Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Sensory i przetworniki wielkości termodynamicznych
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż. Mateusz Turkowski
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
SPT
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Liczba godzin bezpośrednich : 48 godz., wtym: • wykład – 30 godz. • laboratorium – 15 godz. • egzamin – 2 godz. • konsultacje 1 – godz. Praca własna studenta: • studia literaturowe – 10 godz. • przygotowanie się do ćwiczeń laboratoryjnych – 15 godz. • opracowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych –15 godz. • przygotowanie się do egzaminu – 12 godz. RAZEM – 100 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkty ECTS - liczba godzin bezpośrednich : 48 godz., wtym: • wykład – 30 godz. • laboratorium – 15 godz. • egzamin – 2 godz. • konsultacje 1 – godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2 punkty ECTS – 45 godz. • przygotowanie się do ćwiczeń laboratoryjnych – 15 godz. • opracowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych –15 godz. • laboratorium – 15 godz.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawy Metrologii. Podstawy mechaniki płynów. Miernictwo wielkości elektrycznych. Podstawy informatyki. Podstawy termodynamiki (z kursu Fizyki).
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Znajomość budowy sensorów i przetworników do pomiaru ciśnienia, temperatury, parametrów przepływu, poziomu, właściwości substancji (lepkość, gęstość, pH) i składu substancji.Znajomość technologii z zakresu mechatroniki i MEMS w zastosowaniach do budowy sensorów różnych wielkości.Umiejętność zaprojektowania prostego systemu pomiarowego zawierającego sensory i przetworniki różnych wielkości fizycznych wraz z oszacowaniem jego niepewności.
Treści kształcenia:
1. Wymagania ogólne dla przetworników pomiarowych. Odporność na warunki środowiskowe: narażenia klimatyczne i mechaniczne. Kompatybilność elektromagnetyczna. Stopnie ochrony obudowy. Wymagania dla aparatury w strefach zagrożonych wybuchem. Międzynarodowe znaczenia sensorów i przetworników na schematach technologicznych. 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. Sensory i przetworniki termoelektryczne. Bezstykowe pomiary temperatury. Przykłady zastosowania technologii MEMS do budowy sensorów temperatury i ich miniaturyzacji. 3. Definicja i jednostki. Ciśnienie absolutne, różnicowe, nadciśnienie, podciśnienie. 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 (wibracyjne, ultradźwiękowe). 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 procesowe gazowe i cieczowe. Zminiaturyzowane chromatografy w techologii MEMS. Sensory substancji palnych i wybuchowych w powietrzu.Lokalne wskaźniki poziomu. Przetworniki i sygnalizatory poziomu: ciśnieniowe, nurnikowe, sondujące, pojemnościowe, ultradźwiękowe, radarowe, oparte o pochłanianie promieniowania radioaktywnego.
Metody oceny:
4 kolokwia pisemne, egzamin, ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Egzamin:
tak
Literatura:
1. Turkowski M.: Przemysłowe sensory i przetworniki pomiarowe. OWPW, Warszawa 2002 l 2. Turkowski M.: Pomiary przepływów. WPW, Warszawa, 2018
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka SPT_W1
Posiada wiedzę w zakresie metrologii ciśnienia, temperatury, przepływu, parametrów fizykochemicznych, poziomu, składu substancji, zna ich parametru metrologiczne i właściwości eksploatacyjne
Weryfikacja: egzamin, kartkówki przed rozpoczęciem zajęć
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W10, K_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Charakterystyka SPT_W2
Posiada wiedzę w zakresie podstaw fizycznych funkcjonowania czujników ciśnnienia, temperatury, przepływu, poziomu, właściwości fizykochemicznych substancji
Weryfikacja: Egzamin, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka SPT_U1
Potrafi oszacować niepewności standardowe pomiarów i zsumować je zgodnie z zasadami metrologii dla uzyskania niepewności złożonej i rozszerzonej
Weryfikacja: Egzamin, sprawozdanie z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o
Charakterystyka SPT_U1
Potrafi dobrać z katalogów czujniki i przetworniki pomiarowe odpowiednie dla danego zastosowania z uwzględnieniem warunków środowiskowych i wymaganej dokładności
Weryfikacja: Sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U15
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, III.P6S_UW.o