Komputerowe systemy pomiarowe. Wielkości mierzalne. Przetworniki i czujniki pomiarowe

Podobne dokumenty
Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

(zwane również sensorami)

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Sensory (czujniki)

PRZETWORNIKI POMIAROWE

Diagnostyka układów elektrycznych i elektronicznych pojazdów samochodowych Podstawowe wielkości i jednostki elektryczne

Wybrane elementy elektroniczne. Rezystory NTC. Rezystory NTC

Pomiar prędkości obrotowej

12.7 Sprawdzenie wiadomości 225

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

Układ SI. Nazwa Symbol Uwagi. Odległość jaką pokonujeświatło w próżni w czasie 1/ s

Menu. Badające rozproszenie światła,

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»»

SPIS TREŚCI. 1. Pojęcia podstawowe Określanie dokładności pomiarów Spis treści

Wykaz ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki(stare ćwiczenia)

Redefinicja jednostek układu SI

Układy zasilania samochodowych silników spalinowych. Bartosz Ponczek AiR W10

Zestaw ćwiczeń laboratoryjnych z Biofizyki dla kierunku Fizjoterapia

Fizyka i wielkości fizyczne

Wydział Metrologii Elektrycznej, Fizykochemii, Akustyki, Drgań i Promieniowania Optycznego

Dr inż. Michał Marzantowicz,Wydział Fizyki P.W. p. 329, Mechatronika.

Główne zadania Laboratorium Wzorców Wielkości Elektrycznych

Metody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena

Wykaz ćwiczeń realizowanych w Pracowni Urządzeń Mechatronicznych

Miernictwo elektroniczne

P Y T A N I A. 8. Lepkość

3. Podstawowe wiadomości z fizyki. Dr inż. Janusz Dębiński. Mechanika ogólna. Wykład 3. Podstawowe wiadomości z fizyki. Kalisz

Pomiar przemieszczeń i prędkości liniowych i kątowych

Technik mechatronik modułowy

Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II

PL B1. INSTYTUT MECHANIKI GÓROTWORU POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL BUP 21/08. PAWEŁ LIGĘZA, Kraków, PL

Spis treści Wstęp Rozdział 1. Metrologia przedmiot i zadania

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Metrologia elektryczna / Augustyn Chwaleba, Maciej Poniński, Andrzej

30R4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM ROZSZERZONY

Pytania podstawowe dla studentów studiów II-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

FIZYKA I ASTRONOMIA RUCH JEDNOSTAJNIE PROSTOLINIOWY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE OPÓŹNIONY

Urządzenia półprzewodnikowe

SENSORY I PRZETWORNIKI POMIAROWE

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Warunek zaliczenia wykładu: wykonanie sześciu ćwiczeń w Pracowni Elektronicznej

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Pomiary wielkości nieelektrycznych Kod przedmiotu

Wykład 3 Miary i jednostki

CZUJNIKI I UKŁADY POMIAROWE

FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor.

CIĘŻAR. gdzie: F ciężar [N] m masa [kg] g przyspieszenie ziemskie ( 10 N ) kg

Treści nauczania (program rozszerzony)- 25 spotkań po 4 godziny lekcyjne

Table of Contents. Table of Contents UniTrain-I Kursy UniTrain Kursy UniTrain: Technika pomiarowa. Lucas Nülle GmbH 1/8

PRZYRZĄDY POMIAROWE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Temat: Elementy elektroniczne stosowane w urządzeniach techniki komputerowej

Czujniki i urządzenia pomiarowe

Analiza wymiarowa i równania różnicowe

The use of magnetoresistive sensor for measuring magnetic fields. Zastosowanie czujnika magnetorezystancyjnego do pomiaru pól magnetycznych.

dr inż. Zbigniew Szklarski

P. R. Bevington and D. K. Robinson, Data reduction and error analysis for the physical sciences. McGraw-Hill, Inc., ISBN

Pomiary w oparciu o pomiary drogi i różniczkowanie - (elektryczne lub numeryczne)

( L ) I. Zagadnienia. II. Zadania

1. Nadajnik światłowodowy

Wykład FIZYKA II. 4. Indukcja elektromagnetyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Czujniki temperatury

1. W gałęzi obwodu elektrycznego jak na rysunku poniżej wartość napięcia Ux wynosi:

( ) u( λ) w( f) Sygnał detektora

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych Laboratorium Metrologii I. Grupa. Nr ćwicz.

Spis elementów aplikacji i przyrządów pomiarowych:

Dioda półprzewodnikowa

ZAŁĄCZNIK B do Zarządzenia Nr 12/2015 Dyrektora Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku z dnia 30 września 2015 r.

