wdas

1)Metrologia – nauka dotycząca sposobów dokonywania
pomiarów
oraz zasad interpretacji uzyskanych wyników.
PODZIAŁ:
Metrologia ogólna, obejmuje zagadnienia pomiarów
wspólne dla wszystkich zastosowań
(np. układy jednostek miar, właściwości narzędzi
pomiarowych).
Metrologia stosowana, odnosi się do określonego
rodzaju wielkości mierzonej lub
obejmującą pomiary w określonych dziedzinach (np.
warsztatowa, elektryczna).
Metrologia teoretyczna, zajmuje się teoretycznymi
zagadnieniami pomiarów (np.
błędami pomiarów) oraz technikami pomiarów.
Metrologia prawna, zajmuje się zagadnieniami
odnoszącymi się do jednostek miar,
metod pomiarów i narzędzi pomiarowych z punktu
widzenia urzędowo ustalonych
wymagań technicznych i prawnych.
2)Pomiar - zespół czynności wykonywanych w celu
ustalenia miary określonej wielkości
fizycznej jako iloczynu jednostki miary oraz liczby
określającej wartość liczbową tej wielkości,
inaczej mówiąc porównywanie wartości danej wielkości z
jednostką miary tej wielkości.
Wielkość fizyczna – właściwość fizyczna ciała lub
zjawiska, którą można określić ilościowo,
czyli zmierzyć (jest wielkością mierzalną).
Wielkość mierzalna - własność (cecha) przedmiotu,
stanu lub zjawiska
(procesu), którą można wyrazić ilościowo podając jej
wartość, czyli iloczyn pewnej liczby i
szczególnej wielkości – jednostki miary.
3)Podział ze względu na sposób uzyskiwania wyniku
pomiaru:
1. metoda bezpośrednia:
Metoda jest bezpośrednia, jeśli wielkość mierzona i
wzorcowa są tego samego rodzaju, a wynik pomiaru jest
otrzymywany bezpośrednio z odczytu wskazań narzędzia
pomiarowego w
wartościach wielkości mierzonej.
2. metoda pośrednia:
Metoda jest pośrednia, jeżeli wartość wielkości y
mierzonej pośrednio oblicza się jako funkcję wartości
innych wielkości (x1, x2, …, xm) zmierzonych
bezpośrednio.
3. metoda złożona:
Metoda złożona polega na bezpośrednim albo pośrednim
wyznaczaniu wartości pewnej liczby
wielkości związanych ze sobą układem równań
algebraicznych
Podział ze względu na sposób porównywania:
Metoda podstawowa polega na pomiarach wielkości
podstawowych wymienionych w
definicji wielkości i nazywana jest też czasem metodą
bezwzględną.
Przykładem metody podstawowej może być pomiar
wartości ciśnienia na podstawie definicji
ciśnienia - jako stosunku siły do pola przekroju, na które
działa siła - wykonywany za pomocą
manometru obciążnikowo-tłokowego.
Metody porównawcze polegają na porównaniu wartości
wielkości mierzonej ze znaną
wartością tej samej wielkości zwaną wielkością
wzorcową.
4)Metody porównawcze dzieli się na cztery grupy:
1. metody bezpośredniego porównania:
polega na porównaniu całkowitej wartości wielkości
mierzonej ze znaną wartością wzorcową tej wielkości,
wchodzącą bezpośrednio do
pomiaru, czyli wskazanie K przyrządu stanowi wynik X
pomiaru (X = K).
2. metody pośredniego porównania:
Metoda pośredniego porównania, polega na
bezpośrednim pomiarze innych wielkości,
związanych z wielkością szukaną znaną zależnością. Z
zależności tej wyznacza się wartość X
mierzonej wielkości:
X = f (A, B, C, ….)
gdzie: A, B, C,… - wielkości mierzone bezpośrednio.
3. metody różnicowe:
Metoda różnicowa polega na odjęciu od wielkości
mierzonej X znanej wartości wzorcowej W i
pomiarze otrzymanej różnicy K metodą
bezpośredniego porównania.
A więc wartość wielkości mierzonej można obliczyć
ze wzoru:
X=W+K
4. metody zerowe:
Metoda zerowa polega na badaniu
różnicy między wielkością
mierzoną, a wzorcową i takiej
zmianie wielkości wzorcowej, aby
tę różnicę sprowadzić do zera. Stąd
wynik pomiaru X jest równy
wartości wzorca:
X=W
5)Niepewność pomiaru jest nierozerwalnie związana z
procedurami badawczymi lub
pomiarowymi. Zgodnie z prawami obowiązującymi w
przyrodzie, nie ma dokładnych
pomiarów, można jedynie wyznaczyć przedział, w którym
wartość wyniku pomiaru się
znajduje.
Błąd pomiaru – odstępstwo wyniku jednostkowego
pomiaru od wartości prawdziwej, której
wielkości na ogół nie znamy. Nie należy go rozumieć jako
powstałego wyłącznie w wyniku
pomyłki, a jako nieodłączny czynnik procesu
pomiarowego. Błąd pomiaru jest bezpośrednio
związany z metodą pomiaru.
6)Błędy pomiarów
• grube
Błąd gruby powstaje zwykle na skutek nieuwagi
obserwatora lub w wyniku nagłej zmiany
warunków pomiaru np. wstrząsy, podmuchy.
Przykład błędu grubego pokazuje poniższy zbiór danych:
5010, 5009, 5012, 5080, 5010, 4930, 5011
Błędu grubego nie należy uwzględniać w analizie serii
pomiarów. Zazwyczaj jest on usuwany
a pomiar uznany za nieprawidłowy. Można, a nawet
trzeba, analizować co było przyczyną
powstania tego błędu, aby zminimalizować ryzyko jego
ponownego wystąpienia
• systematyczne
Błąd systematyczny, to składnik błędu pomiaru, który
przy powtarzaniu pomiarów pozostaje
stały lub zmienia się w przewidywalny sposób.
Wynika on z niedoskonałości przyrządów i metod
pomiarowych. Błędy systematyczne należy
uwzględniać, wprowadzając korektę do wyniku, którą
może być np. poprawka do wyniku
pomiaru. Przykładem błędu systematycznego jest np.
błąd wskazania przyrządu
pomiarowego, który znajduje się na świadectwie
wzorcowania.
• przypadkowe
Błąd przypadkowy, jest to składnik błędu pomiaru, który
w powtarzalnych pomiarach
zmienia się w sposób nieprzewidywalny. Wynika z
różnych przypadkowych czynników (np.
wahania temperatury, ruchu powietrza, w pobliżu
przyrządu pomiarowego).
W chwili pomiaru wartość błędów przypadkowych nie jest
znana mierzącemu. Można
jedynie wyznaczyć ich parametry statystyczne na
podstawie wielu wyników pomiarów.
Niepowtarzalność wyników pomiaru tej samej wielkości
jest efektem błędu przypadkowego
(badanie powtarzalności przyrządu pomiarowego). Błędy
przypadkowe i systematyczne w
doświadczeniu pomiarowym występują łącznie i
nakładają się dając błąd wypadkowy
pomiaru.
• w punkcie kontrolnym
Błąd w punkcie kontrolnym, jest to błąd pomiaru
przyrządu pomiarowego lub układu
pomiarowego przy określonej wartości wielkości
mierzonej.
Przykładem są błędy określone podczas wzorcowania
przyrządu pomiarowego w
określonych punktach. W codziennym użytkowaniu
dokonuje się sprawdzenia okresowego
przyrządu pomiarowego (czasami po wymaganej
adiustacji) za pomocą określonego wzorca
roboczego, który to również odnosi się błędu w punkcie
kontrolnym.
Wskazane jest, aby określonym punktom kontrolnym,
przypisane były odpowiednie wzorce.
• w zerze
Błąd w zerze, jest to błąd pomiaru w punkcie kontrolnym,
kiedy określona zmierzona
wartość jest równa zeru.
Przykładowo, dla wag elektronicznych błąd ten oznacza
stabilność wskazania zerowego. Ta
stabilność może mieć znaczenie podczas długotrwałych
pomiarów tej samej próbki.
Również, im mniejsza jest masa próbki tym większy
udział tzw. ,,błędu zera”.
8)Pomiar analogowy: metody pomiaru charakteryzują
się tym, że wejściowy sygnał
pomiarowy „y”, zawierający informację o mierzonej
wielkości, może przyjmować
dowolną wartość w założonym zakresie zmienności
(zakresie pomiarowym
Pomiar cyfrowy: metody pomiaru charakteryzują się
tym, że wejściowy sygnał
pomiarowy „y”, zawierający informację o mierzonej
wielkości, jest
skwantyfikowany, ma charakter funkcji schodkowej o
jednostkowej wysokości
schodków, zależnej od szerokości zakresu i dokładności
pomiaru.
9. Wymienić przyrządy do pomiarów temperatury i
omówić dwa wybrane przykłady.
- termometry stykowe nieelektryczne: cieczowe,
dylatacyjne, ciśnieniowe, manometryczne gazowe i
parowe
- termometry stykowe elektryczne: termoelektryczne
(termopary), rezystancyjne (metalowe i
półprzewodnikowe)
- termometry bezstykowe (pirometry) podział w
zależności od długości fal wykorzystywanego
promieniowania temperaturowego: radiacyjne (
całkowitego promieniowania), pasmowe,
monochromatyczne ( z zanikającym włóknem),
dwubarwne (stosunkowe)
Przykł. Termometry cieczowe (od -200 do 750 *C)
wykorzystują zjawisko rozszerzalności objętościowej
cieczy pod wpływem temperatury.
Termometr termoelektryczny – przyrząd reagujący na
zmianę temperatury zmianą siły termoelektrycznej
wbudowanego w niego termoelementu.
7) Opisać podstawowe elementy zespołu
pomiarowego.
Czujnik – układ fizyczny, fizykochemiczny lub
biologiczny, którego wybrana właściwość y jest
z wielkością mierzoną x ściśle związana znaną i
powtarzalną zależnością y=f(x).
Przetwornik (wtórny) – układ przetwarzający wielkość
mierzoną przez czujnik (przetwornik
pierwotny) w wielkość nadającą się do określenia
bezpośredniego (pomiary bezpośrednie),
lub pośredniego.
Wzmacniacz – (opcjonalnie) układ do wzmacniania
sygnału otrzymanego z przetwornika, lub
czujnika.
Wskaźnik - urządzenie stacjonarne, wykorzystywane do
wizualizacji podstawowych wielkości
parametrów procesów technologicznych.
Poziomowskaz pływakowy:
10. Wymienić przyrządy do pomiarów ciśnienia i
omówić dwa wybrane przykłady.
Do pomiaru ciśnienia służą manometry i barometry.
Manometr – przyrząd do pomiaru ciśnienia względem
ciśnienia otoczenia, zazwyczaj
ciśnienia atmosferycznego.
Określenie jest też używane w szerszym zakresie jako
każdy przyrząd do pomiaru ciśnienia
(ciśnieniomierz).
Barometr – przyrząd do pomiaru ciśnienia
atmosferycznego.
Manometr cieczowy U-rurkowy
Manometry U-rurkowe stosowane są do maksymalnie
ciśnienia 300 kPa.
Minimalna wysokość h mierzonego ciśnienia nie powinna
być
mniejsza niż 10 mm. Poniżej tych wartości wskazania
manometru są mało dokładne.
Manometr sprężysty, przeponowy
Manometry przeponowe mogą być wykorzystywane do
pomiaru
ciśnień nie większych niż 3 MPa. Najczęściej są
wykorzystywane do
pomiaru podciśnienia lub różnicy ciśnień pomiędzy
dwoma
ośrodkami. W tym ostatnim przypadku ciśnienie z
jednego ośrodka
skierowane jest na górę membrany a z drugiego , na jej
dolna część.
11. Wymienić przyrządy do pomiarów poziomu cieczy
i omówić dwa wybrane przykłady.
Przetworniki do pomiarów poziomu cieczy:
Poziomowskaz nurnikowy: