Nazwa przedmiotu:
Analiza Niepewności Pomiaru
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Anna Ostaszewska-Liżewska
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Wariantowe
Kod przedmiotu:
Brak
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin bezpośrednich – 33, w tym: • wykład: 15 godz. • laboratorium: 15 godz. • konsultacje: 3 godz. 2) Praca własna studenta - 52 godz. • przygotowanie do zaliczenia, opracowanie problemów do dyskusji: 15 godz. • przygotowanie do zajęć laboratorium: 15 godz. • opracowanie sprawozdań: 22 godz. Razem: 85- Liczba ECTS: 3
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1 punkt - Liczba godzin bezpośrednich – 33, w tym: • wykład: 15 godz. • laboratorium: 15 godz. • konsultacje: 3 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
3 punkty ECTS- 70 godz. • przygotowanie do zaliczenia, opracowanie problemów do dyskusji: 15 godz. • przygotowanie do zajęć laboratorium: 15 godz. • opracowanie sprawozdań: 22 godz. • laboratorium: 15 godz. • konsultacje: 3 godz.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Student powinien posiadać podstawową wiedzę z zakresu podstaw metrologii oraz znać wybrane metody pomiaru wielkości geometrycznych i wielkości elektrycznych. Ponadto wymagana jest znajomość podstaw statystyki matematycznej i pakietu Microsoft Office. Wskazane jest zaliczenie wcześniej następujących przedmiotów: Podstawy metrologii, Metrologia techniczna, Miernictwo wielkości elektrycznych, Zasady użytkowania i programowania komputerów i Matematyka.
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Celem ogólnym przedmiotu jest pogłębienie wiedzy studenta na temat zakłóceń przebiegów procesów pomiarowych oraz metod analizy czynników wpływających na wiarygodność i użyteczność uzyskiwanych wyników pomiarów. Cele szczegółowe: opanowanie metodyki szacowania niepewności pomiaru zgodnie z Przewodnikiem ISO oraz nabycie umiejętności opracowywania budżetów niepewności dla pomiarów dowolnych wielkości fizycznych.
Treści kształcenia:
Zakres wykładu: 1. Formułowanie, interpretacja i użyteczność wyniku pomiaru: Interpretacja końcowej postaci wyniku pomiaru. Istota niepewności pomiaru. Model matematyczny wyniku pomiaru. Wiarygodność i użyteczność wyniku pomiaru. 2. Podstawowe kategorie składowych wyniku pomiaru i metody ich wyznaczania: Podstawowe kategorie składowych wyniku pomiaru. Metoda propagacji błędów systematycznych. Modelowe równanie pomiaru jako funkcja wielu zmiennych losowych. Formuły obliczania wartości oczekiwanej i wariancji funkcji wielu zmiennych losowych. Wpływ zależności stochastycznej między parami zmiennych na obliczanie wariancji wypadkowej. 3. Metody szacowania niepewności standardowych cząstkowych i złożonych: Szacowania niepewności standardowych metodą typu A i metodą typu B. Przykłady obliczania niepewności standardowych. Niepewność standardowa złożona bezwzględna i względna. 4. Wyznaczanie niepewności rozszerzonej pomiaru: Niepewność rozszerzona. Zasady ustalania współczynnika rozszerzenia przy obliczaniu niepewności rozszerzonej – metoda analityczna i metoda symulacji komputerowej (Monte Carlo). Budżet niepewności pomiaru. 5. Procedura ogólna szacowania niepewności pomiaru: Sformalizowany tryb postępowania przy szacowaniu niepewności pomiaru. Realizacja procedury na przykładzie wybranych wielkości fizycznych i wybranych metod pomiarowych. 6. Szacowanie niepewności pomiaru przy wzorcowaniu przyrządów pomiarowych: Formułowanie równań pomiaru i równań niepewności standardowych złożonych przy wzorcowaniu wybranych rodzajów przyrządów pomiarowych. Zastosowanie metody obliczania wariancji wspólnej do szacowania niepewności związanej z rozrzutem wskazań wzorcowanego przyrządu. Przykładowy budżet niepewności wzorcowania przyrządu pomiarowego. 7. Niepewność pomiaru w aspekcie orzekania zgodności wielkości zmierzonej z wymaganiami: Znaczenie niepewności pomiaru w kontekście orzekania o zgodności z wymaganiami. Ryzyko podjęcia błędnej decyzji. Zasady i kryteria potwierdzania zgodności wg normy PN-EN ISO 14253-1. Zarządzanie niepewnością wg PN –EN ISO 14253-2. Zakres ćwiczeń laboratoryjnych: 1. Wyznaczanie niepewności pomiarów bezpośrednich, wykonywanych za pomocą przyrządów suwmiarkowych, mikrometrycznych, amperomierzy, termometrów itp.: sformułowanie równania pomiaru, równania niepewności standardowej złożonej, obliczenie niepewności standardowych składowych, sporządzenie budżetu niepewności, ustalenie wyniku pomiaru. 