KWALIFIKACJA ELM3 - WRZESIEŃ 2015

PYTANIE NR 37.
Wskaż czujnik, który można zastosować do kontroli ciśnienia wywieranego przez ciecz na ściany zbiornika?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Tensometr mierzy odkształcenie, a w przetwornikach ciśnienia jest przyklejany do membrany/przepony uginającej się pod naporem cieczy.
Zmiana rezystancji tensometru jest przeliczana na wartość ciśnienia. Żyroskop, pirometr i tachometr służą odpowiednio do orientacji, temperatury i prędkości obrotowej.

Pełne wyjaśnienie:

Tensometr (strain gauge) jest czujnikiem, który zamienia odkształcenie mechaniczne na zmianę parametru elektrycznego (najczęściej rezystancji). W praktyce przemysłowej pomiar ciśnienia cieczy lub gazu bardzo często realizuje się właśnie w ten sposób: ciśnienie działa na elastyczną membranę (przeponę), membrana ulega niewielkiemu ugięciu, a przyklejony do niej tensometr zmienia rezystancję proporcjonalnie do odkształcenia.

W torze pomiarowym ta zmiana rezystancji jest typowo mierzona układem mostkowym (np. mostkiem Wheatstone'a) i zamieniana na sygnał wyjściowy przetwornika ciśnienia. Dlatego odpowiedź "Tensometr." jest poprawna: choć sam element tensometryczny "widzi" odkształcenie, to w kompletnej konstrukcji czujnika stanowi standardową technologię kontroli/wyznaczania ciśnienia działającego na ścianki lub element separujący medium.

Pozostałe propozycje nie pasują do kontroli ciśnienia:

  • "Żyroskop." służy do pomiaru prędkości kątowej/orientacji, typowo w nawigacji i stabilizacji ruchu, a nie do pomiarów ciśnienia.
  • "Pirometr." jest czujnikiem temperatury (często bezdotykowym) bazującym na promieniowaniu cieplnym, więc nie informuje o naporze cieczy.
  • "Tachometr." mierzy prędkość obrotową wału/silnika; również nie jest przeznaczony do pomiaru ciśnienia.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli pytanie brzmi "można zastosować do kontroli…", dopuszcza ono rozwiązania pośrednie (odkształcenie → ciśnienie), o ile są one standardowo używane w technice pomiarowej.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):

Tensometr to czujnik odkształcenia, w którym naprężenie mechaniczne powoduje zmianę rezystancji elementu pomiarowego.

Sam tensometr nie "mierzy ciśnienia wprost", ale gdy jest zamontowany na membranie uginającej się od ciśnienia, umożliwia wyznaczenie wartości ciśnienia.

Ciśnienie cieczy ugina elastyczną membranę (przeponę) oddzielającą medium od czujnika. Tensometr przyklejony do membrany rozciąga się lub ściska, zmieniając rezystancję.

Elektronika przetwornika przelicza tę zmianę na sygnał odpowiadający ciśnieniu.

Membrana zamienia nacisk (ciśnienie) na kontrolowane, powtarzalne odkształcenie mechaniczne.

Dzięki temu czujnik (np. tensometr) może mierzyć zmianę odkształcenia w bezpiecznym zakresie, a układ pomiarowy uzyskuje stabilny i skalowalny sygnał odpowiadający ciśnieniu medium.

Najczęściej pośrednio: mierzy odkształcenie elementu sprężystego (membrany), które jest proporcjonalne do ciśnienia.

W praktyce przemysłowej to standardowe rozwiązanie i jest traktowane jako pomiar ciśnienia, bo przetwornik jest wyskalowany w jednostkach ciśnienia.

Mostek Wheatstone'a to układ elektryczny służący do precyzyjnego pomiaru małych zmian rezystancji.

W pomiarach tensometrycznych pozwala zamienić niewielką zmianę rezystancji tensometru na mierzalne napięcie wyjściowe, które następnie jest przetwarzane na wartość ciśnienia lub odkształcenia.

Żyroskop jest czujnikiem ruchu obrotowego: mierzy prędkość kątową i/lub orientację.

Nie reaguje na nacisk cieczy ani odkształcenie membrany ciśnieniowej, więc nie dostarcza informacji o ciśnieniu. Stosuje się go m.in. w stabilizacji i nawigacji, a nie w torach pomiaru ciśnienia.

Pirometr mierzy temperaturę, zwykle bezdotykowo, na podstawie promieniowania cieplnego emitowanego przez obiekt.

Nie mierzy sił działających na ścianki zbiornika ani nie współpracuje z membraną ciśnieniową. Może być przydatny w monitoringu procesu, ale dotyczy temperatury, nie ciśnienia.

Tachometr służy do pomiaru prędkości obrotowej (np. silnika, wału, wrzeciona).

Spotyka się go w diagnostyce napędów, sterowaniu maszynami i kontroli prędkości. Nie jest czujnikiem ciśnienia, bo jego zasada działania odnosi się do obrotu, a nie do nacisku cieczy na ścianki zbiornika.

Najczęstszy błąd to uznanie, że "tensometr nie mierzy ciśnienia", bo kojarzy się tylko z odkształceniem.

Na egzaminie trzeba pamiętać o praktyce przemysłowej: tensometr na membranie jest rdzeniem wielu przetworników ciśnienia. Drugi błąd to mylenie czujników temperatury i prędkości z czujnikami ciśnienia.

Pomaga szybkie skojarzenie "co mierzy dany przyrząd": żyroskop → ruch obrotowy/orientacja, pirometr → temperatura, tachometr → prędkość obrotowa.

Jeśli pytanie dotyczy ciśnienia, właściwe będą rozwiązania oparte o membranę/przeponę i przetwarzanie odkształcenia (np. tensometry), a nie czujniki z innych dziedzin.

info

Statystycznie 67% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Żyroskop, pirometr i tachometr służą odpowiednio do orientacji, temperatury i prędkości obrotowej."

Źródła:

  • Jacob Fraden, "Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications", rozdziały o czujnikach odkształcenia i przetwornikach ciśnienia (strain-gage pressure transducers), 5th edition, 2016
  • John G. Webster, Halit Eren (eds.), "Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook", część dotycząca czujników ciśnienia i tensometrów, 2nd edition, CRC Press, 2014
  • D. A. Bell, "Electronic Instrumentation and Measurements", rozdział o tensometrach i mostku Wheatstone'a w pomiarach odkształceń/ciśnienia, 2nd edition, 1993

Materiały:

  • Podręczniki z metrologii przemysłowej (czujniki i przetworniki pomiarowe)
  • Materiały dydaktyczne z automatyki: mostek Wheatstone'a i tensometry
  • Karty katalogowe przetworników ciśnienia z technologią tensometryczną (opis membrany i toru pomiarowego)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego