doczakres i rozkład wielko ci mierzonej
download 
Reklamacja Transkrypt
zakres i rozkład wielko ci mierzonej
PROGRAM WYKŁADÓW MWN ś MIERNICTWO WIELKO CI NIEELEKTRYCZNYCH ę Problematyka miernictwa wielko ci nieelektrycznych (MWN). Klasyfikacja czujników, zasady przetwarzania sygnałów, parametry metrologiczne czujników Metody pomiarowe stosowane w MWN Czujniki tensometryczne, budowa, zasada działania, charakterystyki przetwarzania, przyczyny bł dów Czujniki rezystancyjne półprzewodnikowe, budowa, zasada działania, charakterystyki przetwarzania, przyczyny bł dów Czujniki piezoelektryczne, budowa, zasada działania, charakterystyki przetwarzania, przyczyny bł dów Czujniki indukcyjne, budowa, zasada działania, charakterystyki przetwarzania, przyczyny bł dów ę Elektronika i Telekomunikacja ę LITERATURA ę Ŝ ś ś ś ś ć ę Ś ń ą ę ś ś ń ę ś ę ń ę Czujniki pojemno ciowe, budowa, zasada działania, charakterystyki przetwarzania, przyczyny bł dów Czujniki termoelektryczne, budowa, zasada działania, charakterystyki przetwarzania, przyczyny bł dów Czujniki hallotronowe, budowa, zasada działania, charakterystyki przetwarzania, przyczyny bł dów Pomiar przemieszcze , metody pomiaru, przyczyny uchybów Pomiar pr dko ci, metody pomiaru, przyczyny uchybów Pomiar przyspiesze , metody pomiaru, przyczyny uchybów Pomiar sił i momentów, metody pomiaru, przyczyny uchybów Pomiar temperatury, metody pomiaru, przyczyny uchybów Pomiar przepływu, wilgotno ci, metody pomiaru, przyczyny uchybów Pomiar st enia, metody pomiaru, przyczyny uchybów ń ś ś M. Łapi ski, W. Włodarski: Miernictwo elektryczne wielko ci nieelektrycznych. WNT, Warszawa, 1970. A. Morecki: Miernictwo mechanicznych parametrów maszyn metodami elektrycznymi. WNT. Warszawa 1972. E. Romer: Miernictwo przemysłowe. PWN. Warszawa 1978. A. Chwaleba, J. Czajewski: Pomiary elektryczne i elektroniczne wielko ci mechanicznych. OW Politechniki Warszawskiej 1993. A. Chwaleba, J. Czajewski: Przetworniki pomiarowe wielko ci fizycznych. OW Politechniki Warszawskiej 1993. M. Łapi skii: Pomiary elektryczne i elektroniczne wielko ci nieelektrycznych.WNT, Warszawa, 1974. Z. Roli ski: Zarys elektrycznej tensometrii oporowej. WNT, Warszawa 1966. L. Michalski, K. Eckersdorf: Pomiary temperatury. WNT 1986. R. Hagel: Miernictwo wielko ci nieelektrycznych metodami elektrycznymi. Skrypt Politechniki l skiej, I i II cz . ń PROGRAM WYKŁADÓW MWN ę Ŝ sem.III Wydział Elektryczny Politechnika Białostocka Przygotował: dr in . ARKADIUSZ ŁUKJANIUK LITERATURA ś J. Czajkowski, M. Wołek: Miernictwo wielko ci nieelektrycznych. AGH Kraków, 1981. J. Kwa niewski: Przetworniki pomiarowe. AGH Kraków, 1994. M. Miłek: Pomiary wielko ci nieelektrycznych metodami elektrycznymi. Pol. Zielonogórska 1998. M. Turkowski: Przemysłowe sensory i przetworniki pomiarowe. WPW, Warszawa 2000. L. Michalski, K. Eckersdorf, J. Kucharski: Termometria, przyrz dy i metody. Pol. Łódzka 1998. W. Nawrocki: Termometria szumowa. WPP, Pozna 1995. W. Nawrocki: Systemy i sensory pomiarowe. WPP, Pozna 2001. W. Torbicz, Z. Brzózka: Czujniki chemiczne i bioczujniki. PTTS-Adiutor, Warszawa 1995. R. Janiczek: Po rednie pomiary wielko ci fizycznych. Ossolineum Wrocław, 1995. J. Biernacki: Sensory i systemy termoanemometryczne. WKiŁ, Warszawa 1997. ś ś WARUNKI ZALICZENIA B D TRZY PYTANIA ń ą PPS A/C KODER MODUL. Uzyskane za pomoc przetworników KT DEMODUL. DEKODER ZALICZENIE OTRZYMUJE SI PO TRZECH POZYTYWNYCH ODPOWIEDZIACH Struktura przetwarzania sygnałów Struktura przetwarzania sygnałów S ś ś ń BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA CZUJNIKA PRZYCZYNY BŁ DÓW POMIARU DANYM CZUJNIKIEM SPOSÓB POMIARU ZADANEJ WIELKO CI FIZYCZNEJ Optyczne S C/A UWI O Akustyczne Wyst puj ce samoistnie w przyrodzie Elektryczne KLASYFIKACJA MIERZONYCH WIELKO CI WEDŁUG PODZIAŁU DYSCYPLIN FIZYKI I CHEMII Ć Ś Ś Ś Ś Ś ś Ę WIELKO CI TERMICZNE Ę TEMPERATUR JAKO DOMINUJ CY MIERZALNY PARAMETR WARTO OPAŁOWA PRZEPŁYW ENERGII CIEPLNEJ Ś SKŁAD CHEMICZNY LUB ZAWARTO OKRE LONYCH SKŁADNIKÓW W FAZIE GAZOWEJ, CIEKŁEJ, STAŁEJ ST ENIE JONÓW WODOROWYCH I INNYCH ST ENIE LADOWE Ś Ć Ś Ć Ś ś Ę Ś WIELKO CI CHEMICZNE Ć Ś Ć Ę Ś STANY GEOMETRYCZNE PARAMETRY SIŁY PARAMETRY RUCHU CIAŁ STAŁYCH, DRGANIA PARAMETRY RUCHU PŁYNÓW, PRZEPŁYW KLASYFIKACJA MIERZONYCH WIELKO CI WEDŁUG PODZIAŁU DYSCYPLIN FIZYKI I CHEMII Ą Ś CZAS I CZ STOTLIWO WYMIARY GEOMETRYCZNE SIŁY I MOMENTY SIŁ CI NIENIA (STATYCZNE, UDAROWE) PR DKO CI I PRZY PIESZENIA (LINIOWE, OBROTOWE) MOC, PRACA, ENERGIA, SPRAWNO , ILO ENERGII PROMIENISTEJ CIEPŁO (ILO CIEPŁA, PRZEPŁYW, TEMPERATURA) ENERGIA PROMIENISTA WŁASNO CI FIZYKO-CHEMICZNE MATERII DEFEKTOSKOPIA LOKALIZACJA OBIEKTÓW BADANIA GEOLOGICZNE Ć WIELKO CI MECZNICZNE Ę Ś Ś WIELKO CI NIEELEKTRYCZNE MIERZONE PRZY POMOCY MWN Ś CHARAKTERYSTYKI STATYSTYCZNE WIELKO CI MIERZONEJ Ę Ś WŁASNO CI MATERII, SUROWCÓW,GOTOWYCH WYROBÓW Ć G STO LEPKO WSPÓŁCZYNNIK ZAŁAMANIA WIATŁA WSPÓŁCZYNNIK SKR CENIA PŁASZCZYZNY POLARYZACJI BARWA I INNE WŁASNO CI OPTYCZNE WŁASNO CI ELEKTRYCZNE I MAGNETYCZNE STRUKTURY DROBIN CZY CIAŁ KRYSTALICZNYCH TERMICZNE WŁASNO CI SUBSTANCJI (CIEPŁO WŁA CIWE, PRZEWODNO CIEPLNA) Ś Ś OKRE LENIE MIARY WIELKO CI MIERZONEJ ZAKRES I ROZKŁAD WIELKO CI MIERZONEJ NIEJEDNOZNACZNO Ś Ś Ę Ś Ś Ć Ś Ą Ś Ć PARAMETR CZASU JAKO PODSTAWOWA WIELKO WCHODZ CA BEZPO REDNIO PRZY POMIARZE INNYCH WIELKO CI JAKO CZYNNIK NIAZB DNY DO BEZPO REDNIEJ KONTROLI OKRE LONYCH PROCESÓW Ę Ś Ś Ś Ś Ć Ś Ś Ś Ć Ś Ś WIEKO CI MIERZONEJ ZALETY POMIARÓW WIEKO CI NIEELEKTYRCZNYCH METODAMI ELEKTRYCZNYMI ZALETY POMIARÓW WIEKO CI NIEELEKTYRCZNYCH METODAMI ELEKTRYCZNYMI ZALETY POMIARÓW WIEKO CI NIEELEKTYRCZNYCH METODAMI ELEKTRYCZNYMI OKRE LENIE MIARY WIELKO CI MIERZONEJ Warto chwilowa – x(t) Warto graniczna (ekstremalna) – xmax , xmin 1T E [x(t )] = ∫ x(t )dt Warto rednia w czasie – T0 1/ 2 T 1 2 xsk = ∫ x(t ) dt T 0 Warto skuteczna – 1l E [x(l )] = ∫ xdl l0 Warto rednia w przestrzeni - OKRE LENIE MIARY WIELKO CI MIERZONEJ Całka w okre lonym przedziale czasu lub zliczanie (zdarze , przedmiotów) w czasie, np. suma masy T N i dla czasu 0,..., T przepływaj cej) – x(t )dt lub 0 0 Pochodna wzgl dem czasu (pr dko lub tendencja ∫ zmian) – i ∑ d [x(t )] dt Druga pochodna (przyspieszenie) - d 2 [x(t )] ZAKRES I ROZKŁAD WIELKO CI MIERZONEJ Zakres warto ci mierzonej: -6 m3/s do 100 m3/s; nat enie przepływu gazu od 10 obj to ciowe st enie tlenu w gazach od 10-5 do 1; temperatury od 50 K do 5000 K; ci nienia od 10-5 N/m2 do 10 9 N/m2; dt 2 ZAKRES I ROZKŁAD WIELKO CI MIERZONEJ Dolna i górna granica zakresu warto ci (xd, xg): ZAKRES I ROZKŁAD WIELKO CI MIERZONEJ dolna granica xd< ( - tak mała warto wielko ci mierzonej, e zakłócenia, szumy, wpływy maj istotne znaczenie, np. ladowe ilo ci tlenu w atmosferze ochronnej); dobór racjonalnego obszaru pomiarowego przyrz du; górna granica xg> xgr, przy której gwałtownie narastaj trudno ci uzyskania zadowalaj cego wyniku pomiaru wskutek intensywno ci zjawiska (ci nienia , temperatury, amplitudy drga ,...np. przetw. PP do pomiaru b. wys. ci nie ); Praktyczne granice oczekiwanej zmienno ci warto wielko ci mierzonej: Prawdopodobie stwo przekroczenia tych granic: stanowi podstaw do zastosowania niezb dnych rodków, np.: rozszerzenie zakresu, nieliniowo na granicach zakresu, zabezpieczenia przeci eniowe..). NIEJEDNOZNACZNO WIEKO CI MIERZONEJ CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU POMIARU Stopie niejednoznaczno ci wielko ci mierzonej mo na nazwa bł dem nieokre lono ci ∆x x gdzie x oznacza lokalne odchyłki warto ci wielko ci mierzonej od redniej rozci gło obszaru zjawiska i charakterystyka rozkładu wielko ci mierzonej (przesył energii); x impedancja wewn trzna ródła (z r<<zwe przetw.); ź ∂n = wielko ci wpływowe i zakłócaj ce: stany i zjawiska zachodz ce w obiekcie pomiarowy i w jego otoczeniu wpływaj ce po rednio lub bezpo rednio (np. przesuni cie zera,...) Analiza tego problemu prowadzi do podj cia dwu decyzji: -która warto jest miarodajna dla danego problemu (zadanie dla technologa); - jak zmierzy miarodajn warto , mimo istniej cych nieokre lono ci (problem metrologiczny) CHARAKTERYSTYKA OTOCZENIA OBIEKTU POMIARU – obszar bezpo rednio s siaduj cy z obiektem ś CHARAKTERYSTYKA OTOCZENIA OBIEKTU POMIARU Ŝ o gradient wielko ci mierzonej na pograniczu obiektu i otoczenia i w jego pobli u (np. pomiar temperatury elementów paliwowych reaktora atomowego gradient temperatury 1000 K/cm); obszar nie s siaduj cy bezpo rednio z obiektem, ale zawieraj cy elementy ła cucha pomiarowego: wpływa on znacznie mniej intensywnie ni obszar bezpo redni; istnieje mo liwo kształtowania jego charakterystyk w celu minimalizacji jego szkodliwego wpływu na obiekt pomiarowy. METODA POMIAROWA Ś METODY POMIAROWE METODA BEZPO REDNIA METODA PO REDNIA METODA PORÓWNAWCZA METODA RÓ NICOWA METODA ZEROWA Ś ś Metoda pomiarowa – jest to sposób przyrównania wielko ci mierzonej do wzorca. Inaczej – jest to sposób realizacji równania przetwarzania wielko ci pomiarowej x na sygnał pomiarowy y. y=f(x,Zi) gdzie: Zi – wektor wielko ci wpływowych i zakłócaj cych. KOMPENSACYJNA KOMPARACYJNA PODSTAWIENIA Szczególnie wa ny jest sposób wprowadzania i utrwalania wzorca miary oraz sposób realizacji ilorazu warto ci wielko ci mierzonej i warto ci wzorca. METODA BEZPO REDNIA METODA PO REDNIA METODA PORÓWNAWCZA METODA WYCHYŁOWA ś ś Ŝ M etoda ró nicowa – polega na porównaniu wielko ci m ierzonej z wzorcem o zbli onej warto ci oraz na pom iarze powstałej ró nicy metod w ychyłow . ą ą Ŝ METODA WYCHYŁOWA Ŝ METODA RÓ NICOWA METODA RÓ NICOWA METODA ZEROWA Ŝ ę ą ś ą ą ą ś ś ć ś ś ć ę Przy Kw<<Kp ą ą ę ś ą ś W – ródło wielko ci wzorcowej; xw – wielko wzorcowa; O-A – operatorautomat realizuje: ć ś ź Ŝ ą ą ę ś Kw= xp/xp, ć ś gdzie: xw – warto wzorca, – ró nica mi dzy warto ci wzorca i wielko ci mierzonej wykrywana czułym przyrz dem zerowym. ą ą bł d składowej mierzonej metod wychyłow i bł d wpływów jest redukowany o ą ś ć wzorca (jako klasa Metoda zerowa – schemat blokowy. (ymax)=(x-xp)max<<x ś Niedokładno niedokładno ci) Metod zerow opisuje równanie: (jest to łatwe do realizacji) oraz φ ą ś Ŝ ę . ć gdzie: xp – wzorcowa wielko porównawcza, której warto bezwzgl dna (jako wzorca) lub wzgl dna (jako baza odniesienia do w stosunku do zmiennej x) znana jest z du dokładno ci . ą ę ś φ Ŝ Metoda zerowa – jest analogiczna do metody ró nicowej z tym, e ró nic mi dzy wielko ci mierzon a wielo ci wzorcow jest sprowadzana do zera, a warto wzorca jest miar wielko ci mierzonej. Ŝ y=f(x-xp), x=xp+ (y), Ŝ ę Ŝ ą ą ś ą ę ę ę Je eli xp i x maj identyczny charakter fizykalny i podlegaj tym samym wielko ciom wpływowym, to bł d wzgl dny metody ró nicowej wynosi: ą ę Przy pomini ciu bł dów metod t opisuj równania: ą xp – maksymalny gdzie: oczekiwany lub dopuszczalny bł d xp. . METODA ZEROWA KOMPENSACYJNA Ŝ METODA ZEROWA KOMPENSACYJNA ą ę ą ś ą Je eli xw i x maj identyczny charakter fizykalny i podlegaj tym samym wielko ciom wpływowym, to bł d wzgl dny metody zerowej wynosi: . 100 0 1. 3. Ws ch. Zac h. METODA ZEROWA KOMPENSACYJNA METODA ZEROWA KOMPARACYJNA Ŝ Ŝ METODA ZEROWA KOMPARACYJNA ś Zx = Zw, gdy ig=0, gdy Ux=Uw, pod warunkiem, e Z1 = Z2. Je li Z1/Z2 = k, to Zx = k·Zw, co rozszerza zakres pomiarowy. METODA ZEROWA PODSTAWIENIA
