Цифрові технології в метрології

Мета вивчення дисципліни – надання здобувачу вищої освіти системних знань і прак-тичних навичок щодо застосування цифрових технологій у метрології, забезпечення точнос-ті, надійності та відтворюваності вимірювань, формуючи здатність аналізувати вимірюваль-ні процеси, обирати методи їх цифрової обробки та приймати обґрунтовані технічні рішен-ня. У процесі вивчення дисципліни студенти набувають компетентностей у використанні сучасних комп’ютеризованих вимірювальних систем, методів автоматизованої обробки да-них у різних технічних та наукових застосуваннях..
Практичне значення та використання отриманих знань – д дисципліна «Цифрова метроло-гія» формує у здобувачів здатність застосовувати цифрові методи вимірювань, обробки та аналізу даних для забезпечення точності та надійності вимірювальних процесів у технічних і наукових системах. Отримані знання дозволяють: аналізувати та оцінювати точність циф-рових вимірювальних систем; приймати обґрунтовані технічні рішення для забезпечення надійності та ефективності функціонування вимірювальних систем; впроваджувати автома-тизовані та цифрові методи збору, обробки та інтерпретації метрологічних даних.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1. «Цифрові технології в метрології: базові поняття та сучасні тенденції»
Лекція 2. «Цифровізація та цифрова трансформація метрології»
Лекція 3. «Метрологія як частина інфраструктури якості (QI)»
Лекція 4. «Структура та класифікація цифрових вимірювальних систем»
Лекція 5. «Мікропроцесорні та мікроконтролерні засоби у цифровій метрології»
Лекція 6. «Інтерфейси та протоколи комп’ютеризованих вимірювальних систем (RS, HART, MODBUS, CAN)».
Лекція 7. «Програмно-апаратні засоби цифрових вимірювальних систем»
Лекція 8. «Цифрові методи збору, обробки та візуалізації вимірювальних даних»
Лекція 9. «Оцінювання невизначеності результатів цифрових вимірювань»
Лекція 10. «Метрологічне забезпечення цифрових вимірювань: калібрування, валіда-ція»
Лекція 11. «Цифрові сертифікати відповідності та цифрові калібрувальні сертифікати (D-CoCM, DCC)»
Лекція 12. «Автоматизація вимірювальних процесів і систем керування вимірюван-нями»
Лекція 13. «Інтернет речей (IoT) та хмарні технології в цифровій метрології»
Лекція 14. «Штучний інтелект і цифрові двійники у вимірювальних та випробуваль-них системах».
Лекція 15. «Перспективи розвитку цифрової метрології та стандартизації у світі та в Україні».

Практичні заняття
Практичне заняття № 1 (ПР№1) «Огляд цифрових вимірювальних систем та їх ком-понентів».
Мета заняття: Вивчити основні типи цифрових вимірювальних систем, їх структурою та функціоні елементи; навчитися аналізувати вимоги до точності, розрядності та швидкодії цифрових засобів вимірювальної техніки.
Практичне заняття № 2 (ПР№2) «Порівняльний аналіз мікропроцесорів і мікроконт-ролерів у комп’ютеризованих вимірювальних засобах».
Мета заняття: Дослідити архітектури мікропроцесорів та мікроконтролерів, порівня-ти їх технічні характеристики, визначити переваги для застосування у комп’ютеризованих вимірювальних системах.
Практичне заняття № 3 (ПР№3) «Інтерфейси комп’ютерних вимірювальних засобів. HART-протокол»
Мета заняття: Освоїти принципи обміну даними між вимірювальними приладами че-рез інтерфейс HART; дослідити структуру повідомлень, параметри зв’язку та приклади си-муляції передавання даних у віртуальному середовищі.
Практичне заняття № 4 (ПР№4) «Цифровий сертифікат відповідності (D-CoCM) на прикладі електронних ваг у середовищі MS Excel».
Мета заняття: Навчитися представляти метрологічну інформацію про вимірювальні прилади у цифровій формі з використанням Excel та закріпити практичні навички ство-рення цифрових паспортів, протоколів перевірки та ознак контролю придатності.
Практичне заняття № 5 (ПР№5) «Цифрова обробка вимірювальних сигналів»
Мета заняття: Отримати навички застосування методів цифрової фільтрації, дискрет-ного перетворення Фур’є та усереднення сигналів; дослідити вплив цифрової обробки на точність і достовірність вимірювальних результатів.
Практичне заняття № 6 (ПР№6) «Оцінювання невизначеності результатів цифрових вимірювань»
Мета заняття: Навчитися обчислювати складові невизначеності для цифрових вимі-рювань; засвоїти методику оцінки розширеної невизначеності з використанням експериме-нтальних даних у середовищі MS Excel або Scilab.
Практичне заняття № 7 (ПР№7) «Використання штучного інтелекту та цифрових двійників у вимірювальних та випробувальних системах».
Мета заняття: Вивчити принципи створення цифрових двійників вимірювальних процесів; проаналізувати приклади застосування алгоритмів машинного навчання для про-гнозування та оптимізації вимірювань.

Для заочної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1. «Цифрові технології в метрології: базові поняття та тенденції розвитку»
Лекція 2. «Оцінювання невизначеності результатів цифрових вимірювань»

Практичні заняття
Практичне заняття № 1 (ПР№1) «Оцінювання невизначеності результатів цифрових вимірювань».
Мета заняття: Навчитися обчислювати складові невизначеності для цифрових вимі-рювань; засвоїти методику оцінки розширеної невизначеності з використанням експериме-нтальних даних у середовищі MS Excel або Scilab.
Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота
Для денної форми здобуття освіти не передбачено
Для заочної форми здобуття освіти
Контрольна робота

Мета контрольної роботи – практичне закріплення знань здобувачем вищої освіти з питань ідентифікації, оцінювання та управління ризиками в технічних та організаційних системах.
На першому занятті здобувач вищої освіти отримує індивідуальне завдання у викла-дача який проводить ці заняття.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Контрольні заходи здійснюються у формі поточного та підсумкового контролю.

Для денної форми здобуття освіти

Підсумковий контроль з навчальної дисципліни проводиться після завершення її ви-вчення з метою встановлення досягнення здобувачем вищої освіти заявлених програмних результатів навчання і оцінювання рівня цих досягнень. Форма підсумкового контролю ек-замен.
На екзамені за бездоганні відповіді здобувач може отримати 100 балів.
Формою проведення поточного контролю є дві модульні контрольні роботи за бездо-ганне виконання кожної з яких здобувач вищої освіти отримує 30 балів. МКР складається з 20 тестових теоретичних питань по 1 балу та 5 тестових практичних завдань по 2 бали. За бездоганне виконання практичних робіт №№ 1 – 4 здобувач вищої освіти отримує по 5,0 ба-лів за кожну, за практичні роботи №№ 5, 6 – по 6,0 балів та роботу № 7 – 8,0 балів. Для до-пуску до екзамену треба отримати не менш ніж 60 балів.
Формою проведення поточного контролю є дві модульні контрольні роботи за бездо-ганне

Для заочної форми здобуття освіти

Підсумковий контроль з навчальної дисципліни проводиться після завершення її ви-вчення з метою встановлення досягнення здобувачем вищої освіти заявлених програмних результатів навчання і оцінювання рівня цих досягнень. Форма підсумкового контролю ек-замен.
Формою проведення поточного контролю є виконання контрольної роботи за вико-нання якої здобувач вищої освіти отримує 60 балів, за виконання практичної роботи – 40 ба-лів. Для допуску до екзамену треба отримати не менш ніж 60 балів.