METODYKA WYBRANYCH POMIARÓW w inżynierii rolniczej i agrofizyce pod redakcją AGNIESZKI KALETY Wydawnictwo SGGW Warszawa 2013
SPIS TREŚCI Przedmowa... 7 Wykaz ważniejszych oznaczeń... 11 1. Techniki pomiarowe wiadomości ogólne Barbara Krzesaj-Janyszek... 15 2. Metody pomiarowe wielkości fizycznych Barbara Krzesaj-Janyszek... 19 3. Metody pomiarowe wybranych wielkości nieelektrycznych Barbara Krzesaj-Janyszek... 21 3.1. Pomiar temperatury... 21 3.2. Pomiar ciśnienia... 26 3.3. Pomiary przepływu... 34 3.4. Pomiar masy... 39 4. Pomiary czasu Barbara Krzesaj-Janyszek... 44 4.1. Czas w filozofii, fizyce i życiu... 44 4.2. Pomiar czasu zegary... 48 5. Przetworniki i mikrosystemy pomiarowe Barbara Krzesaj-Janyszek... 54 5.1. Montaż czujników... 54 5.2. Elektroniczne układy przetwarzania informacji... 57 5.2.1. Układy analogowe... 57 5.2.2. Układy cyfrowe... 58 5.3. Zagadnienia konstrukcji przetworników przeznaczonych do pracy w obszarach zagrożonych wybuchem... 60 5.4. Mikrosystemy... 62 6. Czujniki chemiczne i bioczujniki Barbara Krzesaj-Janyszek... 65 6.1. Czujniki chemiczne... 65 6.2. Bioczujniki... 69 7. Błędy i niepewność pomiaru Barbara Krzesaj-Janyszek... 72 7.1. Pomiary... 73 7.2. Jednostki i układy jednostek miar... 74
7.3. Wzorce jednostek miar i przyrządy pomiarowe... 74 7.3.1. Wzorce jednostek miar i ich właściwości... 74 7.3.2. Przyrządy pomiarowe... 76 7.4. Dokładność pomiaru... 76 7.5. Definicje błędów pomiarowych... 77 7.6. Niepewność pomiaru podstawowe definicje... 77 7.7. Metody obliczania niepewności standardowej dla serii pomiarów... 79 7.8. Podstawowe pojęcia i zagadnienia związane z rachunkiem błędów przy wykorzystaniu statystyki matematycznej... 81 7.8.1. Zmienna losowa i podział zmiennych losowych... 81 7.8.2. Podstawowe parametry rozkładu zmiennych losowych... 83 7.8.3. Rozkłady zmiennej losowej... 84 7.9. Sposoby przedstawiania wyników pomiarów... 87 8. Walidacja skomputeryzowanych systemów pomiarowych Wojciech Szkolnikowski... 89 8.1. Wymagania stawiane współczesnym systemom pomiarowym... 89 8.2. Walidacja systemów i oprogramowania... 94 8.3. Laboratorium wzorcujące i badawcze... 98 8.3.1. Metody i zakres wzorcowania... 100 8.3.2. Wzorcowanie higrometrów... 103 8.3.3. Badania mikroklimatu pomieszczeń... 106 8.3.4. Badania biegłości (porównania międzylaboratoryjne)... 108 8.3.5. Walidacje systemów pomiarowych w warunkach przemysłowych... 109 9. Wyznaczanie wilgotności względnej powietrza wilgotnego Krzysztof Górnicki... 112 9.1. Pomiar wilgotności względnej powietrza wilgotnego... 117 9.1.1. Metody elektryczne... 117 9.1.2. Metody grawimetryczne... 118 9.1.3. Metody higroskopowe... 118 9.1.4. Metody radiometryczne... 119 9.1.5. Metody termometryczne... 119 9.2. Rachunek błędów... 121 10. Wyznaczanie współczynnika lepkości dynamicznej cieczy Agnieszka Kaleta... 122 10.1. Metoda kapilarna... 123 10.2. Metoda opadającego ciała... 125 10.3. Metoda rotacyjna... 127 10.4. Metoda ultradźwiękowa... 127 11. Wyznaczanie gęstości Agnieszka Kaleta... 128 11.1. Metoda bezpośrednia... 129 11.2. Wyznaczanie gęstości względnej za pomocą piknometru... 131 11.3. Wyznaczanie gęstości cieczy areometrem... 132 11.4. Metoda opadania kropli... 133
12. Pomiar ciśnienia manometrami cieczowymi: dwuramiennym i z rurką pochyłą Krzysztof Górnicki... 135 12.1. Mikromanometr cieczowy dwuramienny (U-rurka)... 136 12.2. Mikromanometr z rurką pochyłą (manometr Recknagla)... 137 12.3. Błędy popełniane przy pomiarze manometrem cieczowym... 138 13. Zastosowanie równania Bernoullego do pomiarów prędkości przepływu Agnieszka Kaleta... 140 13.1. Rurka Prandtla... 141 13.2. Kryza pomiarowa... 142 14. Wyznaczanie współczynnika wypływu otworu w dnie zbiornika Agnieszka Kaleta... 145 15. Pomiar ciepła właściwego Agnieszka Kaleta... 149 15.1. Metoda kalorymetryczna (metoda mieszanin)... 150 15.2. Metoda różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC)... 152 16. Wyznaczanie współczynnika przewodzenia ciepła Agnieszka Kaleta... 155 16.1. Metody wykorzystujące ustalony ruch ciepła... 160 16.2. Metody wykorzystujące nieustalony ruch ciepła... 162 17. Wyznaczanie współczynnika dyfuzji cieplnej Agnieszka Kaleta... 165 17.1. Metoda pośrednia... 167 17.2. Metody bezpośrednie... 168 18. Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła Agnieszka Kaleta... 169 18.1. Metody analityczne... 171 18.2. Zastosowanie teorii podobieństwa zjawisk... 172 18.3. Zastosowanie analizy wymiarowej... 174 19. Wyznaczanie wilgotności produktów biologicznych i krzywej kinetyki suszenia Krzysztof Górnicki... 179 19.1. Metody wyznaczania wilgotności produktów biologicznych... 181 19.2. Przygotowanie próbki do pomiaru... 182 19.3. Wyznaczanie krzywej kinetyki suszenia... 182 20. Dobór masy próbki przy pomiarze zawartości wody w ciałach stałych Krzysztof Górnicki... 184 21. Wyznaczanie objętości produktów biologicznych podczas ich suszenia i rehydratacji Krzysztof Górnicki... 188 22. Zastosowanie metod instrumentalnych w analizie chemicznej Agata Wawrzyniak, Magdalena Górnicka... 192 22.1. Metody spektroskopowe... 192
22.1.1. Spektrofotometria absorpcyjna w zakresie światła UV-VIS... 192 22.1.2. Spektrofluorymetria w zakresie światła UV-VIS... 196 22.1.3. Absorpcyjna spektrofotometria atomowa (ASA)... 199 22.2. Metody chromatograficzne... 202 22.2.1. Chromatografia gazowa (GC)... 202 22.2.2. Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC)... 207 23. Pojęcie barwy oraz wybrane metody jej instrumentalnego pomiaru Monika Janaszek... 211 23.1. Gdzie kryje się barwa?... 211 23.2. Natura światła... 212 23.3. Jak widzimy barwę?... 214 23.4. Przepis na barwę... 216 23.5. Barwa czy kolor?... 219 23.6. Jak zmierzyć barwę?... 221 24. Wybrane zagadnienia z mikroskopii świetlnej Radosław Winiczenko... 229 24.1. Budowa i zasada działania mikroskopu optycznego... 229 24.2. Podstawowe definicje i wzory... 231 24.3. Przygotowanie preparatu biologicznego do badań mikroskopowych... 232 24.4. Techniki w mikroskopii świetlnej... 233 24.4.1. Technika jasnego pola... 233 24.4.2. Technika ciemnego pola... 234 24.4.3. Mikroskopia stereoskopowa... 234 24.4.4. Mikroskopia kontrastowo-fazowa... 235 24.4.5. Mikroskopia fluorescencyjna... 237 24.4.6. Mikroskopia polaryzacyjna... 239 25. Kalorymetria w analizie żywności Magdalena Górnicka, Agata Wawrzyniak... 241 25.1. Pomiar wartości energetycznej produktów spożywczych... 241 25.1.1. Metody fizyczne pomiaru wartości energetycznej produktów spożywczych... 242 25.1.2. Metody analityczne pomiaru wartości energetycznej produktów spożywczych... 245 25.2. Różnicowa kalorymetria skaningowa w analizie żywności... 247 26. Wykorzystanie ultradźwięków w badaniu właściwości materiałów biologicznych Arkadiusz Ratajski... 251 Bibliografia... 259