Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba Tárgyalapok és a „LabVIEW” rendszer Takács György 1. előadás 2007. 02. 13. T.Gy. Bev Merestechn. 2007.02.13.

Az előadások a következő témára: "Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba Tárgyalapok és a „LabVIEW” rendszer Takács György 1. előadás 2007. 02. 13. T.Gy. Bev Merestechn. 2007.02.13."— Előadás másolata:

1 Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba Tárgyalapok és a „LabVIEW” rendszer
Takács György 1. előadás T.Gy. Bev Merestechn

2 Minek a méréstechnika műszaki informatikusoknak?
T.Gy. Bev Merestechn

3 Az információs technológiák pillérei
Elektronikus, optikai, mágneses, szoftver, ….. technológiák fejlett termékei, mint építőkövek. (Példák: processzor, fényvezető kábel, mágneses tároló, FFT.) és az építőelemekből nagy rendszerré szerveződött objektumok. (Példák: számítógépek, hálózatok, adattárházak.) Információtartalom „tisztán” informatikai eszközökkel keletkezik és felhasználódik. (Példák: Újság, könyv, film, zene, banki műveletek) Az információ átvitele, közlése, feldolgozása, megjelenítése. (Példák: GSM, műsorszórás, beszédszintézis) T.Gy. Bev Merestechn

4 Melyik pillér fontosabb?
T.Gy. Bev Merestechn

5 A sikeres informatikus mérnök kritériumai
Tudásának pillérei szilárdak (lásd informatika pillérei) Az informatikus mérnök csapatmunkás. Szakmai látókörének kellően ki kell terjednie az alkotótársak területére is. Kommunikálnia kell, érdemi szakmai vitában érvelnie kell. A tudomány alapvető eszköze a kísérlet (a mérés) és az érdemi szakmai viták eldöntésének alapja a műszaki életben legtöbbször mérési eredmény. T.Gy. Bev Merestechn

6 A mérés a történelemben és a műszaki alkotásokban
Már a régi görögök is …. nem csak filozófiai szinten….. Az ókori csodákat nem csak megtervezni kellett, de fantasztikus pontosságú mérések kellettek a kivitelezéshez…. T.Gy. Bev Merestechn

7 Nimes városának vizet szállított kb. 50 km-ről Esése 1:3000 !!!
PONT DU GARD Épült 19 KrE. Nimes városának vizet szállított kb. 50 km-ről Esése 1:3000 !!! Az esés ingadozása kb. 2-% Hosszmérés pontossági követelménye 1: T.Gy. Bev Merestechn

8 Sir Clowdisley Shovell
( ) T.Gy. Bev Merestechn

9 Sir Clowdisley is lost in a fog in the English Channel
Sir Clowdisley is lost in a fog in the English Channel. He gathers the navigators of his fleet to get a definite fix on their location. Satisfied that they are safely off the coast of France, he orders a course home. When a sailor tries to warn him that he's in danger of wrecking on the Scilly Isles, the admiral orders the man hanged as a mutineer. Hours later, his flagship and three other ships of his fleet smash into the rocks. He is swept ashore only to be murdered by a woman who wanted his emerald ring. T.Gy. Bev Merestechn

10 T.Gy. Bev Merestechn

11 A méréstechnikai bevezető szerepe a PPKE informatikus képzésben
A tudáspillérek megszerzése azért is nehéz a dolgok bonyolultságán túl, mert az építőelemek működési elvei nem érzékelhetők. A mérés érzékelhetővé tesz, ezért segít a működési elvek megértésében már a szakmai részletek tanulása előtt. Nem kell félni! Meg kell szokni még a szaktárgyak előtt a mérések stílusát, rendjét, fegyelmét. A méréstechnikai bevezető felvillanthat több elemet e szakma gyönyörűségéből, ezért segít megérteni, hogy érdemes vállalni a kemény alapozó tárgyak gyötrelmeit. T.Gy. Bev Merestechn

