455-0332/01 – Měřicí systémy (MS)

Garantující katedraKatedra měřicí a řídicí technikyKredity6
Garant předmětuIng. Radovan Hájovský, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Radovan Hájovský, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení2009/2010
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
HAJ74 Ing. Radovan Hájovský, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 4+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 4+10

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Studenti se seznámí s analýzou a syntézou elektronických číslicových i analogových měřicích systémů z hlediska teorie lineárních systémů a teorie informace. Získají znalosti o návrhu optimálních systémů měření z hlediska minimalizace chyby a maximalizace přenášené informace. Studenti budou schopni návrhu měřicího informačního systému z hlediska optimalizace jeho dynamických vlastností, chyb a výkonu.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Předmět je zaměřen na analýzu a syntézu číslicového měřicího obvodu z hlediska jeho vlastností jako speciálního kybernetického systému přenášejícího a zpracovávajícího signál s určitou informací. Uvádí obecná i speciální kriteria jeho kvality v časové i frekvenční oblasti i z hlediska teorie informace. Rozebírá podmínky přenosu měřicího signálu informačním kanálem v přítomnosti rušení. Cílem učební látky je seznámit studenty s metodami a postupem návrhu měřicích informačních systémů, optimálních z hlediska jejich dynamických vlastností, střední kvadratické chyby a maximální přenesené informace.

Povinná literatura:

Prchal,J.: Signály a soustavy. Praha, SNTL/ALFA 1987. Krauss, M.,Woschni,E.G.: Měřicí informační systémy. Praha, SNTL 1981. Pokorný,M.: Elektronická měření II, VŠB-TU Ostrava, 1995. Garrett,P.H.:Computer Interface Engineering for Real Time Systems, Prentice-Hall, Inc., 1987. Steiner,V.: Elektronické meracie prístroje a systémy, STU Bratislava, 1995. Sedláček,M.: Zpracování signálů v měřicí technice, ČVUT Praha, 1993. Firemní literatura Hewlett-Packard.

Doporučená literatura:

Pokorný,M.:Měřicí systémy. Sylaby na WWW stránkách katedry,2002 (http://kat455.vsb.cz)

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: Průběžná kontrola je prováděna na základě účasti studenta v laboratorních cvičeních. Podmínky udělení zápočtu: Student může dosáhnout 40 bodů za elaboráty laboratorních cvičení resp. 20 bodů za elaboráty a 20 bodů za vypracování semestrální práce. Minimální počet dosažených bodů pro udělení zápočtu je 25. Pro absolvování předmětu musí student obdržet zápočet a složit závěrečnou zkoušku. Závěrečná zkouška má dvě části - písemnou se ziskem 0-40 bodů a ústní se ziskem 0-20 bodů. K absolvování předmětu musí student absolvovat obě části zkoušky.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Měřicí signály a soustavy. Spojité systémy, Fourierův integrál, výpočet konvolutorního integrálu. Periodické signály časově spojité. Spektrum spojitého signálu. Signály a soustavy diskrétní v čase. Vlastnosti Fourierovy transformace pro diskrétní signály, spektrum diskrétního signálu. Diskrétní konvoluce. Základní popis získávání a přenosu informace v měřicích informačních systémech. Základní model měřicího systému, základy optimalizace měřicího informačního systému, přehled statistických charakteristik signálů používaných v měřicích systémech - distribuční funkce, hustota pravděpodobnosti, očekávané hodnoty, korelační funkce a spektrální výkonová hustota, způsoby měření statistických charakteristik signálů. Zpracování stochastických signálů. Měřicí signál jako náhodný proces, charakteristiky náhodného procesu, náhodný proces stacionární a ergodický. Analýza náhodného procesu v časové a frekvenční oblasti. Charakteristiky a kriteria jakosti měřicího informačního systému ve frekvenční a časové oblasti. Nuly a póly přenosové funkce, přechodová a impulzní charakteristika a její výpočet z přenosové funkce, souvislosti mezi vstupní a výstupní funkcí, charakteristické hodnoty a kritéria, statická chyba, linearizace, dynamické charakteristiky - mezní frekvence a doba ustálení, odhad dynamických chyb pomocí charakteristických hodnot. Kriterium střední kvadratické chyby. Kriteria jakosti podle teorie informace. Informační obsah měřicího signálu, vstupní a výstupní entropie, transinformace. Celková a zbytková entropie signálu. Tok informace a kapacita měřicího kanálu. Spolehlivost přenosu informace. Spolehlivost přenosu spojité informace a pravděpodobnost chyby přenosu u lineárních systémů s působením rušivých signálů. Transinformace Poměrná spolehlivost přenosu, spolehlivost a pravděpodobnost chyby, horní mez spolehlivosti, tok informace a kapacita kanálu, porovnání analogových a číslicových metod měření z hlediska teorie informace Optimalizace měřicích informačních systémů podle dynamických vlastností. Korekce dynamických vlastností měřicího systému. Ideální korekce. Číslicová korekce. Podmínka fyzikální realizovatelnosti, přehled korekčních členů, kompenzační metoda. Optimalizace podle kriteria střední kvadratické chyby. Korekce dle kriteria střední kvadratické chyby přenosu, Wienerův-Kolmogorovův optimální filtr. Ideální srovnávací přenos. Optimalizace MIS podle teorie informace. Korekce podle maximální transinformace. Prohloubení podmínky optimalizace střední kvadratické chyby, optimální srovnávací přenos. Realizovatelný optimální systém Eentropie optimálního systému. Optimalita systému pro signály s jiným než Gaussovým rozložením hustoty pravděpodobnosti. Parametrická citlivost měřicích informačních systémů. Vliv změny parametrů měřicího informačního systému na jeho charakteristiky. Citlivostní funkce systému. Citlivost na změny parametrů optimálního systému. Vliv konečné délky slova na kvalitu měřicího informačního systému. Vyjádření čísel při číslicovém zpracování signálu, kvantování. Vliv kvantování koeficientů filtrů, vliv konečné délky slova u číslicových filtrů Cvičení: Příklady ilustrující vlastnosti konkrétních případů spojitých a diskrétních signálů. Opakování základních pojmů teorie informace. Statistické charakteristiky náhodných signálů, prezentace různých typů distribučních funkcí. Praktické výpočty parametrů korekčních obvodů lineárních měřicích informačních systémů. Výpočet Wiener-Kolmogorovova optimálního filtru. Výpočet optimálního filtru. Příklady změn kvality číslicových filtrů při změně délky slova. Příklady zlepšení kvality signálu Příklady výpočtu chyby měřicího řetězce Laboratoře: Konstrukce amplitudové a frekvenční charakteristiky lineárního systému v logaritmických souřadnicích, výpočet parametrů systému v časové oblasti z jeho operátorového přenosu. Měření charakteristik MIS v časové oblasti. Výpočty kriterií měřicích informačních systémů odvozených z teorie informace. Měření charakteristik MIS ve frekvenční oblasti. Měření spektrálních vlastností signálů. Měření spektrálních výkonových hustot měřicích signálů. Virtuální měřicí technika Počítačové laboratoře: Výpočet korelačních funkcí na počítači. Měření korelačních závislostí signálů.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40 (40) 0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 20  0
                Jiný typ úlohy Jiný typ úlohy 20  0
        Zkouška Zkouška 60 (60) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 40  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 20  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2005/2006 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2004/2005 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2004/2005 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku