Méréstechnika

A tantárgy angol neve: Measurement Technology

Adatlap utolsó módosítása: 2017. június 21.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak

BSc képzés

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIMIAB01 4 3/2/0/f 5  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Sujbert László,
A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/VIMIAB01
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Sujbert László (magyar kurzusok)docens

Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék (MIT)

Dr. Zoltán István (német nyelvű kurzus)docens

MIT

 Dr. Bank Balázs (angol nyelvű kurzus) docensMIT
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Matematika, fizika, digitális technika, jelek és rendszerek, valószínűségszámítás
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
(TárgyEredmény( "BMEVIHVAB01" , "aláírás" , _ ) = -1
VAGY TárgyEredmény( "BMEVIHVA200" , "aláírás" , _ ) = -1 )

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIMIA206" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIMIA206", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

ÉS (Training.Code=("5N-A7") VAGY Training.Code=("5N-A7H") VAGY Training.Code=("5NAA7"))

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

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
Aláírás megszerzése Matematika A4, valamint kredit megszerzése Jelek és rendszerek 2. és Elektronika 1. tantárgyakból 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 és műszertechnikai alapismereteket ad; szemléletmódjával segíti valamennyi műszaki tantárgy – 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 az alapvető jelvezetési és jelátalakító eszközök felépítéséről és működéséről;
(5) ismerjék a villamos alapjellemzők mérésének legfontosabb eszközeit és módszereit, továbbá az egyes mérőeszközök funkcionális felépítését és működési módját;
(6) ismerjék az idő- és frekvenciamérés módszereit;
(7) ismerjék a mérések során használt jelforrások és jelanalizátorok legfontosabb jellemzőit, valamint működésük funkcionális és jelfeldolgozási alapjait;
(8) tisztában legyenek az analóg-digitál, illetve digitál-analóg átalakítók működésével, kiválasztásuk szempontjaival, valamint jelátviteli jellemzőivel;
(9) megszerzett ismereteik birtokában eredményesen teljesítsék a Laboratórium 1.-2. tantárgyak mérési feladatait.

8. A tantárgy részletes tematikája A tantárgyat átlagosan heti 3 órában adjuk elő. Az alábbi ütemezés 2 órás blokkokat tartalmaz, ez 14 hétre váltakozva heti egy vagy két dupla órát (2 vagy 4 óra) jelent.
  1. Bevezető. A méréstechnika tantárgy feladata, főbb témakörei. A mérés és a modellezés kapcsolata. Alapvető mérési módszerek. Mérési hibák: abszolút és relatív hiba.
  2. Mérési hibák: rendszeres, véletlen hiba, mintapéldák. Statikus átalakítók hibái: ofszet-, erősítés-, linearitási, hiszterézis-, kvantálási hiba. Mérési hibák terjedése (1): matematikai modell. Hibaösszegzés, mintapéldák.
  3. Mérési hibák terjedése (2), mintapéldák. Valószínűség-számítási áttekintés: sűrűség- és eloszlásfüggvény fogalma, nevezetes eloszlások. Momentumok: várható érték, négyzetes várható érték, variancia meghatározása.
  4. Gauss-eloszlás tulajdonságai, centrális határeloszlás-tétel. Standard normális eloszlás. Mérési adatok kiértékelése: matematikai modell, átlagolás, az átlag varianciája, tapasztalati szórás.
  5. Görbeillesztés. Egyenes és polinom illesztése. Konfidenciaszámítás (1). Gauss-, Khí-négyzet- és Student-eloszlás alkalmazása. Az eloszlások származtatása, formulák levezetése.
  6. Konfidenciaszámítás (2). Csebisev-egyenlőtlenség. Megoldható konfidenciaszámítási feladatok áttekintése. Konfidenciaszámítás alkalmazása hibaszámításra. A mérési bizonytalanság szabványos kiértékelése (GUM).
  7. Feszültség és áram mérése (1). Analóg és digitális műszer felépítése. Méréshatár kiterjesztése, bemenő ellenállás. Műszerekre jellemző mérési hibák és figyelembevételük.
  8. Feszültség és áram mérése (2). AC-mérők. AC jelek leírása: Fourier-sor, középértékek számítása, dB-skála. Különböző elven mérő műszerek összehasonlítása. Zaj jellemzése, jel-zaj viszony, zaj szűrése.
  9. Jelátalakítók: passzív elemek (ellenállás, tekercs, kondenzátor) nemideális viselkedésének modellezése. Feszültségosztók: ohmos, induktív és kapacitív osztó. Kompenzált ohmos osztó.
  10. Jelátalakítók: feszültség- és áramváltó. Elektronikai áttekintés: műveleti erősítős kapcsolások: alapkapcsolások, mérőerősítők (differenciaerősítő, 3 műveleti erősítős mérőerősítő). Alkalmazási lehetőségek.
  11. Impedanciamérés: DC kispontosságú módszerek, soros és párhuzamos ohmmérő. AC mérés: helyettesítőképek. A helyettesítőkép és a fizikai felépítés kapcsolata. AC kispontosságú módszerek. Teljesítménymérés.
  12. Impedanciamérés: Feszültség-összehasonlítás módszere. Nagypontosságú módszerek, Wheatstone-féle hídstruktúrák. Mintapéldák, konvergencia jellemzése.
  13. Aránytranszformátoros, áramkomparátoros hidak. Szórt impedanciák hatásának csökkentése. Mérőhálózatok zavarérzékenysége: árnyékolt vezetékek alkalmazása.
  14. Mérővezetékek és szórt impedanciák hatásának kompenzálási lehetőségei. 2-, 3-, 4-, 5-vezetékes mérés bevezetése. In-circuit mérés. A teljes impedanciamérési feladat áttekintése.
  15. Idő- és frekvenciamérés: számlálós frekvencia/periódusidő/átlagperiódusidő-mérő felépítése, hibaszámítása. Állandó kapuidejű átlagperiódusidő-mérő. Digitális fázisszögmérés.
  16. Analóg és digitális oszcilloszkóp. A kiértékelhető ábra megjelenésének feltételei, a triggeráramkör/logika szerepe. Megvalósítható funkciók. Jelfeldolgozási áttekintés: mintavételi tétel és alkalmazásai.
  17. Spektrumanalízis. Analóg megoldások: párhuzamos, hangolt szűrős és heterodin spektrumanalizátor. A diszkrét Fourier-transzformáció alkalmazása. Ablakfüggvények alkalmazása.
  18. AD-átalakítók: flash, szukcesszív approximációs, dual-slope. Subranging AD. Hosszú- és rövididejű stabilitás szerepe az átalakítás folyamatában. Átalakítási idő, zavarjel-elnyomás számítása.
  19. DA-átalakítók: létrahálózatos DA-k. Kapcsolt kapacitású DA-k. AD- és DA-átalakítók összehasonlítása. AD- és DA-átalakítók hibái: integrális és differenciális nemlinearitás.
  20. Kvantálási hiba, kvantálás zajmodellje. A mintavételezés hatása a kvantálási zajra. Effektív bitszám számítása. Delta-szigma AD- és DA-átalakítók felépítése és működése.
  21. Tartalék előadás (csúszás, munkaszüneti napok miatti elmaradás stb. kompenzálására).
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti 3 óra előadás (átlagosan) és 2 óra tantermi gyakorlat.
10. Követelmények a. A szorgalmi időszakban:
  • egy nagyzárthelyi pontszámának 40%-os teljesítés
  • 5 azonos súlyú kiszárthelyi közül legalább három legalább 50%-os teljesítése
  • 5 nem kötelező házi feladat elkészítése

