Nazwa przedmiotu:
Analiza niepewności pomiarów
Koordynator przedmiotu:
Dr inż. Anna Ostaszewska-Liżewska, adiunkt
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
ANP
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2016/2017
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin bezpośrednich -32,w tym: • wykład 15 godz. • ćwiczenia laboratoryjne 15 godz • konsultacje – 2 godz. 2) Praca własna studenta: • zapoznanie z literaturą 15 godz. • przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 6 godz. • przygotowanie i weryfikacja aplikacji komputerowych do analizy wyników pomiarów 3 godz. • opracowanie sprawozdań 6 godz. • przygotowanie do egzaminu – 15 godz. Razem 77 godz. = 3 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1,5 punktu ECTS - liczba godzin bezpośrednich -32,w tym: • wykład 15 godz. • ćwiczenia laboratoryjne 15 godz • konsultacje – 2 godz
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1,5 punktu ECTS – 32 godz. w tym: • ćwiczenia laboratoryjne 15 godz • konsultacje – 2 godz. • przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 6 godz. • przygotowanie i weryfikacja aplikacji komputerowych do analizy wyników pomiarów 3 godz. • opracowanie sprawozdań 6 godz.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład225h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium225h
  • 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 14253-1:2000 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

Efekt AWP_W01
Zna teoretyczne podstawy wyrażania i wyznaczania niepewności pomiarów realizowanych różnymi metodami.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W04
Efekt AWP_W02
Zna procedury szacowania niepewności pomiaru wybranych wielkości mechanicznych i elektrycznych metodami bezpośrednimi i pośrednimi.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W04

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt AWP_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 efekty kierunkowe: K_U11, K_U13
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U02, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U08, T1A_U16
Efekt AWP_U02
Potrafi analizować budżety niepewności pomiarów i oddziaływać na procedury pomiarowe w celu uzyskania wyników wiarygodnych i użytecznych.
Weryfikacja: zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: K_U11, K_U13
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U02, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U08, T1A_U16

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt AWP_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 laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: K_K04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03, T1A_K04, T1A_K05