plik


ÿþPOLITECHNIKA AÓDZKA INSTYTUT MASZYN PRZEPAYWOWYCH ZakBad Metrologii PrzepBywów PODSTAWY METROLOGI I MateriaBy pomocnicze do wykBadu Zestaw folii u|ywanych w r. akad. 2002/2003 w czasie wykBadu dla studentów I semestru WydziaBu Mechanicznego na kierunkach: - Mechanika i Budowa Maszyn, - Papiernictwo i Poligrafia, - Zarzdzanie i In|ynieria Produkcji. WykBad 1 Obserwacja, pomiar. Wielko[ci mierzalne. ... UkBad SI WykBad 2 Metody pomiarowe. Niepewno[ i bBd wyniku pomiaru. WykBad 3 Opracowanie danych eksperymentalnych. WykBad 4, 5 Statystyczne opracowanie wyników pomiarów ... WykBad 6 Niepewno[ wyniku pomiaru. WykBad 7, 8 Przyrzdy pomiarowe WykBad 9, 10 Przetworniki wielko[ci wej[ciowej. WykBad 11 Przetwarzanie informacji w przyrzdach pomiarowych. Ujawnianie i utrwalanie informacji wyj[ciowej. WykBad 12 Automatyzacja i komputeryzacja procesu pomiarowego. OpracowaB: dr hab. in|. Jan CiepBucha prof. PA Na prawach rkopisu Aódz, wrzesieD, 2002 Wprowadzenie - Metrologia i jej rola w dzisiejszym [wiecie W dzisiejszym spoBeczeDstwie istnieje obszerna, czsto niewidoczna, sie infrastruktury usBug, zaopatrzenia, transportu i przekazu informacji. Jej obecno[ jest przyjmowana za rzecz oczywist, lecz jej istnienie i cigBo[ dziaBania s podstawowe dla codziennego |ycia. Cz[ci tej ukrytej infrastruktury jest metrologia - nauka o pomiarach. Nie jest przesad, |e |ycie czBowieka przebiega w cieniu, a mo|e w blasku, pomiarów. Jednym z pierwszych zabiegów czekajcych noworodka s pomiary: wa|enie, mierzenie wzrostu i tempera- tury. CzBowiek dorosBy styka si z pomiarami codziennie w domu i poza domem, w sklepie, w za- kBadzie pracy, u lekarza, w samochodzie, a tok |ycia czBowieka jest regulowany przez wskazania najpopularniejszego przyrzdu pomiarowego - zegarka. Po [mierci za[, prawdopodobnie na Sdzie Ostatecznym, czeka jeszcze czBowieka wa|enie jego zBych i dobrych uczynków. CzBowiek zaczB liczy a potem mierzy ju| we wczesnym stanie rozwoju intelektualnego. Potrzeba pomiaru dBugo- [ci, powierzchni, objto[ci, masy wynikaBa z jego codziennego |ycia. Zaufanie w pomiary jest wprowadzane w nasze |ycie na mnóstwo sposobów. Jest truizmem twierdzenie, |e dokBadno[ pomiaru jest wymagana dla wydajnej produkcji ele- mentów ró|nych urzdzeD jak np. silniki spalinowe, turbiny gazowe gdzie niezawodno[ i trwaBo[ zale|y od mikronowych tolerancji wykonania, czy te| odtwarzaczach pByt kompaktowych, w któ- rych wbudowane soczewki do ogniskowania promienia laserowego s wykonane z dokBadno[ci dziesitych cz[ci mikrometra. W produkcji wysokiej technologii lista wyrobów wymagajcych dokBadnych pomiarów jest bez koDca. Pomiary wykonywane s zdalnie, wBczane w cykl produkcyjny, prowadzone w cyklu auto- matycznym metod "on line" sterowane programem z komputera. Systemy telekomunikacji pracuj pewnie i wydajnie, lecz przy du|ej szybko[ci transmisji da- nych skala czasu musi by cigle korygowana i jej fluktuacje w skali [wiatowej nie mog przekro- czy mikrosekund. W uprzemysBowionym [wiecie, narodowe skale czasu s Bczone z UTC - mi- dzynarodow skal czasu opart na zegarach atomowych. UTC jest tak|e skal czasu utrzymywan przez zegary atomowe na pokBadach satelitów GPS (Global Positioning System) wojskowego i cy- wilnego systemu [wiatowej nawigacji utrzymywanej i kontrolowanej przez Departament Obrony USA. Od II w. p.n.e. (Hipparcus) byBa znana zale|no[ ró|nicy dBugo[ci geograficznej dwu miejsc na powierzchni Ziemi i ró|nicy ich lokalnych czasów. Fakt ten mógB by wykorzystany w nawigacji dopiero w poBowie XVIII w. po wynalezieniu (Harrison) odpowiednio dokBadnego, przeno[nego zegara. Praktyka medyczna wymaga ostro|nych i czasami trudnych pomiarów zarówno w diagnostyce np. poziom cholesterolu we krwi, jak i w terapii np. pomiar dawki promieniowania X, g dla leczenia niektórych form raka. W tych pomiarach pewno[ jest szczególnie wa|na, bBd jak wiemy mo|e oznacza [mier. W rolnictwie: badania produktów |ywno[ci i ochrona [rodowiska - pomiar staje si coraz wa|- niejszym w dostarczaniu podstaw i [rodków do weryfikowania ich zgodno[ci z obowizujcymi normami i ustawami. Wiele z nich zapewnia, |e pestycydy i pozostaBo[ci ci|kich metali s utrzy- mywane na bezpiecznym poziomie. CigBe d|enie do wikszej dokBadno[ci pomiarów jest napdzane przez wzrastajce |dania przemysBu (wzrost wydajno[ci i pewno[ci dziaBania wyrobów). Sukces na tym polu jest mo|liwy poprzez postp w fizyce, który z kolei jest zale|ny od nowych technologii. PrzykBadem tego jest laser. Jego wynalazek umo|liwiB pomiary dBugo[ci z dokBadno[ci o dwa rzdy wiksz ni| byBo to mo|liwe przedtem, doprowadziB on tak|e do rozwoju pByt kompaktowych, w których zarówno wbu- dowano laser jak i oparto si przy ich wytwarzaniu na postpie w metrologii geometrycznej mo|li- wej dziki u|yciu lasera. Pewno[ i dokBadno[ pomiarów zwBaszcza majcych mie dBugoczasow stabilno[ mo|e by tylko zapewniona przez system pomiarowy mocno zwizany z podstawami fizycznymi. Podstawy 2 Jan CiepBucha. Podstawy Metrologii  materiaBy do wykBadu fizyki, na których oparta jest caBa dzisiejsza zaawansowana technologia mog rozwija si tylko poprzez conajmniej jako[ciowe testowanie ich dalszych hipotez (modeli). Testowanie fizycznych teorii przez eksperyment kontrolny wymaga coraz wikszych dokBadno[ci pomiaru i zestawu wiary- godnych urzdzeD i podstawowych staBych fizycznych. S one zasadniczymi skBadnikami postpu w nauce i cz[ci dziaBalno[ci zwanej metrologi. Sposób, w jaki jest zorganizowana sBu|ba miar i przeznaczone na ten cel fundusze s ró|ne w ró|nych krajach. W rozwinitych przemysBowo krajach na dziaBalno[ metrologiczn przeznaczane jest 3 - 6 % dochodu narodowego. Nie we wszystkich jednak krajach na pytania: po co jest metrolo- gia? dlaczego jest ona tak droga? i dlaczego warto j mie? jest peBna zrozumienia odpowiedz. INFORMACJA O PRZEDMIOCIE Obecna forma realizacji przedmiotu jest wynikiem wieloletnich do[wiadczeD ze- spoBu dydaktycznego kierowanego przez prof. W.R.Gundlacha oraz ograniczeD na- rzuconych siatk godzin programu studiów. WykBad oparty jest na opracowanych w zespole skryptach z niezbdnymi uaktualnieniami materiaBu. Przedmiot jest realizowany na 1. i 2. semestrze w wymiarze: semestr 1. wykBad: 1 godz. zajcia seminaryjne: 1 godz. semestr 2. laboratorium: 2 godz. Na kierunku  Mechanika i Budowa Maszyn semestr 1. koDczy si egzaminem, na pozostaBych kierunkach zaliczeniem. Cel przedmiotu: " poznanie podstawowych (wspólnych dla ró|nych dziedzin wiedzy) zagadnieD techniki eksperymentu; " zdobycie umiejtno[ci: - posBugiwania si podstawowymi przyrzdami pomiarowymi, - opracowania i prezentacji otrzymanych wyników, - konfrontacji wyniku pomiaru z otaczajc rzeczywisto[ci Koncepcja realizacji przedmiotu: " lokalizacja przedmiotu: w pocztkowej fazie studiów (przed przystpieniem do prac w innych laboratoriach) jako podstawowego zródBa informacji o [wiecie: po- miarze; " materiaB przedmiotu nawizuje do wiedzy studenta opanowanej w szkole [redniej z zakresu fizyki i matematyki (ukierunkowana, rozbudowujca i pogBbiajca re- petycja); " peBna korelacja midzy 3 skBadowymi cz[ciami przedmiotu (wykBad, zajcia se- minaryjne, laboratorium) Poni|ej w skrócie zostan przedstawione trzy skBadowe realizowanego przedmiotu. 3 Jan CiepBucha. Podstawy Metrologii  materiaBy do wykBadu A. WYKA AD 1 godz./tydzieD Ò! 12 wykBadów + 2 sprawdziany (po 6 wykBa- dzie) Cel: omówienie podstawowych zagadnieD (w wielu przypadkach zasygnalizowanie problemu i odesBanie do literatury) Liczba sBuchaczy: 10 grup - na kierunku  Mechanika i Budowa Maszyn , 2 grupy - na kierunku  Papiernictwo i Poligrafia , 2 grupy - na kierunku  Zarzdzanie i In|ynieria Produkcji . Realizacja: tematyka wykBadu podzielona na trzy bloki tematyczne. Wy- kBad prowadzony z wykorzystaniem rzutnika pisma w nagBo- [nionym audytorium Program wykBadu: Blok tematyczny WykBady W1. Obserwacja, pomiar, wielko[ci mierzalne. Koncep- A. DziaBalno[ poznaw- cja spójnego ukBadu jednostek cza czBowieka W2. Metody pomiarowe. Niepewno[ i bBd wyniku pomiaru W3. Opracowanie danych eksperymentalnych B. Podstawowe zadania i W4 + W5. Statystyczne opracowanie wyników pomia- metody metrologicz- rów statycznych jednej wielko[ci (z zaBo|enia nie- ne zmiennej w czasie) W6. Niepewno[ wyniku pomiaru W7 + W8. Struktura przyrzdów pomiarowych i ich wBa[ciwo[ci W9 + W10. Przetworniki wielko[ci wej[ciowej C. Sprzt pomiarowy W11. Przetwarzanie informacji w przyrzdach pomia- rowych. Ujawnianie i utrwalanie informacji wyj[ciowej. W12. Automatyzacja i komputeryzacja procesu pomia- rowego. 4 Jan CiepBucha. Podstawy Metrologii  materiaBy do wykBadu B. SEMI NARI UM 1 godz./tydzieD (sem. 1) Cel: uzupeBnienie i rozszerzenie wybranych tematów teoretycznych (zasy- gnalizowanych na wykBadzie) w poBczeniu z prostym eksperymentem wspomaganym komputerem (graficzna prezentacja wyników) - jest Bcznikiem midzy znacznie ograniczonym wykBadem a samodzielnie realizowanymi pomiarami w laboratorium Realizacja: zajcia pogrupowane w dwugodzinne jednostki: na 1. godzinie rozsze- rzenie i utrwalenie wiadomo[ci teoretycznych czsto uzupeBnionych prostym przykBadem rachunkowym przygotowujce do realizowanego na 2. godzinie (w nastpnym tygodniu) eksperymentu (w formie poka- zu z udziaBem 1 ÷ 2 studentów) i opracowania jego wyników. Bardziej zBo|one eksperymenty s wspomagane komputerowo. Pomoce dydaktyczne: skrypt  Podstawy Metrologii - wiczenia audytoryjne + programy komputerowe (opracowanie wBasne) Program zaj: w. Temat Eksperyment ilustrujcy Wprowadzenie: ukBad SI, przeliczanie jednostek, 1/2 - zasady zaokrglania wyniku Wynik pomiaru: zródBa niepewno[ci, oddziaBywa- nia ograniczajce dokBadno[ pomiaru, liczbowy Pomiary napi miernikami analo- gowymi i cyfrowymi 3/4 zapis wyniku pomiaru i jego niepewno[ci Pomiar temperatury wBókna |arów- Metody przedstawiania danych eksperymentalnych, ki w funkcji napicia zasilajcego*) opis wyniku pomiaru równaniami ró|nej postaci 5/6 T = f(U) Statystyka matematyczna, klasowanie wyników, Statystyczne opracowanie pomiaru przej[cie do rozkBadu Gaussa, estymacja punktowa, oporno[ci serii rezystorów o tej 7/8 przedziaBowa dla próby i warto[ci [redniej samej warto[ci nominalnej *) Okre[lenie niepewno[ci: zmierzo- Wyznaczanie niepewno[ci pomiaru bezpo[rednie- nej temperatury wBókna |arówki *), go i po[redniego 9/10 lub objto[ci bryBy WBa[ciwo[ci statyczne przyrzdów pomiarowych, Wyznaczenie i badanie nieliniowej czuBo[, niejednoznaczno[, nieliniowo[, lineary- charakterystyki statycznej*) (mo|li- 11/12 zacja charakterystyki wo[ wykorzystania T=f(U)) Wyznaczenie wBa[ciwo[ci dyna- WBa[ciwo[ci dynamiczne przyrzdów pomiaro- micznych termometru oporno[cio- wych 13/14 wego*) + symulacja komputerowa *) wspomaganie komputerowe 5 Jan CiepBucha. Podstawy Metrologii  materiaBy do wykBadu C. LABORATORI UM 2 godz./tydzieD (sem. 2) Cel: - zdobycie umiejtno[ci posBugiwania si mo|liwie du| liczb do- stpnych urzdzeD i przyrzdów pomiarowych, - zapoznanie si z pomiarem wielu wielko[ci fizycznych ró|nymi metodami, - zdobycie umiejtno[ci zwartej prezentacji uzyskanych wyników Liczba sBuchaczy: 28 grup laboratoryjnych po 1/2 grupy dziekaDskiej Realizacja: wiczenia wykonywane w zespoBach (ok. 6 studentów) w dwóch ko- lejnych blokach skBadajcych si z: - 4 wiczeD wykonywanych (w okre[lonych, z góry zadanych wa- runkach) naprzemiennie w cigu 4 kolejnych zaj - z mo|liwo- [ci opracowania wyników w czasie zaj, ich dyskusj i ewentu- alnym powtórzeniem pomiaru, - 1 wiczenia wspólnego dla caBej grupy dziekaDskiej, - 1 wiczenia seminaryjnego (prezentacja przez ka|d z grup labo- ratoryjnych jednego z wykonanych wiczeD poBczona z dyskusj uzyskanych przez wszystkie grupy wyników). Pomoce dydaktyczne: skrypt  Podstawy Metrologii - wiczenia laboratoryjne z dyskietk zawierajc programy demonstracyjne i wspomagajce opracowanie wyników + 4 zestawy komputerów IBM PC. Zestaw wiczeD laboratoryjnych: Grupa Mierzona wielko[ Zadanie metrologiczne tematyczna fizyczna 1. Przetworniki wej[ciowe - charakterystyki czsto[ obrotów statyczne 2. UkBady ró|nicowe przetworników napr|enie, odksztaBcenie UkBady 3. Przetwarzanie formy sygnaBu*) przemiesz. prdk. przysp. pomiarowe 4. WBa[ciwo[ci dynamiczne przyrzdów napicie 5. Ujawnianie wyniku pomiaru*) wlk. elektryczne (U, I, R) 6. Automatyzacja procesu pomiarowego**) rozkBad prdko[ci gazu 7. BBd systematyczny - identyfikacja, eliminacja ci[nienie statyczne Niepewno[ 8. Niepewno[ci przypadkowe temperatura ciaBa staBego pomiaru 9. Pomiary ró|nej dokBadno[ci**) dBugo[ Wybrane 10. Strategia pomiaru prdko[ gazu zBo|one 11. Opracowanie wyników moment obrotowy zadania 12. Filtracja sygnaBu pomiarowego ci[nienie akustyczne *) wiczenie rezerwowe **) wiczenie wspólne 6 Jan CiepBucha. Podstawy Metrologii  materiaBy do wykBadu Przedmiot: PODSTAWY METROLOGII Kierunki: Mechanika i Budowa Maszyn + In|ynieria Produkcji i Zarzdzanie+ Papiernictwo i Poligrafia WykBad: 14 godz. sem. I aud. 5M10 / 4M14 wiczenia seminaryjne: 14 godz. sem. I Laboratorium Metrologii wiczenia laboratoryjne: 28 godz. sem. II Laboratorium Metrologii Realizatorzy: Instytut Maszyn PrzepBywowych  dyrektor: prof. dr hab. in|. Jan KrysiDski ul. WólczaDska 223, Bud. Instytutu ZakBad Metrologii PrzepBywów - kier. prof. dr hab. in|. Jan CiepBucha " ObsBuga Dydaktyki i Nauki Barbara BieDkowska " Biblioteka MaBgorzata Józwik " Laboratorium Metrologii Krzysztof Zitkowski WykBad: prof. dr hab. in|. Jan CiepBucha wiczenia seminaryjne: prof. dr hab. in|. Jan CiepBucha, dr in|. Longin Horodko, dr in|. Aleksander Olczyk, mgr in|. PaweB Gorzd. " wiczenia odbywaj si w Laboratorium Metrologii - WólczaDska 223, " studenci przygotowuj si do zaj na podstawie wykBadu i skryptów, " tematyka i zakres poszczególnych zaj wywieszone na tablicy i podawane na poprzedzajcych zajciach. wiczenia laboratoryjne: " 12 wiczeD w maBych grupach + 2 zajcia seminaryjne. Zaliczenie: - dwa sprawdziany kontrolne 1 godzinne (w poBowie i pod koniec semestru); Egzamin: - dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn. LITERATURA: 1. W.Gundlach, J.CiepBucha, D.Kozanecka - Podstawy Metrologii cz. I Proces poznawczy, wielko[ci mierzalne, cz. II - Proces pomiarowy, cz. III - Przyrzdy pomiarowe. Skrypt PA, Aódz 1989 2. J. CiepBucha  Podstawy Metrologii  MateriaBy pomocnicze do wykBadu. Skrypt PA. Aódz 1997, www.imp.p.lodz.pl/pracownicy/Cieplucha/Cieplucha_pl.htm 3. J. CiepBucha - Podstawy Metrologii - wiczenia audytoryjne. Skrypt PA. Aódz 1994 4. J. CiepBucha - Laboratorium Podstaw Metrologii. Skrypt PA. Aódz 1995 5. J. Jaworski, R. Morawski, J. Oldzki - Wstp do metrologii i techniki eksperymentu. WNT W-wa 1992 6. P.H. Syndenham, J.Dudziewicz - Podrcznik Metrologii WKiA W-wa 1988 7. R. Hagel, J. Zakrzewski - Miernictwo dynamiczne WNT W-wa 1984 8. Wyra|anie niepewno[ci pomiaru. GBówny Urzd Miar. Warszawa 1995 7 Jan CiepBucha. Podstawy Metrologii  materiaBy do wykBadu P r o g r a m w y k B a d u P O D S T A WY M E T R O L O G I I WydziaB Mechaniczny. Studium dzienne, r. akad. 2002/2003; sem. 1. Kierunki: Mechanika i Budowa Maszyn Zarzdzanie i In|ynieria Produkcji, Papiernictwo i Poligrafia 2002 -10 - 03 W1 Obserwacja, pomiar. Wielko[ci mierzalne. Koncepcja spójnego ukBadu jednostek. Skale, wzorce. 2002 - 10  10 W2 Metody pomiarowe - klasyfikacja, przykBady. Niepewno[ i bBd. 2002 - 10 - 17 W3 Sposoby przedstawiania wyników pomiarów. Metody opracowania danych eksperymentalnych. 2002 - 10  24 W4 Statystyka matematyczna w metrologii - podstawowe pojcia. 2002 - 11 - 07 W5 Statystyka matematyczna w metrologii - estymacja punktowa, prze- dziaBowa, maBa i du|a seria pomiarowa. 2002 - 11 - 14 W6 Niepewno[ wyniku pomiaru. 2002 - 11 - 21 1. Sprawdzian kontrolny 2002 - 11 - 28 W7 WBa[ciwo[ci statyczne przyrzdów pomiarowych - definicja, para- metry charakterystyki statycznej. 2002 - 12 - 05 W8 WBa[ciwo[ci dynamiczne - definicja, parametry charakterystyki dy- namicznej, wymuszenia standardowe. 2002 - 12 - 12 W9 Przetworniki wielko[ci wej[ciowej - klasyfikacja zasady dziaBania, równanie przetwarzania, przykBady rozwizaD przetworników me- chanicznych i pneumatycznych. 2002 - 12 - 19 W10 Elektryczne przetworniki wielko[ci wej[ciowej - indukcyjne, piezo- elektryczne, termoelektryczne, oporowe, indukcyjno[ciowe, pojem- no[ciowe. UkBady pomiarowe przetworników. 2003 - 01 - 09 2. Sprawdzian kontrolny 2003 - 01 - 16 W11 Przetwarzanie informacji w przyrzdach pomiarowych. Ujawnianie i utrwalanie informacji wyj[ciowej. 2003 - 01 - 24 W12 Automatyzacja i komputeryzacja procesu pomiarowego. 8 Jan CiepBucha. Podstawy Metrologii  materiaBy do wykBadu

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
W4 ZIP Podstawy metrologii elekt
W2 3 Åšr Podstawy metrologii elekt
Podstawy metrologii Wykład 1
Podstawy Metrologii Pomiar rezystancji metoda techniczna Instrukcja
Podstawy metrologii Wykład 4b
Podstawy Metrologii Sprawdzanie miernikow metoda kompensacyjna Protokol
Podstawy Metrologii Badanie wskaznikow zera jako przetwornikow II rzedu Instrukcja
Podstawy metrologii Wykład 4a
Podstawy metrologii Wykład 4bBRAKNOTATEK
Podstawy Metrologii Pomiary małych rezystancji za pomoca mostka 6 ramiennego Protokol
andruszkiewicz,PODSTAWY METROLOGII I TECHNIKI EKSPERYMENTU L,SPRAWDZENIE I WZORCOWANIE APARATURY POM
Podstawy metrologii Wykład 6 i 7
Podstawy Metrologii Badanie wskaznikow zera jako przetwornikow II rzedu Protokol
Podstawy Metrologii 12 2 BPPPA P
Podstawy Metrologii Pomiary małych rezystancji za pomoca mostka 6 ramiennego Instrukcja
Podstawy Metrologii Sprawdzanie miernikow metoda kompensacyjna Instrukcja
Podstawy metrologii Wykład 2

więcej podobnych podstron