Teoria i metody przetwarzania sygnałów

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu
ELEKTROTECHNIKA
(Nazwa kierunku studiów)
Przedmiot: Teoria i metody przetwarzania sygnałów
Typ przedmiotu/modułu:
Rok: trzeci
Kod przedmiotu: E34/2_D
obowiązkowy
obieralny
Semestr: szósty
Nazwa specjalności: wszystkie specjalności
Studia stacjonarne
Rodzaj zajęć:
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Liczba punktów ECTS:
X
Studia niestacjonarne
Liczba godzin:
15
15
2
C1
C2
C3
Cel przedmiotu
Znajomość podstaw teorii sygnałów i zakresu jej stosowania.
Znajomość cyfrowych sposobów pomiaru oraz przetwarzania sygnałów.
Umiejętności i kompetencje z zakresu analizy i przetwarzania sygnałów.
1
2
3
Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji
Znajomość podstawowych zagadnień z matematyki wyższej
Znajomość obsługi i budowy komputera na poziomie podstawowym.
Znajomość podstaw metrologii, elektroniki algorytmiki i podstaw informatyki
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
X
Efekty kształcenia
W zakresie wiedzy:
Posiada wiedzę z zakresu teorii, kondycjonowania i akwizycji sygnałów.
Zna podstawy zastosowań urządzeń kontrolno-pomiarowych do badania sygnałów.
W zakresie umiejętności:
Posiada umiejętność posługiwania się i tworzenia wirtualnych narzędzi komputerowych
stosowanych do pomiaru wielkości elektrycznych.
Potrafi zastosować model matematyczny do przetworzenia i analizy danych pomiarowych
W zakresie kompetencji społecznych:
Rozumie problem odpowiedzialności za rzetelność procesu pomiarowego
Treści programowe przedmiotu
Forma zajęć – wykłady
Treści programowe:
W1
W2
W3
W4
Wprowadzenie do problematyki przetwarzania sygnału elektrycznego, definicje i
klasyfikacje sygnałów, sygnały ciągłe w dziedzinie czasu.
Przekształcenia całkowe, przekształcenie Fouriera i przekształcenie Hilberta.
Szereg Fouriera, rozkład sygnału okresowego w szereg Fouriera, widmo sygnału.
Filtracja sygnałów, klasyfikacja filtrów, filtry pasywne i aktywne. charakterystyki
częstotliwościowe i ich aproksymacje, projektowanie filtrów.
Właściwości przetworników pomiarowych. Sygnały pomiarowe: dziedzina opisu
właściwości sygnałów: amplitudowa, czasowa, częstotliwościowa; podział
Liczba
godzin:
2
3
3
3
W5
W6
sygnałów fizycznych; parametry sygnałów zdeterminowanych; sygnały
stochastyczne.
Przetwarzanie i akwizycja sygnałów dla mierzonych wielkości fizycznych;
klasyfikacja błędów pomiarowych; Przetworniki pomiarowe: właściwości statyczne
i dynamiczne przetworników, charakterystyki; przetworniki rzeczywiste. Błąd
dynamiczny; wyznaczanie właściwości dynamicznych układów fizycznych w
dziedzinie częstotliwości, czasu.
Charakterystyki statyczne toru pomiarowego. Przetwarzanie analogowo – cyfrowe
(A-C) i cyfrowo – analogowe (C-A): próbkowanie, kwantowanie i kodowanie
sygnałów. Wprowadzenie do zagadnień aplikacji algorytmów sztucznych sieci
neuronowych. Wybrane metody analizy sygnałów nieokresowych
Suma godzin:
2
2
15
Forma zajęć – laboratorium
Treści programowe:
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
1
2
3
4
5
6
7
F1
F2
F3
P1
P2
Prezentacja działania kart pomiarowych
Parametry akwizycji danych
(kwantowanie sygnału, zakresy wielkości wejściowych)
Parametry akwizycji danych (kwantowanie czasu, dobór parametrów akwizycji
danych)
Przetworzenie sygnału, wartości uśrednione, pomiary mocy czynnej
Badanie częstotliwości i amplitudy, kryterium Nyquista
Rejestrator temperatury, uśrednianie sygnału
Kolokwium zaliczeniowe
Suma godzin:
Liczba
godzin:
1
2
3
3
3
2
1
15
Narzędzia dydaktyczne
Wykład w formie prezentacji multimedialnej.
Sala wykładowa z ekranem, projektorem multimedialnym oraz sprzętem komputerowym z
oprogramowaniem PowerPoint.
Rozwiązanie zadania na podstawie instrukcji do ćwiczeń laboratoryjnych.
Prelekcja w ramach ćwiczeń laboratoryjnych, przedstawienie tematu i propozycji rozwiązania
w sposób subiektywny.
Metoda przypadku polegająca na wstępnym zapoznaniu z rzeczywistym problemem
inżynierskim i zebraniu dodatkowych informacji o tym zagadnieniu.
Sala komputerowa ze sprzętem klasy PC pracującym pod nadzorem systemu Windows,
wyposażonymi w wielofunkcyjne karty akwizycji danych.
Oprogramowanie: LabVIEW.
Sposoby oceny
Ocena formująca:
Krótkie, niezapowiedziane pytania testowe lub problemowe na początku zajęć
laboratoryjnych
Ocena premiująca na podstawie dyskusji podczas zajęć laboratoryjnych na postawione
pytania kluczowe.
Sprawozdania z każdego ćwiczenia laboratoryjnego.
Ocena podsumowująca:
Ocena na podstawie egzaminu końcowego.
Zaliczenie na podstawie oceny wynikającej z ocen cząstkowych
Obciążenie pracą studenta
Forma aktywności
Średnia liczba godzin na realizowanie aktywności
Godziny kontaktowe z wykładowcą, realizowane
w formie zajęć dydaktycznych – łączna liczba
30
godzin w semestrze
Godziny kontaktowe z wykładowcą realizowane w
formie (np. konsultacji) – łączna liczba godzin w
semestrze
Przygotowanie się do zajęć – łączna liczba godzin
w semestrze
Suma
30
Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu
2
1
2
3
4
Literatura podstawowa i uzupełniająca
Szabatin J., Podstawy teorii sygnałów, WKŁ, Warszawa 2003
Nawrocki W. Komputerowe systemy pomiarowe WKŁ
Lesiak P., Świsulski D.: Komputerowa technika pomiarowa w przykładach. Agenda Wydawnicza
PAK, Warszawa 2002
Adamowicz K., Winiecki W. Struktura i organizacja systemów pomiarowych.
Efekt
kształcenia
Macierz efektów kształcenia
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
EK6
EK7
Odniesienie
danego efektu
kształcenia do
efektów
zdefiniowanych
dla całego
programu (PEK)
Stopień w jakim
efekty
kształcenia
związane są
z przedmiotem
E1A_W04
E1A_W16
E1A_W10
E1A_W16
E1A_U02
E1A_U04
E1A_U08
++
++
+
++
+
++
++
E1A_U02
E1A_U09
E1A_K02
E1A_U04
E1A_W04
E1A_W16
E1A_W10
E1A_W16
+
+
+
+
++
++
+
++
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
Sposoby oceny
C1, C2, C3
W1,W2,W5
1,2,6,7
P1
1,2,6,7
P1
1,2,3,4,5,6,7
F1,F2,F3,P2
1,2,3,4,5,6,7
F1,F2,F3,P2
C2, C3
C1, C2, C3
C2, C3
W1,W3,W4,
W5
W1,W3,W4,
W5,W6,
L1,L2,L3,L4,L6
W1,W3,W4,
W5,W6,
L1,L2,L3,L5
C1
L1,L7
1,2,3,4,5,6,7
F3
C1, C2, C3
W1,W2,W5
1,2,6,7
P1
C2, C3
W1,W3,W4,
W5
1,2,6,7
P1
Formy oceny - szczegóły
Na ocenę
2 (ndst)
Na ocenę
3 (dst)
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
EK1
Na ocenę
3+ (dst+)
EK2
EK3
EK4
EK5
EK1
Na ocenę
4 (db)
EK2
EK3
EK4
Na ocenę
4+ (db+)
EK5
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
EK1
EK2
Na ocenę
5 (bdb)
EK3
EK4
EK5
Nie zna podstaw teorii sygnałów
Nie zna podstawowych sposobów akwizycji sygnału
Nie umie teorii sygnałów
Nie potrafi wskazać modelu matematycznego do przygotowania eksperymentu
Nie zna podstawowych zasad określania wiarygodności pomiaru
Zna podstawy teorii sygnałów
Zna podstawy i sposoby akwizycji sygnału
Nie teorie sygnałów
Potrafi wskazać model matematyczny do przygotowania eksperymentu
Zna podstawowe zasady określania wiarygodności pomiaru
Zna podstawy teorii sygnałów, akwizycji danych oraz potrafi wymienić podstawowe
parametry charakteryzujące proces pomiaru
Potrafi omówić cechy protokołów sygnałów
Umie pobrać dane z bufora karty pomiarowej i przedstawić jako graficzną reprezentację
sygnału
Potrafi wykorzystać model matematyczny do przygotowania eksperymentu
Zna wpływ wiarygodności pomiaru na ocenę i koszty eksperymentu
Zna podstawy teorii sygnałów, akwizycji danych oraz potrafi dobrać podstawowe parametry
charakteryzujące proces pomiaru
Potrafi wyczerpująco omówić cechy sygnałów
Umie pobrać dane z bufora karty pomiarowej i wykonać ich przetworzenia
Potrafi wykorzystać model matematyczny do przygotowania eksperymentu i wskazać jego
główne parametry
Potrafi scharakteryzować problematykę pomiaru wiarygodnego
Potrafi wyczerpująco wyjaśnić aspekty procesu akwizycji danych
Potrafi wyczerpująco omówić cechy omawianych kanałów komunikacyjnych
Potrafi napisać program obsługi i przetworzenia danych z karty pomiarowej
Potrafi przeprowadzać analizę danych w oparciu o model matematyczny
Potrafi zaprojektować eksperyment z oceną wiarygodności
Potrafi wyczerpująco wyjaśnić aspekty procesu akwizycji danych i ich przetworzenia
Potrafi wyczerpująco omówić cechy omawianych kanałów komunikacyjnych ze wskazaniem
obszarów ich wykorzystania
Potrafi napisać program obsługi i przetworzenia danych z karty pomiarowej z opracowaną
kontrolą błędów.
Potrafi przeprowadzać analizę danych w oparciu o model matematyczny ze wskazaniem
uproszczeń i przybliżeń
Potrafi zaprojektować eksperyment z oceną wiarygodności i oszacować dokładność
metodami statystycznymi
Prowadzący zajęcia:
Jednostka organizacyjna:
Tomasz Giżewski
Instytut Nauk Technicznych i Lotnictwa