A félévközi jegyet a nagyzárthelyi és a kiszárthelyik eredményének 50-50%-os súlyozásával képzett összpontszám alapján állapítjuk meg. Az elégséges osztályzat megszerzésének feltétele legalább 40%-os eredmény elérése.

Négy vagy öt kiszárthelyi legalább 50%-os teljesítése esetén, illetve a nem kötelező házi feladatok megoldásáért a hallgató pluszpontokat kap. A zárthelyik alapján megállapított legalább elégséges osztályzatot a félév során kapott pluszpontok maximum egy osztályzattal javíthatják.

 

b. A vizsgaidőszakban: nincs

 

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

11. Pótlási lehetőségek A nagyzárthelyi két alkalommal pótolható: egy pótlás a szorgalmi, egy a pótlási időszakban. A kiszárthelyik és a nem kötelező házi feladatok nem pótolhatók.
12. Konzultációs lehetőségek A tantermi gyakorlatokon és 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 óra70
Félévközi készülés előadásra14
Félévközi készülés gyakorlatra
26
Felkészülés kiszárthelyire10
Felkészülés nagyzárthelyire20
Önálló tananyag-feldolgozás 10
Összesen150
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

IMSc tematika és módszer

Az IMSc tanulókörök számára saját tematika szerinti tantermi gyakorlatokat tartunk. Az alapvető eljárások begyakorlására kevesebb időt fordítunk, a fennmaradó időben összetett feladatokat oldunk meg.

Esetenként az elméleti tananyagot a tantermi gyakorlaton kiegészítjük.

Az IMSc hallgatók számára ajánlott a szorgalmi házi feladatok elkészítése. 

 

IMSc pontozás

A kiszárthelyikre IMSc pont nem kapható.

A szorgalmi házi feladatokra feladatonként 3 - 3, összesen 15 IMSc pont kapható.

A nagyzárthelyi IMSc példát is tartalmaz. Az IMSc példával kiegészített
zárthelyi összpontszáma 30%-kal haladja meg az IMSc példa nélküli
maximális pontszámot. Az IMSc példával összesen 10 IMSc pont szerezhető.

Összesen tehát 25 IMSc pont szerezhető meg.

Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.

Egyéb megjegyzések

A tantárgy neve angolul: Measurement Technology

A tantárgy neve németül: Messtechnik