pol eng szl ger
moje publikacje
Publikacje i wystąpienia – tylko artykuły

1. Józef Wiora, Alicja Wiora. Measurement uncertainty evaluation of results provided by transducers working in control loops. IEEE Explore. 23rd International Conference on Methods & Models in Automation & Robotics (MMAR), str. 763–767, 2018r.

,,Evaluation of measurement uncertainties covers uncertainty propagation from sources to a measured quantity. Phenomena taking place inside measuring transducers are typically considered applying Type B evaluation. It is evidenced in this work, that transducers included in a closed-loop control system should be treated in a different way because their uncertainty sources propagate through the dynamic system and change their limits of variabilities. Depending on frequencies, the limits may be either similar or lower or even higher. An especially dangerous case takes place when the variability at the output of the plant is greater than at the output of the transducer. In this work, such cases are presented and discussed."

2. Józef Wiora, Alicja Wiora. Measurement uncertainty calculations for pH value obtained by an ion-selective electrode. Sensors, 18, (6) str. 1915, 2018r.

,,An assessment of measurement uncertainty is a task, which has to be the final step of every chemical assay. Apart from a commonly applied typical assessment method, Monte Carlo (MC) simulations may be used. The simulations are frequently performed by a computer program, which has to be written, and therefore some programming skills are required. It is also possible to use a commonly known spreadsheet and perform such simulations without writing any code. Commercial programs dedicated for the purpose are also available. In order to show the advantages and disadvantages of the ways of uncertainty evaluation, i.e., the typical method, the MC method implemented in a program and in a spreadsheet, and commercial programs, a case of pH measurement after two-point calibration is considered in this article. The ways differ in the required mathematical transformations, degrees of software usage, the time spent for the uncertainty calculations, and cost of software. Since analysts may have different mathematical and coding skills and practice, it is impossible to point out the best way of uncertainty assessment—all of them are just as good and give comparable assessments."

3. Karol Jabłoński, Roman Czyba, Tomasz Grychowski, Józef Wiora, Marcin Janik, Natalia Łomnicka, Maciej Galeja. Multirotor platform with sensory head for measurement of selected air parameters. Journal of KONES Powertrain and Transport, 24, (1) str. 179–188, 2017r.

,,In this article, a project of an unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with a measurement head designed for monitoring of air pollution is presented. The head contains modern sensors selective to the most important components of air in view of environmental pollution. Measurement data are acquired locally as well as transmitted wirelessly to a ground station. The UAV may be programmed to a particular measurement missions. The ground station dispose of a software for flight control and for visualisation of measurement results on-line."

4. Józef Wiora, Andrzej Kozyra, Alicja Wiora. Towards automation of measurement processes of surface water parameters by a remote-controlled catamaran. Bulletin of the Polish Academy of Sciences – Technical Sciences, 65, (3) str. 351–360, 2017r.

,,This paper describes a way of determining selected water parameters using a prototype of a remote-controlled catamaran. The remote controlling allows to steer the boat and to manage the measurement process from the shore. It is possible to monitor the water parameters online as well as to store them and analyze them afterwards. The measured parameters are determined mainly using potentiometric methods and include several ion concentrations. The system is orientated towards monitoring breeding ponds or other similar surface waters. The mechanical construction of the catamaran, its electronic circuits and implemented software are described in detail in the paper. Conclusions obtained from preliminary tests are also included. The described construction allows analysts to perform simple and inexpensive remote measurements or assessments of water quality and reduces the time of such analysis in comparison to traditional sampling."

5. Józef Wiora, Stanisław Wrona, Marek Pawelczyk. Evaluation of measurement value and uncertainty of sound pressure level difference obtained by active device noise reduction. Measurement, 96, str. 67–75, 2017r.

,,Acoustic insulation of a device from the environment can be enhanced by appropriate control of its casing vibrations. The level of noise reduction obtained in such way is considered as the main point for evaluating the performance of the active control system, hence its appropriate measurement constitutes a vital issue. In this study, measurement uncertainty evaluation of the sound pressure level difference is presented. Three independent components of the Type A evaluated uncertainties are derived. Many sets of conducted experiments allow to estimate the components, while information read from the calibration certificate of the employed sound level meter allow to estimate the Type B components. Prepared uncertainty budgets show that the most contributing source is the location dependency. Recommendations for appropriate performance measurement of an active control system are stated basing on the obtained results. "

6. Marcin Michalski, Józef Wiora. Możliwość zastosowania technologii Internetu rzeczy w przetwornikach pehametrycznych. Automatyka, Elektryka, Zakłócenia, 7, (4) str. 184–201, 2016r.

,,Termin „internet rzeczy”, pomimo braku powszechnie akceptowanej definicji, jest obecnie często wykorzystywany, główne w celach marketingowych, przez producentów różnego rodzaju urządzeń. W artykule przedstawiono, jak należy rozumieć ten termin na podstawie rekomendacji Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego ITU, oraz podano cechy omawianej technologii. Opisano również sposób zastosowania internetu rzeczy w przetworniku pehametrycznym, a także zaprezentowano wyniki testów laboratoryjnych."

→ Pobierz pdf

7. Józef Wiora, Andrzej Kozyra, Alicja Wiora. A weighted method for reducing measurement uncertainty below that which results from maximum permissible error. Measurement Science and Technology, 27, (3) str. 035007, 2016r.

,,According to recent findings, it is possible to computationally determine a measurement result (value and uncertainty), using a special measurement method, in which this uncertainty is less than that assessed directly from experiments using Type B evaluation. The method works well only if the quantity is additive and its uncertainty is constant, i.e. independent of the measurement value. In the paper, a generalisation is made that also allows for the application of similar reasoning to quantities with variable uncertainties. The generalisation is obtained thanks to the replacement of the least squares optimisation, used in the derivation of the first method, with the weighted least squares. Examples with models of quantities that have variable uncertainties are described to show circumstances where improvements are significant. It can be said that the method described always improves uncertainties of additive quantities, but the improvement is not always significant. Suggestions to obtain the best improvement are given according to the analysis performed. A real laboratory experiment of a resistance measurement, with its uncertainty dominated by current measurement, was conducted to show how the method works."

8. Józef Wiora. Problems and risks occurred during uncertainty evaluation of a quantity calculated from correlated parameters: a case study of pH measurement. Accreditation and Quality Assurance, 21, (1) str. 33–39, 2016r.

,,Parameters of a model describing a measurement process obtained during a calibration experiment allow one to calculate a measurement result, but a simple estimation of measurement uncertainties of the parameters is not sufficient to assess the uncertainty of the result. In this paper, an example of a pH measurement conducted using an ion-selective electrode is presented, in which the uncertainty is evaluated taking into consideration the existing correlation between the parameters of the electrode. The calculations apply either covariances or correlation coefficients that have to be computed additionally. The example presented in this paper illustrates that there are some problems with rounding of variables which, because of the existing very strong correlations, significantly changes the sought uncertainty. This approach is compared with other approaches, that is, usage of uncorrelated variables and Monte Carlo simulations that are described in an earlier work. It is concluded that the approach of uncertainty evaluation, in which covariances or correlation coefficients are explicitly calculated, is work-consuming and may cause significant discrepancies between correct and obtained assessments if some roundings or approximations are done, or if the correlation coefficient is obtained experimentally based on data including random errors. "

9. Andrzej Kozyra, Sebastian Patałąg, Alicja Wiora, Józef Wiora. Szacowanie stężenia promieniotwórczego radonu i jego pochodnych. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (39–40) str. Dodatek 21–22, 2016r.

10. Józef Wiora, Dariusz Grabowski, Alicja Wiora, Andrzej Kozyra. Application of artificial neural networks for modelling of Nicolsky-Eisenman equation and determination of ion activities in mixtures. Advances in Intelligent Systems and Computing, Intelligent Systems’2014, str. 727-738, Vol. 322, 2015r.

The paper deals with the problem of ion activity determination for a mixture by means of ion-selective electrodes. Mathematical model of the analysed phenomenon is described by the Nicolsky-Eisenman equation, which relates activities of ions and ion-selective electrode potentials. The equation is strongly nonlinear and, especially in the case of multi-compound assays, the calculation of ion activities becomes a complex task. Application of multilayer perceptron artificial neural networks, which are known as universal approximators, can help to solve this problem. A new proposition of such network has been presented in the paper. The main difference in comparison with the previously proposed networks consists in the input set, which includes not only electrode potentials but also electrode parameters. The good network performance obtained during training has been confirmed by additional tests using measurement results and finally compared with the original as well as the simplified analytical model.

11. Józef Wiora. Uncertainty evaluation of pH measured using potentiometric method. Advances in Intelligent Systems and Computing, Intelligent Systems’2014, str. 523-531, Vol. 323, 2015r.

Determination of pH using a typical glass electrode requires prior calibration in order to determine the electrode parameters. Knowledge about uncertainties of the parameters is insufficient to calculate the uncertainty of measured pH because of existing correlation. In the paper, an example illustrating the problem is presented. Two ways of proper uncertainty assessment are suggested: (1) analytical with removing the correlated variables and (2) numerical using Monte Carlo simulations. The second one seems to be much less time-consuming and allows easier investigations of the uncertainty properties.

12. Józef Wiora. Improvement of measurement results based on scattered data in cases where averaging is ineffective. Sensors and Actuators B: Chemical, 201, str. 475-481, 2014r.

,,A common technique applied during an assay is averaging several repeated measurements in order to obtain a more accurate result. This approach is suitable for most applications. However, in the case of impulsive disturbances which affect the measured object, averaging is not optimal. In the paper, the properties of impulsive disturbances are described and it is explained why averaging is suitable for Gaussian disturbances and unsuitable for impulse ones. The iteratively reweighted least squares method, popular among researchers dealing with signal processing, has been simplified, allowing analysts to use it easily, and it has been adopted to calculate a weighted mean which is more reliable. The properties of the weighted mean have been determined based on Monte Carlo simulations and an analytical signal obtained from an ion-selective electrode. The results shown that the most reliable results are obtained when the average is replaced by such weighted mean, which reduces to the median filtration---then, the obtained results are in some cases a bit worse but far less sensitive to impulses."

13. Andrzej Kozyra, Adrian Hamczyk, Alicja Wiora, Józef Wiora,. Pływająca platforma do pomiarów środowiskowych. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (36/38) 2014r.

14. Andrzej Kozyra, Alicja Wiora, Józef Wiora,. Szacowanie niepewności wieloskładnikowego pomiaru potencjometrycznego wykonywanego jonometrem ADDA2.. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (36/38) 2014r.

15. Józef Wiora. Zastosowanie algorytmu IRLS do wyznaczania średniej ważonej przebiegu zakłóconego szumem impulsowym. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (36/38) 2014r.

16. Józef Wiora. Czym jest metoda Combined measurements?. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (36/38) 2014r.

17. Józef Wiora. Automatyzacja procesu kalibracji elektrod jonoselektywnych. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (36/38) 2014r.

18. Józef Wiora, Andrzej Kozyra, Alicja Wiora. Comments on "Combined measurements - A way to improve the measurement accuracy of an additive quantity" by R. Siuda and A. Grabowski. Measurement, 46, (7) str. 2259–2261, 2013r.

,,The commented article has introduced to metrology a new way of lowering the uncertainty assessed using Type B evaluation. The proposed method operates properly under some assumptions but unfortunately, the idea has been presented with some understatements and mistakes. The weak points are shown and discussed in this article."

19. Wojciech Błotnicki, Józef Wiora, Stanisław Waluś. Przepływomierz znacznikowy z czujnikiem konduktometrzycznym (po angielsku). Przegląd Elektrotechniczny, 03a, str. 293-297, 2013r.

