PROGRAM WYKA
ADÓW MWN

Problematyka miernictwa wielkości nieelektrycznych (MWN).
MIERNICTWO WIELKOÅšCI

Klasyfikacja czujników, zasady przetwarzania sygnałów,

parametry metrologiczne czujników
NIEELEKTRYCZNYCH

Metody pomiarowe stosowane w MWN

Czujniki tensometryczne, budowa, zasada działania,

charakterystyki przetwarzania, przyczyny błędów

Czujniki indukcyjne, budowa, zasada działania,

charakterystyki przetwarzania, przyczyny błędów

Czujniki termoelektryczne, budowa, zasada działania,
Elektrotechnika

charakterystyki przetwarzania, przyczyny błędów
EZ sem.V

Czujniki piezoelektryczne, budowa, zasada działania,
Wydział Elektryczny

charakterystyki przetwarzania, przyczyny błędów
Politechnika Białostocka

Czujniki pojemnościowe, budowa, zasada działania,
Przygotował: dr inż. ARKADIUSZ A
UKJANIUK

charakterystyki przetwarzania, przyczyny błędów

Czujniki hallotronowe, budowa, zasada działania,

charakterystyki przetwarzania, przyczyny błędów
PROGRAM WYKA
ADÓW MWN

Czujniki konduktometryczne, budowa, zasada działania,
LITERATURA

charakterystyki przetwarzania, przyczyny błędów

Pomiar przemieszczeń, prędkości, przyspieszeń,
M. A
apiński, W. Włodarski: Miernictwo elektryczne wielkości

metody pomiaru, przyczyny uchybów
nieelektrycznych. WNT, Warszawa, 1970.
A. Morecki: Miernictwo mechanicznych parametrów maszyn

Pomiar naprężeń, ciśnienia, sił i momentów,
metodami elektrycznymi. WNT. Warszawa 1972.

metody pomiaru, przyczyny uchybów
E. Romer: Miernictwo przemysłowe. PWN. Warszawa 1978.
A. Chwaleba, J. Czajewski: Pomiary elektryczne i elektroniczne

Pomiar temperatury, metody pomiaru, przyczyny uchybów
wielkości mechanicznych. OW Politechniki Warszawskiej 1993.

Pomiar przepływu, wilgotności, metody pomiaru, przyczyny uchybów
A. Chwaleba, J. Czajewski: Przetworniki pomiarowe wielkości

Pomiary fizycznych i fizyko-chemicznych właściwości substancji fizycznych. OW Politechniki Warszawskiej 1993.
M. A
apińskii: Pomiary elektryczne i elektroniczne wielkości
(pomiar stężenia jonów wodorowych  pH, pomiar gęstości i lepkości płynów)
nieelektrycznych.WNT, Warszawa, 1974.

Pomiary składu chemicznego (analizatory, spektrometry, chromatografia)
Z. Roliński: Zarys elektrycznej tensometrii oporowej. WNT,
Warszawa 1966.

Spektrofotometria i fotometria absorpcyjna UV-VIS-IR
L. Michalski, K. Eckersdorf: Pomiary temperatury. WNT 1986.

Zastosowanie promieniowania izotopowego w miernictwie wielkości
R. Hagel: Miernictwo wielkości nieelektrycznych metodami

nieelektrycznych
elektrycznymi. Skrypt Politechniki Śląskiej, I i II część.

Zastosowania konduktometrii w pomiarach wielkości fizykochemicznych

Defektoskopia
WIELKOÅšCI NIEELEKTRYCZNE
LITERATURA
MIERZONE PRZY POMOCY MWN
J. Czajkowski, M. Wołek: Miernictwo wielkości nieelektrycznych.
AGH Kraków, 1981.
J. Kwaśniewski: Przetworniki pomiarowe. AGH Kraków, 1994.
CZAS I CZ
STOTLIWOŚĆ
M. Miłek: Pomiary wielkości nieelektrycznych metodami
WYMIARY GEOMETRYCZNE
elektrycznymi. Pol. Zielonogórska 1998.
SIA
Y I MOMENTY SIA

M. Turkowski: Przemysłowe sensory i przetworniki pomiarowe.
CIÅšNIENIA (STATYCZNE, UDAROWE)
WPW, Warszawa 2000.
PR
DKOÅšCI I PRZYÅšPIESZENIA (LINIOWE, OBROTOWE)
L. Michalski, K. Eckersdorf, J. Kucharski: Termometria,
MOC, PRACA, ENERGIA, SPRAWNOŚĆ, ILOŚĆ ENERGII
przyrzÄ…dy i metody. Pol. A
ódzka 1998.
PROMIENISTEJ
W. Nawrocki: Termometria szumowa. WPP, Poznań 1995.
CIEPA
O (ILOŚĆ CIEPA
A, PRZEPA
YW, TEMPERATURA)
W. Nawrocki: Systemy i sensory pomiarowe. WPP, Poznań 2001.
W. Torbicz, Z. Brzózka: Czujniki chemiczne i bioczujniki. PTTS- ENERGIA PROMIENISTA
Adiutor, Warszawa 1995.
WA
ASNOÅšCI FIZYKO-CHEMICZNE MATERII
R. Janiczek: Pośrednie pomiary wielkości fizycznych. Ossolineum
DEFEKTOSKOPIA
Wrocław, 1995.
LOKALIZACJA OBIEKTÓW
J. Biernacki: Sensory i systemy termoanemometryczne. WKiA
,
BADANIA GEOLOGICZNE
Warszawa 1997.
1
KLASYFIKACJA MIERZONYCH
KLASYFIKACJA MIERZONYCH
WIELKOÅšCI WEDA
UG PODZIAA
U
WIELKOÅšCI WEDA
UG PODZIAA
U
DYSCYPLIN FIZYKI I CHEMII
DYSCYPLIN FIZYKI I CHEMII
WIELKOÅšCI MECZNICZNE
STANY GEOMETRYCZNE
WA
ASNOŚCI MATERII, SUROWCÓW,GOTOWYCH
PARAMETRY SIA
Y
WYROBÓW
PARAMETRY RUCHU CIAA
STAA
YCH, DRGANIA
G
STOŚĆ
PARAMETRY RUCHU PA
YNÓW, PRZEPA
YW
LEPKOŚĆ
WSPÓA
CZYNNIK ZAA
AMANIA ÅšWIATA
A
WIELKOŚCI CHEMICZNE WSPÓA
CZYNNIK SKR
CENIA PA
ASZCZYZNY POLARYZACJI
BARWA I INNE WA
ASNOÅšCI OPTYCZNE
SKA
AD CHEMICZNY LUB ZAWARTOŚĆ
WA
ASNOÅšCI ELEKTRYCZNE I MAGNETYCZNE
OKREÅšLONYCH SKA
ADNIKÓW W FAZIE GAZOWEJ,
CIEKA
EJ, STAA
EJ STRUKTURY DROBIN CZY CIAA
KRYSTALICZNYCH
TERMICZNE WA
ASNOÅšCI SUBSTANCJI (CIEPA
O WA
AÅšCIWE,
ST
ŻENIE JONÓW WODOROWYCH I INNYCH
PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA)
ST
ŻENIE ŚLADOWE
PARAMETR CZASU
WIELKOŚCI TERMICZNE JAKO PODSTAWOWA WIELKOŚĆ WCHODZ
CA BEZPOÅšREDNIO
PRZY POMIARZE INNYCH WIELKOÅšCI
TEMPERATUR
JAKO DOMINUJ
CY MIERZALNY PARAMETR
JAKO CZYNNIK NIAZB
DNY DO BEZPOÅšREDNIEJ KONTROLI
WARTOŚĆ OPAA
OWA
OKREŚLONYCH PROCESÓW
PRZEPA
YW ENERGII CIEPLNEJ
ZALETY POMIARÓW WIEKOŚCI
NIEELEKTYRCZNYCH METODAMI
CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE
ELEKTRYCZNYMI
WIELKOÅšCI MIERZONEJ
OKREÅšLENIE MIARY WIELKOÅšCI MIERZONEJ
ZAKRES I ROZKA
AD WIELKOÅšCI MIERZONEJ
NIEJEDNOZNACZNOŚĆ WIEKOŚCI MIERZONEJ
ZALETY POMIARÓW WIEKOŚCI ZALETY POMIARÓW WIEKOŚCI
NIEELEKTYRCZNYCH METODAMI NIEELEKTYRCZNYCH METODAMI
ELEKTRYCZNYMI ELEKTRYCZNYMI
2
OKREÅšLENIE MIARY WIELKOÅšCI
OKREÅšLENIE MIARY WIELKOÅšCI
MIERZONEJ
MIERZONEJ
Wartość chwilowa  x(t)
Całka w określonym przedziale czasu lub zliczanie
xmax , xmin
Wartość graniczna (ekstremalna)  (zdarzeń, przedmiotów) w czasie, np. suma masy
T
i
T
x(t)dt lub Ni dla czasu 0,...,T
1
"
przepływającej)  +"
Wartość średnia w czasie  E[x(t)]= x(t)dt
0
0
+"
T Pochodna względem czasu (prędkość lub tendencja
0
1/ 2
T
îÅ‚ 1 Å‚Å‚
2
d[x(t)]
Wartość skuteczna - xsk = x(t) dtśł
ïÅ‚T +" zmian) 
ðÅ‚ 0 ûÅ‚ dt
2
l
d [x(t)]
1
Druga pochodna (przyspieszenie) -
Wartość średnia w przestrzeni - E[x(l)]= xdl
+"
dt2
l
0
ZAKRES I ROZKA
AD WIELKOÅšCI ZAKRES I ROZKA
AD WIELKOÅšCI
MIERZONEJ MIERZONEJ
Dolna i górna granica zakresu wartości (xd, xg):
Zakres wartości mierzonej:
natężenie przepływu gazu od 10-6 m3/s do 102
dolna granica xd<" ("- tak mała wartość wielkości
mierzonej, że zakłócenia, szumy, wpływy mają istotne
m3/s;
znaczenie, np. śladowe ilości tlenu w atmosferze ochronnej);
objętościowe stężenie tlenu w gazach od 10-5 do 1;
górna granica xg> xgr, przy której gwałtownie narastają
temperatury od 50 K do 5000 K;
trudności uzyskania zadowalającego wyniku pomiaru
wskutek intensywności zjawiska (ciśnienia , temperatury,
ciśnienia od 10-5 N/m2 do 109 N/m2;
amplitudy drgań,...np. przetw. PP do pomiaru b. wys.
ciśnień);
ZAKRES I ROZKA
AD WIELKOÅšCI
CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU POMIARU
MIERZONEJ
rozciągłość obszaru zjawiska i charakterystyka
Praktyczne granice oczekiwanej zmienności
rozkładu wielkości mierzonej (przesył energii);
wartość wielkości mierzonej:
dobór racjonalnego obszaru pomiarowego
impedancja wewnętrzna z
ródła (zz
r<przyrzÄ…du;
Prawdopodobieństwo przekroczenia tych granic:
wielkości wpływowe i zakłócające: stany i zjawiska
stanowi podstawę do zastosowania niezbędnych
zachodzÄ…ce w obiekcie pomiarowy i w jego otoczeniu
środków, np.: rozszerzenie zakresu,
wpływające pośrednio lub bezpośrednio (np. przesunięcie
nieliniowość na granicach zakresu,
zera,...)
zabezpieczenia przeciążeniowe..).
3
CHARAKTERYSTYKA OTOCZENIA OBIEKTU
CHARAKTERYSTYKA OTOCZENIA
POMIARU  obszar bezpośrednio sąsiadujący z obiektem
OBIEKTU POMIARU
ogradient wielkości mierzonej na pograniczu obiektu i
otoczenia i w jego pobliżu (np. pomiar temperatury elementów
obszar nie sąsiadujący bezpośrednio z
paliwowych reaktora atomowego gradient temperatury 103 K/cm);
obiektem, ale zawierajÄ…cy elementy
łańcucha pomiarowego:
wpływa on znacznie mniej intensywnie niż
obszar bezpośredni;
istnieje możliwość kształtowania jego
charakterystyk w celu minimalizacji jego
szkodliwego wpływu na obiekt pomiarowy.
METODA POMIAROWA
METODY POMIAROWE
Metoda pomiarowa  jest to sposób przyrównania
wielkości mierzonej do wzorca.
Inaczej  jest to sposób realizacji równania przetwarzania
METODA BEZPOÅšREDNIA
wielkości pomiarowej x na sygnał pomiarowy y.
METODA POÅšREDNIA
y=f(x,Zi)
METODA PORÓWNAWCZA
METODA RÓŻNICOWA
METODA ZEROWA
KOMPENSACYJNA
KOMPARACYJNA
gdzie: Zi  wektor wielkości wpływowych i zakłócających.
PODSTAWIENIA
Szczególnie ważny jest sposób wprowadzania i utrwalania wzorca
miary oraz sposób realizacji ilorazu wartości wielkości mierzonej i
wartości wzorca.
STATYCZNE WA
AÅšCIWOÅšCI PP
STATYCZNE WA
AÅšCIWOÅšCI PP
4
STATYCZNE WA
AÅšCIWOÅšCI PP
STATYCZNE WA
AÅšCIWOÅšCI PP
STATYCZNE WA
AÅšCIWOÅšCI PP 
STATYCZNE WA
AÅšCIWOÅšCI PP
WPA
YW CZYNNIKÓW ZEWN
TRZNYCH
STATYCZNE WA
AÅšCIWOÅšCI PP
STATYCZNE WA
AÅšCIWOÅšCI PP
"
5
PRZETWORNIKI POMIAROWE 
PRZETWORNIKI POMIAROWE - RZ
D
TRANSMITANCJA OPERATOROWA
WA
ASNOÅšCI TRANSMITANCJI OPERATOROWEJ
WA
ASNOÅšCI TRANSMITANCJI OPERATOROWEJ
MDELE PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH
PRZETWORNIKI POMIAROWE
6
PRZETWORNIKI RZ
DU ZEROWEGO PRZETWORNIKI RZ
DU ZEROWEGO
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU
WA
ASNOÅšCI DYNAMICZNE
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU
PRZETWORNIKÓW PIERWSZEGO RZ
DU
7
METODY WYZNACZANIA WA
ASNOÅšCI
FUNKCJE TESTOWE (PRÓBNE)
DYNAMICZNYCH PRZETWORNIKÓW
PIERWSZEGO RZ
DU
Sinusoida
Skok jednostkowy
Delta Diraca
Skok prędkości
METODA CZASOWA  CH-KI PP
METODA CZASOWA - Å›(t)
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU 
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO BA

D DYNAMICZNY
RZ
DU  BA

D DYNAMICZNY
8
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU 
BA

D DYNAMICZNY
METODA CZ
STOTLIWOÅšCIOWA
CHARAKTERYSTYKI CZ
STOTLIWOÅšCIOWE
CHARAKTERYSTYKI LOGARYTMICZNE
CHARAKTERYSTYKI LOGARYTMICZNE
9
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU -
CHARAKTERYSTYKI LOGARYTMICZNE
WNIOSKI
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU 
KOREKCJA BA

DÓW
yPK (t)
x(t) yp(t)
Gp(t) Gk (t)
YPK (s)
X (s) YP(s)
GK (s)
GP(s)
UKA
ADY KOREKCYJNE
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU 
KOREKCJA BA

DÓW
10
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU 
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU 
KOREKCJA BA

DÓW
KOREKCJA BA

DÓW
UCHYBY DYNAMICZNE CZUJNIKÓW
KOREKCJA
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU 
KOREKCJA BA

DÓW
SZUM POMIAROWY, FILTRACJA OPTYMALNA
PRZETWORNIKI PIERWSZEGO RZ
DU 
KOREKTORY BIERNE
MAX REDUKCJA ZAKA
ÓCEC
PRZY MIN ZNIEKSZTAA
CENIU SYGNAA
U
T“! "f Ä™! PzÄ™! ´y(t) “! ´zÄ™!
Filtr Wienera
11
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU
12
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU-
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU
METODA CZASOWA
METODA CZASOWA
PP-2
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU
13
G( jÉ)
G( jÉ)
G( jÉ)
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU-
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU CHARAKTERYSTYKA CZ
STOTLIWOÅšCIOWA
G (s)
Y (s)
X (s)
G( jÉ)
Y( jÉ)
X ( jÉ)
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU- PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU-
CHARAKTERYSTYKA CZ
STOTLIWOÅšCIOWA CHARAKTERYSTYKI CZ
STOTLIWOÅšCIOWE
Charakterystyka amplitudowa przetwornika drugiego rzędu
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU- PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU
METODA CZ
STOTLIWOÅšCIOWA PARAMETRY DYNAMICZNE
14
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU-
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU 
PARAMETRY DYNAMICZNE
BA

D DYNAMICZNY
PRZETWORNIKI DRUGIEGO RZ
DU 
UCHYBY DYNAMICZNE CZUJNIKÓW
BA

D DYNAMICZNY
UCHYBY DYNAMICZNE CZUJNIKÓW
15