Metrologia ogólna i szacowanie niepewności pomiaru

Metrologia ogólna i szacowanie niepewności pomiaru (kod 8103039)

Organizator

Wydział Elektroniki WAT
00-908 Warszawa, ul. Gen. Witolda Urbanowicza 2

tel.: 261 83 90 82, 261 83 91 35
Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć. ; Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

Cel

Pogłębienie i utrwalenie wiedzy specjalistycznej w obszarze zabezpieczenia metrologicznego sprzętu wojskowego, spójności pomiarowej, systemów pomiarowych oraz szacowania niepewności pomiarów, a także przygotowanie żołnierzy zawodowych do pracy w strukturach metrologii w resorcie obrony narodowej.

Dla kogo przeznaczony?

Kurs przeznaczony jest dla żołnierzy zawodowych planowanych do objęcia stanowisk kierowniczych i wykonawczych w strukturach metrologii w resorcie obrony narodowej.

Czas trwania i sposób realizacji kursu

  • czas trwania: 3 tygodnie,
  • termin realizacji zgodnie z decyzją DKiSzW,
  • zajęcia odbywają się od poniedziałku do piątku po 8 godzin dziennie, ostatni dzień kursu przeznaczony jest na egzaminy końcowe,
  • zajęcia prowadzone są w formie wykładów, ćwiczeń audytoryjnych i zajęć laboratoryjnych,
  • zaliczenie kursu następuje na podstawie zaliczeń wszystkich przedmiotów ujętych w planie kursu oraz wyniku egzaminu końcowego.

Plan kursu

Lp.WyszczególnienieLiczba
godzin
Forma
zaliczenia
1 Podstawowe pojęcia metrologii 16 zaliczenie
2 Pomiary i metody pomiarowe 24 zaliczenie
3 Technika pomiarów precyzyjnych 12 zaliczenie
4 Zadania i zarządzanie w metrologii wojskowej 2 zaliczenie
5 Podstawy matematyczne analizy wyników eksperymentu 20 zaliczenie
6 Zabezpieczenie metrologiczne 6 zaliczenie
7 Podstawy szacowania niepewności pomiarów 24 zaliczenie
8 System zarządzania w laboratoriach metrologicznych 6 zaliczenie
9 Egzamin końcowy egzamin
Razem 110

Programy nauczania przedmiotów

1. Podstawowe pojęcia metrologii

  • METROLOGIA I JEJ OBSZARY DZIAŁALNOŚCI. Podstawowe definicje, zapewnienie jednolitości miar i dokładności pomiarów, wzorcowanie i sprawdzenia okresowe.
  • WIELKOŚCI I JEDNOSTKI MIAR. Wielkość mierzalna, układ wielkości, wielkości podstawowe i pochodne, międzynarodowy układ jednostek miar SI, pomiar.
  • PRZYRZĄDY POMIAROWE. Podział ze względu na funkcje, kontrolne i użytkowe, z odczytem analogowym i elektronicznym, wzorce miary, materiały odniesienia, przetworniki pomiarowe.
  • CHARAKTERYSTYKI PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH. Wskazanie, przedział pomiarowy, warunki użytkowania, klasa dokładności, błąd w punkcie kontrolnym, krzywa wzorcowania.
  • WZORCE JEDNOSTEK MIAR. Definicja wzorca, hierarchia wzorców, kalibrator, własności metrologiczne, wzorce wielkości elektrycznych i czasu.

2. Pomiary i metody pomiarowe

  • POMIAR NAPIĘĆ. Pomiar i jego wynik. Przegląd metod pomiarowych. Woltomierze analogowe i cyfrowe: budowa i pomiary różnych wartości napięcia stałego. Dokładność pomiaru. Pomiary różnych wartości napięcia przemiennego. Wpływ kształtu mierzonych napięć na dokładność pomiaru.
  • METODY POMIARU IMPEDANCJI I IMMITANCJI. Pomiary parametrów dwójników biernych metodami: wychyłową, zerową oraz rezonansową. Metody cyfrowe pomiaru parametrów skupionych obwodów elektrycznych.
  • POMIARY CZASU, CZĘSTOTLIWOŚCI I FAZY. Cyfrowy pomiar przedziału czasu i okresu. Klasyfikacja metod pomiaru częstotliwości. Pomiar częstotliwości i stosunku częstotliwości. Sposoby rozszerzania zakresów pomiarowych częstościomierzy. Pomiary przesunięcia fazowego. Analiza dokładności pomiaru.
  • POMIARY ZNIEKSZTAŁCEŃ NIELINIOWYCH. Definicje i pomiary zniekształceń nieliniowych. Analiza widmowa sygnałów.

3. Technika pomiarów precyzyjnych

  • WPROWADZENIE DO ZAGADNIEŃ TECHNIKI POMIARÓW PRECYZYJNYCH. Zasady realizacji i zaliczania przedmiotu. Granice mierzalności, przyczyny występowania granic mierzalności, granice mierzalności określone przez teorię informacji.
  • PRECYZYJNE POMIARY STAŁOPRĄDOWE. Aparatura pomiarowa: kompensatory napięcia stałego, multimetry i elektrometry cyfrowe, nanowoltomierze i pikoamperomierze, precyzyjne źródła napięcia i prądu stałego.
  • PRECYZYJNE POMIARY REZYSTANCJI. Pomiary małych i dużych wartości rezystancji. Oprzyrządowanie stosowane przy precyzyjnych pomiarach rezystancji: transfery oporowe, złącza czterokońcówkowe.
  • PRECYZYJNE POMIARY PARAMETRÓW CZASOWYCH I CZĘSTOTLIWOŚCIOWYCH SYGNAŁÓW ELEKTRYCZNYCH. Precyzyjne źródła częstotliwości i czasu: syntetyzery częstotliwości, generatory cyfrowe. Metody porównania wzorcowych skal czasu i częstotliwości: częstościomierz –czasomierz cyfrowy, metoda komparacyjna i fazowa pomiaru częstotliwości.

4. Zadania i zarządzanie w metrologii wojskowej

  • ZADANIA METROLOGII WOJSKOWEJ. Podstawy prawne działalności metrologicznej w RON. Struktura organizacyjna metrologii wojskowej. Laboratoria metrologiczne. Ruchome laboratoria metrologiczne. Zadania metrologii wojskowej.
  • ZARZĄDZANIE W METROLOGII WOJSKOWEJ. Procesy udzielania i nadzoru nad upoważnionymi laboratoriami metrologicznymi. Nadzory zabezpieczenia metrologicznego. Perspektywy i kierunki rozwoju.

5. Podstawy matematyczne analizy wyników eksperymentu

  • OPIS MATEMATYCZNY WYNIKÓW EKSPERYMENTU LOSOWEGO. Wykorzystanie formalizmu rachunku prawdopodobieństwa w metrologii teoretycznej. Parametry rozkładu wyników. Wybrane rozkłady wykorzystywane w metrologii teoretycznej.
  • WYZNACZANIE WARTOŚCI OCZEKIWANEJ ROZRZUTU WYNIKÓW. Podstawowe pojęcia teorii estymacji. Oszacowanie punktowe wartości oczekiwanej i wariancji na podstawie wyników eksperymentu.
  • PODSTAWY MATEMATYCZNE WYRAŻANIA NIEDOKŁADNOŚCI POMIARU. Twierdzenia o rozkładach wykorzystywane w analizie wyników eksperymentu. Estymacja przedziałowa.
  • BADANIE KORELACJI. Pojęcie kowariancji. Nierówność Schwarza. Współczynniki korelacji liniowej Pearsona.
  • WYKORZYSTANIE KOMPUTERA DO ANALIZY WYNIKÓW EKSPERYMENTU. Wprowadzenie do środowiska programistycznego. Nauka pisania prostego programu.
  • WYBRANE ASPEKTY PRAKTYCZNE ANALIZY WYNIKÓW EKSPERYMENTU. Zasady podawania wyników eksperymentów. Porównywanie wyników. Kryterium 3-sigma. Odrzucanie danych odstających. Łączenie wyników pomiarów o różnej dokładności.
  • ROZKŁADY WYNIKÓW EKSPERYMENTU. Wykorzystanie komputera do empirycznego wyznaczanie funkcji gęstości prawdopodobieństwa.
  • ANALIZA STATYSTYCZNA WYNIKÓW WIELOKROTNYCH POMIARÓW. Wykorzystanie komputera do obliczeń odchylenia standardowego i odchylenie standardowego średniej. Badanie zależności rozrzutu średniej od liczebności pomiarów. Wyznaczanie przedziału ufności przy pomocy komputera.
  • PORÓWNYWANIE WYNIKÓW EKSPERYMENTÓW. Wykorzystanie komputera do obliczeń w procesie porównywania wyników eksperymentów.
  • ILOŚCIOWE ZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKA KORELACJI. Wykorzystanie komputera do wyznaczania wykresów rozproszeń. Weryfikacja hipotez o istnieniu korelacji pomiędzy różnymi wynikami eksperymentów.

