Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Pomiary wielkości dynamicznych

Koordynator przedmiotu:

dr inż. Piotr Deuszkiewicz

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia I stopnia

Program:

Mechatronika Pojazdów i Maszyn Roboczych

Grupa przedmiotów:

Obowiązkowe

Kod przedmiotu:

1150-MT000-IZP-0216

Semestr nominalny:

4 / rok ak. 2022/2023

Liczba punktów ECTS:

2

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1) Liczba godzin kontaktowych – 23 godz., w tym: a) wykład – 20 godz.; b) konsultacje– 1 godz.; c) egzamin – 2 godz.; 2) Praca własna studenta – 30 godzin, w tym: a) 5 godz. – bieżące przygotowanie studenta do wykładu, b) 15 godz. – studia literaturowe, c) 10 godz. – przygotowanie do egzaminu. 3) RAZEM – 53 godz.

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

1 punkt ECTS – liczba godzin kontaktowych – 23 godz., w tym: a) wykład – 16 godz.; b) konsultacje – 5 godz.; c) egzamin – 2 godz.;

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

-

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład15h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium0h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Podstawowe wiadomości z przedmiotów: Analiza I i II, Algebra oraz mechanika, a w szczególności: Zbiory, funkcje, pochodne funkcji, całki nieoznaczone, liczby zespolone i trygonometria.

Limit liczby studentów:

Zgodnie z zarządzeniem Rektora

Cel przedmiotu:

Uzyskanie wiedzy o metodach i technikach pomiarów wielkości dynamicznych występujących w budowie maszyn oraz podstawowej wiedzy o metodach i technikach analizy i przetwarzania sygnałów. Poznanie metod analizy sygnałów w zakresie niezbędnym do zrozumienia przedmiotów aplikacyjnych (np. Diagnostyka maszyn, Minimalizacja drgań i hałasu, itp.). Uzyskanie umiejętności dokonywania selekcji przydatnych informacji o obserwowanym systemie dynamicznym dla realizacji określonego zadania (diagnostyka, ocena normowa, identyfikacja modelu itp.) i na tej podstawie dobranie właściwej metody przetwarzania sygnału.

Treści kształcenia:

1. Pojęcia podstawowe: definicja pomiaru, definicja pomiaru wielkości dynamicznej; Zapis matematyczny definicji podstawowych: pojęcie metryki, normy, miary, przestrzeni metrycznej; Przykłady metryk. 2. System pomiarowy: rejestracja jako przekaz informacji, tor pomiarowy jako przetwarzanie informacji, zmiana nośnika informacji; Przetworniki pomiarowe: przyspieszenia, prędkości i przemieszczenia, ciśnienia akustycznego, temperatury, odkształcenia itp. 3. Ogólna charakterystyka toru pomiarowego, postulat liniowości; Opis toru pomiarowego od przetwornika do systemu analizującego; Wnioskowanie na podstawie pomiarów pośrednich; Skalowanie toru pomiarowego; Skale funkcyjne, względna skala logarytmiczna (dB). 4. Losowość uzyskiwanych informacji: elementy podstawowych definicji procesów losowych i ich właściwości – przykład poglądowy. 5. Klasyfikacja sygnałów obserwowanych: sygnały zdeterminowane-losowe, sygnały okresowe-nieokresowe; stacjonarne-niestacjonarne itp.; Losowość pomiaru jako element towarzyszący każdej działalności pomiarowej, pojęcie estymaty. 6. Podstawowe charakterystyki sygnałów losowych w dziedzinie czasu: wartość średnia, wartość średniokwadratowa, wartość skuteczna, funkcje korelacji własnej i wzajemnej, odchylenie standardowe. 7. Podstawowe charakterystyki sygnałów losowych w dziedzinie amplitudy: rozkład gęstości prawdopodobieństwa amplitud, dystrybuanta. 8. Modele sygnałów zdeterminowanych: sygnały okresowe (harmoniczne i poliharmoniczne), sygnały nieokresowe, sygnały prawieokresowe, sygnały przejściowe (nieustalone). 9. Wprowadzenie do analizy częstotliwościowej: szereg Fouriera (postać trygonometryczna i wykładnicza), Transformata Fouriera: prosta i odwrotna. 10. Transformata Fouriera sygnału losowego, gęstość widmowa mocy, zależność pomiędzy gęstościami widmowymi mocy a funkcjami korelacji, twierdzenie Parsevala. 11. „Bramkowanie” i filtracja sygnałów, pojęcie splotu funkcji, twierdzenie Borela o splocie. 12. Filtracja sygnałów: charakterystyka filtru (odpowiedź impulsowa), opis charakterystyki w liniowej skali wartości (współczynnik wzmocnienia), opis charakterystyki w skali względnej (w decybelach), tłumienie sygnałów w pasmach zaporowych filtrów; 13. podział filtrów ze względu na pasmo działania, filtry pasmowe o stałej szerokości pasma i stałej względnej szerokości pasma, wykorzystanie filtrów pasmowych; charakterystyki częstotliwościowe sygnałów losowych: szum „biały” i szum „różowy”. 14. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów rzeczywistych: problem skończonego czasu rejestracji, próbkowanie sygnału, twierdzenie Shannona o próbkowaniu; aliasing, błędy analizy widmowej spowodowane próbkowaniem; kwantowanie amplitud sygnału; 15. Dyskretna (DFT) i szybka (FFT) transformata Fouriera, przykłady analizy. 16. Pomiary i analiza relacji wejście-wyjście układu, analiza koherencyjna, transmitancja układu, współczynnik wzmocnienia; 17. Funkcje koherencji: wpływ zakłócenia szumem sygnału wejściowego na wartości wyznaczonych transmitancji układu, wpływ zakłócenia szumem sygnału wyjściowego na wartości wyznaczonych transmitancji układu.

