Automatyka i pomiary wielkoci fizykochemicznych


Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych
Rodzaj zajęć: Ćwiczenia
Wydział: Paliw i Energii
Rok studiów: 2
Dane kontaktowe: mgr inż. Aukasz Jastrzębski
lukasz.jastrzębski83@gmail.com
Katedra Automatyzacji Procesów, B2 pok. 9
Plan zajęć:
1. Pogadanka o pomiarach  omówienie podstawowych definicji
2. Opracowanie wyników pomiarów
3. Błędy pomiarowe
4. Przetworniki pomiarowe i ich własności statyczne
Książka:  Podstawy Metrologii Technicznej pod redakcją Józefa Bednarczyka
SU 1591
Podstawowe definicje:
Mianem obiektu fizycznego nazywamy ciała i zjawiska fizyczne.
Człowiek poznaje świat poprzez doświadczenia i obserwacje zjawisk fizycznych
zachodzących wokół nas. Najczęściej obserwacje te przybierają formę pomiaru różnych
wielkości, charakteryzujących każde ciało lub zjawisko.
Metrologia  jest to dziedzina wiedzy (nauka) zajmująca się sposobami dokonywania
pomiarów oraz zasadami interpretacji uzyskanych wyników.
Metrologia  jest to nauka o mierzeniu wszelkich zjawisk lub wszelkich wielkości.
Metrologia  jest to nauka o pomiarach.
Metrologia  dziedzina nauki i techniki zajmująca się teoretycznymi i praktycznymi
zagadnieniami związanymi z pomiarami, m.in. jednostkami miary, wzorcami miary,
wyznaczaniem stałych fizycznych. (PWN)
W kręgu zainteresowań metrologii są zagadnienia dotyczące: jednostek miar, wzorców miar,
metod pomiarowych, narzędzi pomiarowych, oceny dokładności narzędzi pomiarowych oraz
ocena dokładności pomiarów.
Wielkość  jest to własność zjawiska lub ciała, którą można wyznaczyć jakościowo i
ilościowo.
Wielkość mierzona  to własność ciała (materii) lub zjawiska fizycznego, która posiada
jednoznaczną definicję oraz jednostkę miary. Wielkość mierzoną można określić nie tylko
jakościowo, ale przede wszystkim ilościowo.
Przykłady wielkości fizykochemicznych:
Wielkości charakteryzujące ciała fizyczne Wielkości charakteryzujące zjawiska
fizyczne
- masa - natężenie prądu elektrycznego
- gęstość - siła
- temperatura - energia
- twardość - prędkość
- objętość - przyśpieszenie
- wymiary geometryczne
- przewodność elektryczna
- przewodność cieplna
- wilgotność
- PH
- lepkość
- zapylenie
- liczność materii
Jednostka miary  jest to wartość danej wielkości, której wartość liczbową umownie
przyjęto równą jedności.
Jednostka miary  jest to umownie przyjęta, wyznaczona z odpowiednią dokładnością
wartość danej wielkości, która służy do porównania ze sobą innej wartości tej samej
wielkości.
Wzorcem miary  nazywamy materialne odwzorowanie jednostki miary.
Układ jednostek miar  to uporządkowany, utworzony według określonych zasad zbiór
jednostek miar, za pomocą których można zmierzyć różnego rodzaju wielkości w skład tego
układu wchodzące.
Międzynarodowy układ jednostek miar SI opiera się na następujących założeniach:
- Przyjmuje się 7 podstawowych wielkości fizycznych, którym odpowiada 7 podstawowych
jednostek miar
- Przyjmuje się 2 jednostki uzupełniające
Wielkość Nazwa Symbol
Jednostki podstawowe
długość metr m
masa kilogram kg
czas sekunda s
natężenie prądu elektrycznego amper A
temperatura kelwin K
światłość kandela cd
ilość substancji mol mol
Jednostki uzupełniające
kąt płaski radian rad
kąt bryłowy steradian sr
Przedrostki krotności jednostek miar:
Mnożnik Nazwa Przedrostek Mnożnik Nazwa Przedrostek
101 deka da 10-1 decy d
102 hekto h 10-2 centy c
103 kilo k 10-3 mili m
106 mega M 10-6 mikro ź
109 giga G 10-9 nano n
1012 tera T 10-12 piko p
Legalne jednostki miar  są to jednostki miar, których stosowanie w praktyce przemysłowej,
handlu i usługach publicznych jest ustawowo dozwolone w danym kraju. Jednostki te
pochodzić mogą z różnych układów jednostek miar.
Przykłady legalnych jednostek miar: koń mechaniczny, atmosfera, mm Hg, kaloria, stopień
Celcjusza.
Pomiarem  nazywa się czynności doświadczalne mające na celu wyznaczenie wartości
wielkości mierzonej.
