitüntetett szerepe. Időtartammérés. Periódusidő mérés. Frekvenciamérés. �Reciprok� frekvenciamérés. Fázisszög mérés. Hibaanalízis. Kis időtartamok mérése, nagy frekvenciák mérése.

6. Villamos alapparaméterek mérése :

Áram és feszültség, energia és teljesítmény, elemi impedanciák, valamint két- és többpólusok mérésének módszerei és eszközei. A fizikai modell (referencia) helye és szerepe a mérési eljárásban. Impedancia modellek, a jelvezetés megoldásai: 2-5 vezetékes impedancia mérések. Soros és párhuzamos ohm-mérő, a három voltmérős módszer; a null módszer, hídkapcsolások; RLC hidak; a Wagner-féle segédhíd; aránytranszformátoros és áramkomparátoros hidak; elektronikus hidak; a T kapcsolás. A számítási gyakorlat témája: (1) mutatós és számjegykijelzésű műszerek pontossága, (2) hibaszámítás hídkapcsolásokban.

7. Jelforrások méréstechnikai jellemzése :

A vizsgálójel források szerepe a mérési eljárásban. Szinuszos jelforrások. Frekvencia szintézis: direkt, indirekt; a fázis-zárt hurok szerepe a frekvencia szintézisben. Hullámforma generátorok. Digitális szintézis. A gyakorlat anyaga: korszerű jelforrások jellemzői, működésük és használatuk.

8. A jelanalízis eszközei :

Hullámforma analízis alapjai. Analóg és digitális oszcilloszkópok, hullámforma analizátorok. A frekvenciatartománybeli analízis alapjai. Spektrum-analizátorok: amplitúdó-spektrum, komplex spektrum (Fourier) analizátorok. Hálózat analizátorok. A gyakorlatok anyagai: (1) korszerű digitális oszcilloszkópok, és (2) korszerű digitális sprektrumanalizátorok szolgáltatásai, méréstechnikai jellemzése.

9. Mérőműszerek és mérőeszközök kalibrálása, tesztelés és diagnosztika :

A mérésügyi hivatalok és az akkreditált kalibráló laboratóriumok szerepe. Etalonok, referenciák. A mérési eredmények visszavezethetősége. Kalibrálási eljárások. Irányelvek és szabványok. Joghatással járó mérés. Mérésautomatizálás. Automatikus működésű eszközök tesztelési és diagnosztikai feladatokra. Önkalibráló és önkorrigáló műszerek. Kitekintés jelleggel, konkrét berendezések vázlatos bemutatása.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti 3 óra előadás és 2 óra tantermi gyakorlat

 

 

10. Követelmények
a. A szorgalmi időszakban:
  • egy nagyzárthelyi pontszámának 40%-os teljesítése
  • 5 azonos súlyú kiszárthelyi összpontszámának 33%-os teljesítése
  • 5 nem kötelező házi feladat elkészítése
A félévközi jegyet a nagyzárthelyi és a kizárthelyik eredményének 50-50%-os súlyozásával képzett összpontszám alapján állapítjuk meg. Az elégséges osztályzat megszerzésének feltétele legalább 40%-os eredmény elérése. A zárthelyik alapján megállapított legalább elégséges osztályzatot a nem kötelező házi feladatok eredménye maximum egy osztályzattal javíthatja.

 

b. A vizsgaidőszakban: -

Az angol és a német nyelvű kurzus követelményei megegyeznek a magyar nyelvűével.

 

 

11. Pótlási lehetőségek A nagyzárthelyi a TVSZ által előírt módon pótolható: egy pótlás a szorgalmi, egy a pótlási időszakban. A kiszárthelyik és a nem kötelező házi feladatok nem pótolhatók.

 

12. Konzultációs lehetőségek

Egyéni megbeszélés szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

[1] Zoltán István: Méréstechnika. Egyetemi tankönyv. Műegyetemi Kiadó. 1997. 55029

[2] Sujbert - Naszádos - Péceli: Méréstechnika példatár. Műegyetemi Kiadó. 2006. 55078

[3] Schnell L. (ed.): Jelek és rendszerek méréstechnikája. Jegyzetforma: Műegyetemi Kiadó. 51435, -1, -2

Angol nyelvű szakirodalom:

[1] Schnell, L. (Ed.): Technology of Electrical Measurements. Wiley, 1993.

Német nyelvű szakirodalom:

E. Schrüfer: Elektrische Meßtechnik. Carl Hanser Verlag München Wien, 1992.

[1] Grundlagen (68 S.)

[2] Messung von Strom und Spannung, 2.1-5. (93 S

[3] Messung von ohmschen Widerständen, 3.1-4 (24 S.)

[4] Messung von Blind- und Scheinwiderständen, 4.1-3 (13 S.)

[5] Digitale Meßtechnik, 5.7 (10 S

[6] Zeit- und Frequenzmessung, 6.1-6 (41 S

 

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

 

Kontakt óra

70

Félévközi készülés órákra

20

Felkészülés zárthelyire

40

Házi feladat elkészítése

10

Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

10

..

-

Vizsgafelkészülés

-

Összesen

150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Péceli Gábor

egyetemi tanár

MIT

Dr. Sujbert László

egyetemi docens

MIT

Dr. Zoltán István

egyetemi docens

MIT

Egyéb megjegyzések

A tantárgy neve németül: Messtechnik