2. Wyznaczanie niepewności pomiarów pośrednich na przykładach pomiaru: 1) odległości między otworami za pomocą mikroskopu pomiarowego, 2) lepkości dynamicznej cieczy metodą Höpplera, 3) przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła matematycznego, itp. 3. Wyznaczanie niepewności pomiarów z uwzględnieniem kowariancji, gdy istotne znaczenie mają korelacje między parami wielkości wchodzących do równania pomiaru, na przykład dla jednoczesnego pomiaru rezystancji, reaktancji i impedancji układu elektrycznego. 4. Wyznaczanie niepewności pomiarów porównawczych różnicowych, na przykładach pomiarów wymiarów zewnętrznych i wewnętrznych wykonywanych za pomocą przyrządów czujnikowych przez porównanie z wzorcem. 5. Wyznaczanie niepewności pomiaru przy wzorcowaniu wybranych przyrządów pomiarowych (suwmiarki, mikrometru, czujnika zegarowego, średnicówki czujnikowej, ...), z uwzględnieniem budżetu niepewności. 6. Aproksymacja liniowa wyników wzorcowania przyrządu pomiarowego -wyznaczenie funkcji (prostej) kalibracji oraz niepewności prognozowanych poprawek wskazań.
Metody oceny:
Wykłady i laboratorium komputerowe: Egzamin Zaliczenie laboratorium na podstawie oceny przygotowania studenta do ćwiczeń i oceny sprawozdania.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. J. Arendarski: Niepewność pomiarów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006 2. W. Jakubiec, J. Malinowski: Metrologia wielkości geometrycznych, WNT, Warszawa 2007 3. J. Jóźwiak, J. Podgórski: „Statystyka od podstaw”, PWE, Warszawa 2009 4. J. Tomasik i inni: Sprawdzanie przyrządów do pomiaru długości i kąta, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2009 5. PN-EN ISO 14253-1:2018 Specyfikacja geometrii wyrobów (GPS), Kontrola wyrobów i sprzętu pomiarowego za pomocą pomiarów, Reguły orzekania zgodności lub niezgodności ze specyfikacją 6. PN-EN ISO 14253 –2:2011 Specyfikacja geometrii wyrobów (GPS), Kontrola wyrobów i sprzętu pomiarowego za pomocą pomiarów, Część 2: Wytyczne szacowania niepewności pomiarów w pomiarach GPS, przy wzorcowaniu sprzętu pomiarowego i sprawdzaniu wyrobów
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ANP_W02
Zna procedury szacowania niepewności pomiaru wybranych wielkości mechanicznych i elektrycznych metodami bezpośrednimi i
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W02, K_W07, K_W09, K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Charakterystyka AWP_W01
Zna teoretyczne podstawy wyrażania i wyznaczania niepewności pomiarów realizowanych różnymi metodami
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W02, K_W05, K_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ANP_U01
Potrafi zlokalizować źródła niepewności w procesie pomiarowym, przeanalizować świadectwa wzorcowania wyposażenia pomiarowego i opracowywać budżety niepewności pomiaru różnych wielkości fizycznych ze szczególnym uwzględnieniem wielkości geometrycznych
Weryfikacja: zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U05, K_U06, K_U07, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, I.P6S_UK, I.P6S_UO, I.P6S_UU, III.P6S_UW.o
Charakterystyka ANP_U02
Potrafi analizować budżety niepewności pomiarów i oddziaływać na procedury pomiarowe w celu uzyskania wyników wiarygodnych i użytecznych
Weryfikacja: zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10, K_U12, K_U16, K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka ANP_K01
Ma świadomość, że uzyskanie wiarygodnych i użytecznych wyników pomiaru w zasadniczy sposób zależy od bezstronności, krytycznej analizy i rzetelności zespołu osób, które uczestniczą w procesie pomiarowym
Weryfikacja: zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnycha
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K04, K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KO, I.P6S_KR, P6U_K, I.P6S_KK