Komputerowe techniki pomiarowe 390-FS2-1KTP

Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy
Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne.
Poziom kształcenia: studia drugiego stopnia
Rok studiów/semestr: 1. rok/2. semestr
Punkty ECTS: 4
Wymagania wstępne:

Bilans nakładu pracy studenta:
- udział w wykładach (30 godz.),
- udział w laboratoriach (30 godz.),
- udział w konsultacjach (15 godz.),
- praca własna studenta w domu (25 godz.),

Wskaźniki ilościowe:
- nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 3 ECTS;
- nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 1 ECTS.

Zasady użycia sztucznej inteligencji (SI):
Podczas zajęć dozwolone jest korzystanie z systemów SI w zakresie:
1. Tłumaczenia maszynowego tekstów źródłowych z języków obcych.
2. Wyszukiwania i organizowania źródeł naukowych.
3. Tworzenia symulacji i modelowania omawianych na wykładzie zjawisk fizycznych.

Podczas egzaminu niedozwolone jest korzystanie z systemów SI.
W przypadku stwierdzenia naruszeń powyższych zasad, osoba kształcąca się może zostać pociągnięta do odpowiedzialności na podstawie odrębnych przepisów dyscyplinarnych.

Zakres tematów:
Wykład:
-Komputer jako urządzenie dla akwizycji danych. Historia i zasady działania.
-Pojęcia podstawowe (pomiar, eksperyment, dane, przyrządy podstawowe, układ pomiarowy)
-Organizacja i klasyfikacja systemów pomiarowych.
-Budowa i zasada działania komputerowego sytemu pomiarowego (schemat funkcjonalny, charakterystyka). Procesory i kontrolery.
-Podstawowe sygnały pomiarowe (klasyfikacja, charakterystyka, parametry). -Cyfrowe przetwarzanie w układzie pomiarowym.
-Zegar w układzie pomiarowym. Generator kwarcowy, sygnały taktujące. Pomiar czasu.
-Standardowe komputerowe interfejsy pomiarowe.
-Rodzaje transmisji danych.
-Interfejsy równolegle i szeregowe
-Specjalistyczne komputerowe karty pomiarowe DAQ.
-Przetworniki optyczne, matrycy CCD, CMOS.
-Czujniki pomiarowe wielkości fizycznych (położenia, obrotu, przesunięcia, siły, temperatury, pojemności, światła, ciśnienia, dźwięku, pola magnetycznego).
-Czujniki i detektory specjalistyczne.
-Sterowanie w układzie pomiarowym (silniki, skanery).
-Wprowadzenie do programowania graficznego LabVIEW (struktura, konstrukcje, obiekty, formaty danych, reprezentacja danych).
-Przyrządy wirtualne realizowane w oparcie o LabVIEW.
-Zasada budowy internetowego eksperymentu fizycznego "on-line" (konfiguracja, schemat, transmisja, wykonanie pomiaru)
-Technika pomiarowa lock-in.

Laboratorium:
-Wprowadzenie do zasad korzystania z przyrządów i zestawów
laboratoryjnych. Zasady pracy w laboratorium oraz BHP. Przekazanie
informacji na temat źródeł literaturowych oraz strony internetowych
poświęconej laboratorium.
-Zapoznania się z oprogramowaniem do analizy, przetwarzania oraz
obróbki danych pomiarowych.
-Komputerowo wspomagane ćwiczenia:
--Badanie wahadła matematycznego.
--Badanie drgań tłumionych w układzie wahadła sprężynowego.
--Rezonans w układzie RLC, wyznaczenie podstawowych parametrów.
--Badanie promieniowania żarówki oraz wyznaczenia zależności natężenia
światła w funkcji odległości.
--Badanie procesów ładowania i rozładowania kondensatora w układzie RC.
--Sprawdzenie prawa Malusa.
--Wyznaczenie prędkości dźwięku w powietrzu.
--Sprawdzenie prawa indukcji Faradaya.
--Ćwiczenie z promieniotwórczości.
--Efekt fotoelektryczny.
--Wybrane doświadczenie internetowe.
-Elementy programowania w języku LabVIEW

W cyklu 2024:

Profil studiów: ogólnoakademicki.
Forma studiów: stacjonarne.
Moduł: metody matematyczne i komputerowe, przedmiot obowiązkowy.
Dziedzina i dyscyplina nauki: nauki fizyczne, fizyka.
Rok studiów, semestr: 1 rok, 2 semestr, studia II stopnia.
Wymagania wstępne: brak.
Metody dydaktyczne: wykład, ćwiczenia laboratoryjne, dyskusje, konsultacje, samodzielne studiowanie.
Punkty ECTS: 4.
Bilans nakładu pracy studenta: wykład (30 godzin), laboratorium (30 godzin), przygotowanie do zajęć (20 godzin), udział w konsultacjach przedmiotowych (5 godzin), przygotowanie do egzaminu końcowego i udział w egzaminie (13+2 godziny).
Wskaźniki ilościowe: wykład (1.2 punktów ECTS), laboratorium (1.2 punktów ECTS), przygotowanie do zajęć (0.8 punktów ECTS), udział w konsultacjach przedmiotowych (0.2 punktów ECTS), przygotowanie do egzaminu końcowego i udział w egzaminie (0.6 punktów ECTS).
Zakres tematów:
Wykład:
-Pojęcia podstawowe (pomiar, eksperyment, dane, przyrządy podstawowe, układ pomiarowy)
-Organizacja i klasyfikacja systemów pomiarowych.
-Budowa i zasada działania komputerowego sytemu pomiarowego (schemat funkcjonalny, charakterystyka)
-Podstawowe sygnały pomiarowe (klasyfikacja, charakterystyka, parametry). -Cyfrowe przetwarzanie w układzie pomiarowym.
-Zegar w układzie pomiarowym. Generator kwarcowy, sygnały taktujące. Pomiar czasu.
-Standardowe komputerowe interfejsy pomiarowe.
-Rodzaje transmisji danych.
-Interfejsy bazujące na standardzie VXI.
-Komputerowe karty pomiarowe DAQ.
-Przetworniki optyczne, matrycy CCD, CMOS.
-Czujniki pomiarowe wielkości fizycznych (położenia, obrotu, przesunięcia, siły, temperatury, pojemności, światła, ciśnienia, dźwięku, pola magnetycznego).
-Czujniki i detektory specjalistyczne.
-Sterowanie w układzie pomiarowym (silniki, skanery).
-Wprowadzenie do programowania graficznego LabVIEW (struktura, konstrukcje, obiekty, formaty danych, reprezentacja danych).
-Przyrządy wirtualne realizowane w oparcie o LabVIEW.
-Zasada budowy internetowego eksperymentu fizycznego "on-line" (konfiguracja, schemat, transmisja, wykonanie pomiaru)
-Technika pomiarowa - skaningowe mikroskopia tunelowa, sił atomowych oraz
magnetycznych (zasada, schemat, przetwarzanie i analiza danych)
-Technika pomiarowa - techniki rezonansowe w pomiarach właściwości magnetycznych (zasada, schemat, przetwarzanie i analiza danych)
-Technika pomiarowa - techniki wykorzystujące obrazowanie sonograficzne (zasada, schemat, przetwarzanie i analiza danych)
Laboratorium:
-Wprowadzenie do zasad korzystania z przyrządów i zestawów
laboratoryjnych. Zasady pracy w laboratorium oraz BHP. Przekazanie
informacji na temat źródeł literaturowych oraz strony internetowych
poświęconej laboratorium.
-Zapoznania się z oprogramowaniem do analizy, przetwarzania oraz
obróbki danych pomiarowych.
-Komputerowo wspomagane ćwiczenia:
--Badanie wahadła matematycznego.
--Badanie drgań tłumionych w układzie wahadła sprężynowego.
--Rezonans w układzie RLC, wyznaczenie podstawowych parametrów.
--Badanie promieniowania żarówki oraz wyznaczenia zależności natężenia
światła w funkcji odległości.
--Badanie procesów ładowania i rozładowania kondensatora w układzie RC.
--Sprawdzenie prawa Malusa.
--Wyznaczenie prędkości dźwięku w powietrzu.
--Sprawdzenie prawa indukcji Faradaya.
--Ćwiczenie z promieniotwórczości.
--Efekt fotoelektryczny.
--Wybrane doświadczenie internetowe.
-Elementy programowania w języku LabVIEW

W cyklu 2025:

Tryb prowadzenia przedmiotu

w sali

Założenia (opisowo)

Celem przedmiotu jest nauczenie podstawowych technik komputerowych stosowanych w fizyce doświadczalnej.

Koordynatorzy przedmiotu

W cyklu 2024:

Iosif Sveklo

W cyklu 2025:

AAntek AAntkowski
Iosif Sveklo

Rodzaj przedmiotu

obowiązkowe

Efekty kształcenia

Wiedza, absolwent zna i rozumie:
KP7_WG3 w pogłębionym stopniu metody obliczeniowe do rozwiązywania problemów fizycznych w zakresie komputerowych technik pomiarowych;

Umiejętności, absolwent potrafi:
KP7_UU2 nieustanie uczyć się oraz inspirować i organizować proces uczenia się innych osób.

Kompetencje społeczne, absolwent jest gotów do:
KP7_KK1 krytycznej oceny posiadanej wiedzy i odbieranych treści;
KP7_KK2 uznawania znaczenia wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych;
KP7_KK3 współpracy z ekspertami w przypadku trudności z samodzielnym rozwiązaniem problemów;
KP7_KO1 wypełniania zobowiązań społecznych oraz negowania dezinformacji w zakresie zdobytej wiedzy;

Kryteria oceniania

Po zakończeniu całego cyklu zajęć odbędzie się końcowy egzamin - w postaci prezentacji zawierającej 3 wybrane tematy z wykładów + odpowiedzi na pytania. Każde pytanie jest oceniane od 2 do 5 punktów, co sumarycznie daje:

13.6-15 bardzo dobry 5
12.1-13.5 dobry plus 4,5
10.6- 12 dobry 4
9.1-10.5 dostateczny plus 3,5
7.6-9.0 dostateczny 3
0-7.5 niedostateczny 2

Laboratorium: ocena końcowa oparta na ocenach ze sprawozdań z komputerowo wspomaganych doświadczeń fizycznych oraz z pracy na zajęciach

Literatura

H. Szydłowski „Pracownia fizyczna wspomagana komputerem", Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2003.
W. Nawrocki ”Komputerowe systemy pomiarowe” Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 2002.
J. Park, S. Mackay Practical Data Acquisition for Instrumentation and Control Systems, Newnes, 2003
M. Di Paolo Emilio Data Acquisition Systems - From Fundamentals to Applied Design, Springer, 2013

W cyklu 2024:

H. Szydłowski „Pracownia fizyczna wspomagana komputerem", Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2003.
W. Nawrocki ”Komputerowe systemy pomiarowe” Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 2002.

W cyklu 2025:

H. Szydłowski „Pracownia fizyczna wspomagana komputerem", Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2003.
W. Nawrocki ”Komputerowe systemy pomiarowe” Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 2002.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 390-FS2-1KTP w USOSweb