12 Mivel foglalkozik ez a tantárgy?
Méréstechnika alapelvei alapfogalmai Alapvető elektronikai ismeretek Alapvető mérési rutin megszerzése Alapvető villamos mennyiségek mérése Mérőműszerek alapvető felépítése (egyedi általános műszerek, számítógépet is tartalmazó műszerek, mérések számítógéppel, virtuális mérőműszerek Nem elektromos jellemzők (idő, távolság, földrajzi hely, stb.) elektromos mérésének alapjai T.Gy. Bev Merestechn

13 Konkrét tananyag I. Első rész – Takács György - előadások
Bevezetés LabWIEW (virtuális mérőműszerek) ELVIS (virtuális és valós mérőműszerek együtt) Feszültség és áram mérése Frekvencia és idő mérése Modellalkotás, hibaszámítás Mintavételezés, kvantálás, jelek felbontása összetevőkre Műholdas helymeghatározás Első rész - laboratóriumi gyakorlatok LabVIEW 2x3 óra ELVIS gyakorlatok 3x3 óra, passzív alkatrészek mérése, feszültségosztó mérése, RC tag mérése GPS bemutató mérés 1x3 óra T.Gy. Bev Merestechn

14 Konkrét tananyag II. Második rész – Kovács Ferenc - előadások
Alapvető elektronikai ismeretek Diódák tranzisztorok Mikrokontrollerek felépítése és programozása Mikrokontroller alkalmazások Második rész - laboratóriumi gyakorlatok Dióda mérés Tranzisztor mérés Mikrokontroller mérés (3x3óra) T.Gy. Bev Merestechn

15 SZÜNET SZÜNET T.Gy. Bev Merestechn. 2007.02.13. Kedd Előadás 10-13
Előadás Takács Gy. Kovács F. 1.NZH + Kovács F. Beveztés Labor Nincs LabView I LabView II Passzív alk. Feszültségosztó GPS RC tag Dióda SZÜNET Tranzisztor . Mikrokontroller !!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!! Pótmérés SZÜNET Kovács F. 2.NZH T.Gy. Bev Merestechn

16 Tanulási segédletek Könyv nincs!
Első rész előadásainak vetített anyaga a honlapomon megjelenik az előadás után Mérésekhez háttéranyagok és mérési utasítások Tihanyi Attila laborvezető honlapján jelennek meg. Második rész – Kovács Ferenc professzor adja meg! T.Gy. Bev Merestechn

17 Tantárgykövetelmények!
Valamennyi mérési feladat elvégzése, Legalább elégséges zárthelyik. Gyakorlati jegy: A zárthelyik érdemjegyből amelyet a mérések előtti villámzárthelyik jegyei és a jegyzőkönyvek módosíthatnak +/- egy jegy értékkel. Felkészülés a mérésekre: A mérési utasítások alapján és a kapcsolódó tananyag ismeretével, amelyet a villámzárthelyi ellenőriz. T.Gy. Bev Merestechn

18 Mérési jegyzőkönyv követelmények!
A mérés helye, ideje, mérőcsoport tagjainak neve A mérési feladat pontos megnevezése, a felhasznált mérőeszközök, szükség szerint a mérési eljárás vázlata. A mérés eredményei (mértékegységgel!!) A mérési eredmények értékelése, értelmezése. A jegyzőkönyv elektronikus formában készül és a mérési feladat leírásában szereplő címre kell elküldeni elektronikus levél mellékleteként. A levél tárgya is adott. Beküldési határidő általában a mérés napján éjfél. Mások mérési eredményeinek átvétele, másolása fegyelmi eljáráshoz vezet. T.Gy. Bev Merestechn

19 Mérőműszerek felépítési elvei
Általános műszerek (analóg és digitális) Célműszerek Számítógépben megvalósuló mérésadatgyűjtő és feldolgozó rendszerek T.Gy. Bev Merestechn

