Detail předmětu

Měření a experiment

FSI-ZEMAk. rok: 2019/2020

Postavení a zásady technického experimentu v práci strojního inženýra. Základy moderních metod měření mechanických veličin. Struktura měřícího a řídícího přístrojového řetězce. Analýza spojitých a diskrétních signálů v časové a frekvenční oblasti. Měření kinematických veličin, sil, momentů, tlaku a hluku. Akustická měření ve strojírenství. Úvod do experimentální modální analýzy. Sledování technického stavu strojů. Životnostní zkoušky složitých strojních celků.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Výsledky učení předmětu

Přehled o soudobých možnostech experimentálního vyšetřování vybraných mechanických veličin potřebných pro posuzování provozních stavů strojů a jejich dílců. Základní praktické znalosti a zkušenosti z problematiky měření neelektrických fyzikálních veličin. Poznání moderní měřicí techniky a metod analýzy experimentálně získaných dat.

Prerekvizity

Předpokládají se základní znalosti z oblasti matematiky, numerické matematiky, statistiky a pravděpodobnosti, fyziky, mechaniky a elektrotechniky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu: aktivní účast na laboratorních cvičeních, vypracování zpráv z experimentů.
Zkouška: předmět je zakončen testem v 5. týdnu. Test prověřuje osvojení znalostí získaných na přednáškách, je orientován především na aplikaci těchto znalostí na měření a přístrojovou techniku.

Učební cíle

Cílem kurzu je seznámit studenty se soudobými metodami, přístrojovou a výpočetní technikou pro měření základních fyzikálních veličin. Tyto veličiny jsou vstupními údaji potřebnými pro výpočtové modelování strojů a jejich dílců a verifikací jeho výsledků. Kurs se zaměřuje především na způsoby vyšetřování kinematických veličin, sil, momentů, tlaků a hluku a zpracováním získaných výsledků s využitím metod CAT/CAME (computer aided testing/computer assisted measurement and evaluation).

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách je doporučená, účast na laboratorních cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci vedoucího cvičení – vypracování zvláštního zadání.

Doporučená literatura

BERNARD, Jaroslav, 1999. Technický experiment. Praha: Vydavatelství ČVUT. ISBN 80-010-1901-2. (CS)
TŮMA, Jiří, 1997. Zpracování signálů získaných z mechanických systémů užitím FFT. Praha: Sdělovací technika. ISBN 80-901-9361-7. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-KSI , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

16 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

Osnova

1. Technický experiment.
• Proces řešení problému.
• Technický experiment jako zdroj poznatků.
• Teorie experimentu, teorie měřících metod.
• Struktura měřícího řetězce.
2. Senzory mechanických veličin.
• Měřených fyzikálních veličin, rozdělení senzorů.
• Technické parametry senzorů.
• Snímače teploty, bezdotykové pyrometry.
• Mikromechanické iMEMS akcelerometry a gyroskopy.
3. Digitální signály.
• Rozdělení spojitých a diskrétních signálů.
• Vzorkování, vzorkovací věta, problematika aliasingu.
• Diskrétní Fourierova transformace, FFT.
• Aliasing ve frekvenčním spektru.
4. Signál v časové rovině.
• Střední hodnota, rozptyl, efektivní hodnota .
• Součinitel výkmitu (crest faktor).
• Trendová analýza.
• Digitální filtrace, synchronní detekce.
5. Signál ve frekvenční rovině.
• Fourierova transformace s převzorkováním.
• Využití multispektra .
• Souběhová filtrace, řádová analýza.
• Cepstrální analýza.
6. Zvuk a jeho měření.
• Volné, blízké, difuzní pole.
• Měřené veličiny, váhové filtry ISO.
• Identifikace zdrojů hluku.
• Mapování akustických polí.
7. Počítačem řízené měření.
• Struktura měřícího řetězce.
• Zásuvné karty (AD, DA, DIO, Count)
• Global Positioning System.
• Způsob určení polohy, chyba měření času přijímače.
8. Základy modální analýzy.
• Analýza signálu, analýza systému.
• Mechanický a analytický model.
• Rozdělení excitační techniky.
• Metodika zjišťování parametrů vidů kmitání.

Laboratorní cvičení

16 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jakub Roupec, Ph.D.
Ing. Zbyněk Strecker, Ph.D.

Osnova

1. Laboratoř technické diagnostiky - bezpečnost práce v laboratoři, exkurze.
2. Laboratoř technické diagnostiky - seznámení s aktuálně řešenou problematikou na pracovišti.
3. Crash test - výpočet nárazové rychlosti.
4. Crash test - experimentální ověření výpočtu pomocí snímače zrychlení.
5. Snímače fyzikálních veličin.
6. Kalibrace snímačů zrychlení a mikrofonu.
7. Specifické prostředky - LabVIEW, Dewesoft.
8. Programování měřící aplikace v LabVIEW, Dewesoft.
9. Akustické měření - test volného pole.
10. Měření v akustické komoře.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz