Podstawy miernictwa w chemii
Transkrypt
Podstawy miernictwa w chemii
"Z A T W I E R D Z A M" Dziekan Wydziału Nowych Technologii i Chemii Dr hab. inż. Stanisław CUDZIŁO, prof. nzw. WAT Warszawa, dnia .......................... SYLABUS PRZEDMIOTU NAZWA PRZEDMIOTU: Wersja anglojęzyczna: Podstawy miernictwa w chemii Principles of Measurements in Chemistry Kod przedmiotu: WTCCXCSI-MCh Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): WTC (prowadząca kierunek studiów) Kierunek studiów: chemia Specjalności: materiały wybuchowe i pirotechnika materiały niebezpieczne i ratownictwo chemiczne Poziom studiów: studia pierwszego stopnia Forma studiów: studia stacjonarne Język prowadzenia: polski Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego: 2012/2013 1. REALIZACJA PRZEDMIOTU Osoba(-y) prowadząca(-e) zajęcia (koordynatorzy: dr inż. Jarosław PUTON PJO/instytut/katedra/zakład WTC/ ICh/ZRiMS 2. ROZLICZENIE GODZINOWE forma zajęć, liczba godzin/rygor (x egzamin, + zaliczenie, # projekt) semestr punkty ECTS razem wykłady ćwiczenia laboratoria II 76 x 30 22 24 5 razem 76 x 30 22 24 5 projekt seminarium 3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI Matematyka. Podstawy analizy matematycznej i rachunku różniczkowego, elementy rachunku prawdopodobieństwa. Fizyka. Podstawy teorii elektryczności i magnetyzmu, zjawiska transportu cieczy i gazów. 1 4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku Efekty kształcenia Symbol W1 Po zaliczeniu przedmiotu student posiada wiedzę w zakresie podstaw metrologii teoretycznej i teorii przetworników pomiarowych. K_W06, K_W07 W2 Student zna podstawy metod pomiaru wielkości elektrycznych. K_W08 W3 Student zna podstawowe rodzaje czujników i przetworników pomiarowych stosowanych w chemii. K_W10 U1 Student umie przeprowadzić proste pomiary wybranych wielkości elektrycznych i parametrów fizykochemicznych. K_U02, K_U03 U2 Student umie przeprowadzić analizę uzyskanych wyników pomiarów wraz z oceną niepewności pomiarowych oraz poprawną prezentacją wyników. K_U05, KU_12 K1 Student potrafi pracować i współdziałać w grupie. K_K02, K_K03 5. METODY DYDAKTYCZNE Wykład w formie audiowizualnej (30 godz.). Ćwiczenia rachunkowe obejmujące rozwiązywanie zadań dotyczących analizy niepewności pomiarów, zagadnień z podstaw teorii obwodów elektrycznych oraz analizy parametrów przyrządów pomiarowych (22 godz.). Ćwiczenia laboratoryjne, w ramach których studenci zapoznają się z metodami pomiarów wielkości elektrycznych, zastosowaniem komputerów w pomiarach i badaniem charakterystyk przetworników pomiarowych (24 godz.). 6. TREŚCI PROGRAMOWE lp temat/tematyka zajęć 1. liczba godzin wykł. ćwicz. lab. proj. semin. 1. ELEMENTY TEORII POMIARÓW 1.1. Miernictwo i metrologia – pojęcia podstawowe. Definicja pomiaru. Wielkości pomiarowe i ich wzorce. Przegląd jednostek układu SI. Klasyfikacja niepewności i błędów pomiarowych. Prawa przenoszenia błędów. 2 - - - - 2. 1.2. Metody analizy wyników pomiaru Zasady zapisu wyników pomiaru. Sporządzanie wykresów. Metody regresji. Współczynniki korelacji. Metody analizy statystycznej. 2 2 - - - 3. 1.3. Specyfika pomiarów w chemii Typowe wielkości mierzone w laboratorium chemicznym. Pomiary spektrometryczne – duże zbiory danych pomiarowych. Prawne aspekty pomiarów. 2 4. 1.4. Właściwości metrologiczne przyrządów pomiarowych Model pomiaru. Nominalna statyczna charakterystyka przetwarzania. Charakterystyki dynamiczne. Definicje parametrów przyrządu pomiarowego. 2 2 - - - 5. 2. ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA W POMIARACH 2.1. Wielkości elektryczne Pojęcia podstawowe i jednostki miar. Elementy obwodów elektrycznych. Źródła prądowe i napięciowe. Obwody prądu stałego. 2 4 - - - 6. 2.2. Sygnały sinusoidalne Analiza obwodów prądu sinusoidalnego. Pasmo przenoszenia układu. „Decybelowa” miara wzmocnienia. Wartość skuteczna prądu i napięcia. Moc w obwodach prądu sinusoidalnego. 