20 Általános célú (amatőr) műszer
T.Gy. Bev Merestechn

21 Brüel&Kjear Hangnyomásszint mérője 2006-as modell
T.Gy. Bev Merestechn

22 T.Gy. Bev Merestechn

23 T.Gy. Bev Merestechn

24 T.Gy. Bev Merestechn

25 AZ ETT-10 TELEFON ÉS KÖZPONT VIZSGÁLÓ
T.Gy. Bev Merestechn

26 T.Gy. Bev Merestechn

27 T.Gy. Bev Merestechn

28 T.Gy. Bev Merestechn

29 A méréstechnika alapelvei, alapfogalmai
Mérés = összehasonlítás Minden mérésnek hibája van! A mérés megzavarja a vizsgált jelenséget! A mérendő és mérő illesztése. Hitelesítés T.Gy. Bev Merestechn

30 Mérés = összehasonlítás
A mérés célja: egy mennyiség értékét célszerű pontossággal meghatározni A mérés feladata: a mérendő mennyiséget egyezményes etalonnal összehasonlítsa Az etalon nincs mindig jelen! Lehet közvetetten is mérni egy használati mérőeszközzel (amelyet leszármaztatás útján etalonnal hitelesítettek). T.Gy. Bev Merestechn

31 etalon Az etalon mérték, mérőeszköz, anyagminta vagy mérőrendszer, amelynek az a rendeltetése, hogy egy mérhető mennyiség egységét, illetve egy vagy több ismert értékét definiálja, megvalósítsa, fenntartsa vagy újraelőállítsa és referenciaként szolgáljon. A rendszeresen mértékek, mérőeszközök vagy anyagminták kalibrálására vagy ellenőrzésére szolgáló etalonokat használati etalonoknak nevezik. T.Gy. Bev Merestechn

32 leszármaztatás (átszármaztatás)
A leszármaztatás (vagy átszármaztatás) az országos etalontól a használati mérőeszközökig húzódó mérések megszakítatlan láncolatának elvégzése, melyek célja a mértékegység átvitele a legpontosabb mérőeszközökről (az etalonokról) a kisebb pontosságú mérőeszközökre, minél kisebb mértékű és feltétlenül ismert nagyságú pontosságveszteség mellett. A leszármaztatás biztosítja a mérési eredmények visszavezethetőségét. A leszármaztatási lánc (vagy visszavezethetőségi lánc) felsőbb szakaszai általában a mérésügyi szerveknél, alsóbb szakaszai különféle laboratóriumokban valósíthatók meg. Kötelező hitelesítésű mérőeszközök esetében a teljes leszármaztatást szakhatóság, azaz a mérésügyi szervek laboratóriumai végzik. T.Gy. Bev Merestechn

33 A mérésügy központi irányító, felügyeleti és ellenőrző szerve az Országos Mérésügyi Hivatal (OMH), a Kormány által kijelölt miniszter irányítása alatt álló, önálló feladat- és hatáskörrel rendelkező központi hivatal T.Gy. Bev Merestechn

34 A Méteregyezmény 1875. május 20-án,
Párizsban tizenhét állam aláírásával jött létre, a méteren alapuló ún. metrikus mértékegységrendszer (a mai SI elõdje) nemzetközi bevezetése, közös etalonokra való visszavezetése és a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal (BIPM) létrehozása és közös hasznosítása érdekében. (Az egyezményt 1921-ben módosították). T.Gy. Bev Merestechn

35 Az OMH Alapmérések II. Főosztály tevékenységéből részlet
Elektromos mérések: elektromos alapmennyiségek mérése (egyen- és váltakozóáram és feszültség mérése, ellenállás-, kapacitás- és induktivitásmérések) idő- és frekvenciamérések váltakozóáramú teljesítmény-, csillapítás- és impedanciamérések közúti sebességellenőrző berendezések típusvizsgálata és hitelesítése villamos kalibrátorok és multiméterek kalibrálása T.Gy. Bev Merestechn

36 Az OMH Metrológiai Főosztály tevékenységéből részlet:
Szoftvervizsgálat: a sorsolásos játékok megfelelőségi vizsgálatának, típusvizsgálatának végzése, rulettasztalok hitelesítése külföldön kidolgozott szoftvervizsgálati eljárások bevezetése és alkalmazása elméleti szakmai munka folytatása a mérési folyamatok megbízhatóságának értékelésére T.Gy. Bev Merestechn

37 1991. Az Országgyűlés megalkotja a mérésügyről szóló évi XLV. törvényt, amely megerősíti, hogy az Országos Mérésügyi Hivatal a mérésügy országos hatáskörű, központi irányító, ellenőrző és felügyeleti szerve. Az OMH zászlaját, címerét, működésének rendjét a szervezeti és működési szabályzat rögzíti. Előbb társult, majd uniós csatlakozásunktól rendes tag a nemzetközi regionális metrológiai szervezetekben (EUROMET, WELMEC). Kölcsönös elismerési megállapodás (MRA) aláírása a BIPM-ben a Méteregyezményt aláírt tagországok között. Részvétel a Nemzeti Akkreditáló Testület tevékenységében. Az EU irányelvekkel harmonizáló magyar jogszabályok kidolgozása. Minőségügyi rendszer bevezetése és működtetése az OMH-ban. 2006: A 206/2006. (XII. 20.) Korm. rendelet 14. § (2) pontja szerint 2007. január 1-től az Országos Mérésügyi Hivatal megszűnik, általános jogutódja a Magyar Kereskedelmi Engedélyezési Hivatal (MKEH). T.Gy. Bev Merestechn

38 A méréstechnika alapelvei, alapfogalmai
Mérés = összehasonlítás Minden mérésnek hibája van! A mérés megzavarja a vizsgált jelenséget! A mérendő és mérő illesztése. Hitelesítés T.Gy. Bev Merestechn

39 Minden mérésnek hibája van!
t.f.h. a mért mennyiség pontos értékét ismerhetnénk (ap) a sokszor elvégzett mérés átlaga ettől eltér (aa) A két érték eltérése a mérési hiba Hr A mérési hiba csökkenthető, ha pontosabb műszerrel, jobb mérési módszerrel mérünk. T.Gy. Bev Merestechn

40 Hr ap x aa T.Gy. Bev Merestechn

41 Rendszeres hiba vagy rendszerhiba csak egy értéke lehet,
A mérési hibák eredete Rendszeres hiba vagy rendszerhiba csak egy értéke lehet, ez az érték meghatározható, ezért korrigálni lehet, a rendszerhiba egyik fajtája a műszerhiba (hitelesítéssel javítható) a rendszerhiba másik fajtája a módszerhiba (nem alkalmas műszer vagy a mérés megzavarja a mérendő objektumot) Véletlen hiba leolvasás hibája mérési körülmények változása (hőmérséklet, hálózati feszültség, légnyomás ingadozása) zaj, külső zavaró jel T.Gy. Bev Merestechn

42 Rendszerhiba vagy véletlen hiba?
József Attila Mondd, mit érlel…. . Mondd mit érlel annak a sorsa, ki sót mér, krumplit, kenyeret, hozomra újságpapirosba s nem söpri le a mérleget; T.Gy. Bev Merestechn

43 A méréstechnika alapelvei, alapfogalmai
Mérés = összehasonlítás Minden mérésnek hibája van! A mérés megzavarja a vizsgált jelenséget! A mérendő és mérő illesztése. Hitelesítés T.Gy. Bev Merestechn

44 A mérés megzavarja a vizsgált jelenséget! A mérendő és mérő illesztése.
Példa: feszültség mérése valóságos voltmérővel R1 R2 Ug U Ug R1 R2 U’ Rm U’= Ug R2 R2+ R1+ R1 Rm U=Ug R2 R1+R2 T.Gy. Bev Merestechn

45 Másik példa: a voltmérő csatlakoztatásával a földvezetéken áram folyik
Ug R2 U’ Rm Rs Rf1 Uzavar T.Gy. Bev Merestechn

46 A méréstechnika alapelvei, alapfogalmai
Mérés = összehasonlítás Minden mérésnek hibája van! A mérés megzavarja a vizsgált jelenséget! A mérendő és mérő illesztése. Hitelesítés T.Gy. Bev Merestechn

47 A hitelesítés fázisai:
A hitelesítés célja annak az elbírálása, hogy a mérőeszköz megfelel-e a mérésügyi követelményeknek. A hitelesítés mérésügyi hatósági tevékenység, melyet csak feljogosított hitelesítő végezhet. A hitelesítés fázisai: annak a megállapítása, hogy a hitelesítendő mérőeszköz az engedélyezett típusnak megfelel-e, méréssel történő vizsgálata annak, hogy a mérőeszköz pontossága megfelel-e a hitelesítési hibahatár követelményének és a hitelesség tanúsító jellel és/vagy okirattal történő igazolása (tanúsítás). T.Gy. Bev Merestechn

48 Micsoda és mire való a LabVIEW
A LabVIEW egy grafikus programnyelv A LabVIEW programok alkalmasak vizsgálatok és mérések létrehozására egy számítógépen, adatgyűjtésre, elemzésre, mérési jegyzőkönyvek készítésére. A LabVIEW programok virtuális eszközök, megjelenésükben és működésükben utánozzák a fizikai eszközöket, műszereket. Építeni, kipróbálni, használni lehet a virtuális műszereket. Platform-semleges, Windows hívők és Linux hívők egyaránt használhatják. T.Gy. Bev Merestechn

49 A LabVIEW elemei Felhasználói kezelői felület, előlap, front panel
Front panel input funkciók: kezelőgombok, kapcsolók, nyomógombok, Front panel output funkciók: kijelzők, LED-ek, mutatós és egyéb műszerek. Block diagram, műszerbelső T.Gy. Bev Merestechn

50 Készítsünk könnyen, gyorsan generátort, oszcilloszkópot, multimétert
Nagyon nehéz??? T.Gy. Bev Merestechn

51 Először tervezzük meg az előlapot!
Legyen az előlapon egy gomb, amivel az amplitúdót szabályozzuk Legyen az előlapon egy gomb, amivel a frekvenciát szabályozzuk Legyen az előlapon egy oszcilloszkóp képernyő Legyen az előlapon még egy analóg és egy digitális voltmérő is T.Gy. Bev Merestechn

52 Áttérés a LabVIEW programra
T.Gy. Bev Merestechn

53 T.Gy. Bev Merestechn

54 Tervezzük meg a műszerbelsőt
Kell egy függvénygenerátor Kell egy jel/effektív érték átalakító Össze kell huzalozni ezeket T.Gy. Bev Merestechn

55 Áttérés a LabVIEW programra
T.Gy. Bev Merestechn

56 T.Gy. Bev Merestechn

57 Utasítás elvek Első párbeszéd panel (új, megnyitás, segítség)
T.Gy. Bev Merestechn

58 T.Gy. Bev Merestechn

59 T.Gy. Bev Merestechn

60 T.Gy. Bev Merestechn

61 T.Gy. Bev Merestechn

62 „huzalozás, futtatás, hibakeresés
T.Gy. Bev Merestechn

63 Mi lesz a mérési gyakorlatokon?
Mindenki egy egyszerű önálló feladatot kap A gyakorlatvezetők segítségével összeállítja, kipróbálja a „műszert” Második lépésben valóságos áramköröket megmérünk virtuális és valóságos műszerek együttesével. Az előadáson elhangzott alapfogalmakat kikérdezzük!!! T.Gy. Bev Merestechn