Fysikalisk mätteknik med ellära, 7,5 hp

Innehåll

Kursen inleds med en introduktion i praktisk kretsteori, inklusive mask- och nodanalys samt tvåpolmodeller. Komponenter som temperaturgivare och kraftgivare introduceras och operationsförstärkarkretsar studeras. Förutom egenskaper hos individuella komponenter behandlas även egenskaper hos mätsystem som helhet. Egenskaper som känslighet och onoggrannhet samt dynamiska egenskaper tas upp och dessutom studeras omvandlare som
bryggor, operations-, differential- och instrumentförstärkare. Funktioner och egenskaper hos instrument som oscilloskop, multimetrar, spänningsaggregat och signalgeneratorer behandlas. Datorgränssnitt och programmering av mätsystem med grafiska programspråk tas upp.

Begränsningar i mätnoggrannhet på grund av yttre störningar och brus diskuteras. Störningsvägar och störningsutbredning behandlas liksom olika sätt att minimera eller eliminera störningar i mätsystem genom skärmning, val av impedansnivåer, filtrering och val av förstärkare. Termiskt brus, brusegenskaper hos passiva komponenter, faslåsteknik samt auto- och korskorrelation diskuteras. Slutligen behandlas dynamiska egenskaper hos första och andra ordningens system och hur dessa egenskaper påverkar mätnoggrannheten vid mätning av tidsvarierande signaler. Ett genomgående tema i kursen är anknytning till kommersiella komponenter och mätsystem i syfte att förmedla ingenjörsmässiga kunskaper. Kursen omfattar två moduler: en teorimodul om 6 hp och en experimentell laborationsmodul om 1,5 hp.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:

• redogöra för funktioner och egenskaper hos laboratorieinstrument som oscilloskop, strömmätare, spänningsmätare och resistansmätare
• redogöra för egenskaper hos vanliga typer av givare för mätning av temperatur, kraft, tryck, vibration och deformation
• beskriva hur ett auto- eller korskorrelationssystem används för att mäta signaler och/eller brusegenskaper.
   

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången
kurs kunna:
 

• analysera lik- och växelspänningskretsar och finna teoretiska spänningsnivåer och strömmar i godtyckliga punkter eller noder
• ersätta ett komplicerat nätverk av spännings- och/eller strömkällor och impedanser med en tvåpol av Norton- eller Thévenintyp
• läsa och förstå datablad för givare, läsa ut storheter som mätområde, utsignal, känslighet, noggrannhet och känslighet för yttre störningar och med hjälp av sådan information kunna uppskatta förväntad mätnoggrannhet
• beräkna det dynamiska felet som funktion av tid eller frekvens för ett första eller andra ordningens mätsystem
• analysera och koppla upp operationsförstärkarkretsar
• koppla in och handha laboratorieinstrument som oscilloskop, strömmätare, spänningsmätare och resistansmätare
• göra en analys av störnivåer som följd av kapacitiv/induktiv/resistiv koppling av yttre störningar, beräkna signal/brusförhållandet och föreslå åtgärder för att förbättra förhållandet mellan signalnivå och störningsnivå
• analysera, koppla in och bestämma egenskaper för en transmissionsledning
• koppla ihop ett störningsskyddat mätsystem med givare, mätinstrument och spänningskällor samt konstruera och använda ett program för automatisk datainsamling och lagring med dator
• visa på progression i förmåga att skriftligt och muntligt kommunicera resultat vid laborativt arbete, särskilt inför fördjupande kurser i fysik.
• visa samarbetsförmåga med andra personer i laborativ miljö.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• visa förmåga att göra bedömningar med hänsyn till vetenskapliga och etiska aspekter vid presentation av resultat vid laborativt arbete.

Behörighetskrav

Univ: Elektromagnetismens grunder, 6 hp, samt Vågfysik och optik, 6 hp, eller motsvarande.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, räkneövningar samt handledning vid laborationer. Laborationerna är obligatoriska.
Student som missat eller inte kunnat slutföra ett obligatoriskt utbildningsmoment vid kurstillfället ska beredas möjlighet att slutföra det vid ett senare kurstillfälle. För mer information, se Regel för betyg och examination, dnr: FS 1.1.-574-22.

Examination

Examinationen på kursens teorimodul sker individuellt i form av en skriftlig salstentamen vid kursens slut. På skriftlig salstentamen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). Examinationen på kursens laborationsmodul sker i grupp, med individuell bedömning, genom skriftliga rapporter och muntliga redovisningar. På skriftliga rapporter och på muntliga redovisningar sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G).

På hela kursen ges något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). För att bli godkänd på hela kursen krävs att alla moduler är godkända. Under förutsättning att alla moduler är godkända blir betyget på hela kursen detsamma som på teorimodulen. Den som godkänts i ett prov får inte undergå förnyat prov för högre betyg.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regel för betyg och examination, dnr: FS 1.1-574-22.

Examinator kan besluta om avsteg från kursplanens examinationsform. Individuell anpassning av examinationsformen ska övervägas utifrån studentens behov. Examinationsformen anpassas inom ramen för kursplanens förväntade studieresultat. Student som har behov av en anpassad examination ska senast 10 arbetsdagar innan examinationen begära anpassning hos kursansvarig institution. Examinator beslutar om anpassad examination som sedan meddelas studenten.

Tillgodoräknande
Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Fysikalisk mätteknik 7,5 hp (5FY190) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna. I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla eller kursen slutat erbjudas.