Podstawy miernictwa w chemii
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WTCCOWSI-PMwC |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Podstawy miernictwa w chemii |
Jednostka: | Wydział Nowych Technologii i Chemii |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | I stopnia |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 30/x; C 22/+; L 24/+ |
Przedmioty wprowadzające: | Matematyka Podstawy analizy matematycznej i rachunku różniczkowego, elementy rachunku prawdopodobieństwa
Fizyka Podstawy teorii elektryczności i magnetyzmu, zjawiska transportu cieczy i gazów |
Programy: | Chemia/Ochrona przed skażeniami |
Autor: | dr inż. Jarosław Puton |
Skrócony opis: |
Pierwszą część przedmiotu stanowią elementy teorii pomiarów wraz z analizą niepewności pomiarowych i metodami prezentacji wyników badań. Druga część obejmuje zagadnienia związane z metodami pomiaru wielkość elektrycznych. Następnie omawiane są zagadnienia związane z zastosowaniem technik komputerowych w pomiarach. Ostatnia część dotyczy czujników stosowanych w laboratoriach chemicznych oraz zasad ich poprawnego wykorzystania. |
Pełny opis: |
WYKŁADY 1. ELEMENTY TEORII POMIARÓW 1.1. Miernictwo i metrologia – pojęcia podstawowe Definicja pomiaru. Wielkości pomiarowe i ich wzorce. Przegląd jednostek układu SI. Klasyfikacja niepewności i błędów pomiarowych. Prawa przenoszenia błędów. 1.2. Metody analizy wyników pomiaru Zasady zapisu wyników pomiaru. Sporządzanie wykresów. Metody regresji. Współczynniki korelacji. Metody analizy statystycznej. 1.3. Specyfika pomiarów w chemii Typowe wielkości mierzone w laboratorium chemicznym. Pomiary spektrometryczne – duże zbiory danych pomiarowych. Prawne aspekty pomiarów. 1.4. Właściwości metrologiczne przyrządów pomiarowych Model pomiaru. Nominalna statyczna charakterystyka przetwarzania. Charakterystyki dynamiczne. Definicje parametrów przyrządu pomiarowego. 2. ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA W POMIARACH 2.1. Wielkości elektryczne Pojęcia podstawowe i jednostki miar. Elementy obwodów elektrycznych. Źródła prądowe i napięciowe. Obwody prądu stałego. 2.2. Sygnały sinusoidalne Analiza obwodów prądu sinusoidalnego. Pasmo przenoszenia układu. „Decybelowa” miara wzmocnienia. Wartość skuteczna prądu i napięcia. Moc w obwodach prądu sinusoidalnego. 2.3. Ogólna charakterystyka sygnałów elektrycznych w układach pomiarowych Przebiegi okresowe, niesinusoidalne. Rozwinięcie funkcji okresowej w szereg Fouriera. Stany nieustalone. Szumy i zakłócenia. 2.4. Elementy półprzewodnikowe Dioda półprzewodnikowa. Prostownik. Tranzystory bipolarne i polowe. Tranzystor jako przełącznik i wzmacniacz. 2.5. Wzmacnianie sygnałów elektrycznych Sprzężenie zwrotne. Idealny wzmacniacz operacyjny (WO). Układy pracy WO. Proste przykłady zastosowań. 2.6. Metody pomiarów wielkości elektrycznych Pomiar prądu, napięcia, mocy i oporności. Pomiary częstotliwości i czasu. Pomiary precyzyjne. Wybrane elektroniczne przyrządy pomiarowe. 2.7. Elementy techniki cyfrowej Stany logiczne. Kody liczbowe. Bramki logiczne. Technologie układów cyfrowych. Układy kombinacyjne i sekwencyjne. 3. POMIARY WSPOMAGANE KOMPUTEROWO 3.1. Mikrokontrolery w pomiarach Przetwarzanie analogowo-cyfrowe. Systemy mikrokontrolerów w przyrządach pomiarowych. Przykłady analizatorów i „inteligentnych” czujników stosowanych w chemii. 4. PRZETWORNIKI STOSOWANE W POMIARACH CHEMICZNYCH 4.1. Ciśnieniomierze i przepływomierze Ciśnieniomierze pojemnościowe. Układy MEMS w pomiarach ciśnienia. Przepływomierze ze zwężkami. Przepływomierze cieplnoprzewodnościowe. 