Ηλεκτρικές Μετρήσεις

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Σκοπός του μαθήματος είναι να βοηθήσει τους/τις φοιτητές/ήτριες να εξοικειωθούν με τις έννοιες, τα μεγέθη και τους κανόνες της Μετρολογίας καθώς και να μάθουν τις βασικές διατάξεις και τα όργανα μέτρησης που θα κλιθούν να χρησιμοποιήσουν σε κάθε δραστηριότητα τους στην οποία θα πρέπει να εκτελεστούν ηλεκτρικές μετρήσεις. Πιο συγκεκριμένα:

• Να γνωρίζουν το Διεθνές Σύστημα μονάδων και τα πρότυπα μονάδων μέτρησης ηλεκτρικών μεγεθών, και να μπορούν να χειριστούν πράξεις σε διαφορετικά συστήματα και μονάδες.
• Να κατανοήσουν το σημαντικότατο ρόλο που έχουν οι μετρήσεις σε κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα.
• Να κατανοήσουν τα είδη και τις πηγές σφάλματος στις μετρήσεις, καθώς και τη μεθοδολογία εξάλειψης – απομείωσης τους.
• Να εφαρμόζουν όλες τις σύγχρονες τεχνικές επεξεργασίας των μετρήσεων και υπολογισμού μεγεθών ανάλογα με την εφαρμογή την οποία έχουν.
• Να μπορούν να κατανοούν τα χαρακτηριστικά των οργάνων και με βάση αυτά να επιλέγουν το καταλληλότερο για την εκτέλεση των επιθυμητών μετρήσεων, καθώς και να χρησιμοποιούν αξιόπιστα όργανα.
• Να μπορούν να διεξάγουν μετρήσεις και να εφαρμόζουν στην παρουσίαση των αποτελεσμάτων τα διεθνή πρότυπα υπολογισμού τιμής μέτρησης και αβεβαιότητας αυτής.
• Να μπορούν να σχεδιάζουν / επιλέγουν διατάξεις μέτρησης και να προσδιορίζουν το σφάλμα που αυτές επιφέρουν, για να μπορούν να μετρήσουν τα απαιτούμενα ηλεκτρικά μεγέθη, όταν τα όργανα που διαθέτουν δεν μπορούν να μετρήσουν στις κατάλληλες κλίμακες.
• Να μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα παλμογράφο ακόμα και όταν δεν διαθέτουν το τεχνικό εγχειρίδιο του, και να εκτελούν μετρήσεις σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών που περιλαμβάνει όλα τα πεδία της επιστήμης του Ηλεκτρολόγου και Ηλεκτρονικού Μηχανικού που θεραπεύει το Τμήμα.

 

Εργαστήριο :
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του εργαστηριακού μαθήματος ο/η φοιτητής/ήτρια θα είναι ικανός/η να:

• χρησιμοποιεί τον εξοπλισμό του εργαστηρίου που σχετίζεται με το συγκεκριμένο μάθημα τηρώντας πάντα τους κανόνες ασφαλείας του εργαστηρίου.
• υπολογίζει την τιμή μια ωμικής αντίστασης με χρήση βολτομέτρου και αμπερομέτρου και ακολούθως να εκτιμά τα σφάλματα μέτρησης.
• υπολογίζει τη χωρητικότητα ενός ιδανικού πυκνωτή και το συντελεστή επαγωγής ενός πραγματικού πηνίου.
• ορίζει το δυναμικό σημείου ενός κυκλώματος, να αναγνωρίζει τις μεθόδους μέτρησης αντίστασης γείωσης, να επιλέγει και να εφαρμόζει μία από αυτές.
• σχεδιάζει το κύκλωμα και να χρησιμοποιεί τη γέφυρα Murray για τον προσδιορισμό της θέσης σφάλματος καλωδίου.
• χρησιμοποιεί τη γέφυρα Wheatstone για τον υπολογισμό μίας αντίστασης
• περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας ενός μετασχηματιστή τάσης ή έντασης και να υπολογίζει τα μεγέθη αυτά κάνοντας χρήση των μετασχηματιστών αυτών.
• κατονομάζει τα φυσικά μεγέθη που μπορούν να μετρηθούν με τη χρήση ενός παλμογράφου, να εξηγεί τη λειτουργία του αλλά και να τον χειρίζεται.

 

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών
• Λήψη Αποφάσεων
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
• Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Α. ΘΕΩΡΙΑ
Το αντικείμενο της θεωρίας αποτελείται από τις ακόλουθες ενότητες :

1. 1η Ενότητα: Συστήματα μονάδων: Ιστορικά στοιχεία μονάδων μέτρησης. Συστήματα Μονάδων Μέτρησης. Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων Μέτρησης (S.I.). Σύγχρονες Μονάδες Μέτρησης και Πρότυπα Μονάδων Μέτρησης. Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών.
2. 2η Ενότητα: Θεωρία Σφαλμάτων: Σφάλματα Μετρήσεων. Ταξινόμηση, ανάλυση, προσδιορισμός. Στατιστική επεξεργασία μετρήσεων. Στατιστικές Κατανομές. Γραμμική, πολυωνυμική και ημιτονική παρεμβολή. Μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων. Σφάλματα άμεσων και έμμεσων μετρήσεων. Μέθοδοι απομείωσης. Αβεβαιότητες τύπου Α και τύπου Β. Διεθνές πρότυπο προσδιορισμού αβεβαιότητας μετρήσεων GUM.
3. 3η Ενότητα: Όργανα και διατάξεις μετρήσεων: Στατικά και δυναμικά χαρακτηριστικά οργάνων. Συνάρτηση μεταφοράς οργάνων και διατάξεων μέτρησης. Αναλογικά και ψηφιακά όργανα. Γενικές κατασκευαστικές έννοιες και περιγραφές. Ανάλυση βασικών τύπων ηλεκτρομηχανικών, αναλογικών και ηλεκτρονικών οργάνων (όργανα κινητού πηνίου, διασταυρούμενων πηνίων, ηλεκτροστατικά, κλπ).
4. 4η Ενότητα: Βασικές διατάξεις μέτρησης: Ιδανικός και πραγματικός πυκνωτής. Ιδανικό και πραγματικό πηνίο. Μετρήσεις με χρήση κυκλωμάτων αμπερομέτρου – βολτομέτρου. Καταμεριστές τάσης, ωμικοί, χωρητικοί και μεικτοί. Μετασχηματιστές οργάνων μέτρησης, τάσης και έντασης, σύνδεση και προσδιορισμός σφαλμάτων λειτουργίας.
5. 5η Ενότητα: Μέθοδοι ισορροπίας – Γέφυρες: Γέφυρες συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος. Γέφυρες Wheatstone, Kelvin, Sauty – Wien, Schering, Wien – Robinson, Maxwell, Hay, Heaviside.
6. 6η Ενότητα: Παλμογράφοι: Γενικά περί παλμογράφων. Λειτουργία Παλμογράφων. Αναλογικοί παλμογράφοι. Παλμογράφοι Ψηφιακής Αποθήκευσης. Παλμογράφοι Ψηφιακού Φωσφόρου. Ψηφιακοί Παλμογράφοι Μεικτού Σήματος – Μεικτού Πεδίου. Παλμογράφοι Ψηφιακής Δειγματοληψίας. Δειγματοληψία. Ορολογία Παλμογράφου. Χειρισμοί – Λειτουργίες – Ρυθμίσεις Παλμογράφων. Τεχνικές Μέτρησης διαφόρων σημάτων και ανάλυσης με χρήσης παλμογράφων .

 

Β. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ

Το αντικείμενο του Εργαστηρίου αποτελείται από τις ακόλουθες ανεξάρτητες ενότητες :

1. 1η Ενότητα: Μέτρηση αντιστάσεως με βολτόμετρο και αμπερόμετρο.
2. 2η Ενότητα: Μέτρηση επαγωγής πηνίου και χωρητικότητας πυκνωτή
3. 3η Ενότητα: Δυναμικό – Μέτρηση αντίστασης γείωσης
4. 4η Ενότητα: Μέθοδος MURRAY
5. 5η Ενότητα: Γέφυρα WHEATSTONE
6. 6η Ενότητα: Μετασχηματιστές μετρήσεων
7. 7η Ενότητα: Παλμογράφος

 

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Γλώσσα Αξιολόγησης: Ελληνική,
Θεωρία
Γραπτή Εξέταση: 100%

Εργαστήριο
-εβδομαδιαίες ατομικές γραπτές εξετάσεις
-εβδομαδιαίες ομαδικές τεχνικές εκθέσεις
-γραπτή τελική εξέταση
-πρακτική τελική εξέταση

Ο βαθμός του μαθήματος προκύπτει:
70% x Βαθμός θεωρίας + 30% x Βαθμός εργαστηρίου

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Ψωμόπουλος Κ.Σ., (2013), Ηλεκτρικές Μετρήσεις. Εκδόσεις Τσότρας, Αθήνα.
2. Μαθιουλάκης Μ.Ε., (2004), Μέτρηση, Ποιότητα Μέτρησης και Αβεβαιότητα, Ελληνική Ένωση Εργαστηρίων, Αθήνα
3. Fridman A.E., (2012), The Quality of Measurements: A Metrological Reference, Springer Science+Business Media, New York
4. Fornasini P, (2008), The Uncertainty in Physical Measurements: An Introduction to Data Analysis in the Physics Laboratory, Springer Science+Business Media, New York
5. Gertsbakh I., (2003), Measurement Theory for Engineers, Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH, New York
6. Rabinovich S.G., (2013), Evaluating Measurement Accuracy: A Practical Approach, Springer Science+Business Media, New York
7. Γαστεράτος Α., Μουρούτσος Σ.Γ., Ανδρεάδης Ι., (2013), Τεχνολογία Μετρήσεων Αισθητήρια, Εκδόσεις Τσότρας, Αθήνα
8. Θεοδώρου Ν., (2004), Ηλεκτρικές Μετρήσεις, Τεύχος Ι: Κλασσικές Μετρήσεις, Εκδόσεις Συμμετρία, Αθήνα.
9. ΑΒΒ, (2011), Made to measure. Practical guide to electrical measurements in low voltage switchboards, ΑΒΒ, Sweden.
10. ISO, (1995), Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. 2nd ed., Geneva
11. Διαδικτυακή Βιβλιογραφία (ανανεώνεται σε ετήσια βάση)
12. Εργαστηριακές Ασκήσεις – Διδακτικές Σημειώσεις