Rok: 2007, Sławomir Tumański, ISBN: 978-83-204-3233-6
Dawniej pomiarami zajmowała się wąska grupa specjalistów. Dziś, ponieważ sprzęt pomiarowy staje się coraz bardziej dostępny dzięki mikroelektronice i informatyce, wykonuje je niemal każdy. Łatwość i powszechność stosowania sprzętu pomiarowego nie zwalnia jednak jego użytkowników od pogłębiania wiedzy o możliwościach i ograniczeniach danych metod i urządzeń.
Oto podręcznik zawierający podstawowe informacje o technikach pomiarowych, niezbędne dla każdego, kto chce świadomie, a nawet twórczo korzystać z nowych możliwości sprzętu pomiarowego. Przedstawiono w nim podstawy teorii błędów z uwzględnieniem pojęcia niepewności, współczesne wzorce i etalony elektryczne, klasyczne przyrządy i układy pomiarowe (nadal produkowane i stosowane). Wiele miejsca poświęcono analogowemu przetwarzaniu sygnałów pomiarowych, w tym:
- przetwarzaniu AC/DC,
-wzmacnianiu,
-wykorzystaniu sprzężenia zwrotnego,
-poprawie jakości sygnału i usuwaniu zakłóceń,
oraz cyfrowemu przetwarzaniu sygnałów pomiarowych, w tym:
-przetwarzaniu A/C i C/A,
-wykorzystaniu transformaty Fouriera,
-filtrom cyfrowym,
-analizie i syntezie sygnałów,
-sztucznej inteligencji,
-wybranym cyfrowym przyrządom pomiarowym,
Szczególny nacisk położono na najbardziej obecnie rozwijane komputerowe systemy pomiarowe, opisano:
-układy kondycjonowania i zbierania danych,
-czujniki inteligentne,
-Interfejsy i wykorzystanie procesorów sygnałowych,
-metody tworzenia wirtualnych przyrządów pomiarowych.
Podręcznik jest przeznaczony dla studentów studiów inżynierskich i magisterskich kierunków technicznych, takich jak elektrotechnika, elektronika, energetyka,
informatyka. Może być także przydatny dla osób interesujących się projektowaniem i wykorzystaniem aparatury pomiarowej.
SPIS TREŚCI:
Przedmowa 9
Literatura z dziedziny miernictwa 15
1. Wprowadzenie do miernictwa elektrycznego 19
Literatura 29
2. Podstawy miernictwa elektrycznego 30
2.1. Podstawowe pojęcia miernictwa elektrycznego 30
2.2. Główne metody pomiarowe 33
2.3. Podstawy teorii błędów i niepewności pomiarów 39
2.3.1. Błąd, dokładność, niepewność wyniku pomiaru 39
2.3.2. Podstawowe wiadomości z rachunku prawdopodobieństwa 44
2.3.3. Metody oszacowania i wstępnej eliminacji składowych błędu pomiaru 48
2.3.4. Określanie niepewności pomiaru 58
2.4. Wzorce jednostek elektrycznych 63
2.4.1. Wzorce, etalony, kalibratory 63
2.4.2. Wzorce elektryczne oparte na definicji zjawiska fizycznego 63
2.4.3. Materialne wzorce wielkości elektrycznych 68
2.4.4. Multimetry wzorcowe i kalibratory 74
Literatura 75
3. Miernictwo klasyczne 77
Elektromechaniczne przyrządy pomiarowe 77
Przyrządy elektromechaniczne czy przyrządy cyfrowe? 77
Mierniki magnetoelektryczne 78
Mierniki elektromagnetyczne 84
Watomierze elektrodynamiczne 85
Liczniki indukcyjne 89
3.2. Przyrządy rejestrujące 91
3.2.1. Podstawy techniki oscyloskopowej 91
3.2.2. Rejestratory 97
3.3. Układy mostkowe 98
3.3.1. Układy mostkowe zrównoważone i niezrównoważone 98
3.3.2. Układy mostkowe prądu stałego 100
3.3.3. Układy mostkowe prądu przemiennego 102
3.3.4. Mostki transformatorowe 108
3.3.5. Układy mostkowe niezrównoważone 110
3.3.6. Układy alternatywne dla układów mostkowych, pętla Andersena 116
3.4. Metody kompensacyjne i komparacyjne 117
3.4.1. Układy kompensacyjne 117
3.4.2. Układy komparacyjne 117
Literatura
4. Analogowe przetwarzanie sygnałów pomiarowych 123
4.1. Sygnały pomiarowe i ich przetwarzanie 123
4.2. Kondycjonowanie rezystancji, pojemności i indukcyjności 127
4.3. Przetwarzanie AC/DC 133
4.4. Przetwarzanie napięcia na częstotliwość 141
4.5. Wzmacnianie sygnału 143
4.5.1. Wzmacniacze różnicowe, operacyjne i instrumentalne 143
4-5.2. Wzmacniacze izolujące 146
4.5.3. Wzmacniacze bardzo małych napięć stałych (autozero) 149
4.5.4. Wzmacniacze bardzo małych napięć przemiennych (homodynowe) 153