Grupa: Zespół: wykonał: 1 Mariusz Kozakowski Data: 3/11/ B. Podpis prowadzącego:

Fotoelementy. Symbole graficzne półprzewodnikowych elementów optoelektronicznych: a) fotoogniwo b) fotorezystor

Spis treci. 2. WZORCE Wzorce siły elektromotorycznej...15

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Miernictwo przemysłowe

Podstawy mechatroniki 4. Sensory

Elektronika. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Właściwości optyczne kryształów

ZAŁĄCZNIK B do Zarządzenia Nr 10/2017 Dyrektora Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku z dnia 25 września 2017 r.

Czujniki światłowodowe

Niższy wiersz tabeli służy do wpisywania odpowiedzi poprawionych; odpowiedź błędną należy skreślić. a b c d a b c d a b c d a b c d

Opis przedmiotu 3 części zamówienia Zestawy ćwiczeń

CHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW

( F ) I. Zagadnienia. II. Zadania

dr inż. Marcin Małys / dr inż. Wojciech Wróbel Podstawy fizyki

Zadanie 106 a, c WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA WŁAŚCIWEGO I STAŁEJ HALLA DLA PÓŁPRZEWODNIKÓW. WYZNACZANIE RUCHLIWOŚCI I KONCENTRACJI NOŚNIKÓW.

ZAKŁAD ELEKTRYCZNY Laboratorium Wielkości Elektrycznych Małej Częstotliwości Robert Rzepakowski

Analogowy sterownik silnika krokowego oparty na układzie avt 1314

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Nowy MULTIMETR z czujnikiem Halla

POMIAR NATĘŻENIA PRZEPŁYWU

Ćwiczenie nr 34. Badanie elementów optoelektronicznych

Natężenie prądu elektrycznego

Pomiar wielkości nieelektrycznych: temperatury, przemieszczenia i prędkości.

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI MATERIAŁY POMOCNICZE SERIA PIERWSZA

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6a

PRZETWORNIKI CIŚNIENIA. ( )

E107. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC

LABORATORIUM PODSTAW METROLOGII M-T Ćwiczenie nr 5 BADANIE CZUJNIKÓW CIŚNIENIA.

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Ćwiczenie 4 Badanie wpływu napięcia na prąd. Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych elementów pasywnych... 68

Transkrypt:

Komputerowe systemy pomiarowe Dr Zbigniew Kozioł - wykład Mgr Mariusz Woźny laboratorium Wykład II Wielkości mierzalne. Przetworniki i czujniki pomiarowe 1

Wielkości mierzalne. Systemy miar.

Przykłady wielkości mierzalnych

System metryczny (MKS) The International System of Units (abbreviated SI from French: Le Système international d'unités) CGS (centymetr, gram, sekunda) Standardyzacja. System anglosaski. Fizycy zwykle wolą używać (nielegalnie) systemu CGS

Międzynarodowy Układ Jednostek Miar w skrócie Układ SI został przyjęty na XI Generalnej Konferencji Miar w 1960 roku. Jest to układ jednostek miar oparty na siedmiu jednostkach Podstawowych. W Polsce obowiązuje od 23 czerwca 1966 roku na mocy Rozporządzenia Rady Ministrów w sprawie legalnych jednostek miar, ogłoszonego w Dzienniku Ustaw PRL Nr 25/66.

A K s mol m cd kg Siedem podstawowych jednostek systemu SI oraz zależności między niemi. Kelvin (temperatura), sekunda (czas), metr (długość), kilogram (masa), kandela (intensywność światła, mol ilość substancji), Amper (prąd elektryczny). Sekunda, Kelvin oraz kilogram są definiowane niezależnie od innych jednostek.

A gdzie Volt? One volt is defined as the difference in electric potential between two points of a conducting wire when an electric current of one ampere dissipates one watt of power between those points.[2] It is also equal to the potential difference between two parallel, infinite planes spaced 1 meter apart that create an electric field of 1 newton per coulomb. Additionally, it is the potential difference between two points that will impart one joule of energy per coulomb of charge that passes through it.

A gdzie szybkość światła? The speed of light in vacuum, c, is a universal physical constant. Its value is exactly 299,792,458 metres per second.

KILOGRAM jest masą międzynarodowego wzorca tej jednostki przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres pod Paryżem. kg to nie to samo co kg!!! zaś MB to nie to samo co Mb!!!

Wszystkie jednostki są współmierne z naszymi rozmiarami I naszym odczuwaniem rzeczywistości.

Praktycznie: Generator kwarcowy jako wzorzec częstotliwości i czasu Można używać również do pomiaru temperatury! Generator przebiegów prostokątnych stabilizowany kwarcem może być oparty na bramkach NAND. Napięcie wyjściowe jest prostokątne i ma poziom odpowiadający układom TTL. temperatura pracy np.-10 C/+70 C, tolerancja np. ±30ppm, częstotliwość np. 1 MHz lub 10 MHz Jak mierzyć czas lub częstotliwość mając do dyspozycji generator kwarcowy, bramki NAND i komparator?