Metody oceny:

Pisemny egzamin.

Egzamin:

tak

Literatura:

1. Podręczniki i wykłady z Matematyki dotyczące następujących zagadnień:  Zbiory, funkcje, pochodne funkcji, całki nieoznaczone (Analiza 1);  Liczby zespolone (Algebra);  Trygonometria. 2. Podręczniki i wykłady z Mechaniki i Teorii drgań. 3. Julius S. Bendat, Allan G. Piersol, Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1976. 4. Richard G. Lyons, Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2012. 5. Edward Ozimek, Podstawy teoretyczne analizy widmowej sygnałów, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1985. 6. Robert Randall, Frequency Analysis, Bruel & Kjaer, Copenhagen 1987. 7. Jerzy Szabatin, Podstawy teorii sygnałów, Wydawnictwo: WKŁ, Warszawa 2007. 8. Tomasz P.Zieliński, Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2013. oraz inne książki z podobnych dziedzin.

Witryna www przedmiotu:

-

Uwagi:

-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka 1150-MT000-IZP-0216_W1

Posiada wiedzę o metodach i technikach pomiarów wielkości dynamicznych występujących w budowie maszyn (przemieszczeń, prędkości, przyspieszeń, naprężeń itp.).
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMchtr_W02, KMchtr_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka 1150-MT000-IZP-0216_W2

Posiada podstawową wiedzę o metodach i technikach analizy i przetwarzania sygnałów.
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMchtr_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka 1150-MT000-IZP-0216_W3

Zna metody analizy sygnałów w zakresie niezbędnym do zrozumienia przedmiotów aplikacyjnych (np. Diagnostyka maszyn, Minimalizacja drgań i hałasu, itp.).
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMchtr_W09, KMchtr_W15, KMchtr_W20
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka 1150-MT000-IZP-0216_U1

Potrafi dokonać selekcji przydatnych informacji o obserwowanym systemie dynamicznym dla realizacji określonego zadania (diagnostyka, ocena normowa, identyfikacja modelu itp.) i na tej podstawie dobrać właściwe metody przetwarzania sygnału.
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMchtr_U01, KMchtr_U06, KMchtr_U08, KMchtr_U11, KMChtr_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka 1150-MT000-IZP-0216_K1

Potrafi określić i zbadać wpływ oddziaływania maszyn i urządzeń na otoczenie człowieka i środowisko naturalne
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: KMchtr_K02, KMchtr_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: