 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
 
 
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
 
 
 
Jerzy Kozłowicz 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wykonywanie pomiarów przemysłowych 731[01].O1.03
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Poradnik dla ucznia  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji–Państwowy Instytut Badawczy 
Radom 2007 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci: 
mgr inż. Krzysztof Idzior 
mgr inż. Roman Grobelny 
 
 
Opracowanie redakcyjne: 
mgr inż. Jerzy Kozłowicz 
 
 
Konsultacja: 
mgr inż. Ryszard Dolata 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Poradnik  stanowi  obudowę  dydaktyczną  programu  jednostki  modułowej  731[01].O1.03 
„Wykonywanie  pomiarów  przemysłowych”,  zawartego  w  modułowym  programie  nauczania 
dla zawodu mechanik automatyki przemysłowej i urządzeń precyzyjnych. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wydawca  
Instytut Technologii Eksploatacji–Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
 
1. 
3
2.
5
3.
6
4.
Wprowadzenie  
Wymagania wstępne 
CC Cele kształcenia
Materiał nauczania
7
4.1. Obliczanie względnych i bezwzględnych błędów pomiaru
7
4.1.1. Materiał nauczania
7
4.1.2. Pytania sprawdzające
8
4.1.3. Ćwiczenia
8
4.1.4. Sprawdzian postępów
8
4.2. Wykonywanie pomiarów poziomu
9
4.2.1. Materiał nauczania
9
4.2.2. Pytania sprawdzające
12
4.2.3. Ćwiczenia
13
4.2.4. Sprawdzian postępów
14
4.3. Wykonywanie pomiaru natężenia przepływu
15
4.3.1. Materiał nauczania
15
4.3.2. Pytania sprawdzające
20
4.3.3. Ćwiczenia
20
4.3.4. Sprawdzian postępów
22
4.4. Wykonywanie pomiarów ciśnienia
23
4.4.1. Materiał nauczania
23
4.4.2. Pytania sprawdzające
28
4.4.3. Ćwiczenia
28
4.4.4. Sprawdzian postępów
29
4.5. Wykonywanie pomiarów temperatury
30
4.5.1. Materiał nauczania
30
4.5.2. Pytania sprawdzające
33
4.5.3. Ćwiczenia
34
4.5.4. Sprawdzian postępów
35
4.6. Wykonywanie pomiarów czynników środowiska
36
4.6.1. Materiał nauczania
36
4.6.2. Pytania sprawdzające
40
4.6.3. Ćwiczenia
40
4.6.4. Sprawdzian postępów
41
4.7. Wykonywanie pomiarów wilgotności
42
4.7.1. Materiał nauczania
42
4.7.2. Pytania sprawdzające
46
4.7.3. Ćwiczenia
46
4.7.4. Sprawdzian postępów
47
5. Sprawdzian osiągnięć
48
6. Literatura
53
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o zasadach przeprowadzania
pomiarów przemysłowych.
W poradniku zamieszczono:
−
wymagania  wstępne,  czyli  wykaz  umiejętności,  jakie  powinieneś  umieć  przed 
przystąpieniem do nauki, 
−
cele  kształcenia,  jakie  powinieneś  osiągnąć  w  czasie  zajęć  edukacyjnych  tej  jednostki 
modułowej, 
−
materiał  nauczania–czyli  wiadomości  dotyczące  metod  wykonywania  pomiarów 
przemysłowych, posługiwania się sprzętem pomiarowym oraz jego konserwacją, 
−
zestawy pytań, które pomogą Ci sprawdzić, czy opanowałeś podane treści nauczania,
−
ćwiczenia, które umożliwią Ci nabycie umiejętności praktycznych,
−
sprawdzian osiągnięć,
−
wykaz literatury. 
W  materiale  nauczania  zostały  opisane  zasady  obliczania  błędów  pomiarowych, 
legalizacji  przyrządów  oraz  ocena  klasy  dokładności  wykonywanych  pomiarów. 
Szczegółowo  opisano  metodykę  pomiarów  przemysłowych  najważniejszych  wielkości 
fizycznych  takich  jak:  ciśnienie,  poziom,  temperatura,  strumień  objętości  (natężenie 
przepływu), wilgotność. Nie pominięto również pomiarów czynników środowiska jak: analiza 
spalin 
i hałas.
Poza
przedstawieniem
teoretycznej
części
dotyczącej
pomiarów
przemysłowych zaproponowano w części ćwiczeniowej zestawy układów praktycznych, które 
będą wykonywane przez grupy ćwiczeniowe. 
Z rozdziałem Pytania sprawdzające możesz zapoznać się:
–
przed  przystąpieniem  do  rozdziału  Materiał  nauczania–poznając  przy  tej  okazji 
wymagania wynikające z potrzeby zawodu, 
–
po  zapoznaniu  się  z  rozdziałem  Materiał  nauczania,  aby  sprawdzić  stan  swojej  wiedzy, 
która będzie Ci potrzebna do wykonywania ćwiczeń. 
Wykonując  ćwiczenia  zawarte  w  Poradniku  lub  zaproponowane  przez  nauczyciela 
poznasz  zasady  obsługi,  konserwacji  i  korzystania  z  różnego  rodzaju  przyrządów 
pomiarowych. 
Po wykonaniu ćwiczeń sprawdź poziom swoich postępów rozwiązując test Sprawdzian
postępów, zamieszczony po ćwiczeniach. W tym celu: 
– 
przeczytaj pytania i odpowiedz na nie,
–
podaj odpowiedź wstawiając X w odpowiednie miejsce. 
Odpowiedź  NIE  wskazuje  na  luki  w Twojej  wiedzy,  informuje  Cię  również o pewnych 
brakach  w  przyswojonej  przez  Ciebie  wiedzy.  Oznacza  to  konieczność  powrotu  do  treści, 
które nie są dostatecznie opanowane. 
Poznanie przez Ciebie wiadomości na temat wykonywania pomiarów przemysłowych
będzie podstawą do przeprowadzenia przez nauczyciela sprawdzianu poziomu przyswajanych 
wiadomości i ukształtowaniu umiejętności. 
W rozdziale 5 tego poradnika jest zamieszczony Sprawdzian osiągnięć zawiera: 
– 
instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania sprawdzianu,
–
zestaw zadań testowych,
–
przykładową kartę odpowiedzi, w której, w przeznaczonych miejscach wpisz odpowiedź 
na  pytania;  będzie  to  stanowić  dla  Ciebie  trening  przed  sprawdzianem  zaplanowanym 
przez nauczyciela. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Schemat układu jednostek modułowych
Moduł 731[01].O1
Podstawy miernictwa
731[01].O1.01
Przestrzeganie przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska
731[01].O1.02
Wykonywanie pomiarów
warsztatowych
731[01].O1.03
Wykonywanie pomiarów
przemysłowych
731[01].O1.04
Badanie układów elektrycznych
i elektronicznych
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
korzystać z różnych źródeł informacji,
−
stosować jednostki układu SI,
−
przeliczać jednostki,
−
sporządzać wykresy funkcji,
−
użytkować komputer,
−
stosować przepisy BHP,
−
współpracować w grupie.
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
obliczyć błędy pomiarów laboratoryjnych (względne i bezwzględne),
−
określić tolerancję wymiarową,
−
zastosować sprzęt i materiały w pracy laboratoryjnej,
−
zmierzyć wilgotność powietrza różnymi metodami,
−
wykonać pomiar poziomu cieczy i natężenia przepływu,
−
zmierzyć ciśnienie z zastosowaniem różnych przyrządów,
−
scharakteryzować metody pomiaru temperatury,
−
zmierzyć temperaturę z zastosowaniem różnych termometrów,
−
dokonać pomiaru składu spalin,
−
przeprowadzić pomiar natężenia hałasu,
−
przeprowadzić pomiar promieniowania,
−
dokonać pomiaru punktu rosy,
−
zastosować metodę wagową do oznaczania wilgotności,
−
zakonserwować i przechować przyrządy kontrolno–pomiarowe,
−
zastosować  przepisy  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  ochrony  przeciwpożarowej 
i ochrony środowiska. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Obliczanie względnych i bezwzględnych błędów pomiaru
4.1.1. Materiał nauczania 
 
Błędem nazywamy nieuniknione odstępstwo od wymagań poprawnego wykonania,
działania, postępowania lub przebiegu procesu. Znajomość wartości tego błędu jest niezbędna 
do  właściwej  interpretacji  wyniku.  Błędy  pomiarowe  można  podzielić  ze  względu  na  źródło 
ich  powstawania  na  błędy:  metody  pomiarowej,  wskazania  oraz  odczytu.  Ze  względu  na 
charakter  błędy  dziali  się  na:  systematyczne  i  przypadkowe.  Błędy  systematyczne  mają 
zawsze  taką  samą  wartość  w  danym  punkcie  zakresu  pomiarowego  przyrządu  i  jako  takie 
mogą być eliminowane przez wprowadzanie poprawek i wzorcowanie narzędzi pomiarowych. 
Błędy przypadkowe mają różne wartości i nie mogą być eliminowane. Zmniejszenie wartości 
błędów  przypadkowych  może  być  dokonane  przez  wielokrotne  powtórzenie  pomiaru 
i obliczenie średniej arytmetycznej wyniku: 
n
x
x
n
1
i
i
∑
=
=
gdzie: 
x 
–średni wynik pomiaru,
x
i
–kolejny wynik pomiaru,
n
–liczba pomiarów. 
Wartość średnia  x  jest najbardziej prawdopodobnym wynikiem pomiaru. Im więcej razy 
powtórzy się pomiar, tym wynik będzie bardziej prawdopodobny. Wielokrotne wykonywanie 
pomiarów  zmniejsza  tylko  błędy  przypadkowe,  nie  eliminuje  natomiast  wcale  błędów 
systematycznych.  Błąd  systematyczny  zawarty  jest  w  klasie  dokładności  przyrządu,  którą 
definiujemy następująco: 
Klasa dokładności jest to maksymalny błąd bezwzględny przyrządu odniesiony do
maksymalnego zakresu i wyrażony w procentach.
Pozostałe błędy określają poniższe definicje: 
Błąd  bezwzględny 
∆
y (uchyb bezwzględny) jest to różnica między teoretyczną y
t
,
a rzeczywistą y
rz
wartością wielkości mierzonej:
rz
t
y
y
Δy
−
=
Błąd bezwzględny wyrażony jest w jednostkach wielkości mierzonej.
Błędem względnym
δ
(uchybem względnym) nazywamy stosunek błędu bezwzględnego
do wartości rzeczywistej:
rz
y
Δy
δ
=
Klasę dokładności przyrządu określa poniższy wzór:
100%
y
Δy
klasa
max
⋅
=
Stosowane w Polsce klasy dokładności tworzą znormalizowany szereg liczb: 0,06; 0,1;
0,16;  0,25;  0,4;  (0,5);  0,6;  1,0;  1,6;  2,5;  4;  6,  a  różne  klasy  dla  różnych  przyrządów 
przedstawione są w Polskich Normach. Znając klasę dokładności przyrządu możemy określić 
jego maksymalny błąd bezwzględny. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
Legalizacja a wzorcowanie
Czynność wzorcowania przeprowadza zwykle akredytowane laboratorium pomiarowe.
Pomiary  wykonuje  wykwalifikowany  personel  laboratorium  według  ustalonych  procedur 
w ściśle  określonych  warunkach  (np.  w  ustalonych  warunkach  odniesienia:  temperatura, 
wilgotność, ciśnienie). 
 
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.  Jakie mogą być rodzaje błędów pomiarowych? 
2.  Co to jest błąd bezwzględny? 
3.  Co to jest klasa dokładności przyrządu? 
4.  W jakich jednostkach wyrażane są błędy pomiarowe? 
5.  Kto przeprowadza wzorcowanie przyrządów pomiarowych? 
 
4.1.3. Ćwiczenia
 
Ćwiczenie 1 
Oblicz błędy pomiarowe dla wybranych przyrządów pomiarowych o różnych klasach
dokładności.
 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1) przeanalizować oznaczenia na przyrządach pomiarowych ze szczególnym zwróceniem
uwagi na: zakres pomiarowy, działkę elementarną oraz klasę dokładności,
2)  przeprowadzić obliczenia błędów (uchybów) pomiaru dla różnych przyrządów, 
3)  przeprowadzić analizę wykonanych obliczeń. 
 
Zalecane metody nauczania–uczenia się:
–
ćwiczenie.
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
różne przyrządy pomiarowe z oznaczoną klasą dokładności,
–
kalkulator,
–
arkusz do ćwiczenia.
4.1.4. Sprawdzian postępów
 
Czy potrafisz: 
Tak
Nie
1)
zdefiniować pojęcie uchybu bezwzględnego?
2)
zdefiniować pojęcie uchybu względnego?
3)
odczytać klasę dokładności z przyrządu?
4)
ocenić przydatność przyrządu do pomiaru?
5)
odczytać oznaczenia z przyrządu pomiarowego?
6)
dokonać analizy błędów pomiarowych?
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
4.2. Wykonywanie pomiarów poziomu
4.2.1. Materiał nauczania
Poziomowskazami nazywamy urządzenia służące do pomiaru wysokości słupa cieczy lub
materiału  sypkiego.  Działanie  poziomowskazów  cieczowych  jest  oparte  na  zjawiskach 
hydrostatycznych: wyporze hydrostatycznym, ciśnieniu słupa cieczy, naczyń połączonych lub 
na  zjawiskach  wykorzystujących  właściwości  cieczy  (konduktancja,  przenikalność, 
przewodzenie,  pochłanianie).  Poziomowskazy  oparte  na  zasadzie  wyporu  hydrostatycznego 
przedstawiają rys.1 i 2. 
Rys. 1. Poziomowskaz cięgnowy: 1–pływak, 2–koło linowe, 3–obciążnik, 4–wskazówka [1, s.206]
Rys. 2.
Poziomowskaz nurnikowy: 1–nurnik, 2–ciecz, 3–belka wagi, 
4–wskazówka,  5–przekładnia,  6–sprężyna  pomiarowa  [1, 
s.207] 
Poziomowskazy typu U
−
rurkowy przedstawia rys. 3.
Rys. 3.
Poziomowskaz: U–rurkowy 1,2–zawory, 3–rurka szklana, 4–zbiornik [1, s.208]
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
Poziomowskazy
manometryczne
działają
wykorzystując
zależność
ciśnienia
hydrostatycznego od wysokości słupa cieczy nad punktem pomiarowym.
γ
H
Δp
⋅
=
gdzie:
∆
p –różnica ciśnień między ciśnieniem panującym nad powierzchnią cieczy, a ciśnieniem
wewnątrz cieczy [Pa],
H –wysokość słupa cieczy nad punktem pomiarowym [m],
γ
–ciężar właściwy cieczy [N / m
3
].
Schematy poziomowskazów z przestrzenią powietrzną i bez tej przestrzeni przedstawiają
rysunki 4 i 5.
Rys. 4.
Poziomowskaz  z  przestrzenią  powietrzną:  1–przewód  wyjściowy,  
2–komora  pośrednicząca,  3,4–podłączenie  do  manometru  U–rurkowego  
[1, s.212]
Rys. 5.
Poziomowskaz
bez
przestrzeni
powietrznej:
1,
2–przyłącza
do manometru, 3–manometr z rtęcią, 4–zbiornik [1, s.213]
Jednym z często stosowanych poziomowskazów jest poziomowskaz wdmuchowy
(bąbelkowy). Schemat jego działania przedstawiono na rysunku 6.
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
Rys.6.
Poziomowskaz  wydmuchowy:  1–zbiornik,  2–manometr  U–rurkowy,  3–sonda 
powietrza,  4–przewód  zasilający  zbiornik,  5–regulator  stałego  przepływu  [1, 
s.215] 
Przy pomiarach poziomu metodą wdmuchiwania ważnym zagadnieniem jest utrzymanie
stałego  dopływu  powietrza,  zapewnia  go  regulator  stałego  dopływu  powietrza.  Zmiany 
poziomu  cieczy  w  zbiorniku  powodują  wzrost  lub  spadek  ciśnienia  mierzonego 
manometrem 2. 
Do pomiarów poziomu cieczy używa się również poziomowskazów wykorzystujących
właściwości  elektryczne  materiałów  wypełniających  zbiornik.  Należą  do  nich  następujące 
rodzaje poziomowskazów: 
a)  poziomowskaz  rezystancyjny,  stosowany  dla  cieczy  o  dużej  przewodności  elektrycznej 
(rys. 7),
Rys. 7. Poziomowskaz rezystancyjny 1, 2–elektrody, 3–płyta izolacyjna, 4–miernik oporności [1, s.217]
 
b)  poziomowskaz  pojemnościowy,  stosowany,  gdy  ciecz  charakteryzuje  się  dobrymi 
własnościami dielektrycznymi (rys. 8),
Rys. 8. Poziomowskaz pojemnościowy: a) budowa poziomowskazu, b) wymiary kondensatora [1, s.218]
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
c) poziomowskaz izotopowy, stosowany do określania poziomu nie tylko cieczy, lecz
również materiałów sypkich (rys. 9),
Rys. 9.
Poziomowskaz  izotopowy:  1–zbiornik,  2–źródło  promieniowania, 
3–czujnik promieniowania, 4–wskaźnik [1, s.220] 
 
d)  poziomowskaz  ultradźwiękowy,  stosowany  głównie  do  pomiaru  materiałów  sypkich 
i wykorzystujący zasadę echosondy (rys. 10).
Rys. 10. Poziomowskaz ultradźwiękowy: 1–nadajnik, 2–odbiornik, 3–
przegroda, 4–urządzenie odczytowe [1, s.222]
 
Najnowszymi  poziomowskazami  stosowanymi  do  cieczy  i  materiałów  sypkich 
są poziomowskazy wibracyjne oparte, na wibracji czujnika widełkowego. Poziomowskaz taki 
charakteryzuje się zmianą sygnału prądowego w zależności od zmian poziomu. 
 
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.  Na czym polega działanie poziomowskazu opartego na wyporze hydrostatycznym? 
2.  Jak odczytujemy poziom cieczy z poziomowskazu typu naczynia połączone? 
3.  Jakie znasz poziomowskazy manometryczne? 
4.  Kiedy stosujemy poziomowskaz rezystancyjny? 
5.  Jak możemy mierzyć poziom materiałów sypkich? 
6.  Kiedy stosujemy poziomowskaz pojemnościowy? 
7.  Na jakiej zasadzie działa poziomowskaz wydmuchowy? 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
4.2.3. Ćwiczenia
 
Ćwiczenie 1 
Podłącz czujnik pojemnościowy poziomu do stanowiska badawczego i wykonaj pomiary
odczytując  zmiany  poziomu  wody  poziomomierzem  hydrostatycznym  oraz  zmiany 
pojemności z czujnika. Wyniki wpisz do tabeli, określ błędy pomiarowe. 
 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  podłączyć czujnik pojemnościowy do mostka pomiarowego, 
2)  zmieniając  poziom  cieczy  w  zbiorniku  dokonywać  odczytów  poziomu  zgodnie 
z zaleceniami instrukcji pomiarowej,
3)  wyniki pomiarów umieścić w tabeli, 
4)  przeprowadzić analizę błędów pomiarowych. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
stanowisko pomiarowe z regulacją poziomu wody,
–
poziomomierz hydrostatyczny,
–
czujnik pojemnościowy pomiaru poziomu,
–
mostek RLC pomiaru pojemności,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
 
Ćwiczenie 2 
Uruchom stanowisko pomiarowe z pomiarem poziomu cieczy metodą ciśnieniową
(wdmuchiwanie powietrza) i wykonaj pomiary odczytując zmiany poziomu poziomomierzem 
hydrostatycznym oraz zmiany ciśnienia z układu wydmuchiwania. 
 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  podłączyć i zestawić przyrządy na stanowisku pomiaru poziomu metodą ciśnieniową, 
2)  odczytać  wskazania  manometru  oraz  poziomomierza  hydrostatycznego,  a  wyniki 
pomiaru wpisać do tabeli z instrukcji pomiarowej,
3)  przeprowadzić analizę dokładności pomiarów. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
stanowisko pomiarowe z regulacją poziomu wody,
–
źródło sprężonego powietrza z regulatorem stałego przepływu,
–
manometr prężny o zakresie 0 do 100kPa,
–
poziomomierz hydrostatyczny,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
4.2.4. Sprawdzian postępów
 
Czy potrafisz: 
Tak
Nie
1)
opisać metody pomiaru poziomu?
2)
podłączyć czujnik pojemnościowy do mostka?
3)
uruchomić stanowisko z czujnikiem ciśnieniowym?
4)
dokonać analizy błędów?
5)
scharakteryzować metodę ultradźwiękową?
6)
scharakteryzować metodę rezystancyjną?
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
4.3. Wykonywanie pomiaru natężenia przepływu
4.3.1. Materiał nauczania
Pomiar natężenia przepływu zwany często pomiarem strumienia objętości lub masy
określa  ilość  substancji,  jaka  przepływa  przez  rurociąg  w  jednostce  czasu.  Natężenie 
przepływu może być objętościowe Q (m
3
/s), lub masowe G (kg/s). Rozróżniamy dwa rodzaje
przepływu  w  przewodach:  przepływ  laminarny  (uwarstwiony),  lub  turbulentny  (burzliwy). 
W przepływie  laminarnym  ruch  wszystkich  cząstek  odbywa  się  wzdłuż  linii  równoległej  do 
osi  przewodu,  tworząc  strugi.  Prędkość  poruszania  się  strug  jest  różna  i  rośnie  w  miarę 
zbliżania się do osi przewodu. W przepływie burzliwym cząstki płynu poruszają się bezładnie 
względem osi przewodu. 
Parametrem, który określa czy przepływ jest laminarny czy burzliwy jest liczba
Reynoldsa R
e.
Liczbę Reynoldsa określa się na podstawie wzoru:
μ
ρ
D
V
R
e
⋅
⋅
=
gdzie: 
V  –prędkość przepływu [m/s], 
D  –średnica przewodu [m], 
µ
–lepkość dynamiczna [
2
m
s
Pa
⋅
],
ρ
–gęstość [kg/m
3
].
Przyjmuje się, że przepływ charakteryzujący się liczbą Reynoldsa mniejszą niż 2300 jest
laminarny, a powyżej burzliwy. Podanej granicy nie należy traktować ściśle, gdyż przepływy 
o  liczbie  Reynoldsa  2000  do  3000  mogą  być  zarówno  laminarne  jak  i  burzliwe.  W  tabeli  1 
przedstawiono zależności lepkości niektórych płynów od temperatury. 
Tabela. 1. Zależność lepkości niektórych płynów od temperatury [1, s.226]
Pomiary natężenia przepływu mogą być wykonywane wieloma metodami. 
 
1. Metoda przepływomierzy wirnikowych
W  tych  przepływomierzach  czynnikiem  napędowym  jest  przepływająca  ciecz  lub  gaz. 
Przepływomierze te mogą być: 
a)  śrubowe, 
b)  skrzydełkowe, 
c)  bębnowe, 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
d)  puszkowe, 
e)  tarczowe, 
f)  rotorowe, 
g)  miechowe, 
h)  komorowe. 
Przepływomierze a i b różnią się jedynie kształtem wirnika. Rys.11 przedstawia
konstrukcję jednego z nich.
Rys. 11. Przepływomierz śrubowy: a) przekrój, b) podzielnia
1  –  korpus  przepływomierza,  2  –  zespół  przekładni  
ze wskaźnikami [1, s.206] 
W przepływomierzach bębnowych odmierzana jest cyklicznie określona objętość cieczy
lub gazu przepływająca przez komory bębna pomiarowego. Rys. 12 wyjaśnia zasadę działania 
gazomierza bębnowego. Dopływający do przepływomierza gaz powoduje obracanie się bębna 
zgodnie z ruchem wskazówek zegara. 
Rys. 12.
Gazomierz  bębnowy:  1  –  bęben  obrotowy,  2  –  dopływ 
gazu, 3–szczelina, 4–przewód odlotowy [1, s.230] 
Działanie przepływomierza puszkowego opiera się na odmierzaniu określonej objętości
cieczy  przez  poruszający  się  pod  wpływem  cieczy  tłok  (puszkę).  Rysunek  13  przedstawia 
zasadę działania tego przepływomierza. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
Przepływomierze wirnikowe w zasadzie nie określają natężenia przepływu, ale objętość
czynnika,  który  przepłynął  przez  przepływomierz.  Aby  określić  natężenie  przepływu  należy 
zmierzyć czas, w którym odbywał się pomiar objętości przepływającego czynnika i podzielić 
tą objętość przez czas przepływu. Wyznaczymy w ten sposób natężenie przepływu. 
Rys. 13. Przepływomierz puszkowy: a) przekrój przepływomierza, b) tłok 1 – komora,
 2–tłok,  3  –  pierścień,  4  –  przegroda  z  materiału  niemagnetycznego,  
5  –  przegroda  oddzielająca,  6  –  wałek,  7  –  zabierak,  8,  9  –  magnesy,  
10–wałek,11 – przekładnia zębata, 12 – wskaźnik,13 – impulsator, 14 – prądnica 
tachometryczna [1, s.231] 
2. Przepływomierze manometryczne
Ich działanie oparte jest na zasadzie pomiaru ciśnień statycznych i dynamicznych. Do
najbardziej znanych należą przepływomierze zwężkowe typu: 
a)  kryza pomiarowa, 
b)  dysza, 
c)  zwężka Venturiego. 
Konstrukcję wmontowanych zwężek pomiarowych przedstawia rys. 14.
Rys. 14. Typowe zwężki pomiarowe: a) kryza, b) dysza, c) zwężka Venturiego [4, s.74]
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
Zwężki pomiarowe dobierane są do określonych parametrów przepływu, który
uwzględnia  rodzaj  przepływu,  średnice  rurociągu,  rodzaj  czynnika  płynącego.  Na  każdej  ze 
zwężek występuje mierniczy spadek ciśnienia, który wykorzystujemy do obliczenia natężenia 
przepływu. Na rys. 15 przedstawiono rozkład ciśnienia w zwężce pomiarowej typu kryza. 
Rys. 15. Rozkład ciśnienia w zwężce pomiarowej typu kryza [4, s.74]
Zależność natężenia przepływu Q od spadku ciśnienia
∆
p na zwężce przedstawia
poniższa zależność:
ρ
Δp
k
Q
=
gdzie:
k –stała zwężki
f
ε
α
k
⋅
⋅
=
,
ρ
–gęstość przepływu,
α
–współczynnik przepływu,
ε
–współczynnik ekspansji,
f –pole powierzchni otworu kryzy pomiarowej o średnicy d.
Zależność współczynnika przepływu powietrza od liczby Reynoldsa i modułu zwężki
przedstawia wykres na rys.16.
Rys. 16. Zależność współczynnika
α
od liczby Reynoldsa [2, s.80]
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
Moduł zwężki przedstawia następująca zależność:
2
D
d
m
=
Wartość współczynnika ekspansji odczytujemy z poniższego wykresu.
Rys. 17. Zależność współczynnika ekspansji
ε
od modułu zwężki i spadków ciśnienia [2, s.81]
Odrębną grupę przepływomierzy stanowią rotametry. Na rys. 18 przedstawiono schemat
rotametru.
Rys. 18. Schemat rotametru: 1–rura, 2–pływak [1, s.249]
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
Rotametr jest przepływomierzem manometrycznym niewymagającym pomiaru spadku
ciśnienia  natomiast  działającym  na  stałym  spadku  ciśnienia,  jaki  wytwarza  się  w  stożkowej 
rurze  z  umieszczonym  wewnątrz  pływakiem  o  stałym  przekroju.  Na  skutek  przepływu 
czynnika  w  szczelinie  występuje  różnica  ciśnień  po  obu  stronach  pływaka.  Jeżeli  działająca 
na  pływak  siła  jest  większa  od  jego  ciężaru,  unosi  się on do  góry.  W  miarę przesuwania  się 
pływaka do góry powierzchnia szczeliny rośnie. Pływak zatrzymuje się  na wysokości  h, gdy 
ciężar  zostaje  zrównoważony  siłą  wywołaną różnicą ciśnień.  Zakres  pomiarowy  rotametrów 
wynosi  od 
7
10
2,5
−
⋅
do 0,25m
3
/s przy błędzie wynoszącym
±
2,5 % górnej wartości
granicznej.  Podziałka  wyskalowana  jest  w  jednostkach  natężenia  przepływu  dla  określonego 
czynnika.  
Odrębną grupę stanowią przepływomierze elektryczne, które mogą być:
a)  termoanemometryczne, 
b)  indukcyjne, 
c)  ultradźwiękowe, 
d)  jonizacyjne.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.  Co to jest natężenie przepływu? 
2.  Jak dzielimy przepływy? 
3.  Co określa liczba Reynoldsa? 
4.  Jak dzielimy przepływomierze wirnikowe? 
5.  Co to są zwężki pomiarowe? 
6.  Od czego zależy natężenie przepływu mierzone zwężką? 
7.  Co to jest rotametr?
4.3.3. Ćwiczenia
 
Ćwiczenie 1 
Dokonaj pomiaru dokładności wodomierza. Podłącz wodomierz do stanowiska
pomiarowego  zasilanego  z  sieci  wodociągowej  i  wyposażonego  w  układ  pomiarowy  zgodny 
ze  schematem.  Ustaw  za  pomocą  zaworu  odpowiedni  strumień  zgodnie  z  wymaganiami 
instrukcji  ćwiczeniowej.  Określ  na  podstawie  wyników  pomiarów  dokładność  wodomierza. 
Schemat stanowiska pomiarowego przedstawia poniższy rysunek. 
Rys.
do  ćwiczenia  1.  Schemat  stanowiska  do  sprawdzania  wodomierza:  
1–wodomierz,  2–zawór,  3–kryza,  4–manometr  U–rurkowy,  5–zbiornik, 
6–zawór [2, s.74] 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem instrukcji ćwiczeniowej, 
2)  wykonać pomiary dla różnych położeń zaworu regulującego przepływ, 
3)  dokonać analizy przeprowadzonych pomiarów. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
stanowisko pomiarowe z regulacją przepływu wody,
–
badany wodomierz wirnikowy,
–
kryza pomiarowa,
–
manometr U–rurkowy,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
 
Ćwiczenie 2 
Dokonaj pomiarów strumienia objętości za pomocą kryzy pomiarowej. Pomiary wykonaj
na  stanowisku  pomiarowym  wyposażonym  w  źródło  powietrza  (np.  wentylator  nadmuchu 
samochodowy  lub  wentylator  z  odkurzacza).  Do  pomiaru  spadku  ciśnienia  na  kryzie  użyj 
manometru U–rurkowego różnicowego. 
Rys. do ćwiczenia 2. Schemat stanowiska do sprawdzania przepływomierza
zwężkowego:  1–źródło  powietrza,  2–przepustnica,  3–manometr  różnicowy,  
4–U–rurka, 5–termometr [2, s.80]
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:  
1)  pomierzyć spadki ciśnienia dla różnych nastaw przepływu, 
2)  przeprowadzić obliczenia natężenia przepływu Q, 
3)  sporządzić wykres z przeprowadzonych pomiarów jako zależność 
α
= f (Q)
gdzie:
α
–kąt położenia przepustnicy,
Q–natężenie przepływu obliczone według wzoru:
ρ
Δp
k
Q
⋅
=
Wartość współczynnika k oblicz według wzoru podanego na stronie 19.
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
stanowisko pomiarowe z regulacją przepływu powietrza,
–
zwężka pomiarowa–kryza,
–
kalkulator do obliczeń,
–
manometr różnicowy U–rurka,
–
arkusze pomiarowe.
4.3.4. Sprawdzian postępów
 
Czy potrafisz: 
Tak
Nie
1)
wyjaśnić pojęcie natężenia przepływu?
2)
określić metody pomiaru natężenia przepływu?
3)
przedstawić zasadę pomiaru zwężkami?
4)
podłączyć i uruchomić rotametr?
5)
obliczyć moduł zwężki?
6)
obliczyć stałą zwężki?
7)
przeprowadzić analizę pomiaru zwężkami?
8)
sprawdzić dokładność wodomierza?
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
4.4. Wykonywanie pomiarów ciśnienia
4.4.1. Materiał nauczania
Jeżeli na określoną powierzchnię wywierany jest nacisk siłą F przez ciało stałe, ciecz lub
gaz,  to  stosunek  tego  nacisku  do  pola  powierzchni  nazywamy  ciśnieniem.  Wg  układu  SI 
jednostką  ciśnienia  jest  1Pa  =  N/m
2
(Pascal). Często podawaną jednostką ciśnienia jest
1  bar  =  100 kPa.  Pomiar  ciśnienia  jest  bardzo  ważnym  składnikiem  wielu  procesów 
technologicznych.  W  zależności  od  charakteru  mierzonego  ciśnienia  przyrządy  do  pomiaru 
ciśnienia dzielą się na: 
a)  barometry–przyrządy do pomiaru ciśnienia atmosferycznego, 
b)  wakuometry–przyrządy do pomiaru podciśnienia, 
c)  manometry różnicy ciśnień–przyrządy do pomiaru różnicy ciśnień 
∆
p.
Największą grupę przyrządów do pomiaru ciśnienia stanowią manometry. Podział
manometrów z uwzględnieniem rozwiązań konstrukcyjnych przedstawia rysunek 19.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rys. 19.
Podział manometrów
W zależności od sposobu wskazań manometry mogą być:
a)  z odczytem słupa cieczy, 
b)  z odczytem wskazówkowym w miejscu pomiaru, 
c)  z odczytem wskazówkowym zdalnym, 
d)  z odczytem wskazówkowym i rejestracją wskazań, 
e)  z odczytem wskazówkowym i sygnalizacją optyczną lub akustyczną. 
Manometry hydrostatyczne
Działanie tych manometrów opiera się ma zjawiskach fizycznych rządzących cieczą
pozostającą  w spoczynku,  w  stanie  równowagi.  Podstawowym  prawem  jest  prawo  Pascala. 
Najbardziej znanych manometry hydrostatyczne Zostały opisane niżej. 
Manometry
Hydrostatyczne
Prężne
Elektryczne
Cieczowe
Obciążeniowe
Przeponowe
Mieszkowe
Z rurką 
Bourdona 
U–rurkowe
Naczyniowe
Tłokowe
Dzwonowe
Z pierścieniem 
uchylnym 
Rurka  
pionowa 
Rurka  
pochylona 
Ze stałym 
obciążeniem 
Ze zmiennym 
obciążeniem 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
Manometr U–rurkowy z rurkami pionowymi. Schemat działania tego manometru
przedstawiono  na  rysunku  20.  Zakres  pomiarowy  tego  manometru  określony  jest  długością 
rurek oraz ciężarem właściwym użytej cieczy. 
Rys. 20. Schemat manometru U–rurkowego [1, s.141]
 
Dla  manometru  tego  typu,  który  może  mierzyć  różnicę  ciśnień  lub  nadciśnienie 
względem ciśnienia atmosferycznego obowiązują następujące wzory:
γ
h
Δp
⋅
=
2
1
p
p
Δp
−
=
gdzie:
∆
p –różnica ciśnień [Pa],
h
–różnica poziomów [m],
γ
–ciężar właściwy cieczy [N/m
3
].
 
Mikromanometr  z  rurką  pochyłą  (Recknagla)  U–rurkowy.  W  celu  zwiększenia 
dokładności odczytu różnicy ciśnień stosuje się  manometr, który przedstawia rys. 21. Zakres 
pomiarowy tego manometru wynosi 1kPa. 
Rys. 21. Manometr cieczowy z rurką pochyłą [1, s.143]
 
Zmiana  różnicy  ciśnień  przyłożonych  do  ramion  tego  manometru  powoduje  zmianę 
przemieszczenia cieczy, które jest większe k razy:
sinα
1
k
=
Jednym z dokładniejszych manometrów cieczowych jest manometr kompensacyjny,
którego  dokładność  wynika  z  jego  konstrukcji  i  można  pomierzyć  nim  ciśnienia 
z dokładnością 0,01 mm H
2
O i zakresie pomiarowym do 150 mm H
2
O.
Manometry obciążeniowe
Działanie tych manometrów opiera się na prawie Pascala. Pomiar za pomocą
manometrów  obciążeniowych  polega  na  wyznaczeniu  wartości  obciążenia  działającego  na 
powierzchnię  ruchomego  tłoka,  dzwonu  lub  innej  przegrody.  Ciecz  znajdująca  się 
w manometrach  obciążeniowych  spełnia  rolę  uszczelnienia  i  pośredniczy  w  przekazywaniu 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
sił.  Manometry  te  dzielą  się  na:  tłokowe,  dzwonowe  i  z  pierścieniem  uchylnym.  Schemat 
praski hydraulicznej przedstawiono na rys. 22. Manometry tłokowe dzielimy na: 
−
ze stałym obciążeniem tłoka zwane praskami hydraulicznymi,
−
ze zmiennym obciążeniem, umożliwiające ciągły pomiar ciśnień.
Rys. 22.
Manometr  tłokowy  ze  stałym  obciążeniem  tłoka:  1–cylinder  pomiarowy,  
2–tłok  pomiarowy,  3–talerzyk,4–obciążnik,  5–tłok  regulacyjny,  6–stanowisko 
probiercze,  7–zawór  odcinający  komorę  pomiarową,  8–zawór  odcinający 
manometr  badany,  9–zawór  spustu  oleju,  10–pokrętło,  11–zbiornik  z  olejem  
[1, s.155]
 
Praska  hydrauliczna  jest  najczęściej  przyrządem  wzorcowym  służącym  do  skalowania 
manometrów  prężnych  (z  rurką  Bourdona)  lub  elektrycznych  czujników  ciśnienia.  Zakres 
pomiarowy tych  manometrów jest znaczny  i  wynosi 100MPa, a w  specjalnych wykonaniach 
nawet  do  3500 MPa.  Jako  wzorce  w  tym  manometrze  używamy  obciążników  (4)  o  znanej 
wartości  wywieranego  ciśnienia,  które  nakładamy  na  tłok  pomiarowy  (2).  Uruchomienie 
praski wymaga napełnienia zbiorniczka olejem i jej odpowietrzenia. Praskę możemy również 
używać  stosując  jako  wzorce  zamiast  obciążników  innego  manometru  o  lepszej  klasie 
dokładności niż manometr badany. 
Manometry prężne
Tego typu manometry działają na zasadzie odkształcenia elementów sprężystych pod
wpływem mierzonego ciśnienia lub różnicy ciśnień. Z uwagi na rodzaj elementu sprężystego 
manometry dzielimy na: 
a)  z rurką Bourdona, 
b)  z mieszkiem sprężystym, 
c)  z membraną lub puszką membranową. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
Rys. 23.
Manometr  prężny  z  rurką  Bourdona:  a)  schemat  ogólny,  b)  mechanizm 
przekładniowy,  1–wskazówka,  2–rurka  Bourdona,  3–widełki,  4–cięgno,  
5–sektor  zębaty,  6–korpus,  7–końcówka,  8–zębnik,  9–wkręt  regulacji 
położenia, 10–sprężyna spiralna [1, s.164] 
 
Manometr z rurką Bourdona zbudowany jest z rurki o dużej  sprężystości (mosiądz,  brąz 
lub  stal)  zwiniętej  kołowo  i  zamkniętej  na  jednym  końcu.  Schemat  tego  manometru 
przedstawia  rysunek  23.  Przekrój  rurki  zależy  od  wielkości  mierzonego  ciśnienia.  Małe 
ciśnienia–rurki  owalne;  średnie  ciśnienia–rurki  eliptyczne;  wysokie  ciśnienia–przekrój  rurek 
kołowy. Konstrukcje pozostałych manometrów prężnych różnią się od powyższego rodzajem 
użytego elementu sprężystego. 
Manometry elektryczne
Do tych manometrów zaliczamy przyrządy, w których pomiar opiera się na zjawiskach
elektrycznych,  a  sygnałem  wyjściowym  są  wielkości  elektryczne.  Ze  względu  na  działanie 
dzielimy je na: 
a)  piezoelektryczne, 
b)  emisyjne, 
c)  rezystancyjne, 
d)  termoelektryczne, 
e)  indukcyjne. 
Obecnie często stosowane w pomiarach ciśnień są czujniki piezorezystancyjne do
ciągłego pomiaru ciśnień. Czujniki piezoelektryczne mają zastosowania w pomiarach ciśnień 
szybkozmiennych 
np.
komora
spalania
silnika
spalinowego.
W
manometrze
piezoelektrycznym  zasadniczym  elementem  jest  płytka  wykonana  z substancji  wykazującej 
właściwości  piezoelektryczne.  Jeżeli  płytka  zostanie  poddana  działaniu  ciśnienia  to  na  jej 
ściankach pojawią się ładunki elektryczne. Schemat działania manometru piezoelektrycznego 
przedstawia rysunek 24. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
Rys. 24.
Manometr  piezoelektryczny:  1–korpus,  2–komora,  3–komora  ciśnieniowa, 
4,  6–czujnik  piezoelektryczny,  5–płytka  metalowa,  7–przepona  metalowa, 
8–zaciski, 9–przewód pomiarowy, 10–sprężyna,11–izolator [1, s.170] 
Manometry emisyjne używane są do pomiaru bardzo małych ciśnień. Działanie ich
opiera się  na zależności  między wartością emisji elektronowej, a ciśnieniem gazu, w którym 
poruszają się emitowane elektrony. 
W manometrach rezystancyjnych wykorzystano zjawisko zmian przewodnictwa
w metalach i półprzewodnikach pod wpływem ciśnienia.
Manometry termoelektryczne wykorzystują zjawisko przejmowania ciepła przez
otoczenie,  gdy  elementem  pomiarowym  jest  podgrzewany  drut,  a  zmieniają  się  warunki 
ciśnienia. Manometry te służą najczęściej do pomiarów podciśnień, czyli są wakuometrami. 
Manometr z czujnikiem indukcyjnym bazuje na elemencie sprężystym (na przykład
membranowym), którego ruch zostaje przeniesiony na cewkę  indukcyjną. Sygnał wyjściowy 
z  tego  manometru  jest  napięciowy.  Schemat  takiego  manometru  przedstawiono  na  
rysunku 25. 
Rys. 25. Manometr membranowy różnicowy z czujnikiem indukcyjnym do pomiaru
odkształceń membrany1–membrana, 2–rdzeń czujnika, 3–uzwojenie czujnika [4 s,.90]
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.  Co to jest ciśnienie? 
2.  Jak dzielimy przyrządy do pomiaru ciśnienia? 
3.  Jakie znasz manometry hydrostatyczne? 
4.  Na jakiej zasadzie działa manometr prężny? 
5.  Co jest wzorcem w manometrze obciążnikowym? 
6.  Jak dzielimy manometry elektryczne? 
7.  Na jakiej zasadzie działa manometr membranowy? 
8.  Co to jest manometr emisyjny? 
 
4.4.3. Ćwiczenia
 
Ćwiczenie 1 
Przeprowadź wzorcowanie manometru prężnego za pomocą praski obciążnikowo–
tłokowej.  Do  pomiarów  użyj  manometru  wzorcowego  o  dwie  klasy  dokładniejszego  niż 
manometru wzorcowanego. 
 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  zamontować manometry na prasce, 
2)  przygotować praskę do pomiarów, 
3)  przeprowadzić wzorcowanie manometru, 
4)  dokonać analizy błędów i oceny jakości wzorcowanego manometru. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
praska obciążnikowo–tłokowa z kompletem ciężarków,
–
manometr badany,
–
manometr wzorcowy,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
 
Ćwiczenie 2 
Wykonaj pomiary niskich ciśnień manometrem membranowym z odczytem
elektrycznym  oraz  wzorcowym  manometrem  z  rurką  pochyłą  (Recknagla).  Przeprowadź 
badania na stanowisku zasilanym z sieci sprężonego powietrza z regulacją ciśnienia. 
 
Rys. do ćwiczenia 2
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  podłączyć układ elektryczny manometru elektrycznego, 
2)  odczytać ciśnienia wskazane przez manometr z rurką pochyłą, 
3)  dokonać analizy błędów pomiarowych. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy: 
–
manometr membranowy z przetwornikiem elektrycznym,
–
manometr wzorcowy z rurką pochyłą,
–
woltomierz prądu stałego zakres 0–10V,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
4.4.4. Sprawdzian postępów
 
Czy potrafisz: 
Tak
Nie
1)
dobrać przyrząd do pomiaru ciśnienia?
2)
wykonać sprawdzenie manometru na prasce?
3)
dokonać oceny klasy dokładności manometru?
4)
pomierzyć niskie ciśnienia?
5)
podłączyć manometr elektryczny do układu?
6)
dobrać zakres pomiarowy manometru?
7)
obliczyć błędy pomiarowe?
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
4.5. Wykonywanie pomiarów temperatury
4.5.1. Materiał nauczania
Pomiar temperatury ciała fizycznego określa poziom energii kinetycznej ruchu cząstek
lub  atomów  tego  ciała.  Pomiar  odbywa  się  przez  porównanie  temperatury  ciała  badanego 
z pewną ściśle określoną temperaturą, przyjętą jako punkt stały skali temperatur. Punkty stałe 
są  bazą  wyjściową  zjawisk  termodynamicznych  (topnienie,  wrzenie)  i  dzięki  temu  łatwo  je 
odtworzyć.  Podstawowym  stałym  punktem  termometrycznym  jest  temperatura  potrójnego 
punktu  wody,  na  niej  utworzono  skalę  Celsjusza.  Działanie  termometrów  polega  na 
zastosowaniu  w ich  budowie  tak  zwanych  ciał  termometrycznych,  których  właściwości 
zmieniają  się  pod  wpływem  temperatury.  Przeliczenie  temperatur  ze  skali  Celsjusza  na 
stopnie Fahrenheita dokonywane jest następującym wzorem: 
32
5t
F]
T[
C
0
+
=
Termometry dzielimy na:
a)  rozszerzalnościowe, 
b)  manometryczne, 
c)  elektryczne, 
d)  pirometry optyczne. 
Termometry rozszerzalnościowe wykorzystują zjawisko rozszerzalności ciała stałego
mogą być: 
a)  dylatacyjne–działanie 
oparte
na
rozszerzalności
względnej
pręta
z
inwaru
i rozszerzalności obudowy mosiężnej. Schemat takiego termometru przedstawia rys. 26.
Rys. 26.
Termometr  rozszerzalnościowy:  a)  przekrój,  b)  i  c)  zmiany  wydłużenia  względnego 
w termometrze: 1 – rurka mosiężna, 2 – pręt inwarowy, 3  – śruba mocująca, 4 – dźwignia,  
5 – sprężyna, 6 – wskazówka [1 s.97] 
b) bimetaliczne–działanie oparte na odkształceniu taśmy lub blaszki składającej się z dwu
metali o różnym współczynniku rozszerzalności cieplnej. Schemat takiego termometru ze 
spiralnie zwiniętą taśmą bimetalu przedstawia rys. 27. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
Rys. 27. Termometr termobimetaliczny: 1–termobimetal, 2–wskazówka, 3–podzielnia [1, s.100]
Termometry oparte na zjawisku rozszerzalności cieczy mogą być:
a)  rtęciowe (obecnie wycofywane z użycia z uwagi na szkodliwe właściwości rtęci), 
b)  spirytusowe. 
Termometry manometryczne
W
termometrach
manometrycznych
wykorzystano
współzależność
ciśnienia
i temperatury  w  wypełnionych  cieczami  lub  gazami  zamkniętych  naczyniach.  Z  uwagi  na 
rodzaj czynnika roboczego termometry możemy podzielić na następujące grupy: 
1)  cieczowe, 
2)  gazowe, 
3)  parowe (wypełnione cieczą o niskiej temperaturze wrzenia). 
Zakres pomiarowy termometrów manometrycznych cieczowych wynosi od–50
o
C do
+ 600
o
C. Termometry gazowe wypełnione są najczęściej azotem, a ich zakres pomiarowy
wynosi od 0 do 600
o
C. W termometrach parowych cieczą wypełniającą jest benzen lub
ksylen. Zakres pomiarowy tych termometrów od–50
o
C do + 380
o
C
 
Termometry elektryczne 
Termometry elektryczne dzielimy na: generacyjne, to jest takie, w których wytwarzana
jest  energia  elektryczna  pod  wpływem  temperatury oraz  parametryczne,  w  których  zachodzi 
zmiana  parametrów  elektrycznych.  Generacyjnymi  termometrami  są  termoelementy  zwane 
termoparami.  Termopara  działa  na  zasadzie  indukowania  SEM  (siły  elektromotorycznej) 
pomiędzy  dwoma  elektrodami  połączonymi  spoiną  pomiarową  pod  warunkiem  wystąpienia 
różnicy  temperatur  pomiędzy  „gorącym  końcem’’–czyli  spoiną  1,  a  „zimnymi  końcami’’–
czyli pozostałymi końcami termopary 2. Schemat podłączenia termopary przedstawia rys. 28. 
Rys. 28.
Termometr  termoelektryczny  1–czujnik  (gorący  koniec),  2–złącza 
odniesienia (zimne końce), 3–miliwoltomierz [1, s.110]  
Typowe termopary posiadają następujące zakresy pomiarowe:
a) Cu–Ko–zakres max 350
o
C,
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
b) Fe–Ko–zakres max 600
o
C,
c) Pt–Rh Pt–zakres max 1300
o
C,
d) V–Mo–zakres max 2100
o
C.
 
Bardzo  ważnym  elementem  w  podłączeniu  termopary  jest  poprawne  podłączenie 
termopary do wskaźnika (miliwoltomierza). W tym celu stosuje się różne metody podłączeń, 
które mają  na celu prawidłowe  „termostatowanie zimnych końców„. Bardzo często łączy  się 
termoparę 
stosując
kompensację
temperatury
odniesienia.
Połączenie
termopary
z kompensatorem przedstawia rysunek 29.
Rys. 29. Schemat połączenia kompensatora z termometrem [1, s.112]
1  –  czujnik,  2  –  złącze  odniesienia,  3    –kompensator,  
4 – miliwoltomierz 
Do parametrycznych czujników temperatury zaliczamy termometry rezystancyjne.
Termometry  te  zbudowane  są  z  materiałów  metalowych  charakteryzujących  się  liniową 
zależnością  rezystancji  od  temperatury  i  dodatnim  współczynnikiem  temperaturowym. 
Rozróżniamy  termometry:  Pt100,  Ni100,  Cu100;  gdzie  liczba  100  oznacza  rezystancję 
czujnika 100 
Ω
w temperaturze 0
o
C. Istnieją ponadto termometry o ujemnym współczynniku
temperaturowym  zwane  termistorami–konstrukcja  ich  oparta  jest  na  półprzewodnikach. 
Budowę termometru rezystancyjnego przedstawia rys. 30. 
Rys. 30. Budowa termometru rezystancyjnego [4, s.115] 1–płytka miki, 2–drut
rezystorowy,  3  –  doprowadzenia,  4  –  przekładki  mikowe,  5  –  taśma 
metalowa, 6 – obudowa
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
Termometry rezystancyjne podłączane są najczęściej linią dwu lub trzy przewodową do
przetworników pomiarowych  
 
Pirometry optyczne  
Pirometrami nazywamy urządzenia do pomiarów wysokich temperatur powyżej 600
o
C.
Rozróżniamy pirometry: 
– 
częściowego  promieniowania  z  ręcznym  odczytem  mierzonej  temperatury  powyżej 
600
o
C,
–
całkowitego promieniowania z odczytem automatycznym. 
Pirometr  optyczny  częściowego  promieniowania  posiada  wewnątrz  źródło  światła 
o regulowanym  natężeniu.  Pomiar  temperatury  polega  na  porównaniu  barwy  włókna 
żarowego  z  barwą  tła  i  odczytaniu  temperatury  z  miliamperomierza  wyskalowanego  w 
o
C.
Schemat tego pirometru przedstawia rysunek 31.
Rys. 31. Pirometr optyczny: a) budowa, b) c) d) obraz obserwowany przez lunetę
4,  1  –  okular,  2  –  żarówka  wzorcowa,  3  –  filtr,  4  –  obiektyw,  
5  –  miliamperomierz,  6  –  bateria,  7  –  potencjometr,  8  –  filtr  zakresu  
[1, s.128] 
W pirometrze optycznym całkowitego promieniowania fala skupiona jest na poczernionej
płytce, do której przymocowana jest spoina termopary. 
 
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.  Jak dzielimy czujniki temperatury? 
2.  Co jest elementem pomiarowym w czujniku dylatacyjnym? 
3.  Jakie znasz czujniki manometryczne? 
4.  Co to jest termopara? 
5.  Jakie mogą być czujniki rezystancyjne? 
6.  Jak podłączamy czujniki rezystancyjne? 
7.  Jak podłączamy termopary? 
8.  Jak działa pirometr optyczny częściowego promieniowania? 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
4.5.3. Ćwiczenia
 
Ćwiczenie 1 
Wyznacz charakterystykę statyczną termometru manometrycznego stosując jako wzorzec
termometr  cieczowy.  Określ  błędy  pomiarowe  oraz  klasę  dokładności  termometru 
manometrycznego.
 
Sposób wykonania ćwiczenia  
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  uruchomić stanowisko pomiarowe z badanym termometrem, 
2)  wykonać pomiary umieszczając je w tabelach zaproponowanych przez nauczyciela. 
3)  przeprowadzić  analizę  wykonanych  obliczeń  ustalając  czy  termometr  wskazuje 
temperaturę zgodnie z określoną klasą dokładności.
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
ultratermostat z regulacją temperatury,
–
termometr manometryczny,
–
termometr kontrolny,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
 
Ćwiczenie 2 
Podłącz termometry rezystancyjne i termopary do wskaźników pomiarowych. Wykonaj
charakterystyki statyczne tych czujników stosując jako wzorzec termometr cieczowy.
 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  podłączyć czujniki rezystancyjne do wskaźników, 
2)  podłączyć termoelementy do wskaźników, 
3)  uruchomić stanowisko badawcze, 
4)  przeprowadzić pomiary temperatury zgodnie z wymogami instrukcji ćwiczeniowej, 
5)  dokonać analizy przeprowadzonych obliczeń. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
ultratermostat z regulacją temperatury,
–
termometr rezystancyjny Pt100,
–
termopara Fe–Ko,
–
wskaźniki do termometrów elektrycznych,
–
termometr wzorcowy cieczowy,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
 
Ćwiczenie 3 
Uruchom pirometr optyczny częściowego promieniowania na stanowisku pomiarowym
oraz  zmierz  temperaturę  włókna  żarówki  samochodowej  dla  różnych  prądów  żarzenia. 
Schemat układu pomiarowego przedstawiono na poniższym rysunku. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
Rys.
do  ćwiczenia  3.  Schemat  stanowiska  do  sprawdzania  pirometrów:  1–opornica 
suwakowa, 2 – żarówka samochodowa, 3 – pirometr optyczny, 4 – zasilacz 12V, 
5 – amperomierz [2, s.87]
 
Sposób wykonania ćwiczenia  
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  podłączyć i zestawić przyrządy na stanowisku pomiaru wysokich temperatur, 
2)  odczytać wskazania pirometru optycznego wpisując wyniki do tabeli, 
3)  przeprowadzić analizę dokładności pomiarów. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
pirometr optyczny,
–
zasilacz prądu stałego–napięcie regulowane do 15V,
–
stanowisko z żarówką samochodową,
–
opornicę suwakową do 25
Ω
,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
4.5.4. Sprawdzian postępów
 
Czy potrafisz: 
Tak
Nie
1)
dobrać termometr do pomiaru temperatury?
2)
podłączyć termometr rezystancyjny do wskaźnika?
3)
podłączyć termoparę do układu pomiarowego?
4)
uruchomić pirometr optyczny?
5)
określić błędy pomiarowe z pomiarów temperatur?
6)
określić zakres pomiarowy czujnika temperatury?
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
4.6. Wykonywanie pomiarów czynników środowiska
4.6.1. Materiał nauczania
Pomiary wielkości ekologicznych dotyczą oceny procesów, które mają wpływ na
środowisko naturalne. Należy do nich pomiar składu chemicznego spalin, pomiar hałasu oraz 
pomiary  promieniowania.  Ocena  procesów  spalania  dokonywana  jest  przy  pomocy 
analizatorów. Mamy następujące rodzaje analizatorów: 
– 
chemiczne,
–
fizykochemiczne,
–
fizyczne.
Analizator chemiczny
Pomiary składu gazu za pomocą analizatorów chemicznych polega na wchłonięciu przez
absorbent  oznaczanego  składnika,  ze  ściśle  odmierzonej  objętości  mieszaniny.  Następnie 
mierzy  się  pozostałą  po  absorpcji  ilość  gazu.  Różnica  objętości  określa  ilość  oznaczanego 
składnika  w  użytej  próbce  do  pomiaru  mieszaninie.  Najbardziej  znanym  analizatorem 
chemicznym jest analizator Orsata. 
Rys. 33.
Schemat
analizatora
absorpcyjnego
Orsata:
1–przewód,
2–zaworki,  3  –  naczynie  poziomujące,4,  5,  6  –  naczynia 
absorpcyjne, 7 – źródło gazu, 8–zawór trójdrogowy, 9 – biureta 
[2, s.95] 
 
Umożliwia on określenie procentowej zawartości w mieszaninie gazów: 
–
tlenku węgla CO,
–
dwutlenku węgla CO
2
,
–
tlenu O
2.
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
Istnieją rozwiązania analizatorów zaopatrzone w piec do spalania, co umożliwia
określenie  zawartości  wodoru  w  mieszaninie  gazów.  Analizę  gazu  przeprowadza  się  w  celu 
oceny  jakości  spalania  i  zawartości  szkodliwych  gazów  w  atmosferze.  W  komorach 
absorpcyjnych  analizatora  znajdują  się  substancje  chemiczne  pochłaniające  składniki  gazu 
z mieszaniny: 
−
roztwór KOH pochłania CO
2,
−
roztwór kwasu pyrogalusowego (pirogalol) pochłania O
2,
−
roztwór
α
–naftolemu pochłania CO.
Kiedy zawartość CO
2
w spalinach jest duża świadczy to o spalaniu zupełnym. Na rys. 33
przedstawiona  jest  budowa  analizatora  Orsata  oraz  pozycje  zaworu  trójdrogowego  (8) 
przełączanego podczas pomiarów. 
Analizatory fizykochemiczne
Analiza gazu może się odbywać w następujących typach analizatorów:
−
elektrokonduktometryczne,
−
termochemiczne,
−
kolorymetryczne. 
Analizator  elektrokonduktometryczny  wykorzystuje  zależność  pomiędzy  przewodnością 
elektryczną cieczy reagującej z badanym gazem, a składem chemicznym gazu. Ze względu na 
konieczność  przeprowadzenia  reakcji  chemicznej  przed  właściwym  pomiarem,  metodę 
zaliczamy do fizykochemicznych. 
Analizator termochemiczny działanie swoje opiera na zjawisku egzotermiczności reakcji
chemicznych.  Ciepło  wydzielane  podczas  reakcji  badanego  gazu  z  cieczą  znajdującą  się 
w analizatorze  powoduje  ogrzanie  cieczy.  Pomiar  przyrostu  temperatury  cieczy  umożliwia 
określenie zawartości danego składnika. 
Analizator kolorymetryczny wykorzystuje zjawisko zabarwiania się substancji
chemicznych  podczas  reakcji  chemicznych.  Układ  pomiarowy  analizatora  zawiera  czujniki 
fotoelektryczne,  które  reagując  na  zmianę  natężenia  światła  przechodzącego  przez  naczynie 
z cieczą wysyłają sygnał elektryczny do miernika wyskalowanego w % zawartości składnika. 
 
Analizatory fizyczne 
Wśród analizatorów fizycznych rozróżniamy analizatory:
−
oparte na zjawiskach optycznych (interferometr Jamina),
−
oparte na zjawiskach cieplnych (analizator termokonduktometryczny),
−
analizatory masowe,
−
chromatografy gazowe,
−
analizatory magnetyczne.
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
38
Rys. 34. Schemat elektryczny analizatora termokonduktometrycznego: 1 – drucik
platynowy,  2  –  komora  pomiarowa,  3  –  miliamperomierz,  4  –  komora 
wzorcowa, [2, s.97] 
 
Działanie  analizatora termokonduktometrycznego opiera się  na  zjawisku  przewodnictwa 
ciepła.  Schemat  tego  analizatora  przedstawia  rysunek  34.  Czujnikami  są  cienkie  druty 
platynowe  umieszczone  w  komorach  2  i  4.  Druty  nagrzewane  są  do  temperatury  ok.  200
o
C
przepływającym  przez  nie  prądem  elektrycznym.  Drut  platynowy  czujnika  1  otoczony  jest 
badanym  gazem,  który  przepływa  przez  komorę  2.  Zamknięta  komora  4  zawiera  gaz 
wzorcowy  (najczęściej  powietrze).  Różnica  temperatur  drutów  wywołana  różną 
przewodnością  cieplną  gazów  spowoduje  zmianę oporności  obu  drutów  w  stopniu  zależnym 
od składu chemicznego badanego gazu. Analizator ten wyznacza zawartość CO
2
w spalinach.
Pomiar hałasu
Do pomiaru poziomu hałasu używa się miernika poziomu głośności. Przyrząd ten składa
się  z  wzorcowanego  mikrofonu,  wzmacniacza,  dzielnika  napięć  oraz  przyrządu 
wskazówkowego. Miernik jest przyrządem przenośnym, zasilanym z własnej baterii. Dzielnik 
napięć  oraz  przyrząd  wskazówkowy  są  wycechowane  w  decybelach  względem  poziomu 
odniesienia, który odpowiada dolnej granicy słyszalności ucha ludzkiego. 
Pomiary wykonuje się przez dobranie odpowiedniego zakresu dzielnika w celu
otrzymania  wyraźnych  wahań  wskazówki  przyrządu.  W  celu  dostosowania  w  przybliżeniu 
wyników  pomiarów  do  krzywych  słyszalności  ucha  ludzkiego  w  miernikach  poziomu 
głośności  znajdują  się  korektory  częstotliwości,  które  włącza  się  za  pomocą  odpowiedniego 
przełącznika oznaczonego literami A, B, C. 
W położeniu A wykonuje się pomiary dźwięków cichych, których poziom głośności nie
przekracza  55  dB,  położenie  B  zakres  55  do  85  dB,  położenie  C  powyżej  85  dB.  Pomiary 
hałasu  takim  miernikiem  umożliwiają  orientacyjną  ocenę  hałasu,  zarówno  pod  względem 
szkodliwości  hałasu  jak  i  ocenę  głośności  pracującego  urządzenia.  Miernik  głośności 
przedstawia rysunek 35. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
39
Rys. 35. Miernik głośności [www.sonopan.com.pl]
 
Pomiar promieniowania 
Promieniowanie to wysyłanie i przenoszenie energii na odległość. Energia może być
wysyłana  w  postaci  ciepła,  światła,  fal  elektromagnetycznych  oraz  w  postaci  cząstek. 
W naszym otoczeniu  znajduje  się  wiele różnych  źródeł  promieniowania.  Są  źródła naturalne 
jak Słońce i sztuczne, jak lampa, grzejnik, nadajnik telewizyjny czy radiowy.  
Szczególnym rodzajem promieniowania jest promieniowanie jonizujące, wywołuje ono
w obojętnych  atomach  i  cząsteczkach  materii  zmiany  w  ładunkach  elektrycznych,  czyli 
jonizację.  Promieniowanie  jonizujące  może  mieć  postać  promieniowania  korpuskularnego 
(cząstki: 
α
,
β
, neutrony) albo elektromagnetycznego (promieniowanie X, gamma).
Promieniowanie  jonizujące  nie  oddziałuje  na  nasze  zmysły.  Wszystkie  te  rodzaje 
promieniowania są  mniej  lub  bardziej szkodliwe dla organizmu człowieka  ze względu na to, 
że powodują uszkadzanie tkanek organizmu.  
Skutki biologiczne napromieniowania organizmu człowieka zależą od rodzaju
promieniowania,  narządu  jaki  został  napromieniowany  i  rodzaju  tkanki.  Miarą  (uśrednioną) 
uwzględniającą  rodzaj  promieniowania  oraz  rodzaj  tkanki  jest  dawka  skuteczna  [Sv].  Na 
terenie Polski w ciągu roku od źródeł promieniowania naturalnego organizm ludzki otrzymuje 
dawkę  2,7 mSv,  a  ze  źródeł  sztucznych  (głównie  medycznych)–dodatkowo  około  0,9 mSv. 
Przy  ustalaniu  dawek  granicznych  brano  pod  uwagę  człowieka  standardowego,  czyli  osobę 
dorosłą,  o  wadze  70  kg,  wzroście  174  cm,  pracującą  8h  dzienne  przez  5  dni  w  tygodniu, 
spożywającą 1,5 kg żywności i 1,2l płynów dzienne. Jego zużycie powietrza wynosi 20 m
3
na
dobę, w tym 10 m
3
w ciągu 8h pracy. Do pomiaru wielkości napromieniowania wykorzystuje
się czujniki dozymetryczne.
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
40
Rys. 36. Schemat komory jonizacyjnej
Schemat komory jonizacyjnej ilustruje najlepiej zasadę działania gazowych liczników
jonizacyjnych.  Cząstka  naładowana,  poruszając  się  w  gazie  między  elektrodami,  jonizuje 
atomy  gazu,  tracąc  przy  tym  energię.  W  wyniku  jonizacji  w  gazie  wytworzone  są  jony 
dodatnie  i  elektrony.  Powstałe  jony  dodatnie  przemieszczają  się  w  polu  elektrycznym 
w kierunku  katody,  a  elektrony  w  kierunku  anody.  Zebranie  się  ładunków  na  elektrodach 
powoduje  dodatkowy  prąd  w  obwodzie  zewnętrznym  i  powstanie  impulsu  napięciowego  na 
oporze  RL.  Impuls  napięciowy  może  być  wzmocniony  i  zarejestrowany  oraz  wyświetlony 
w formie cyfrowej po wcześniejszym przeliczeniu na odpowiednie jednostki. 
Do pomiaru promieniowania służą dozymetry oraz liczniki Geigera–Millera.
4.6.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.  Do czego służą analizatory? 
2.  Na jakiej zasadzie działa analizator Orsata? 
3.  Jakie absorbenty umieszczone są w analizatorze Orsata? 
4.  Jakie znasz analizatory fizykochemiczne? 
5.  Jak działa analizator konduktometryczny? 
6.  W jakich jednostkach mierzy miernik głośności? 
7.  Co to jest promieniowanie jonizujące? 
 
4.6.3. Ćwiczenia
 
Ćwiczenie 1 
Wykonaj analizę składu chemicznego gazów z butli gazowej za pomocą analizatora
chemicznego  Orsata.  Do  pomiaru  użyj  butli  z  dwutlenkiem  węgla.  Na  podstawie  analizy 
określ procentową zawartość badanego gazu. 
 
Sposób wykonania ćwiczenia  
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:  
1)  przygotować analizator do pomiarów, 
2)  przeprowadzić analizę gazu zgodnie z zasadami bezpieczeństwa, 
3)  dokonać analizy z wykonanych pomiarów. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
analizator chemiczny Orsata,
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
41
–
butla z dwutlenkiem węgla lub inne źródło spalin,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
 
Ćwiczenie 2 
Wykonaj
analizę
składu
chemicznego
gazu
za
pomocą
analizatora
termokonduktometrycznego.  Do  badań  użyj  tych  samych  gazów,  których  używałeś  podczas 
badań analizatorem Orsata. 
 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  przygotować analizator do badań, 
2)  przeprowadzić analizę gazu, 
3)  oszacować błędy pomiarowe. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy: 
–
analizator termokonduktometryczny,
–
zasilacz prądu stałego–napięcie regulowane do 15 V,
–
butla z dwutlenkiem węgla lub innym gazem,
–
kalkulator do obliczeń,
–
arkusze pomiarowe.
 
Ćwiczenie 3 
Wykonaj pomiary natężenia dźwięku (hałasu) decybelomierzem. Wykonaj te badania dla
pracującego silnika elektrycznego. Oceń badania mierząc również głośność tła.
 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  uruchomić miernik hałasu, 
2)  dobrać właściwy zakres pomiarowy, 
3)  ocenić szkodliwość hałasu pracujących urządzeń na podstawie norm. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
miernik pomiaru hałasu,
–
zestawy silników elektrycznych z regulowaną prędkością,
–
arkusze pomiarowe.
4.6.4. Sprawdzian postępów
 
Czy potrafisz: 
Tak
Nie
1)
przygotować analizator Orsata do pomiarów?
2)
przeprowadzić analizę gazu?
3)
uruchomić analizator konduktometryczny?
4)
wykonać pomiar hałasu?
5)
ocenić dopuszczalne normy hałasu?
6)
określić metodę pomiaru promieniowania?
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
42
4.7. Wykonywanie pomiarów wilgotności
4.7.1. Materiał nauczania
Wilgotność powietrza, czyli zawartość cząsteczek wody w powietrzu jest bardzo ważna
ze względu na korozję części metalowych. Wilgotność powietrza może być określana jako: 
1.  Wilgotność  względna  określa  procentowy  stosunek  pary  zawartej  w  powietrzu 
do największej  ilości  wody,  jaka  w  tej  ilości  powietrza  w  danych  warunkach  może 
odparować, tworząc stan nasycenia. 
2. Wilgotność bezwzględna jest to wyrażona w gramach masa wody zawarta w m
3
powietrza.
3. Temperatura punktu rosy jest parametrem pośrednim i wyraża w
o
C temperaturę, w której
przy danym ciśnieniu powstaje stan nasycenia badanego powietrza. 
 
Pomiary  wilgotności  mogą  odbywać  się  wieloma  sposobami,  a  przyrządy  do  pomiaru 
wilgotności nazywamy higrometrami i można je podzielić na następujące grupy: 
– 
higrometry higroskopowe,
–
psychrometry,
–
higrometry kondensacyjne,
–
higrometry absorpcyjne,
–
higrometry elektrokonduktancyjne,
–
higrometry pojemnościowe.
 
Higrometr higroskopowy 
Najbardziej znanym tego typu higrometrem jest higrometr włosowy (koński włos),
stosowany  do  ciągłego  pomiaru  wilgotności  względnej  powietrza  w  zakresie  0  do  100  % 
z dokładnością  do  3  %.  Aby  zapewnić  prawidłowe  działanie  tego  higrometru  powierzchnia 
włosa  powinna  być  całkowicie  wolna  od  tłuszczu.  Schemat  tego  higrometru  przedstawia 
rys. 37. 
Rys. 37. Higrometr włosowy: 1 – włos, 2 – podzielnia,
3  –  szybka,  4  –  wskazówka,  5  –  cięgno,  
6 – sprężyna [1, s.284] 
 
 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
43
Psychrometry
Metoda psychrometryczna polega na pomiarze różnicy temperatur wskazanych przez dwa
praktycznie jednakowe termometry, z których jeden ma zbiornik suchy, a drugi otoczony gazą 
zwilżoną  wodą.  Parowanie  tej  wody  powoduje  obniżenie  temperatury  termometru.  Różnica 
temperatur  obu  termometrów 
∆
t (w stanie ustalonym), czyli różnica psychrometryczna, jest
zależna  od  wilgotności.  Do  wyznaczenia  z  psychrometru  wartości  wilgotności  służą  tablice 
psychrometryczne, z których na podstawie odczytu temperatur termometru suchego i różnicy 
psychrometrycznej odczytujemy wilgotność w %. 
Rozróżniamy dwa typy psychrometrów:
–
psychrometr Augusta; bez wymuszonego przepływu powietrza,
–
psychrometr Assmana (aspiracyjny); z wymuszonym przepływem powietrza. 
Na rysunkach 38 i 39 przedstawiono oba psychrometry, a tabela 2 przedstawia tablicę do 
odczytania wilgotności względnej.
Rys. 38. Psychrometr Assmana
Rys. 39. Psychrometr Augusta
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
44
Tabela 2. Tablica psychrometryczna
Różnica psychrometryczna
∆
t
o
C
Temperatura
suchego
termometru
t
o
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
–10
67
35
–8
71
43
15
–6
74
49
25
–4
77
55
33
12
–2
79
60
40
22
0
81
64
46
29
13
2
84
68
52
37
22
7
4
85
71
57
43
29
16
6
86
73
60
48
35
24
11
8
87
75
63
51
40
29
19
8
10
88
77
66
55
44
34
24
15
6
12
89
78
68
58
45
39
29
21
12
14
90
79
70
60
51
42
34
26
18
10
16
90
81
71
63
54
46
38
30
23
15
18
91
82
73
65
57
49
41
34
27
20
20
91
83
74
66
59
51
44
37
31
24
22
92
83
76
68
61
54
47
40
34
28
24
92
84
77
69
62
56
49
43
37
31
26
93
85
78
71
64
58
51
46
40
34
28
93
85
78
71
65
59
53
48
42
37
30
93
86
79
73
67
61
55
50
44
40
32
93
86
80
74
68
62
57
51
46
41
34
94
87
81
75
69
63
58
53
48
43
36
94
87
81
75
70
64
59
54
50
45
38
94
88
82
76
71
66
61
56
51
47
40
94
88
82
77
72
67
62
57
53
48
 
Higrometr kondensacyjny 
Higrometry takie działają na podstawie skraplania się pary wodnej przy różnej
wilgotności  powietrza.  Schemat  automatycznego  higrometru  kondensacyjnego  przedstawia 
rysunek 40. 
Rys. 40. Automatyczny higrometr kondensacyjny: 1 – żarówka, 2 – fotoopornik,
3–zwierciadło,  4  –  termoelement  pomiarowy,  5  –  termoelement,  
6  –  wzmacniacz,  7  –  miernik,  8  –  przekaźnik,  9  –  zasilanie,  
10 – termoelement pomiarowy [1, s.290] 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
45
Urządzeniem ochładzającym powietrze w celu wywołania kondensacji jest termoelement
(5).  Działanie  jego  opiera  się  na  odwracalności  zjawiska  termoelektrycznego.  Jeżeli  przez 
termoelement  przepłynie  prąd  z  obcego  źródła  (9),  to  temperatura  termoelementu  ulegnie 
zmianie.  Kierunek  zmiany  będzie  zależał  od  kierunku  przepływu  prądu.  Zmianę  kierunku 
przepływu prądu dokonuje przekaźnik (8). Gdy przez uzwojenie przekaźnika przepływa prąd, 
styki  znajdują  się  w  górnym  położeniu,  a  termoelement  (5)  zasilany  jest  prądem 
o biegunowości  zaznaczonej  na  rysunku  40.  Ten  kierunek  prądu  powoduje  obniżenie 
temperatury termoelementu. W pewnym momencie temperatura zwierciadła (3) obniży się, aż 
nastąpi  kondensacja  pary  wodnej,  a  samo  zwierciadło  pokryje  się  mgiełką.  Wskutek  tego 
wiązka światła padająca na zwierciadło z oświetlacza (1) ulegnie rozproszeniu. Zmniejszy się 
zatem  strumień  świetlny  dochodzący  do  fotoopornika  (2).  Oporność  jego  gwałtownie 
wzrośnie, co spowoduje poprzez wzmacniacz (6) zanik prądu sterującego przekaźnikiem (8). 
Styki przekaźnika przemieszczą się w dolne położenie i zmieni się kierunek prądu płynącego 
przez  termoelement  powodując  nagrzanie  zwierciadła  (3).  W opisany  sposób  temperatura 
zwierciadła  utrzymywana  będzie  cały  czas  na  pograniczu  kondensacji–będzie,  więc 
odpowiadać wilgotności powietrza. 
Higrometr absorpcyjny
Higrometry te stosowane są jako przyrządy wzorcowe do badania wilgotności powietrza.
Określenie  wilgotności  odbywa  się  metodą  wagową.  Mierzony  jest  przyrost  masy  substancji 
pochłaniającej  wilgoć,  przez  którą  przepływa  określona  objętość  badanego  powietrza. 
Substancją absorbującą jest najczęściej pięciotlenek fosforu. Schemat higrometru przedstawia 
rysunek 41 
Rys. 41.
Higrometr absorpcyjny: 1 – absorber, 2 – nawilżacz, 3 – zbiornik [1, s.292]
Substancja pochłaniająca wilgoć znajduje się w absorberze (1), połączonym przewodem
z miejscem  poboru  powietrza  do  analizy.  Pod  wpływem  podciśnienia  wywołanego 
wypływem  wody  ze  zbiornika  (3)  powietrze  zasysane  jest  do  absorbentów,  a  stąd  przez 
nawilżacz  (2)  dostaje  się  do  zbiornika.  Objętość  wody,  jaka  ze  zbiornika  wypłynęła, 
odpowiada objętości zassanego powietrza przy uwzględnieniu zmiany ciśnienia i temperatury 
powietrza. Po zassaniu pewnej ilości powietrza określa się–przez dokładne ważenie–przyrost 
masy  absorberów 
∆
m. Absorbery są w tym celu odłączane od przyrządu. Następnie określa
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
46
się objętość powietrza V, jaka przepłynęła przez absorbery. Wilgotność bezwzględną oblicza 
się wg wzoru: 
V
Δm
a
=
gdzie: 
a 
–wilgotność bezwzględna [g/m
3
],
∆
m –przyrost masy absorbentów [g],
V –objętość powietrza [m
3
].
 
