Метрология и электрорадиоизмерения

Бакалавриат 2019/2020

Статус: Курс обязательный (Инфокоммуникационные технологии и системы связи)

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Красивская Мария Игоревна, Юрин Александр Игоревич

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 76

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс направлен приобретение знаний, умений и практических навыков в области метрологии и электро-радиоизмерений. Рассматриваются основы метрологии, методы и средства измерений, устройство и принцип работы электроизмерительных приборов. Особое внимание уделяется теории погрешностей и статистической обработке результатов измерений. Основные положения дисциплины предназначены для использования при выполнении проектных работ и при подготовке выпускной квалификационной работы. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов на практических занятиях, контрольной работы и экзамена.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Метрология и электро-радиоизмерения» являются ознакомление учащихся с основными положениями современной метрологии, методами и средствами электро-радиоизмерений.

Планируемые результаты обучения

Знать: основные понятия метрологии, основные методы измерений, классификацию погрешностей измерений
Уметь: производить расчет инструментальной погрешности средств измерений.
Владеть: навыками представления результатов измерений
Знать: принцип работы основных электроизмерительных приборов
Уметь: производить выбор средств измерений, соответствующих требованиям решаемых задач
Владеть: навыками работы с измерительной техникой
Знать: основные понятия теории вероятностей и математической статистики
Уметь: проводить стандартную обработку результатов измерений
Владеть: навыками определения доверительной погрешности результатов измерений, проверки результатов измерений на наличие грубых погрешностей, идентификации закона распределения результатов измерений.
Знать: основные понятия теории планирования эксперимента
Уметь: применять основы регрессионного анализа для построения математических моделей эксперимента по результатам измерений
Владеть: навыками оценки адекватности аппроксимации

Содержание учебной дисциплины

Раздел 1. Введение
Тема 1 Основные понятия и определения метрологии Современное состояние науки о метрологии. Определения физической величины, измерения физической величины. Тема 2 Виды и методы измерений Принципы измерений. Классификация методов измерений. Методы непосредственной оценки и методы сравнения. Классификация измерений. Тема 3 Погрешности измерений Понятие погрешности измерений. Классификация погрешностей: по причине возникновения; по характеру проведения измерений; по условиям проведения измерений; по форме представления и др. Классы точности средств измерений. Тема 4 Системы единиц физических величин Системы единиц физических величин. Уравнения связи между величинами и уравнения связи между числовыми значениями. Естественные системы единиц физических величин и фундаментальные физические константы. Практическая реализация единиц физических величин. Установления эталонов единиц измерения. Воспроизведение эталонов. Классификация эталонов. Сравнение эталонов. Примеры построения эталонов основных единиц.
Раздел 2. Средства электро-радиоизмерений
Тема 5 Средства измерений и их метрологические характеристики Основные характеристики средств измерений. Классификация СИ. Измерительные преобразователи. Классификация измерительных преобразователей: по назначению, по связи чувствительного элемента с изделием, по принципу преобразования, по физическому явлению, положенному в основу принципа действия. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов. Основные компоненты систем сбора данных. Тема 6 Измерение напряжения и мощности Параметры напряжения. Общие сведения, структурные схемы вольтметров и их функциональные части. Вольтметры постоянного тока. Вольтметры переменного тока. Преобразователи амплитудного, действующего и среднего значений переменного напряжения. Универсальные вольтметры. Импульсные и селективные вольтметры. Цифровые электронные вольтметры. Измерение напряжений различной формы электронными вольтметрами. Источники основной и дополнительной погрешности. Измерение активной, реактивной и полной мощности в трёхфазных цепях. Тема 7 Измерение параметров компонентов цепей и устройств Прямые и косвенные методы. Мосты. Общая теория мостов постоянного тока. Одинарные и двойные мосты. Электрические схемы. Принцип действия. Мосты переменного тока. Общая теория мостов переменного тока. Измерение полных сопротивлений, ёмкости, индуктивности, взаимной индуктивности с помощью мостов переменного тока. Автоматические мосты. Электрические схемы. Принцип действия. Компенсаторы постоянного тока. Компенсационный метод измерения электрических величин. Принцип измерения, электрические схемы потенциометров. Тема 8 Измерение частоты и интервалов времени Общие сведения, структурные схемы и принцип действия. Емкостные и резонансные частотомеры. Электронно-счётный частотомер. Основные характеристики и параметры частотомеров и фазометров. Особенности применения приборов для измерения частоты и сдвига фаз. Тема 9 Исследование формы и спектра сигналов Электроннолучевые осциллографы. Общие сведения, структурные схемы и их функциональные части. Принцип получения осциллограммы. Специальные виды разверток - непрерывная, ждущая, круговая. Методы измерения частоты, фазы, временных интервалов, амплитуды напряжения, величины толков с помощью осциллографа. Определение параметров импульсных сигналов. Специальные электроннолучевые осциллографы (скоростные и стробоскопические). Понятие амплитудного и фазового спектра сигнала. Анализаторы спектра, анализаторы гармоник, измерители нелинейных искажений. Общие сведения, структурные схемы и функциональные части. Основные характеристики и практическое применение.
Раздел 3. Обработка результатов измерений
Тема 10 Обработка результатов измерений. Характеристики случайных величин. Оценка параметров: точечные и интервальные. Определение точечных оценок и доверительных интервалов. Законы распределения результатов измерений, их идентификация.
Раздел 4. Основы планирования эксперимента
Тема 11 Основные понятия планирования эксперимента. Математическая модель эксперимента, методы обработки экспериментальных данных. Метод наименьших квадратов (МНК). Одномерная регрессия, полиномиальная регрессия. Оценка качества аппроксимации. Статистические гипотезы. Задачи, решаемые с помощью дисперсионного анализа.

Элементы контроля

активность на семинарах 1
практические задания 1
контрольная работа 1
экзамен
Экзамен проводится в письменной форме тестирования с использованием асинхронного прокторинга. Экзамен проводится на платформе Moodle (https://et.hse.ru/), прокторинг на платформе Экзамус (https://hse.student.examus.net). К экзамену необходимо подключиться за 15 минут. На платформе Экзамус доступно тестирование системы. Компьютер студента должен удовлетворять следующим требованиям: https://elearning.hse.ru/data/2020/05/07/1544135594/Технические%20требования%20к%20ПК%20студента.pdf) Для участия в экзамене студент обязан: заранее за 24 часа зайти на платформу прокторинга, провести тест системы, включить камеру и микрофон, подтвердить личность. Во время экзамена студентам запрещено: общаться (в социальных сетях, с людьми в комнате), списывать. Во время экзамена студентам разрешено: пользоваться калькулятором, листом бумаги и ручкой. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи до 10 минут. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи 10 минут и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.2 * активность на семинарах 1 + 0.15 * контрольная работа 1 + 0.25 * практические задания 1 + 0.4 * экзамен

Программа дисциплины