6. Zabezpieczenie metrologiczne

  • WIADOMOŚCI PODSTAWOWE. Metrologia w wojsku, jako element zabezpieczenia logistycznego wojsk. Znaczenie pojęć: zabezpieczenie metrologiczne, działalność metrologiczna, usługa metrologiczna. Struktura metrologii w resorcie obrony narodowej.
  • NADZÓR ZABEZPIECZENIA METROLOGICZNEGO. Zasady nadzoru metrologicznego. Dokładność pomiarów. Dokładność pomiarów a skuteczność i efektywność użycia uzbrojenia i sprzętu wojskowego.
  • KONTROLA METROLOGICZNA. Formy usług metrologicznych. Potwierdzanie statusu kontroli metrologicznej przyrządów pomiarowych. Naprawa przyrządów pomiarowych. Zasady dostarczania do i odbioru po kontroli metrologicznej przyrządów pomiarowych.

7. Podstawy szacowania niepewności pomiarów

  • WPROWADZENIE DO TEORII BŁĘDU. Podstawowe pojęcia i definicje. Przedziałowa interpretacja niedokładności pomiaru: błąd prawdziwy, błąd graniczny, przedział niepewności wyniku pomiaru, przedział niepewności błędu pomiaru. Modele niedokładności pomiaru. Prawidłowy zapis wyniku pomiaru. Klasyfikacja błędów pomiarów.
  • BŁĄD GRANICZNY POMIARU. Model deterministyczny i losowy niedokładności pomiaru bezpośredniego oraz pośredniego. Wybrane metody obliczania błędu granicznego pomiaru (prawo propagacji błędów prawdziwych, prawo propagacji wariancji, metoda najgorszego rozłożenia, metoda powtarzania błędów systematycznych)
  • WPROWADZENIE DO TEORII NIEPEWNOŚCI. Podstawowe pojęcia i definicje. Model pomiaru, prawo propagacji niepewności. Relacje miedzy teorią niepewności a teorią błędu. Obliczanie niepewności standardowych metodą typu A i typu B.
  • NIEPEWNOŚĆ WG. PRZEWODNIKA. Złożona niepewność standardowa dla nieskorelowanych i skorelowanych wielkości wejściowych. Formułowanie budżetu niepewności. Wyznaczanie niepewności rozszerzonej: metoda standardowa, formuła Welcha-Satterthwaite’a, metoda składowej / składowych dominujących. Reguły podawania wyniku pomiaru.
  • NIEPEWNOŚĆ WG. SUPLEMENTU. Metoda Monte Carlo - zasada propagacji rozkładów. Rozkład prawdopodobieństwa wielkości wyjściowej i jego parametry. Wynik pomiaru: estymata wartości oczekiwanej wielkości wyjściowej, złożona niepewność standardowa, przedział i prawdopodobieństwo rozszerzenia.
  • BUDŻET NIEPEWNOŚCI I NIEPEWNOŚĆ ROZSZERZONA. Formułowanie równania pomiaru, wyznaczanie niepewności standardowych metodą typu A i typu B. Opracowywanie budżetu niepewności. Wyznaczanie złożonej niepewność standardowej. Określenie współczynnika rozszerzenia i niepewności rozszerzonej.
  • WYZNACZANIE NIEPEWNOŚĆ ZA POMOCĄ PROGRAMU ASSISTANT 2.0. Procedura obliczania niepewności. Podawanie wyniku pomiaru. Przeznaczenie, możliwości i właściwości pakietu oprogramowania Assistant 2. Podstawy obsługi programu.
  • PRZEDZIAŁ I PRAWDOPODOBIEŃSTWO ROZSZERZENIA. Opracowywanie eksperymentu symulacyjnego Monte Carlo. Określanie dyskretnej funkcji gęstości prawdopodobieństwa wielkości wyjściowej, wyznaczanie estymaty wartości oczekiwanej i odchylenia standardowego wielkości wyjściowej. Sporządzanie aproksymaty funkcji odwrotnej dystrybuanty rozkładu wielkości wyjściowej i określenie przedziału rozszerzenia dla założonego prawdopodobieństwa rozszerzenia.

8. System zarządzania w laboratoriach metrologicznych

  • PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O SYSTEMIE ZARZĄDZANIA JAKOŚCIĄ. Doktryna Jakości -TQM, normy ISO 9000; normy AQAP. Dokumentowanie Systemu Zarządzania Jakością. Księga Jakości, procedury badawcze i ogólne, audyty wewnętrzne i zewnętrzne. Podstawowe wiadomości o Systemie Zarządzania Jakością.
  • AKREDYTACJA LABORATORIUM WZORCUJĄCEGO. WYMAGANIA POLSKIEGO CENTRUM AKREDYTACJI. Opis systemu akredytacji. Prawa i obowiązki akredytowanego laboratorium wzorcującego.
  • WYMAGANIA SZCZEGÓŁOWE NORMY PN-EN ISO/IEC 17025: 2005. Postępowanie z wyposażeniem pomiarowym. Przegląd wymagań dokumentu DAB-04.