Metodyka wybranych pomiarów w inżynierii rolniczej i agrofizyce

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