4.2. Czujniki termometryczne Czujniki termorezystancyjne. Termopary. Czujniki półprzewodnikowe. Zasady pomiaru temperatury. Uniwersalne regulatory temperatury. 4.3. Inne czujniki wielkości chemicznych i fizykochemicznych Poziomomierze. Czujniki położenia i ruchu. Tensometry. Wilgotnościomierze. Proste czujniki składu chemicznego. Podział czujników. Pehametry. Czujniki katalityczne i katarometryczne. Czujniki półprzewodnikowe. Matryce czujników. Układy do kalibracji i testowania czujników składu chemicznego. ĆWICZENIA W ramach ćwiczeń rachunkowych rozwiązywane są zadania dotyczące następujących problemów: - charakterystyki statyczne czujników i przyrządów pomiarowych - obliczanie czułości i progu detekcji - obliczanie niepewności pomiarów - prawo przenoszenia błędów - aproksymacja danych pomiarowych - podstawowe wielkości elektryczne - elementy teorii obwodów liniowych - sygnały sinusoidalne i filtrowanie sygnałów - przetwarzanie sygnałów z czujników pomiarowych LABORATORIA Studenci wykonują sześć ćwiczeń laboratoryjnych poświęconych: - prostym metodom pomiaru wielkości elektrycznych - filtrowaniu sygnałów elektrycznych - badaniu charakterystyk elementów elektronicznych - badaniu wzmacniaczy operacyjnych - modułom pomiarowym współpracującym z komputerami - badaniu charakterystyk czujników pomiarowych |
Literatura: |
PODSTAWOWA: S. Tumański, „Technika pomiarowa”, WNT 2007 T. Grzegorczyk, J. Janiszewski, R. Trębiński „Metrologia i teoria eksperymentu”, cz. I i II Skrypt WAT 2004, S-59928 S-59929 J.R. Taylor, „Wstęp do analizy błędu pomiarowego”, PWN 1995 T. Skubis, „Opracowanie wyników pomiarów”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2003 P. Horowitz, W. Hill, „Sztuka elektroniki”, WKŁ 1999 UZUPEŁNIAJĄCA: D. Senczyk, „Podstawy teorii pomiarów”, Wyd. Politechniki Poznańskiej 2003 praca zbiorowa (P. Hempowicz), „Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków”, WNT 2004 J. Zakrzewski, „Czujniki i przetworniki pomiarowe”, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004 J. Fraden J.S. ”Handbook of Modern Sensors - physics, designs and applications” 3rd Ed. Springer 2003 |
Efekty uczenia się: |
W1. Po zaliczeniu przedmiotu student posiada wiedzę w zakresie podstaw metrologii teoretycznej i teorii przetworników pomiarowych. K_W06, K_W07 W2. Student zna podstawy metod pomiaru wielkości elektrycznych. K_W08 W3. Student zna podstawowe rodzaje czujników i przetworników pomiarowych stosowanych w chemii. K_W10 U1. Student umie przeprowadzić proste pomiary wybranych wielkości elektrycznych i parametrów fizykochemicznych. K_U02, K_U03 U2. Student umie przeprowadzić analizę uzyskanych wyników pomiarów wraz z oceną niepewności pomiarowych oraz poprawną prezentacją wyników. K_U05, KU_12 K1. Student potrafi pracować i współdziałać w grupie. K_K02, K_K03 |
Metody i kryteria oceniania: |
- Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu pisemnego obejmującego wszystkie zagadnienia teoretyczne przedstawione w trakcie wykładów. Warunkiem koniecznym uzyskania oceny po-zytywnej z egzaminu jest wykazanie się wiedzą określoną w Efektach uczenia. - Warunkiem dopuszczenia do egzaminu końcowego jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych. - Osiągnięcie efektów W1, W2 i W3 kontrolowane jest dodatkowo w trakcie sprawdzianu pisemnego przeprowadzanego podczas ćwiczeń rachunkowych. - Efekt U1 i U2 sprawdzane ustnie podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych. |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.