,,W niniejszym artykule przedstawiono stanowisko laboratoryjne przeznaczone do badań nad metodami pomiaru strumienia objętości w kanałach otwartych. Zaprezentowano znacznikową metodę pomiaru z wykorzystaniem chlorku sodu oraz czujników konduktometrycznych jako jego detektorów. Przedstawiono również układ do pomiaru sygnałów z czujników konduktometrycznych, a także sposób wyznaczania czasu przejścia znacznika pomiędzy punktami pomiarowymi. Przeprowadzone eksperymenty pozwoliły uzyskać wyniki pomiaru strumienia objętości z niepewnością na poziomie 6%."

20. Andrzej Kozyra, Józef Wiora, Alicja Wiora. Calibration of potentiometric sensor arrays with a reduced number of standards. Talanta, 98, str. 28-33, 2012r.

,,In this paper a novel calibration procedure for the parameter determination of ion-selective electrodes used in an array is described. Commonly used procedures require a large number of standards to determine the parameters based on the Nicolsky–Eisenman model. The elaborated procedure reduces the number of standards to a minimum by using a standard containing a mixture of ions instead of a couple of pure standards. This paper presents a complete calibration procedure, which consists of designing the composition of the standards, parameter determination and verification of the calibration results. Comparison of the results obtained by the procedure presented with results obtained by the Two-Point Calibration and Separate Solution methods proves that the accuracies of both procedures are comparable. The outlined procedure can be applied in multicomponent analysers."

21. Alicja Wiora, Józef Wiora, Andrzej Kozyra. Dydaktyka pomiarów przewodności roztworów. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (34-35) str. 249--250, 2011r.

22. Józef Wiora, Andrzej Kozyra, Alicja Wiora. Inny sposób kalibracji elektrod jonoselektywnych. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (34-35) str. 232--235, 2011r.

23. Andrzej Kozyra, Alicja Wiora, Józef Wiora. Jonometr umożliwiający wykonywanie pomiarów wieloskładnikowych. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (34-35) str. 206--208, 2011r.

24. Alicja Wiora, Józef Wiora, Andrzej Kozyra, Tomasz Grychowski. Koncepcja domowego urządzenia do monitorowania stanu zdrowia pacjenta. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (33) str. 133--136, 2009r.

25. Alicja Wiora, Józef Wiora, Przemysław Pacak. Zmniejszanie błędu dynamicznego elektrod jonoselektywnych poprzez programową predykcję wartości końcowej potencjału. Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka, 1, (205) str. 133--143, 2008r.

,,Czas odpowiedzi elektrody jonoselektywnej odgrywa rolę wtedy, gdy pomiary prowadzone są dla roztworów bardzo rozcieńczonych. Czas oczekiwania na ustalenie się końcowej wartości potencjału E2 może sięgać kilkudziesięciu minut. Opracowany algorytm pozwala na znacznie wcześniejsze oszacowanie poprawnej wartości E2. W zależności od zastosowanego modelu opisującego właściwości dynamiczne elektrod jonoselektywnych, wpływu zakłóceń i poprawności doboru wartości parametrów dynamicznych, błąd dynamiczny zmniejsza się od dwóch do sześciu razy przy zastosowaniu opracowanego algorytmu. Badania algorytmu na danych pomiarowych wykazały, że dla analizowanych przebiegów najlepszym modelem użytym do predykcji E2 jest model Rechnitza-Hameki."

26. Józef Wiora, Alicja Wiora. Porównanie wyników analitycznego i symulacyjnego szacowania niepewności na przykładzie pomiaru stężenia jonów metodą potencjometryczną. Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka, 1, (205) str. 145--155, 2008r.

,,W artykule przedstawiono proces szacowania niepewności pomiaru stężenia z wykorzystaniem diagramu przyczynowo-skutkowego. Porównano metodę szacowania niepewności parametrów kalibracyjnych elektrod jonoselektywnych zalecaną przez GUM z metodą symulacyjną Monte Carlo. Na podstawie kilku przykładów uzyskano dużą zbieżność oszacowań. Zauważono większą rozbieżność dla większej wartości niepewności wielkości wejściowych, co wyjaśniono zmianą kształtu rozkładu po przejściu przez funkcję nieliniową. Porównano obie metody pod względem możliwości wyznaczenia wyniku, oszacowania niepewności, konieczności wyprowadzania wzoru parametru i współczynników wrażliwości, możliwości analizy udziałów, sporządzania histogramów oraz uwzględnienia nieliniowości w procesie szacowania niepewności. Stosując metodę symulacyjną, wyznaczono niepewność pomiaru stężenia dla przykładowych danych."

27. Alicja Wiora, Adam Klaczyński, Józef Wiora, Andrzej Kozyra. Realizacja skokowej zmiany aktywności jonów na membranie jonoselektywnej z wykorzystaniem elektrozaworów. Elektronika, (6) str. 142--144, 2008r.

,,Z uwagi na trudności uzyskania skokowej zmiany aktywności jonów na membranie elektrody, zmierzone wartości parametrów dynamicznych elektrod jonoselektywnych zależą między innymi od zastosowanej metody badawczej. W artykule przedstawiono nowe stanowisko pomiarowe przeznaczone do zadawania skokowej zmiany aktywności, w którym zastosowano sterowane elektrozaworami dwie dysze, przez które przepływają roztwory o różnej aktywności jonów. Doświadczalnie stwierdzono, że zmiana aktywności jonów jest wystarczająco szybka. Ponadto podczas zmiany aktywności jonów obwód elektryczny nie jest rozwierany, co jest wadą niektórych metod."

28. Andrzej Kozyra, Alicja Wiora, Józef Wiora. Szacowanie niepewności w pomiarach potencjometrycznych. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (32) str. 109--112, 2008r.

29. Józef Wiora. O niepewnościach stężenia wzorców stosowanych podczas kalibracji potencjometrycznych elektrod jonoselektywnych. PAK, (5) str. 318--321, 2008r.

,,W artykule przedstawiono relacje pomiędzy potencjałem elektrody jonoselektywnej a stężeniem jonów w roztworze. Przedstawiono przykład wykonania wzorca aktywności. Przeanalizowano niepewność stężenia jonów we wzorcach przygotowywanych poprzez rozpuszczanie soli, we wzorcach powstałych poprzez rozcieńczenia oraz we wzorcach otrzymanych automatycznie metodą wielokrotnego rozcieńczania wzorca."

30. Józef Wiora. Charakterystyka błędów pomiarowych spowodowanych uproszczeniem modeli zjawisk fizykochemicznych w wieloskładnikowych pomiarach potencjometrycznych. Prace Komisji Naukowych PAN — Oddział w Katowicach, (31/2006) str. 100--102, 2007r.

31. Józef Wiora, Alicja Wiora. A system allowing for the automatic determination of the characteristic shapes of ion-selective electrodes. Proceedings of SPIE, Optoelectronic and Electronic Sensors VI, ed. Tadeusz Pisarkiewicz, Vol. 6348, Zakopane, 2006r.

The plot of ion-selective electrode's potential vs. ion concentration in a solution is non-linear and very complex. In the paper, a set-up is described which allows to determine the plot using multiple dilution method in an automatic way. The set-up is not expensive and the presence of experimenter in the laboratory is not necessary during the test of the electrode. Additionally, the system allows for simultaneous investigation of several electrodes.

32. Alicja Wiora, Józef Wiora, Andrzej Kozyra. Dynamic models of ion-selective electrodes and their interface electronics. Metrology and Measurement Systems, XIII, (4) str. 421--432, 2006r.

,,Dynamic models of an ion-selective electrode are analysed in this article taking into account the independence of values of its dynamic parameters from the value and direction of activity change. Unfortunately, a complicated mathematical representation of a new model makes the model difficult to be applied in practice. Therefore, some simplifications are made constructing two semi-empirical models: 1) a model with the k parameter and 2) a model basing on two other models well-known from the literature. Verifications of the new models have been performed using the measuring set-up built in the Division of Measurement Systems at the Silesian University of Technology. Obtained results proved that the model with the k parameter completely fulfils the goal of the article − its dynamic parameters are dependent on the slightest degree of the kind of activity step."


zaktualizowano: 17.10.2018