Název:

Měření fyzikálních veličin

Zkratka:IMFV
Ak.rok:ukončen 2008/2009 (není otevřen)
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-BC-3BIT-volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:6 kreditů
Ukončení:zápočet+zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:2603900
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:7003000
Garant:Bejček Ludvík, doc. Ing., CSc., UAMT
Fakulta:Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav automatizace a měřicí techniky FEKT VUT v Brně
 
Cíle předmětu:
  Seznámit studenty se základy moderních způsobů a metod měření fyzikálních veličin, které představují až 95% všech měřených veličin a to jak v laboratorní, tak i průmyslové praxi. Ukázat význam senzorů a měření fyzikálních (technologických) veličin v technických i netechnických oborech (zdravotnictví, ochrana životního prostředí, umění, zabezpečovací technika atd.), ve vědě a obecně v informačních technologiích.
Anotace:
  Předmět poskytuje studentům přehled používaných základních principů snímačů, jejich parametrů a konstrukcí. Zabývá se instrumentací, koncepcí a postupy měření fyzikálních (neelektrických) veličin. Na skutečných příkladech z průmyslové praxe prezentuje zejména specifika těchto měření a odlišnosti oproti obvyklým elektronickým měřením elektrických veličin. Pozornost je věnována i snímačům a metodám měření využívajících optických signálů, optických vláknových senzorů a sběru, zpracování a vyhodnocení (prezentaci) naměřených výsledků.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Základy fyziky, elektrotechniky a elektroniky.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence:
  Absolvent předmětu by měl být vybaven sice základními, ale v praxi použitelnými znalostmi a dovednostmi z oblasti snímačů a metod měření nejfrekventovanějších fyzikálních veličin, včetně návrhu základní koncepce měření, zpracování a vyhodnocení výsledků.
Osnova přednášek:
 
  1. Úvod: základní terminologie, třídění, koncepce senzorů a měřičů, konstrukční řešení.
  2. Měření polohy a rozměrů.
  3. Měření rychlosti a zrychlení (přímočaré, úhlové).
  4. Měření sil, tlaku a hmotnosti.
  5. Měření deformace a momentu síly.
  6. Měření vibrací a chvění (defektoskopie).
  7. Měření teploty, tepla, tepelného toku.
  8. Měření průtoku.
  9. Měření záření (ultrafialového, viditelného, infračerveného).
  10. Měření ionizujícího záření.
  11. Měření složení látek, vlhkosti a parametrů životního prostředí.
  12. Měření v zabezpečovací technice (monitorování, ochrana objektů atd.).
  13. Měřicí systémy pro sběr a zpracování měřených dat (protokoly, sběrnice), senzorové systémy, lokální sítě. Současný stav a předpokládaný vývoj.
Osnova laboratorních cvičení:
 
  1. Úvodní cvičení (organizace, instruktáž, bezpečnost a seznámení s pracovištěm).
  2. Měření polohy a rozměrů (indukčnostní snímač, kapacitní snímač, fotoelektrický snímač, vláknová optika, strojírenský digitální komparátor, digitální úchylkoměr, posuvka a sklonoměr, v případě zájmu další).
  3. Měření rychlosti a zrychlení (lineární a úhlová rychlost kontaktními a bezkontaktními optickými metodami, oscilátorové snímače a měření pomocí magnetických značek).
  4. Měření sil, tlaku a hmotnosti (tenzometrické snímače, piezoelektrické snímače, optické snímače, digitální laboratorní váhy se sběrnicí).
  5. Měření deformace (kovové a polovodičové tenzometry, difusní membrány).
  6. Měření vibrací (piezoelektrické snímače, ukázkové měření s multianylyzátorem fy B & K 3560C).
  7. Měření teploty dotykové (kovové, polovodičové a inteligentní snímače) a bezdotykové (radiační pyrometry s laserovým zaměřováním).
  8. Měření průtoku (ukázkové měření základních metod a snímačů průtoku na zkušební trati ve speciální katedrové laboratoři pro měření tlaku a průtoku).
  9. Měření záření (měření základních parametrů optického záření v UV, VIS a IR oblasti pomocí ručních servisních přístrojů a na optickém měřicím systému řízeném PC).
  10. Měření složení látek (základní snímače a metody používané u analytických měření: měření CO2, koncentrace, měření vodivosti a indexu lomu, měření pH standardními i iontově selektivními elektrodami, ukázka měřiče ovzduší fy B & K ).
  11. Základní optické vláknové snímače a jejich typické aplikace (měření teploty, polohy, tlaku, složení látek, rychlosti atd.).
  12. Volné téma (podle zájmu).
  13. Zápočet (náhradní cvičení).
Literatura referenční:
 
  • BEJČEK, L.: Měření neelektrických veličin. Skriptum, VUT Brno, 1988.
  • ZEHNULA, K.: Snímače neelektrických veličin. SNTL Praha, 1986
Literatura studijní:
 
  • ĎAĎO, S., KREIDL, M .: Senzory a měřicí obvody. ČVUT Praha, 1996.
  • ZEHNULA, K.: Čidla robotů. Praha SNTL, 1990.
  • JENČÍK, J., KUHN, L.: Technická měření ve strojírenství. SNTL Praha, 1992.
  • GOPEL, W., HESSE, J., ZEMEL, J. N.: Sensors - A Comprehensive Survey. VCH, Germany, USA, 1988.
  • BONFIG, K. W.: Sensoren und Sensorsysteme. Expert Verlag, Germany, 1991.
  • NORTON, H. N.: Handbook of Transducers. Prentice Hall, USA, 1989
  • JENČÍK, J., BRÁZA, A.: Technická měření. ČVUT Praha, 1996.
  • TURÁŇ, J., PETRÍK, S.: Optické vláknové senzory. ALFA Bratislava, 1990.
  • KOCOUREK a kol.: Číslicové měřicí systémy. ČVUT, 1994.
  • Další doporučená literatura v průběhu přednášek a cvičení.
Kontrolovaná výuka:
  Absolvování 10 laboratorních cvičení.
Průběžná kontrola studia:
  Kontrola připravenosti ve cvičeních. Dva průběžné písemné testy.
Podmínky zápočtu:
  Udělení zápočtu je podmíněno absolvováním všech 10 laboratorních cvičení, dvou průběžných písemných testů, vypracováním 3 kompletních protokolů z určených laboratorních cvičení v předepsaných termínech.