Detail předmětu

Electronic Measurement Systems

FEKT-MPA-EMSAk. rok: 2023/2024

Předmět se zabývá technickými prostředky pro automatizaci měření. Jsou vysvětleny základní řešení měřicích systémů sestavených jak ze specializovaných měřicích přístrojů, tak i z univerzálních komponent. Pozornost je věnována zejména návrhu systému splňujícího zadané požadavky, výběru vhodných komponent a problematice softwarové implementace.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

7

Garant předmětu

Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia a základní znalost platformy NI LabVIEW. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Až 30 bodů za práci v laboratoři:
- teoretický test - až 8 bodů (společně pro obory EEN, EKT a KAM),
- 2 projekty (pouze pro obory EEN, EKT) nebo 3 praktické testy (pouze pro obor KAM) - až 22 bodů.
Zápočet je podmíněn odevzdáním hodnotitelného výstupu v každém projektu/testu a minimálním bodovým ziskem z hodnocených aktivit alespoň 10 bodů.
Až 70 bodů za závěrečnou písemnou zkoušku, zkouška se skládá z teoretické části (30 bodů) a z příkladové části (40 bodů), přičemž pro úspěšné ukončení předmětu zapotřebí získat alespoň 50% bodů z každé části zkoušky.
Účast v laboratorních cvičeních je kromě účasti na testech nepovinná, základem pro hodnocení jsou odevzdané projekty či testy v určených cvičeních během semestru.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s postupem návrhu a realizace měřicích systémů. Student se naučí pracovat s měřicími systémy a orientovat se v problematice automatizace měření. Student je schopen zvolit vhodnou koncepci měřicího systému, sestavit jej a stanovit nejistotu měření. Zná způsob obecného popisu vlastností a struktury měřicího systému.
Absolvent zná:
- terminologii měřicích systémů,
- základní stavebnicové systémy pro automatizaci měření a odpovídající standardy.
Absolvent je schopen:
- provést teoretický návrh měřicího systému,
- stanovit zdroje nejistot v měřicím systému,
- sestavit jednoduchý měřicí systém včetně softwarové implementace (NI LabVIEW),
- stanovit požadavky na robustnost systému a jeho ovládání.

Základní literatura

BAKSHI,U.A.Electronic Measurements & Instrumentation. Technical Publications, 1. 1. 2009 (EN)
CARISTI,A.J.IEEE-488 General Purpose Instrumentation Bus Manua. Academic Press, 1989 l (EN)
DI PAOLO EMILIO, M. Data Acquisition Systems: From Fundamentals to Applied Design. 2013. Springer. ISBN 978-1461442134. (EN)
EHSANI, B. Data Acquisition Using LabVIEW. 2016. Packt Publishing Ltd. ISBN 9781782172178. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-EEN magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, seznámení s obsahem předmětu, návrh měřicího systému, opakování problematiky nejistot měření.
2. Konstrukce kvalifikovaných odhadů zdrojů nejistot v měřicích systémech, příklady jejich tvorby v oblasti měřicích prostředků a snímačů neelektrických veličin.
3. Teoretické základy automatizace měření - typická struktura měřicího řetězce, obvody pro úpravu signálu v měřicím řetězci, vzorkování a jeho vazba na strukturu měřicího řetězce, stanovení fázového posuvu v měřicím systému, aliasing efekt a jeho vliv na měřicí řetězec včetně možnosti jeho potlačení, měřicí ústředny.
4. Sběrnice používané pro automatizaci měření (RS-232, RS-422/423, EIA-485, USB, GPIB, Ethernet, PCI a PCIe).
5. Specializované přístroje pro použití v měřicích řetězcích a jejich typické vlastnosti sledované při návrhu měřicího systému, možnosti jejich zapojení do automatizovaných měřicích systémů, jazyk SCPI a model komunikace.
6. Softwarové prostředky pro automatizaci měření, virtuální instrumentace a její filozofie, jednoduchý měřicí hardware NI USB, práce se specifikacemi, použití driverů DAQmx.
7. Spohlehlivost, elektromagnetická kompatibilita.
8. Modulární měřicí systémy, základní historický přehled, systémy PXI, cDAQ.
9. Proprietální systém NI cRIO, základní struktura a vlastnosti systému, hw model systému a typy datové komunikace, digitální linky v měřicích systémech obecně, vlastnosti a konstrukce přepínačů signálů.
10. Pokročilé programování a algoritmizace v systémech NI cRIO.
11. Metrologie a normy související s automatickými měřicími přístroji a systémy (ČSN EN 60359), aplikace automatizovaných měřicích systémů ve zkušebnictví.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D.

Osnova

Cvičení KAM:
Blok A: návrh měřicího systému, výpočet a odhad nejistot, limity systému (3 týdny).
Teoretický test 1
Blok B: jazyk SCPI (2 týdny)
Praktický test 1
Blok C: tvorba aplikace s ovladači NI DAQmx (2 týdny)
Praktický test 2
Blok D: práce se systémy NI cRIO
Praktický test 3

Cvičení EEN, EKT:
Blok A: návrh měřicího systému, výpočet a odhad nejistot, limity systému (3 týdny).
Teoretický test 1
Blok B: přístroje, SCPI, softwarové prostředky pro virtuální instrumentaci (3 týdny)
Blok C - projekt 1 - tvorba aplikace v jazyce SCPI (2 týdny)
Blok D - NI DAQmx základy (2 týdny)
Blok E - projekt 2 - tvorba aplikace s ovladači NI DAQmx (2 týdny)