Pomiar  jest zespołem czynności doświadczalnych, prowadzących do wyznaczenia z
określoną dokładnością wartości wielkości mierzonej wyrażonej iloczynem liczby i jednostki
miary.
Pomiar  to doświadczenie polegające na porównaniu nieznanej wartości wielkości
mierzonej z wartością tej wielkości przyjętej za jednostkę miary.
Wynikiem pomiaru przydatnym do wykorzystania jest wartość wielkości mierzonej
wyznaczona z określoną dokładnością
Do pomiarów bezpośrednich zalicza się pomiary, w wyniku których otrzymuje się wprost z
narzędzia pomiarowego, bez potrzeby wykonywania dodatkowych obliczeń opartych na
zależności wielkości mierzonej od innych wielkości.
Pomiarami pośrednimi nazywa się takie pomiary, w wyniku których wartość wielkości
mierzonej otrzymuje się pośrednio z pomiarów bezpośrednich innych wielkości związanych
zależnością funkcyjną z wielkością mierzoną np. energia elektryczna, moc, rezystywności,
gęstości itp.
Pomiarami złożonymi nazywa się pomiary polegające na bezpośrednim lub pośrednim
wyznaczeniu wartości pewnej liczby wielkości związanych ze sobą układem równań
algebraicznych.
Metodą pomiarową  nazywamy sposób porównania mierzonej wielkości z wzorcem miary.
Narzędziem pomiarowym  nazywa się środki techniczne przeznaczone do wykonywania
pomiarów. Do narzędzi pomiarowych zalicza się:
- Wzorce miar
- Przyrządy pomiarowe
Rozróżnia się następujące metody pomiarowe:
Metoda bezpośredniego porównania polega na porównaniu wielkości mierzonej
bezpośrednio z wzorcem miary tej wielkości, np. pomiar długości linijką.
Metoda podstawienia polega na zastąpieniu wartości wielkości mierzonej tak dobraną
wartością wzorca, aby skutki działania obu tych wartości były identyczne, np. sprowadzenie
wychylenia wagi mierzoną masą do poprzedniego położenia przy użyciu odważników
wzorcowych.
Metoda różnicowa oparta jest na zasadzie bezpośredniego pomiaru różnicy między wartością
wielkości mierzonej i wzorca.
Metoda zerowa polegająca na sprowadzeniu do zera różnicy między wartością wielkości
mierzonej i wzorcem, np. pomiary mostkowe.
Wynik pomiaru  jest to wartość wielkości mierzonej otrzymana w czasie pomiaru.
Wskutek niedoskonałości narzędzi pomiarowych, metod pomiarowych, a także obserwatorów
wyniki pomiarów różnią się od wartości wielkości mierzonej. Rzeczywista wartość wielkości
mierzonej na ogół nie jest znana. W miarę doskonalenia narzędzi pomiarowych i metod
pomiarowych uzyskuje się wyniki coraz bliższe wartością rzeczywistym wielkości mierzonej.
Wartość poprawna wielkości  jest to wartość przybliżona w takim stopniu do wartości
rzeczywistej tej wielkości, że różnica pomiędzy nimi może być pominięta z punktu widzenia
celu, dla którego pomiar jest wykonywany.
Błąd bezwzględny  jest różnicą pomiędzy wynikiem pomiaru, a wartością rzeczywistą
wielkości mierzonej, co można zapisać jako:
DXrz = Xm - Xrz
Własności błędów bezwzględnych:
błąd bezwzględny wyraża się w jednostkach miary wielkości mierzonej
błąd bezwzględny może mieć znak dodatni lub ujemny
błąd bezwzględny nie nadaje się do porównywania narzędzi pomiarowych o różnych
zakresach pomiarowych
Błąd względny  jest to iloraz błędu bezwzględnego i wartości wielkości mierzonej
zastosowanej do obliczenia tego błędu bezwzględnego.
DXm X - Xrz
m
drz = =
Xrz Xrz
DXm Xm - Xrz
drz% = 100% = 100%
X Xrz
rz
Własności błędów względnych:
błąd względny jest bezwymiarowy
błąd względny może mieć znak dodatni lub ujemny
błąd względny bardzo często wyraża się w procentach
błąd względny charakteryzuje dokładność pomiarową lepiej niż błąd bezwzględny
błąd względny umożliwia porównanie dokładności narzędzi pomiarowych o różnych
zakresach pomiarowych
Ze względu na brak możliwości praktycznego wyznaczenia błędów rzeczywistych,
opracowując wyniki pomiarów operuje się błędami granicznymi bezwzględnym "X i
względnym . Podczas realizacji określonego pomiaru wartość granicznego błędu
bezwzględnego wyznacza maksymalną wartość błędów, jakie mogą być popełnione podczas
pomiaru.
Xm - Xrz Ł DX


Wyszukiwarka