Higrometry elektryczne 
Działanie tych higrometrów opiera się na zmianie właściwości elektrycznych ciał pod
wpływem  wilgoci  w  nich  zawartej.  Najczęściej  są  to  zmiany  rezystancji  lub  zmiany 
przenikalności  elektrycznej.  W  tej  grupie  higrometrów  dominują  higrometry  rezystancyjne 
i pojemnościowe.  Pomiary  wilgotności  tymi  higrometrami  najczęściej  dotyczą  wilgotności 
ciał stałych (np. ziarna zbóż, piasku). 
4.7.2. Pytania sprawdzające 
 
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.  Co to jest wilgotność? 
2.  Jakie znasz metody pomiaru wilgotności? 
3.  Czym różni się psychrometr Augusta od Assmana? 
4.  Na czym polega działanie higrometru kondensacyjnego? 
5.  Co mierzy higrometr absorpcyjny? 
 
4.7.3. Ćwiczenia
 
Ćwiczenie1  
Wykonaj pomiary wilgotności otaczającego powietrza za pomocą psychrometru
aspiracyjnego Assmana oraz za pomocą higrometru włosowego. Włączając w pomieszczeniu 
nawilżacz wykonaj pomiary dla różnych warunków otoczenia. 
 
Sposób wykonania ćwiczenia  
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  przygotować psychrometr do pomiarów, 
2)  przygotować higrometr, 
3)  zmierzyć higrometrem wilgotność, 
4)  odczytać wskazania termometrów oraz posługując się  nomogramem określić wilgotność 
względną,
5)  dokonać analizy z wykonanych pomiarów higrometrem i psychrometrem. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
psychrometr Assmana,
–
higrometr włosowy,
–
nawilżacz powietrza.
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
47
Ćwiczenie 2
Wykonaj
pomiary
wilgotności
automatycznym
higrometrem
kondensacyjnym.
Zmieniając  wilgotność  powietrza  nawilżaczem  wykonaj  pomiary  dla  zmieniających  się 
warunków otoczenia. 
 
Sposób wykonania ćwiczenia  
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 
1)  przygotować higrometr kondensacyjny do pomiarów, 
2)  odczytać wskazania wilgotności względnej, 
3)  dokonać analizy z wykonanych pomiarów higrometrem. 
 
Wyposażenie stanowiska pracy:
–
higrometr kondensacyjny,
–
nawilżacz powietrza,
–
arkusze pomiarowe.
4.7.4. Sprawdzian postępów
 
Czy potrafisz: 
Tak
Nie
1)
zdefiniować pojęcia wilgotności?
2)
określić metody pomiaru wilgotności?
3)
uruchomić psychrometry?
4)
pomierzyć wilgotność higrometrem kondensacyjnym?
5)
dokonać analizy metod pomiarowych?
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
48
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1.  Przeczytaj uważnie instrukcję. 
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 
4.  Udzielaj  odpowiedzi  tylko  na  załączonej  karcie  odpowiedzi,  stawiając  w  odpowiedniej 
rubryce  znak  X.  W  przypadku  pomyłki  należy  błędną  odpowiedź  zaznaczyć  kółkiem  
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową. 
5. Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawdziwa.
6. Pracuj samodzielnie, gdyż tylko wówczas będziesz miał satysfakcję z wykonanego
zadania.
7. Jeśli udzielanie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.
8. Na rozwiązanie testu masz 35 minut.
Powodzenia!
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
49
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
 
1.  Klasa dokładności wyrażona jest w 
a)  milimetrach. 
b)  procentach. 
c)  jednostkach mierzonych. 
d)  promilach. 
 
2. Wybierając aparaturę do pomiarów laboratoryjnych kierujemy się
a)  producentem i ceną. 
b)  klasą dokładności i parametrem mierzonym. 
c)  wymiarami przyrządu. 
d)  wyglądem zewnętrznym. 
 
3. Psychrometr Assmana mierzy
a)  ciśnienie otoczenia. 
b)  różnicę temperatur. 
c)  wilgotność względną. 
d)  psychikę ucznia. 
 
4. Pomiar poziomu cieczy metodą „bąbelkową„ polega na
a)  zmianie temperatury otoczenia, 
b) zmianie przepływu wody. 
c)  zmianie ciśnienia słupa cieczy. 
d) zastosowaniu specjalnego gazu. 
 
5. Zwężki pomiarowe służą do pomiaru
a)  długości rury, 
b)  wysokości tłoczenia. 
c)  głębokości przewężenia. 
d)  natężenia przepływu. 
 
6. Legalizacja manometru polega na
a)  sprawdzeniu wymiarów manometru badanego. 
b)  sprawdzeniu wytrzymałości manometru. 
c)  sprawdzeniu klasy dokładności z manometrem wzorcowym. 
d)  sprawdzeniu ciężaru manometru. 
 
7. Mikromanometr mierzy
a)  ciśnienie i temperaturę. 
b)  ciśnienie i różnicę ciśnień. 
c)  poziom cieczy. 
d)  przepływ i ciśnienie. 
 
8. Termometr dylatacyjny opiera swoje działanie na
a)  wydłużeniu względnym ciała stałego. 
b)  rozszerzalności cieczy. 
c)  rozszerzalności gazu. 
d)  rozszerzalności cieczy i gazu. 
 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
50
9. Liczba 100 w oznaczeniu termometru Pt100 wyraża
a) 100
o
C przy rezystancji 0
Ω
.
b) 100
Ω
w temperaturze 100
o
C.
c) 100
Ω
w temperaturze 0
o
C.
d) 100
o
C przy rezystancji 100
Ω
.
 
10.  Działanie termopary zależy od 
a)  długości przewodów, 
b)  średnicy przewodów termoelementu. 
c)  różnicy temperatur pomiędzy „gorącym” i „zimnymi końcami”. 
d)  zasilania elektrycznego termoelementu. 
 
11. Pirometr optyczny mierzy temperaturę
a)  otoczenia. 
b)  w lodówce. 
c)  w rozgrzanym piecu. 
d)  w rurociągu. 
 
12. Aparat Orsata stosuje następujące absorbery
a)  kwas solny, KOH, wodę. 
b)  wodę, kwas octowy, KOH. 
c)  KOH, pirogalol i 
α
–naftol.
d)  jodynę, KOH, kwas siarkowy. 
 
13. Analizator Orsata umożliwia wyznaczenie zawartości
a) N, H
2
O, CO w spalinach.
b) S, CO, H
2
O w spalinach.
c) CO, CO
2
, O
2
w spalinach.
d) CO
2
, S, N w spalinach.
14. Analizator termokonduktometryczny wyznacza
a)  CO w spalinach. 
b)  N w spalinach. 
c)  CO
2
w spalinach.
d)  H w spalinach. 
 
15. Jaki
powinien
być
strumień
wypływu
gazu
na
rotametrze
analizatora
termokonduktometrycznego: 
a)  1 dm
3
/s.
b) 0,5 dm
3
/s.
c) 0,03 dm
3
/s.
d) 0,1 dm
3
/s.
16. Poziom hałasu mierzony miernikiem odniesiony jest do poziomu:
a)  morza. 
b)  tła. 
c)  ciśnienia. 
d)  temperatury. 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
51
17. 1 bar to:
a)  100 kPa. 
b)  0,1 kPa. 
c)  1 MPa. 
d)  100 hPa. 
 
18. Jeżeli ocena spalin wykazała wyraźny nadmiar CO
2
w spalinach nad CO; to spalanie
określamy jako 
a)  zupełne. 
b)  niezupełne. 
c)  częściowe. 
d)  niewłaściwe. 
 
19.  Liczba Reynoldsa określa następujący rodzaj przepływu 
a)  spokojny. 
b)  niespokojny. 
c)  laminarny i burzliwy. 
d)  szybki. 
 
20. Dokonując przeglądu przyrządu pomiarowego zwracamy uwagę na
a)  kolor obudowy. 
b)  ważność legalizacji oraz elementy konserwacji przyrządu. 
c)  wymiary przyrządu. 
d)  wagę przyrządu. 
 
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
52
KARTA ODPOWIEDZI
 
Imię i nazwisko.......................................................................................... 
 
Wykonywanie pomiarów przemysłowych
 
Zakreśl poprawną odpowiedź. 
 
Nr
zadania
Odpowiedź
Punkty
1
a
b
c
d
2
a
b
c
d
3
a
b
c
d
4
a
b
c
d
5
a
b
c
d
6
a
b
c
d
7
a
b
c
d
8
a
b
c
d
9
a
b
c
d
10
a
b
c
d
11
a
b
c
d
12
a
b
c
d
13
a
b
c
d
14
a
b
c
d
15
a
b
c
d
16
a
b
c
d
17
a
b
c
d
18
a
b
c
d
19
a
b
c
d
20
a
b
c
d
Razem:
 
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
53
6. LITERATURA
 
1.  Dąbrowski A.: Konstrukcja przyrządów precyzyjnych. WSiP, Warszawa 1994 
2.  Dąbrowski A.: Pracownia techniczna mechaniki precyzyjnej. WSiP, Warszawa 1985 
3.  Kamiński L.: Technologia i pomiary dla ZSZ. WSiP, Warszawa 1985 
4.  Komor Z.: Pracownia automatyki. WSiP, Warszawa 1996 
5.  Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1994 
6.  Rozporządzenia i normy z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy 
Czasopisma specjalistyczne:
−
Mechanik,
−
Przegląd mechaniczny,
−
Bezpieczeństwo Pracy,
−
Maszyny technologie materiały,
−
Elektronika Praktyczna,
−
Elektronika,
−
Pomiary Automatyka Kontrola,
−
Pomiary Automatyka Robotyka.