1.Miernictwo – praktyczna część metrologii. Obejmuje techniczne aspekty wykonywania pomiarów, wykorzystania i konstrukcji pomiarowych. Nie obejmuje problemu analizy wyników, tylko ich uzyskanie. Miernictwo w połączeniu z metodami matematycznymi rachunków błędu tworzy naukę – metrologię. 2.System pomiarowy – zbiór jednostek funkcjonalnych tworzących całość organizacyjną, objętych wspólnym sterowaniem przeznaczony do realizacji określonego celu metrologicznego. Sterowanie systemem jest realizowane przez nadrzędną jednostkę jednostkę funkcjonalną nazywaną kontrolerem, działającą wg zaprogramowanego algorytmu. Systemy pomiarowo – diagnostyczne - służą do detekcji i lokalizacji uszkodzeń. Celem diagnozowania jest nie tylko stwierdzenie stanu obiektu, ale często również wskazanie uszkodzonego el. 3. Rys1 4. W zależności od przeznaczenia rozróżnia się 3 klasy systemów pomiarowych: badawcze, pomiarowo – kontrolne, pomiarowo – diagnostyczne. Systemy badawcze – stosowane są w pomiarach naukowych, do empirycznej weryfikacji hipotez naukowych. Systemy pomiarowo – kontrolne – używane w przemyśle do automatyzacji procesów technologicznych. W systemach takich stosuje się zwykle znaczne ilości czujników rozmieszczonych na całym kontrolowanym obiekcie i przetworników formujących wykorzystywane dalej przez regulatory sterujące procesem technologicznym. 5. Schematy blokowe (rys2) – a) przyrząd pomiarowy b) tor pomiarowy. 6 .Istotne są 2 kryteria tej organizacji: 1. Rodz. transmisji w

systemie szeregowym, bit po bicie lub równoległym, w którym transmituje się informację w postaci słów wielobitowych stosowane do tego podziału istnieją systemy z interfejsem szeregowym i równoległym. 2. Sposób wymiany informacji między częściami systemu ze względu na konfigurację połączenia

przyrządów: magistralną, gwiazdową lub posobną. Najczęściej stosuje się konfigurację liniową, w której wymiana instrukcji i danych między przyrządami w systemie odbywa się wyłącznie przez magistralę systemu. Konfiguracja liniowa jest elastyczna, ponieważ umożliwia łatwą zmianę

struktury systemu dodanie lub odłączenie przyrządów, zmianę miejsca

przyrządów w stosunku do innych przyrządów. Wymaga adresowanie przyrządów na magistrali. Rys3 7.Konfiguracja gwiazdowa – wymaga tylu wieloliniowych wejść komp. Ile jest przyrządów w sys. Zaletą tej konfiguracji jest nieadresowanie przyrządów na magistrali, ponieważ są one na stałe dołączone do określonych wejść komp. Zmiana struktury takiego systemu jest trudna, a niekiedy niemożliwa, gdy w sys. pomiarowym jest większa liczba przyrządów. Rys4 8. Jeszcze mniej elastyczna jest konfiguracja posobna, w której wymiana danych jest możliwa tylko między sąsiadującymi przyrządami. Taka konfiguracja bywa stosowana w przypadku prostych sys. pomiarowych o ostatecznie określonej drodze przepływu informacji. Omawiając konfigurację sys. pomiarowego warto pamiętać, że wiele sys. pomiarowych składa się tylko z 2 składników: kontrolera i przyrządu pomiarowego. Wówczas problem konfiguracji sys. nie występuje. Rys 5

1.Akwizycja danych: - to przechwytywanie, próbkowanie danych, pobieranie sygnałów ze środowiska tak, aby można je było przesyłać do komp. I dowolnie obrobić . Często skrótowo nazywana DAQ. - Otrzymana dane są wyświetlane analizowane i przechowywane na komp. Albo z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania albo z wykorzystaniem podstawowych języków programowania komp. - pozwalają one napisanie dostosowanego do potrzeb interesujących badacza wyników. Wykorzystuje się tutaj gł języki tj. C, C++, BASIC, Java, Pascal. 2. Akwizycja sygnałów obejmuje: - dyskretyzację sygnałów w czasie (próbkowanie) – dyskretyzacja wartości sygnałów (kwantowanie). Przyrząd wirtualny może być budowany zarówno przez producenta firmowego jak i samodzielnie przez użytkownika. W obu przypadkach kluczową częścią przyrządu jest oprogramowanie, które integruje komp. i bloki pomiarowe, tworząc z nich przyrząd. Na oprogramowanie przyrządu wirtualnego składa się panel graficzny przyrządu oraz sterownik części sprzętowej. Panel graficzny na ekranie komp. odwzorowuje płytę czołową przyrządu wirtualnego. Panel ten zawiera zbiór symboli graficznych, służących

