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