2 2 4 - - 7. 2.3. Ogólna charakterystyka sygnałów elektrycznych w układach pomiarowych Przebiegi okresowe, niesinusoidalne. Rozwinięcie funkcji okresowej w szereg Fouriera. Stany nieustalone. Szumy i zakłócenia. 2 - - - - 8. 2.4. Elementy półprzewodnikowe Dioda półprzewodnikowa. Prostownik. Tranzystory bipolarne i polowe. Tranzystor jako przełącznik i wzmacniacz. 2 2 4 - - 9. 2.5. Wzmacnianie sygnałów elektrycznych Sprzężenie zwrotne. Idealny wzmacniacz operacyjny (WO). Układy pracy WO. Proste przykłady zastosowań. 2 4 4 - - 10. 2.6. Metody pomiarów wielkości elektrycznych Pomiar prądu, napięcia, mocy i oporności. Pomiary częstotliwości i czasu. Pomiary precyzyjne. Wybrane elektroniczne przyrządy pomiarowe. 2 2 4 - - 11. 2.7. Elementy techniki cyfrowej Stany logiczne. Kody liczbowe. Bramki logiczne. Technologie układów cyfrowych. Układy kombinacyjne i sekwencyjne. 2 - - - - 12. 3. POMIARY WSPOMAGANE KOMPUTEROWO 3.1. Mikrokontrolery w pomiarach Przetwarzanie analogowo-cyfrowe. Systemy mikrokontrolerów w przyrządach pomiarowych. Przykłady analizatorów i „inteligentnych” czujników stosowanych w chemii. 2 2 4 - - 13. 4. PRZETWORNIKI STOSOWANE W POMIARACH CHEMICZNYCH 4.1. Ciśnieniomierze i przepływomierze Ciśnieniomierze pojemnościowe. Układy MEMS w pomiarach ciśnienia. Przepływomierze ze zwężkami. Przepływomierze cieplnoprzewodnościowe. 2 - - - - 14. 4.2. Czujniki termometryczne Czujniki termorezystancyjne. Termopary. Czujniki półprzewodnikowe. Zasady pomiaru temperatury. Uniwersalne regulatory temperatury. 2 2 - - - 15. 4.3. Inne czujniki wielkości chemicznych i fizykochemicznych Poziomomierze. Czujniki położenia i ruchu. Tensometry. Wilgotnościomierze. Proste czujniki składu chemicznego. Podział czujników. Pehametry. Czujniki katalityczne i katarometryczne. Czujniki półprzewodnikowe. Matryce czujników. Układy do kalibracji i testowania czujników składu chemicznego. 2 - 4 - - 30 22 24 0 0 Razem: 7. LITERATURA podstawowa: 1. S. Tumański, „Technika pomiarowa”, WNT 2007. 2. T. Grzegorczyk, J. Janiszewski, R. Trębiński „Metrologia i teoria eksperymentu”, cz. I i II Skrypt WAT 2004, S-59928 S-59929. 3. J.R. Taylor, „Wstęp do analizy błędu pomiarowego”, PWN 1995. 4. T. Skubis, „Opracowanie wyników pomiarów”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2003. 5. praca zbiorowa (P. Hempowicz), „Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków”, WNT 2004. 6. P. Horowitz, W. Hill, „Sztuka elektroniki”, WKŁ 1999. uzupełniająca: 1. D. Senczyk, „Podstawy teorii pomiarów”, Wyd. Politechniki Poznańskiej 2003. 2. praca zbiorowa (P. Hempowicz), „Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków”, WNT 2004. 3. J. Zakrzewski, „Czujniki i przetworniki pomiarowe”, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004. rd 4. J. Fraden J.S. ”Handbook of Modern Sensors - physics, designs and applications” 3 Ed. Springer 2003. 8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Przedmiot jest zaliczany na ocenę. Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu pisemnego obejmującego wszystkie zagadnienia teoretyczne przedstawione w trakcie wykładów. Warunkiem koniecznym uzyskania oceny pozytywnej z egzaminu jest wykazanie się wiedzą określoną w efektach kształcenia (Tab.4). Warunkiem dopuszczenia do egzaminu końcowego jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych. Osiągnięcie efektów W1, W2 i W3 kontrolowane jest dodatkowo w trakcie sprawdzianu pisemnego przeprowadzanego podczas ćwiczeń rachunkowych. Efekt U1 i U2 sprawdzane ustnie podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych. Autor sylabusa ................................ Dr inż. Jarosław Puton Kierownik jednostki organizacyjnej odpowiedzialnej za przedmiot ................................ Prof. dr hab. inż. Jerzy Choma