do obsługi przyrządu tj. przełączniki, pokrętła, wskaźniki analogowe i cyfrowe itd. 3.Akwizycja danych DAQ: 1.Czujniki 2. Przetworniki 3. Wzmacniacz sygnału 4. Kondycjoner sygnału 5. Przetwornik AIC lub karta pomiarowa 6. Sterownik i oprogramowanie aplikacyjne 4.Przetwarzanie wielkości składa się z 3 operacji: -próbkowanie – jednym z podstawowych parametrów procesu próbkowania jest częstotliwość próbkowania, która informuje nas o liczbie próbek sygnału pobieranych w jednostce czasu. Częstotliwość próbkowania wynika z wartości odstępu czasu między k olejnymi próbkami, czyli odstęp

próbkowania (delta t) Rys6 Pierwotny szereg można odtworzyć bez straty informacji za pomocą wzoru Kotielnikowa – Shannana. Twierdzenie o próbkowaniu – twierdzenie kotielnikova-shannona również jako twierdzenie częstotliwość próbkowania fp musi być większa niż 2krotność najwyższej składowej częstotliwości w mierzonym sygnale fp>2^xfs RZS 7 Jeżeli jest próbkowany z częstością mniejszą niż 2krotna częstotliwość Nyquita w widmie przetworzonego sygnału pojawiają się błędne niskoczęstotliwościowe składowe (aliasy). Zjawisko to nazywamy Aliasingiem. Kwantowanie wielkości – przetwarzanie zbioru gęstego w zbiór dyskretny nazywany kwantowaniem. Poniższymu zależnościami przedtwawiono algorytm operacji kwantowania zbioru X w zbiór Y. y=Ent(x+0,5q) lub y=qEnt((w+0,5q)/q) q>0 – nazywana kwantem Rys 8

Pomiar temperatury – miary: miara teoretyczna oznaczenie T, jednostka K – międzynarodowa skala temp. (ITS – 90) oznaczenie t, jednostka 0C Rys9 t=5/9(tF-32)0C Zasady pomiaru temp. 1.rozszerzalność ciepła ciał stałych, cieczy lub gazów. 2.zmiana własności elektrycznych ciał 3.pomiar energii promieniowania. Czujniki temp. z wyjściem elektrycznym – Typy czujników: -rezystancyjne, -termoelektryczne Rezystancyjne czujniki temp: - metalowe: RTD: termometry rezystancyjne -półprzewodnikowe: 1.monokrystaliczne KTY 2.termistory: PTC, NTC Termometry rezystancyjne Zasada działania: Zmiana wartości rezystancji funkcji temp. Zmiana rezystancji w zal. od temp. Współczynnik temp. Rezystancji alfa: RT= Ro(1+alfa(T-To)) Względny przyrost

rezystancji przy zmianie temp. O 1K lub 10C w zakresie 00 do100 0C alfa=1/Ro*deltaR/delta t= 1/Ro* R1oo-Ro/100 Analityczne wyrażenie

rezystancji od temp. Dla temp. W zakresie o do 100 0C: R1=Ro(1+alfat) Dla wszystkich wartości temp.: R1=Ro(1+At+Bt^2) Dla temp. Ujemnych: R1=Ro[1+Ct+Dt^2+E(t-100)t^3] Materiał czujnika powinien cechować się: -dużym współczynnikiem temp. zmian rezystancji, -dużą rezystywnością umożliwiającą wykonanie czujników o małych wymiarach, - odpornością na korozję, -stałością właściwości chem. i fiz. w wykorzystywanym zakresie temp. -łatwością obróbki mechanicznej (ciągliwością i wytrzymałością), -brakiem histerezy, - powtarzalnością podstawowych parametrów czujników wykonanych z tego samego materiału. Wymagania dotyczące termometrów rezystancyjnych: 1.współczynnik temperatury rezystancji wysoki i stały, 2.nominalna rezystancja o wartości dogodnej do pomiarów, 3.prąd zasilania o małej wartości, 4. mała rezystancja przewodów doprowadzających, 5.linearyzacja analogowa lub numeryczna.

Własności czujników metalowych: a)platyna, ni, cu b) zakres pomiarowy: platyna-220 do 850 nikel -50 do 150

Pomiar prędkości obrotowej – Pomiar prędkości obrotowej czy też liniowej jest jednym z najważniejszych parametrów metrologicznych powszechnie występujących w przemyśle. Badanie Prędkości liniowej stosowane jest powszechnie w czasie kontroli urządzeń zw. np. z przesuwaniem taśmy produkcyjnej, blachy w walarce czy też szeroko pojętego przemieszczania się obiektów. Prędkość obrotową monitorujemy natomiast w przypadkach kontroli urządzeń wirujących tj. silniki, tarcze pilarek, koła zębate oraz pasowe. Metody pomiarów prędkości obrotowej – 1.dotykowy: -mechaniczny – odbywający się za pomocą prądniczek tachometrycznych oraz innych metod pośrednich powiązanych z bezdotykowym pomiarem. 2.bezdotykowy: -optyczny – wykonywane za pomocą czujników reagujących na światło widzialne. - elektromagnetyczny – zw. Z zastosowaniem czujników pojemnościowych

indukcyjnościowych oraz czujników natężenia pola magnetycznego, zwanych czujnikami Halla Prądnice tachometryczne to małe maszyny elektryczne przeznaczone do pomiaru prędkości obrotowej lub przetwarzania ruchu obrotowego na wielkość elektryczną. Ze względu na zasadę działania prądnice tachometryczne mogą być wykorzystywane jako maszyny prądu stałego lub zmiennego (idukcyjne i synchroniczne). Zmiana kierunku wirowania powoduje w przypadku prądu stałego zmianę biegunowości, a w przypadku prądu przemiennego zmianę fazy napięcia wejściowego. Prądnice tachometryczne mogą być stosowane: pomiar prędkości obrotowej, pomiar liczby obrotów lub drogi, jako źródła napięcia sterującego w układach regulacji i sterowana. Najważniejsza charakterystyka prądnicy tachometrycznej to zależność napięcia od prędkości obrotowej. Siła elektromotoryczna powstająca w uzwojeniu twornika jest proporcjonalna do prędkości obrotowej strumienia. E=k*fi*n Prądnica tachometryczna prądu stałego – składa się z części nieruchomej zwanej stojakiem i części ruchomej zwanej wirnikiem. Wiruje on w polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes stały lub uzwojenie stojana zasilane zewnętrznym źródłem prądu stałego. Napięcie elektryczne jest odbierane z komutatora znajdującego się na osi wirnika przy pomocy szczotek grafitowych, umieszczonych na stojanie. Bezdotykowe badania prędkości obrotowej – opierają się na 2 metodach: 1 opiera się na badaniu liczby impulsów wygenerowanych przez czujnik pomiarowy w jednostce czasu. 2 na pomiarze czasu pomiędzy wygenerowanymi impulsami z czujników. Układy akwizycji danych pomiarowych na podstawie tych impulsów mogą obliczać 2 rodz. prędkości obrotowej: prędkość uśrednioną (np. z ostatnich 60s) i prędkość chwilową. Czujniki optyczne – przeważnie ze względu na zmniejszenie czynnika zakłócenia światłem widzialnym wykorzystują podczerwień jako nośnik informacji. Rozróżniamy tu np. Czujniki odbiciowe oraz czujniki reagujące na promieniowanie, które dostarczane jest z zewnętrznego źródła. Czujniki 2 rodz. powszechnie określa się jako pracujące na zasadzie fotokomórki lub bariery świetlej. Do zalet czujników odbiciowych można zaliczyć łatwy montaż czujnika w maszynie ze względu na umieszczenie w 1 obudowie zarówno odbiornika i nadajnika bez potrzeby sterowania reflektora, którym jest wirująca część maszyny.