Pomiary. Czujniki pomiarowe wybranych wielkości fizycznych i składu chemicznego
wydawnictwo: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne WNT
ISBN: 978-83-
[zasłonięte]-3468-2
kod książki: 84446
wydanie: 2009
format: B5, str. 608, rys. 439, tab. 31,
Rozwój elektroniki, informatyki i telekomunikacji spowodował olbrzymie zmiany w technice pomiarowej. Dzięki nowym materiałom aparatura jest bardziej niezawodna, łatwiejsza w obsłudze, można ją stosować w bardziej ekstremalnych warunkach i jest bardziej dokładna. Jest to widoczne na przykładzie wyposażenia samochodów w coraz to nowe i bardziej funkcjonalne czujniki.
Pomiary są dziedziną wiedzy, która stale się rozwija, gdyż o procesach produkcyjnych, o jakości materiałów i wyrobów, o otaczającym nas świecie chcemy wiedzieć coraz więcej. Potrzebne są też książki, które w sposób kompleksowy przedstawią najnowszą wiedzę na temat technik pomiarowych różnych wielkości fizycznych i stosowaną nowoczesną aparaturę.
Takie kryteria spełnia niniejszy podręcznik. Omówiono w nim m.in.:
- podstawowe błędy pomiarów i sposoby ich wyznaczania,
- niedokładność wyników pomiarów i sposoby ich oceniania,
- metody pomiarów: temperatury, ciśnienia, poziomu, przepływów, drgań i wstrząsów, hałasu, składu chemicznego oraz wilgotności,
- układy przetwarzania i przesyłania sygnałów pomiarowych,
- współczesną aparaturę pomiarową,
- właściwości metrologiczne aparatury pomiarowej,
- czynności metrologiczne,
- obowiązujące przepisy prawne.
Książka jest adresowana przede wszystkim do studentów wydziałów: automatyka, elektronika, elektrotechnika, mechatronika, fizyka i kierunków pokrewnych uczelni technicznych, a także do inżynierów większości branż technicznych.
Wstęp
1. Wprowadzenie 1.1. Definicja pomiaru i terminów z nim związanych
1.2. Podstawowe pojęcia
1.2.1. Aparatura pomiarowa
1.2.2. Przyrząd pomiarowy
1.2.3. Systemy pomiarowe
1.2.4. Definicje błędów
1.3. Przetwarzanie wielkości
1.3.1. Czujniki i przetworniki analogowe
1.3.2. Próbkowanie wielkości
1.3.3. Kwantowanie wielkości
1.3.4. Stopień zliczania, przetwornik A/C do pomiaru czasu lub częstotliwości
1.3.5. Przetworniki C/A napięcia
1.3.6. Przetworniki A/C kompensacyjne
1.3.7. Przetworniki A/C całkujące
1.3.8. Przetworniki A/C z pojedynczym całkowaniem
1.3.9. Przetworniki A/C z podwójnym całkowaniem
1.4. Modulacja i przesył sygnałów
1.4.1. Sygnał
1.4.2. Modulacja szerokości impulsów
1.4.3. Sieć pomiarowa
1.4.4. Pętla prądowa
1.4.5. Protokół HART
1.4.6. Inne magistrale obiektowe
1.4.7. Standard IEEE
1.4.8. Interfejs IEC-625
1.4.9. Bezprzewodowa transmisja sygnałów pomiarowych
1.5. Właściwości metrologiczne aparatury pomiarowej
1.6. Czynności metrologiczne
Literatura
2. Pomiary temperatury
2.1. Skale temperatury
2.1.1. Wprowadzenie
2.1.2. Termodynamiczna skala temperatury
2.1.3. Międzynarodowa Skala Temperatury MST- 90
2.2. Termometry nieelektryczne
2.2.1. Wprowadzenie
2.2.2. Termometry szklane
2.2.3. Termometry dylatacyjne i bimetalowe
2.2.4. Termometry ciśnieniowe
2.3. Termometry rezystancyjne
2.3.1. Ogólna charakterystyka
2.3.2. Czujniki rezystancyjne metalowe
2.3.3. Układy pomiarowe czujników rezystancyjnych metalowych
2.3.4. Termistory
2.3.5. Rezystancyjne czujniki krzemowe
2.4. Termometry termoelektryczne
2.4.1. Budowa termometru termoelektrycznego
2.4.2. Zasada działania termoelementów
2.4.3. Budowa termoelementów
2.4.4. Rodzaje termoelementów i ich właściwości
2.4.5. Termoelementy nieznormalizowane
2.4.6. Korekcja błędów od temperatury zimnych końców
2.4.7. Automatyczna korekcja błędu temperaturowego
2.5. Półprzewodnikowe czujniki temperatury
2.5.1. Czujniki diodowe
2.5.2. Czujniki scalone
2.6. Pirometry
2.6.1. Zasada działania pirometru
2.6.2. Obiekt pomiaru
2.6.3. Detektory promieniowania
2.6.4. Budowa pirometrów
2.6.5. Eliminacja błędu metody pirometrów
2.6.6. Termografia
2.7. Inne rodzaje termometrów
2.7.1. Termometry szumowe
2.7.2. Termometry luminescencyjne
2.7.3. Termometr światłowodowy typu „ciało czarne”
2.7.4. Termometry ultradźwiękowe
2.8. Technika pomiarów temperatury i źródła błędów
2.8.1. Ogólna charakterystyka technik
2.8.2. Odprowadzanie ciepła przez czujnik pomiarowy
2.8.3. Wpływ promieniowania na temperaturę czujnika
2.8.4. Pomiar temperatury ciał w ruchu
2.9. Błędy dynamiczne
2.9.1. Model matematyczny czujnika temperatury
2.9.2. Wyznaczanie właściwości dynamicznych temperatury
2.10. Wzorcowanie termometrów
2.10.1. Zasady wzorcowania termometrów
2.10.2. Podstawowe wyposażenie laboratorium wzorcowania termometrów
2.10.3. Układy pomiarowe stanowisk wzorcowania
2.10.4. Wzorcowanie pirometrów
2.10.5. Ocena niedokładności wzorcowania
Literatura
3. Pomiary ciśnienia
3.1. Zagadnienia ogólne
3.1.1. Wstęp
3.1.2. Definicje
3.1.3. Jednostki ciśnienia
3.1.4. Rodzaje mierzonego ciśnienia
3.1.5. Zakresy mierzonych ciśnień
3.1.6. Różne metody pomiaru ciśnienia – podział ciśnieniomierzy
3.2. Czujniki sprężyste
3.2.1. Elementy sprężyste ciśnieniomierzy
3.2.2. Czujniki piezorezystancyjne
3.2.3. Korekcja błędów piezorezystancyjnych czujników ciśnienia
3.2.4. Czujniki pojemnościowe
3.2.5. Czujniki indukcyjnościowe
3.3. Czujniki z przetwarzaniem ciśnienia na siłę
3.3.1. Czujniki piezoelektryczne
3.3.2. Czujniki rezonansowe
3.4. Czujniki optyczne
3.5. Procesowe przetworniki ciśnienia i instalacje pomiarowe
3.5.1. Funkcje i właściwości przetworników klasycznych i inteligentnych
3.5.2. Charakterystyki metrologiczne
3.5.3. Charakterystyki funkcjonalne i użytkowe ważne przy doborze przetworników
3.5.4. Przetworniki wieloparametrowe
3.6. Kalibratory ciśnienia i kalibracja
3.6.1. Wprowadzenie
3.6.2. Manometry hydrostatyczne
3.6.3. Manometry obciążnikowo-tłokowe
Literatura
4. Pomiary poziomu
4.1. Wprowadzenie
4.2. Podział metod pomiaru poziomu
4.3. Ręczne pomiary poziomu
4.3.1. Poziomomierz wziernikowy
4.3.2. Poziomomierz prętowy
4.3.3. Poziomomierz sondujący
4.4. Pomiary ciągłe poziomu
4.4.1. Poziomomierz pływakowy
4.4.2. Poziomomierz wyporowy
4.4.3. Poziomomierz hydrostatyczny
4.4.4. Poziomomierz piezometryczny
4.4.5. Poziomomierz wagowy
4.4.6. Poziomomierz oporowy
4.4.7. Poziomomierz pojemnościowy
4.4.8. Poziomomierz z tłumieniem promieniowania
4.4.9. Poziomomierze akustyczne i ultradźwiękowe
4.5. Sygnalizatory poziomu
4.5.1. Wprowadzenie
4.5.2. Sygnalizator wibracyjny
4.5.3. Sygnalizator z ruchomym elementem
4.5.4. Sygnalizator izotopowy
Literatura
5. Pomiary prędkości i przepływu płynów
5.1. Wprowadzenie
5.2. Pomiary prędkości płynów
5.2.1. Rurki spiętrzające
5.2.2. Anemometry elektryczne
5.2.3. Prędkościomierze turbinowe
5.2.4. Pomiary prędkości na zasadzie Dopplera
5.3. Przepływomierze
5.3.1. Wprowadzenie
5.3.2. Przepływomierze zwężkowe
5.3.3. Rotametry
5.3.4. Przepływomierze turbinowe
5.3.5. Przepływomierze wirowe
5.3.6. Przepływomierze na zasadzie zjawiska Coriolisa
5.3.7. Przepływomierze elektromagnetyczne
5.3.8. Przepływomierze ultradźwiękowe
5.3.9. Inne przepływomierze
5.4. Liczniki objętości płynów
5.4.1. Licznik a przepływomierz
5.4.2. Liczniki gazów
5.4.3. Liczniki cieczy
5.5. Pomiary przepływu w kanałach otwartych
5.5.1. Rodzaje kanałów otwartych
5.5.2. Przelewy
5.5.3. Koryta pomiarowe
5.5.4. Inne metody
5.6. Wzorcowanie przepływomierzy
5.6.1. Wprowadzenie
5.6.2. Stanowiska wzorcowni cze
5.6.3. Legalizacja przepływomierzy
Literatura
6. Pomiary drgań i wstrząsów 6.1. Wprowadzenie
6.2. Model dynamiczny akcelerometru
6.3. Akcelerometry z kompensacją siły
6.4. Czułość poprzeczna
6.5. Akcelerometry piezoelektryczne
6.5.1. Zjawisko piezoelektryczne
6.5.2. Model elektryczny czujnika piezoelektrycznego
6.5.3. Czujniki z wyjściem ładunkowym o dużej impedancji wyjściowej
6.5.4. Czujniki z wyjściem napięciowym o małej impedancji wyjściowej
6.5.5. Konstrukcja mechaniczna akcelerometrów piezoelektrycznych
6.6. Akcelerometry pojemnościowe
6.7. Akcelerometry piezorezystancyjne
6.8. Akcelerometry termiczne
6.9. Akcelerometry dwu- i trzyosiowe
6.10. Montaż akcelerometrów
6.11. Wzorcowanie czujników przyspieszania
6.12. Sejsmometry
6.13. Wybrane dziedziny zastosowań czujników drgań
6.13.1. Diagnostyka wibroakustyczna maszyn
6.13.2. Analiza modalna konstrukcji
6.13.3. Motoryzacja
6.13.4. Sejsmologia górnicza
Literatura
7. Pomiary hałasu
7.1. Wprowadzenie
7.2. Drgania akustyczne i dźwięk
7.3. Równanie falowe
7.4. Pole akustyczne
7.4.1. Charakterystyka ogólna
7.4.2. Płaskie fale akustyczne
7.4.3. Kuliste fale akustyczne
7.5. Wielkości akustyczne
7.5.1. Natężenie dźwięku
7.5.2. Moc akustyczna
7.5.3. Poziom wielkości akustycznych
7.5.4. Głośność dźwięku
7.6. Mikrofony
7.6.1. Klasyfikacja
7.6.2. Mikrofony ciśnieniowe
7.6.3. Mikrofony gradientowe
7.6.4. Mikrofony ciśnieniowo-gradientowe
7.6.5. Charakterystyki mikrofonów
7.6.6. Membrany mikrofonów
7.6.7. Mikrofony stykowe
7.6.8. Mikrofony magnetoelektryczne
7.6.9. Mikrofony elektromagnetyczne
7.6.10. Mikrofony elektrostatyczne
7.6.11. Mikrofony elektretowe
7.6.12. Mikrofony piezoelektryczne
7.6.13. Mikrofony krzemowe
7.7. Kalibracja mikrofonów
7.7.1. Wprowadzenie
7.7.2. Kalibracja z wykorzystaniem pobudników tłokowych
7.7.3. Kalibracja metodą poznawczą
7.8. Pomiary wielkości akustycznych
7.8.1. Mikrofony pomiarowe
7.8.2. Pomiary poziomu ciśnienia akustycznego
7.8.3. Pomiary poziomu natężenia dźwięku
7.9. Wybrane dziedziny pomiarów hałasu
7.9.1. Wprowadzenie
7.9.2. Pomiary hałasu w środowisku
7.9.3. Pomiary hałasu w pomieszczeniach
7.9.4. Pomiary hałasu maszyn i urządzeń
Literatura
8. Pomiary składu chemicznego 8.1. Wprowadzenie
8.2. Pomiary składu chemicznego na podstawie przemiany materii
8.2.1. Chemiczne przemiany materii
8.2.2. Elektrochemiczne przemiany materii
8.3. Pomiary składu z zastosowaniem promieniowania
8.3.1. Wprowadzenie
8.3.2. Spektrometria atomowa : emisyjna i absorpcyjna
8.3.3. Spektrometria rentgenowska
8.3.4. Spektrometria molekularna (cząsteczkowa)
8.3.5. Spektrometria rezonansu paramagnetycznego EPR
8.3.6. Spektrometria rezonansu magnetycznego
8.4. Chromatografia
8.4.1. Wprowadzenie
8.4.2. Chromatografia gazowa
8.4.3. Chromatografia cieczowa
8.5. Zagadnienia wybrane
8.5.1. Pobieranie próbek do analizatorów o działaniu dyskretnym
8.5.2. Analizatory strzykowe
8.5.3. Pobieranie próbek do analizatorów o działaniu ciągłym
8.5.4. Analizatory termo konduktometryczne
8.5.5. Przemysłowe analizatory tlenu w gazach
8.5.6. Analizatory gazu na zasadzie absorpcji w podczerwieni
8.5.7. Wzorcowanie analizatorów
Literatura
9. Pomiary wilgotności 9.1. Pomiary wilgotności powietrza
9.1.1. Podstawowe definicje i wzory
9.1.2. Higrometr włosowy
9.1.3. Psychometr Assmana
9.1.4. Higrometr punktu rosy ( z chłodzonym lustrem )
9.1.5. Higrometry elektrolityczne z chlorku litu
9.1.6. Impedancyjne czujniki ( sensory ) higrometryczne
9.1.7. Higrometry spektrometryczne
9.1.8. Higrometry kulometryczne
9.1.9. Wzorcowanie higrometrów i wzorce wilgotności
9.2. Pomiary wilgotności ciał stałych
9.2.2. Metoda grawimetryczna
9.2.3. Metoda oparta na zmianie pojemności cieplnej materiału
9.2.4. Metoda oparta na zmianie rezystancji materiału
9.2.5. Pomiar na podstawie właściwości dielektrycznych
9.2.6. Techniki oparte na zastosowaniu promieniowania podczerwonego
9.2.7. Mikrofalowy pomiar zawartości wilgoci
9.2.8. Rozpraszanie jądrowe
9.2.9. Podsumowanie
Literatura
Skorowidz
