Metrologie

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra měření

Anotace:

Předmět je úzce zaměřen na řešení vědecko-výzkumných problémů v oblasti metrologie elektrických veličin a na využití komplexních nástrojů pro jejich řešení. Přednášky z tohoto předmětu seznámí posluchače s moderními a perspektivními metodami přesných měření elektrických veličin s důrazem na správné hodnocení přesnosti těchto metod.

Požadavky:

Předpokládají se základní znalosti z matematické statistiky a teoretické elektrotechniky.

Osnova přednášek:

1. Úvod. Veličiny a jednotky. Mezinárodní soustava jednotek SI.

2. Etalony elektrických veličin. Intrinsické etalony napětí a odporu na bázi Josephsonova a kvantového Hallova jevu.

3. Thompsonův-Lampardův etalon kapacity. Etalony referenční, pracovní a skupinové. Hamonovy transferové etalony.

4. Metody pro vzájemné navazování etalonů.

5. Chyby přímých a nepřímých statických měření a možnosti jejich zmenšování.

6. Nejistoty přímých a nepřímých měření a postupy při jejich vyhodnocování. Příklady výpočtu.

7. Stanovení koeficientu rozšíření pro specifikovanou konfidenční úroveň. Vyhodnocování nejistot metodou Monte Carlo.

8. Indukční děliče napětí, proudové komparátory a optimalizace jejich metrologických parametrů.

9. Kibblovy váhy a jejich použití k stanovení hodnoty Planckovy konstanty.

10. Josephsonovy kompenzátory. Měření napětí a výkonu v oblasti zvukových kmitočtů.

11. Můstkové metody pro měření odporu, kapacity a vlastní indukčnosti. Metody pro měření vzájemné indukčnosti.

12. Navazování dvou- a čtyřpárových etalonů elektrické impedance koaxiálními můstky.

13. Diskuze.

14. Závěrečný test.

Osnova cvičení:

5. týden: Exkurze do Českého metrologického institutu ( 4 hodiny)

10. týden: Laboratorní cvičení (6 hodin) s tímto programem:

- kalibrace kapacitního etalonu navázáním na referenční etalon na bázi Thompsonovva-Lampardova teorému;

- měření kmitočtové závislosti odporového etalonu navázáním na etalon s vypočitatelnou kmitočtovou závislostí.

- kalibrace proudových bočníků navázáním na imitátor malého odporu;

- kalibrace kapacitní dekády metodou step up.

Cíle studia:

Seznámit studenty s trendy při řešení v oblasti metrologie elektrických veličin, s moderními a perspektivními metodami přesných měření elektrických veličin a metodami hodnocení hodnocení přesnosti těchto metod.

Studijní materiály:

Povinná literatura (k dispozici v české i anglické verzi):

1. a) Boháček J.: Metrologie. 3. přepracované vydání. Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2019.

b) Boháček J.: Metrology. Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2013.

2. a) Evaluation of the Uncertainty of Measurement in Calibration, European co-operation for Accreditation, Document EA - 4/02 M:2013.

b) Vyjádření nejistoty měření při kalibraci. European co-operation for Accreditation, Dokument EA - 4/02 M:2013, překlad ČIA 2014.

Doporučená literatura:

1. Evaluation of Measurement Data - Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. Joint Committee for Guides in Metrology, 2008.

2. Evaluation of Measurement Data - Supplement 1 to the „Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement“ - Propagation of Distributions Using a Monte Carlo Method. Joint Committee for Guides in Metrology, 2008.

3. Awan S., Kibble B., Schurr J.: Coaxial Electrical Circuits for Interference-Free Measurements. IET Electrical Measurement Series 13. Institution of Engineering and Technology, 2011.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Doktorské studium, prezenční forma (povinně volitelný předmět)
• Doktorské studium, kombinovaná forma (povinně volitelný předmět)