Merilna dinamika in tehnike elektromagnetne kompatibilnosti

Visokošolski učitelji: Agrež Dušan

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

Potrebno predznanje s področja meritev, merilne instrumentacije ter osnov sistemov in signalov.

Vsebina:

Amplitudna in časovna dinamika posplošenega merilnega kanala: prireditev signala, vzorčenje in kvantizacija. Principa nedoločenosti: časovno-frekvenčni, amplitudno-časovni. Princip končnega upadanja signalov in učinek iztekanja. Analiza značilnih vrednosti merilnih signalov in sistemov v časovnem, frekvenčnem in informacijskem prostoru. Merjenje in vrednotenje osnovnih parametrov periodičnih signalov (frekvence, amplitude in faze) v časovnem in frekvenčnem prostoru ob prisotnost šuma in primerjava merilnih negotovosti s teoretično dosegljivimi Cramer-Rao mejami.

Elektromagnetna kompatibilnost sistema, izvori in odpravljanje motilnih signalov. Obravnava občutljivosti procesnih merilnih sistemov na merilne, vplivne in motilne veličine. Vrste motenj in mehanizmi vnosa v merilni krog, galvanski vnos, kapacitivni, induktivni in elektromagnetni vnos. Ukrepi za izboljšanje odziva merilnih sistemov z aparaturno in programsko opremo z upoštevanje merilne dinamike. Ukrepi z aparaturno opremo: oblikovanje odzivov vhodnih stopenj, simetriranje, oklaplanje in ozemljevanje elementov merilnega sistema. Ukrepi z obdelavo signalov: filtriranje, postopki povprečenja, uporaba modulacije in analiza z DFT.

Izbrana poglavja iz dinamike aparaturne in programska opreme za pridobivanje, pretvorbo in ovrednotenje procesnih veličin. Avtomatsko zajemanje merilnih podatkov in predelava ter vrednotenje z računalniki.

Cilji in kompetence:

Poglobiti znanje in seznaniti študente z najnovejšimi spoznanji s področja merilne dinamike ter možnostmi zmanjšanja vpliva motenj v merilnih sistemih in s tem izboljšati elektromagnetno kompatibilnost.

Predvideni študijski rezultati:

• Razumevanje zakonitosti merilne dinamike in možnosti izboljšanja merilnega rezultata z obdelavo signalov.
• Razumevanje problematike elektromagnetne kompatibilnosti in zmanjševanje motilnih signalov v merilnih sistemih.

Metode poučevanja in učenja:

Predavanja, seznanjanje s teoretičnimi osnovami merilne dinamike s pomočjo analize prispevkov aktualnih referenc v obliki seminarskih nalog, v drugem delu tudi reševanje kompleksnejše naloge v obliki projektnega dela na fakulteti, raziskovalnem inštitutu ali podjetju. Za specifična področja, sodelovanje z mednarodno priznanimi strokovnjaki na tem področju v okviru mednarodne organizacije IMEKO - International Measurement Confederation (sekcija TC4 – Merjenje električnih veličin).

Gradiva

1. A. V. Oppenheim, A. S. Willsky, S. Hamid, Signals and Systems (2nd Edition), Pearson Education Lim. 2014.
2. J. Štremfelj, D. Agrež, "'Nonparametric estimation of power quantities in the frequency domain using Rife-Vincent windows", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 62, no. 8, pp. 2171-2184, Aug. 2013.
3. F. J. Harris, "On the Use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform", Proceedings of the IEEE, vol. 66, no. 1, pp. 51-83, January 1978.
4. B. Widrow, I. Kollar, Quantization Noise, Cambridge University Press, Cambridge, New York, 2008.
5. H. W. Ott, Electromagnetic Compatibility Engineering, John Willey&Sons, 2009.
6. J.G. Webster, H. Eren, Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook, Second Edition: Two-Volume Set, CRC, Springer, IEEE Press, 2014.