- Nazwa przedmiotu:
- Sensory i przetworniki w systemach pomiarowych
- Koordynator przedmiotu:
- prof. dr hab. inż. Mateusz Turkowski
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny dowolnego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Wariantowe
- Kod przedmiotu:
- SPSP
- Semestr nominalny:
- 3 / rok ak. 2020/2021
- Liczba punktów ECTS:
- 2
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 31h, w tym:
a) wykład – 15 h;
b) ćwiczenia – 0h;
c) laboratorium – 15h
d) projektowanie – 0h.
e) konsultacje - 1h;
2) Praca własna studenta 28h, w tym:
a) przygotowanie do kolokwiów 10h;
b) Przygotowanie do sprawdzianów przed laboratorium 6h;
c) opracowanie sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych (w formie prezentacji) - 12h;
Suma: 59h (2 ECTS)
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1 punkt ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 31h, w tym:
a) wykład - 15h;
b) ćwiczenia - 0h;
c) laboratorium - 15h;
d) projekt - 0h;
e) konsultacje - 1h;
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 31h, w tym:
a) wykład – 15 h;
b) ćwiczenia – 0h;
c) laboratorium – 15h
d) projektowanie – 0h.
e) konsultacje - 1h;
2) Praca własna studenta 28h, w tym:
a) przygotowanie do kolokwiów 10h;
b) Przygotowanie do sprawdzianów przed laboratorium 6h;
c) opracowanie sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych (w formie prezentacji) - 12h;
Suma: 59h (2 ECTS)
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Kurs inżynierski matematyki. Podstawy automatyki. Mechanika płynów. Podstawy metrologii. Miernictwo wielkości elektrycznych.
- Limit liczby studentów:
- 30
- Cel przedmiotu:
- Umiejętność zaprojektowania prostego systemu pomiarowego zawierającego sensory i przetworniki różnych wielkości fizycznych wraz z oszacowaniem jego niepewności. Znajomość budowy sensorów i przetworników do pomiaru ciśnienia, temperatury, parametrów przepływu, poziomu, właściwości substancji (lepkość, gęstość, pH) i składu substancji.
- Treści kształcenia:
- 1. Wymagania ogólne dla przetworników pomiarowych. Odporność na warunki środowiskowe: narażenia klimatyczne i mechaniczne. Kompatybilność elektromagnetyczna. Stopnie ochrony obudowy Standardowe sygnały pomiarowe. Magistrale procesowe.
2. Definicja i jednostki temperatury. Międzynarodowa skala temperatury MST’90. Budowa i właściwości metrologiczne termometrów opartych o rozszerzalność cieplną cieczy, ciał stałych i gazów. Przetworniki temperatury. Sensory i przetworniki termorezystancyjne i termistorowe i termoelektryczne. Przykłady zastosowania technologii MEMS do budowy sensorów temperatury i ich miniaturyzacji.
3. Ciśnienie absolutne, różnicowe, nadciśnienie, podciśnienie. Definicja i jednostki. Zastosowanie elementów sprężystych jako sensorów ciśnienia. Właściwości materiałów na elementy sprężyste. Histereza, pełzanie. Sensory i przetworniki ciśnienia: tensometryczne, półprzewodnikowe, pojemnościowe, rezonansowe.
4. Definicje i jednostki parametrów przepływu.
Wpływ temperatury, ciśnienia i lepkości. Liczba Reynoldsa jako parametr charakteryzujący wpływ lepkości. Wpływ chropowatości. Przepływomierz jako element instalacji. Średnice i ciśnienia nominalne. Wpływ zaburzeń spowodowanych elementami armatury. Prostownice strumienia. Zasada działania, właściwości metrologiczne i eksploatacyjne przepływomierzy: zwężkowych, piętrzących, rotametrów, turbinowych i wirnikowych, komorowych, elektromagnetycznych, ultradźwiękowych, oscylacyjnych, Coriolisa. Zastosowanie technologii CMOS i MEMS do budowy sensorów mikroprzepływomierzy.
5. Pomiary poziomu cieczy i substancji sypkich. 6. Pomiary lepkości. Model Newtona – definicja i jednostki lepkości. Płyny nienewtonowskie, reologia. Lepkościomierze kapilarne, rotacyjne, z opadającą kulką.
Miniaturowe sensory lepkości w technologii MEMS. Sensory gęstości cieczy i gazów. Sensory i przetworniki pH. Inteligentne elektrody do pomiaru pH oparte o technologie mechatroniki. Sensory przewodności cieczy. Pomiary zawartości określonego składnika w substancji. Pomiary wilgotności. Pomiary zawartości tlenu. Analiza składu substancji. Chromatografy gazowe i cieczowe.
- Metody oceny:
- 3 kolokwia częściowe z wykładanego materiału (50%). Ocena ćwiczeń laboratoryjnych (sprawdzian wejściowy, wykonanie ćwiczenia, opracowanie i przedstawienie raportu w formie prezentacji), 50%
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- Turkowski M. Przemysłowe przetworniki i sensory pomiarowe, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2002
Turkowski M. Metrologia Przepływów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2018
- Witryna www przedmiotu:
- -
- Uwagi:
- brak
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka SPSP_2st_W01
- Ma wiedzę w zakresie metrologii ciśnienia, temperatury, przepływu, parametrów fizykochemicznych, poziomu, składu substancji, zna ich parametry metrologiczne i właściwości eksploatacyjne.
Weryfikacja: kolokwia, kartkówki przed rozpoczęciem zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W09, K_W13, K_W03, K_W04, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
III.P7S_WG, P7U_W, I.P7S_WG.o
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka SPSP _2st_U01
- Potrafi dobrać z katalogów czujniki i przetworniki pomiarowe odpowiednie dla danego systemu pomiarowego z uwzględnieniem warunków środowiskowych i wymaganej dokładności i stworzyć z niech system pomiarowy.
Weryfikacja: Kolokwia, cena pracy podczas zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U01, K_U03, K_U08, K_U12, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, I.P7S_UK, III.P7S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka SPSP _2st_K01
- Ma świadomość odpowiedzialności a pracę własną i zespołu, którego jest członkiem i zna zasady działania w sposób profesjonalny i zgodny z etyką zawodową.
Weryfikacja: Ocena pracy podczas zajęć laboratoryjnych, ocena aktywności w dyskusji nad prezentacjami z laboratorium kolegów, umiejętność obrony własnych przemyśleń i wniosków
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_K, I.P7S_KO, I.P7S_KR