4.5.5. Wzmacniacze o wielkiej rezystancji wejściowej (elektrometry) 157
4.5.6. Wzmacniacze realizujące funkcje matematyczne 159
4.6. Sprzężenie zwrotne w przetwornikach pomiarowych 165
4.7. Poprawa jakości przetwarzania sygnału analogowego 174
4.7.1. Szumy i zakłócenia sygnału 174
4.7.2. Przesyłanie sygnału do wzmacniacza 178
4.7.3. Analogowa filtracja sygnału 184
Literatura 193
5. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów pomiarowych 195
5.1. Przetworniki analogowo-cyfrowe 195
5.1.1. Próbkowanie, kwantowanie i kodowanie sygnałów 195
5.1.2. Rodzaje przetworników analogowo-cyfrowych 205
5.1.3. Parametry opisujące właściwości przetworników analogowo-cyfrowych 220
5.2. Przetworniki cyfrowo-analogowe 223
5.2.1. Rekonstrukcja sygnału analogowego 223
5.2.2. Rodzaje przetworników cyfrowo-analogowych 226
5.2.3. Parametry opisujące właściwości przetworników cyfrowo-analogowych 230
5.3. Narzędzia cyfrowego przetwarzania sygnałów pomiarowych 232
5.3.1. Podstawowe pojęcia teorii cyfrowego przetwarzania sygnałów 232
5.3.2. Dyskretna transformata Fouriera (DFT) i szybka transformata Fouriera (FFT) 240
5.3.3. Analiza czasowo-częstotliwościowa sygnałów - transformata falkowa 248
5.3.4. Filtry cyfrowe 253
5.4. Przykłady wykorzystania cyfrowego przetwarzania sygnałów pomiarowych 267
5.4.1. Analiza widmowa 267
5.4.2. Cyfrowa synteza sygnałów 276
5.4.3. Odzyskiwanie sygnału i cyfrowa poprawa jego jakości 281
5.4.4. Cyfrowe przyrządy pomiarowe 289
5.4.5. Oscyloskopy cyfrowe 295
5.4.6. Cyfrowe przetwarzanie mocy i energii 299
5.5. Narzędzia sztucznej inteligencji w przetwarzaniu sygnałów pomiarowych 301
5.5.1. Co to jest sztuczna inteligencja? 301
5.5.2. Filtry adaptacyjne 302
5.5.3. Sztuczne sieci neuronowe 305
5.5.4. Systemy logiki rozmytej 312
Literatura 316
6. Komputerowe systemy pomiarowe 319
6.1. Wiadomości ogólne 319
6.2. Obwody wejściowe systemów pomiarowych 323
6.2.1. Obwody kondycjonowania i zbierania danych 323
6.2.2. Czujniki z wbudowanym interfejsem - czujniki inteligentne 324
6.2.3. Nadajniki analogowe i cyfrowe 325
6.2.4. Układy rejestratorów danych do zdalnego poboru sygnałów z czujników 327
6.2.5. Czujniki inteligentne - standard IEEE P1451 329
6.3. Układy zbierania danych - karta pomiarowa (DAQ) 333
6.4. Układy komunikacji i transmisji danych 337
6.4.1. Interfejsy, magistrale, złącza 337
6.4.2. Interfejsy szeregowe RS-232C i RS-485 338
6.4.3. Interfejsy szeregowe USB oraz FireWire (IEEE-1394) 343
6.4.4. Interfejs równoległy GPIB (IEEE-488/IEC-625) 346
6.4.5. Interfejsy komunikacji bezprzewodowej: IrDA, Bluetooth, WUSB 351
6.4.6. Telefonia komórkowa GSM i UTMS jako narzędzie transmisji danych 354
6.4.7. Komunikacja radiowa w systemie przesyłania danych 358
6.4.8. Sieciowe systemy pomiarowe - Ethemet 361
6.4.9. Wykorzystanie sieci energetycznych do przesyłania informacji - sieci PLC 364
6.4.10. Interfejs HART i standard 4-20 mA 365
6.4.11. Interfejsy specjalizowane: CAN, PC, MicroLAN, SDI-12 367
6.4.12. Systemy modułowe: VXI, PXI 371
6.4.13. Magistrale przemysłowe: FieldBus, ProfiBus, Industrial IT 373
6.4.14. Uniwersalny język programowania przyrządów pomiarowych - SCPI . 377
6.5. Wykorzystanie mikrokontrolerów w systemach pomiarowych - mikrosystemy pomiarowe 379
6.5.1. Procesory sygnałowe i mikrokontrolery w technice pomiarowej 379
6.5.2. Mikrointerfejsy: ŚPI i UART 389
6.6. Wirtualne przyrządy pomiarowe 392
6.6.1. Co to jest wirtualny przyrząd pomiarowy 392
6.6.2. TestPoint 394
6.6.3. Agilent VEE Pro 399
6.6.4. Pakiet programowy LaWiew 401
6.7. Przykłady komputerowych systemów pomiarowych 408
6.7.1. Komputerowy system pomiarowy do badania materiałów magnetycznych 408
6.7.2. System komputerowy do wymuszania zadanego kształtu sygnału magnesującego 411
6.7.3. Komputerowy system pomiarowy do skanowania pól magnetycznych - magnetowizja 415
Literatura 418
Skorowidz 420