Przetworniki i czujniki pomiarowe Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru Najczęściej spotykane są czujniki wielkości mechanicznych (ciśnienia, naprężenia, odkształcenia, prędkości, przepływu, położenia, przyspieszenia) czujniki temperatury czujniki pola magnetycznego, elektrycznego czujniki optyczne (i innych fal elektromagnetycznych) czujniki akustyczne i ultradźwiękowe czujniki elektrochemiczne

Wielkości mechaniczne Pomiary wielkości takich jak położenia, odkształcenie, ciśnienia, siły, naprężenia, a nawet przyspieszenie są ściśle ze sobą związane. Pomiar jednej z tych wielkości umożliwia wyznaczenie innej poprzez analizę właściwości odpowiedniego układu mechanicznego.

Czujniki podstawowych wielkości mechanicznych Stosowane techniki pomiarowe: tensometrię opartą na zmianie oporu elektrycznego materiałów po odkształceniu potencjometry oporowe sprzężone z czujnikiem położenia czujniki indukcyjne i pojemnościowe o bardzo zróżnicowanej konstrukcji fotoelektryczne (w tym laserowe) czujniki położenia czujniki naprężenia działające w oparciu o efekt piezoelektryczny czujniki Halla czułe na pole magnetyczn

Akcelerometry i żyroskopy zintegrowane To bardzo nowoczesne elementy wykorzystujące zmiany parametrów struktur półprzewodnikowych pod wpływem naprężeń.

Mostek Wheatstone'a Tensometry pracują zwykle w dosyć złożonych (często mostkowych) układach pomiarowych tłumiących niepożądane zakłócenia i kompensujących wpływ warunków pracy i zasilania na sygnał wyjściowy. Zamiast oporników, można stosować np. indukcyjności albo kondensatory, albo też ich kombinacje. Zmiana parametrów elektrycznych np. pod wpływem temperatury jest automatycznie kompensowana.

Fotorezystor w mostku Wheatsnone'a jako czujnik natężenia światła

Ciśnienie

Tensometry Czujniki tensometryczne są niezwykle popularne w technice. Działają na zasadzie pomiaru zmian oporu cienkiego drucika (zwykle platynowego), cienkiej warstwy metalicznej, warstwy epitaksjalnej półprzewodnika, itp, pod wpływem przyłożonego naprężenia.

Ciśnienie metody elektryczne - piezoopór - efekt piezoelektryczny (np. kwarc) - zmienna pojemność kondensatora - mechaniczne odkształcenie włókna światłowodu - rezonans elektromagnetyczny w komorze (zmiana rozmiarów lub gęstości gazu) - mikrofony... Cyfrowy czujnik ciśnienia

Pole magnetyczne: Jednostka indukcji magnetycznej: Tesla (SI), Gauss (CGS) 1 T = 10^4 Gs Pole Ziemi: około 0.3 Gs. Maksymalne pola sztucznie otrzymywane: około 100 T; 14 T w laboratorium w sali 16 (B3)

Pole magnetyczne Czujniki Halla Pod wpływem pola magnetycznego pojawia się napięcie w kierunku prostopadłym do kierunku pola i kierunku prądu. Najczęściej wykorzystuje się silnie domieszkowane półprzewodniki

Czujniki Halla są wszechstronnie wykorzystywane do pomiarów: indukcji pola magnetycznego dużych prądów położenia, na przykład w różnego rodzaju przełącznikach czy zapłonach samochodowych położenia względem ziemskiego pola magnetycznego

Pole magnetyczne SQUID (Superconductive Quantum Interference Device) Mierzy strumień magnetyczny (pole magnetyczne X powierzchnia) Mierzy kwantowo (2 x 10^-7 Gs * cm^2) Może wykryć nawet pole magnetyczne od prądów neuronowych w mózgy Praktycznie, choć niezwykle czuły, niewygodny w użyciu.

Pole magnetyczne Magnetorezystory oparte o materiały, gdzie opór elektryczny silnie zmienia się w funkcji pola magnetycznego. W oparciu o nie działają czujniki w komputerowych dyskach twardych. Nagroda Nobla 2007, Albert Fert and Peter Grünberg

Natężenie prądu (Amper). Zwykle mierzymy jednak napięcie elektryczne na oporniku, przez który płynie prąd (prawo Ohma)

Temperatura jest jedną z częściej mierzonych i analizowanych wielkości. ma ona bezpośredni wpływ na wiele procesów, wiele wielkości bada się pośrednio poprzez temperaturę na przykład... egzo i endotermiczne reakcje chemiczne (czujniki gazów palnych)... moc promieniowania elektromagnetycznego

Temperatura termopara Inne sposoby pomiaru: - termometry gazowe - termometr rtęciowy - termistory, - rozkład widma promieniowania - dioda lub tranzystor (złącze p-n) - rezonator kwarcowy

Temperatura rezystor RuO2

Temperatura - Rozkład promieniowania ciała doskonale czarnego dla różnych temperatur Więcej w jednym z następnych wykładów