Technika pomiarowa

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.

Książka jest nowoczesnym podręcznikiem miernictwa elektrycznego. Wiadomości dotyczące klasycznych dziedzin miernictwa są w nim ograniczone do niezbędnego minimum, natomiast rozszerzone są wiadomości dotyczące nowoczesnych, najbardziej rozwijających się kierunków miernictwa.

W podręczniku są przedstawione podstawy teorii błędów z uwzględnieniem pojęcia niepewności, współczesne wzorce i etalony elektryczne, klasyczne przyrządy i układy pomiarowe (nadal produkowane i stosowane), analogowe przetwarzanie sygnałów pomiarowych, cyfrowe przetwarzanie sygnałów i wybrane cyfrowe przyrządy pomiarowe (poruszane są m.in. problemy zastosowań sieci neuronowych i logiki rozmytej w przetwarzaniu sygnałów) oraz problematyka cyfrowych systemów pomiarowych.

Dużym walorem książki "Technika pomiarowa" jest syntetyczne i zwięzłe ujęcie obszernego materiału, ponadto podane informacje o sprzęcie i metodach pomiarowych są bardzo praktyczne. Każdy rozdział kończy obszerna literatura uzupełniająca.

Podręcznik jest przeznaczony dla studentów studiów inżynierskich i magisterskich kierunków technicznych (elektrotechnika, elektronika, energetyka, informatyka).

Spis treści:

1. Wprowadzenie do miernictwa elektrycznego

2. Podstawy miernictwa elektrycznego
2.1. Podstawowe pojęcia miernictwa elektrycznego
2.2. Główne metody pomiarowe
2.3. Podstawy teorii błędów i niepewności pomiarów
2.3.1. Błąd, dokładność, niepewność wyniku pomiaru
2.3.2. Podstawowe wiadomości z rachunku prawdopodobieństwa
2.3.3. Metody oszacowania i wstępnej eliminacji składowych błędu pomiaru
2.3.4. Określanie niepewności pomiaru
2.4. Wzorce jednostek elektrycznych
2.4.1. Wzorce, etalony, kalibratory
2.4.2. Wzorce elektryczne oparte na definicji zjawiska fizycznego
2.4.3. Materialne wzorce wielkości elektrycznych
2.4.4. Multimetry wzorcowe i kalibratory

3. Miernictwo klasyczne
3.1. Elektromechaniczne przyrządy pomiarowe
3.1.1. Przyrządy elektromechaniczne czy przyrządy cyfrowe?
3.1.2. Mierniki magnetoelektryczne
3.1.3. Mierniki elektromagnetyczne
3.1.4. Watomierze elektrodynamiczne
3.1.5.  Liczniki indukcyjne
3.2. Przyrządy rejestrujące
3.2.1. Podstawy techniki oscyloskopowej
3.2.2. Rejestratory
3.3. Układy mostkowe
3.3.1. Układy mostkowe zrównoważone i niezrównoważone
3.3.2. Układy mostkowe prądu stałego
3.3.3. Układy mostkowe prądu przemiennego
3.3.4. Mostki transformatorowe
3.3.5. Układy mostkowe niezrównoważone
3.3.6. Układy alternatywne dla układów mostkowych, pętla Andersona
3.4. Metody kompensacyjne i komparacyjne
3.4.1. Układy kompensacyjne
3.4.2. Układy komparacyjne

4. Analogowe przetwarzanie sygnałów pomiarowych
4.1. Sygnały pomiarowe i ich przetwarzanie
4.2. Kondycjonowanie rezystancji, pojemności i indukcyjności
4.3. Przetwarzanie AC/DC
4.4. Przetwarzanie napięcia na częstotliwość
4.5. Wzmacnianie sygnału
4.5.1. Wzmacniacze różnicowe, operacyjne i instrumentalne
4.5.2. Wzmacniacze izolujące
4.5.3. Wzmacniacze bardzo małych napięć stałych (autozero)
4.5.4. Wzmacniacze bardzo małych napięć przemiennych (homodynowe)
4.5.5. Wzmacniacze o wielkiej rezystancji wejściowej (elektrometry)
4.5.6. Wzmacniacze realizujące funkcje matematyczne
4.6. Sprzężenie zwrotne w przetwornikach pomiarowych
4.7. Poprawa jakości przetwarzania sygnału analogowego
4.7.1. Szumy i zakłócenia sygnału
4.7.2. Przesyłanie sygnału do wzmacniacza
4.7.3. Analogowa filtracja sygnału

5. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów pomiarowych
5.1. Przetworniki analogowo-cyfrowe
5.1.1. Próbkowanie, kwantowanie i kodowanie sygnałów
5.1.2. Rodzaje przetworników analogowo-cyfrowych
5.1.3. Parametry opisujące właściwości przetworników analogowo-cyfrowych
5.2. Przetworniki cyfrowo-analogowe
5.2.1. Rekonstrukcja sygnału analogowego
5.2.2. Rodzaje przetworników cyfrowo-analogowych
5.2.3. Parametry opisujące właściwości przetworników cyfrowo-analogowych
5.3. Narzędzia cyfrowego przetwarzania sygnałów pomiarowych
5.3.1. Podstawowe pojęcia teorii cyfrowego przetwarzania sygnałów
5.3.2. Dyskretna transformata Fouriera (DFT) i szybka transformata Fouriera (FFT)
5.3.3. Analiza czasowo-częstotliwościowa sygnałów - transformata falkowa
5.3.4. Filtry cyfrowe
5.4. Przykłady wykorzystania cyfrowego przetwarzania sygnałów pomiarowych
5.4.1. Analiza widmowa
5.4.2. Cyfrowa synteza sygnałów
5.4.3. Odzyskiwanie sygnału i cyfrowa poprawa jego jakości
5.4.4. Cyfrowe przyrządy pomiarowe
5.4.5. Oscyloskopy cyfrowe
5.4.6. Cyfrowe przetwarzanie mocy i energii
5.5. Narzędzia sztucznej inteligencji w przetwarzaniu sygnałów pomiarowych
5.5.1. Co to jest sztuczna inteligencja?
5.5.2. Filtry adaptacyjne
5.5.3. Sztuczne sieci neuronowe
5.5.4. Systemy logiki rozmytej

6. Komputerowe systemy pomiarowe
6.1. Wiadomości ogólne
6.2. Obwody wejściowe systemów pomiarowych
6.2.1. Obwody kondycjonowania i zbierania danych
6.2.2. Czujniki z wbudowanym interfejsem - czujniki inteligentne
6.2.3. Nadajniki analogowe i cyfrowe
6.2.4. Układy rejestratorów danych do zdalnego poboru sygnałów z czujników
6.2.5. Czujniki inteligentne - standard IEEE P1451
6.3. Układy zbierania danych - karta pomiarowa (DAQ)
6.4. Układy komunikacji i transmisji danych
6.4.1. Interfejsy, magistrale, złącza
6.4.2. Interfejsy szeregowe RS-232C i RS-485
6.4.3. Interfejsy szeregowe USB oraz FireWire (IEEE-1394)
6.4.4. Interfejs równoległy GPIB (IEEE-488/IEC-625)
6.4.5. Interfejsy komunikacji bezprzewodowej: IrDA, Bluetooth, WUSB
6.4.6. Telefonia komórkowa GSM i UTMS jako narzędzie transmisji danych
6.4.7. Komunikacja radiowa w systemie przesyłania danych
6.4.8. Sieciowe systemy pomiarowe - Ethernet
6.4.9. Wykorzystanie sieci energetycznych do przesyłania informacji - sieci PLC
6.4.10. Interfejs HART i standard 4-20 mA
6.4.11. Interfejsy specjalizowane: CAN, I2C, MicroLAN, SDI-12
6.4.12. Systemy modułowe: VXI, PXI
6.4.13. Magistrale przemysłowe: FieldBus, ProfiBus, Industrial IT
6.4.14. Uniwersalny język programowania przyrządów pomiarowych - SCPI
6.5. Wykorzystanie mikrokontrolerów w systemach pomiarowych mikrosystemy pomiarowe
6.5.1. Procesory sygnałowe i mikrokontrolery w technice pomiarowej
6.5.2. Mikrointerfejsy: SPI i UART
6.6. Wirtualne przyrządy pomiarowe
6.6.1. Co to jest wirtualny przyrząd pomiarowy
6.6.2. TestPoint
6.6.3. Agilent VEE Pro
6.6.4. Pakiet programowy LabYiew
6.7. Przykłady komputerowych systemów pomiarowych
6.7.1. Komputerowy system pomiarowy do badania materiałów magnetycznych
6.7.2. System komputerowy do wymuszania zadanego kształtu sygnału magnesującego
6.7.3. Komputerowy system pomiarowy do skanowania pól magnetycznych - magnetowizja