Detail předmětu

Experimentální metody

FSI-QEMAk. rok: 2009/2010

Předmět "Experimentální metody" seznamuje studenty s postupy a metodami používanými při experimentálním řešení úkolů v oboru dopravní a manipulační technika tak, aby byli schopni je aplikovat v praxi.
Vysvětluje základy moderních metod měření mechanických veličin a definuje strukturu měřícího a řídícího přístrojového řetězce. Náplní kurzu je rovněž analýza spojitých a diskrétních signálů v časové a frekvenční
oblasti, stejně jako měření kinematických veličin, sil, momentů, tlaku a hluku. Jsou vysvětleny základní pojmy a kategorie technické diagnostiky. Zvláštní význam je kladen na tribodiagnostiku a vibroakustickou diagnostiku, zejména na metody zpracování diagnostického signálu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Výsledky učení předmětu

Absolvent kursu získá teoretické znalosti a praktické zkušenosti
s experimentální prací s důrazem na využití počítačů při měření
i zpracování experimentu, je schopen pro jednodušší problémy
zvolit postup řešení a orientovat se při výběru vhodné
měřící techniky.

Prerekvizity

Základní znalosti z matematiky, numerické matematiky, statistiky a pravděpodobnosti, fyziky, mechaniky a elektrotechniky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu: aktivní účast na cvičení,
vypracování zpráv z experimentů
Zkouška: zkouška prověřuje osvojení znalostí získaných na
přednáškách, je orientována především na aplikaci těchto
znalostí na měření a přístrojovou techniku, zkouška
je písemná a ústní

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit posluchače s metodami měření a přístupy
při experimentálním řešení problémů se zaměřením na spalovací
motory a motorová vozidla. Podstatné je získání základní představy
o složitosti experimentálních prací a současných technických
možnostech při jejich řešení.

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

Účast na cvičení je povinná. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. Delší nepřítomnost se nahrazuje zvláštním zadáním podle pokynů cvičícího.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-ADI , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor M-ADI , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

Osnova

1) Základy teorie experimentu
- proces řešení problému
- technický experiment jako zdroj poznatků
- teorie experimentu
- vyhodnocení měření, chyby a jejich korekce, nejistoty v měření
2) Měření neelektrických veličin
- měřící řetězec, kategorie měřených fyzikálních veličin
- snímače kinematických veličin, kmitočtová charakteristika
- elektrické vlastnosti snímače, vnitřní odpor, stabilita, teplotní drift
- normalizace signálu, rozsah, offset
3) Zpracování snímaného signálu
- rozdělení spojitých a diskrétních signálů
- definice spojitého LTI systému
- vzorkování, vzorkovací věta
- problematika aliasingu
4) Analogově číslicový převodník
- kompenzační AD převodník
- AD převodník s dvojitou integrací
- AD převodník s delta modulací
- využití signálového procesoru při převodu
5) Analýza signálu v časové oblasti
- střední hodnota, rozptyl, efektivní hodnota
- součinitel výkyvu (crest faktor)
- trendová analýza
- modulace signálu, analýza obálky
6) Analýza signálu ve frekvenční oblasti
- frekvenční analýza periodických signálů
- Fourierova transformace neperiodických, period. a náhodných signálů
- rychlá Fourierova transformace (FFT)
- digitální filtrace
7) Akustická měření při vývoji a provozu automobilů
- volné, blízké, difuzní pole
- měřené veličiny, váhové filtry ISO
- akustický výkon strojů
- lokalizace zdrojů hluku
8) Spolehlivost automobilních systémů
- spolehlivost prvku, spolehlivost systému
- význam technické diagnostiky
- montážní a bezdemontážní diagnostika
- diagnostika kontaktní a bezkontaktní
9) Základní pojmy technické diagnostiky
- diagnóza, prognóza, geneze
- diagnostické prostředky, diagnostický systém
- technický stav objektu, diagnostická veličina
- porucha, provozuschopnost, funkčnost, neporušenost
10) Tribodiagnostika strojů
- diagnostika provozních kapalin
- klasifikace kapalin
- sedimentace a odlučování
- Tribox Wear Test
11) Palubní diagnostika dopravních prostředků
- význam on/off line sběru dat
- základní komponenty dataloggeru
- výběr sledovaných veličin
- způsoby archivace naměřených dat
12) Úvod do experimentální modální analýzy
- analýza signálu, analýza systému
- vliv šumu na interpretaci výsledku (koherence)
- rozdělení excitační techniky
- metodika zjišťování parametrů vidů kmitání
13) Aplikace metod TD na podvozky motorových vozidel
- bezdemontážní diagnostika závěsů kol MV
- rezonanční adhezní systémy (EUSAMA)
- rezonanční amplitudové systémy
- pasivní dokmitové systémy
13b) Životnostní zkoušky komponentů automobilů
- zrychlené zkoušky životnosti
- význam stability provozních podmínek
- vliv mazání na chod automobilové převodovky
- víceparametrické měření účinnosti převodové skříně

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D.
doc. Ing. Milan Klapka, Ph.D.
Ing. Jakub Roupec, Ph.D.

Osnova

1. Bezpečnost práce v laboratoři, ukázka vybraných laboratorních testů
2. Ukázka vybraných laboratorních testů
3. Snímače fyzikálních veličin
4. Kalibrace snímačů zrychlení a mikrofonu
5. Základní vlastnosti vzorkovaného signálu – FFT
6. DFT, kvantování, modelování v prostředí MathCAD
7. Programové vybavení měřících systémů – ukázka vybraných zástupců
8. Seznámení s grafickým programovým prostředím LabVIEW
9. Akustické měření ve volném poli, barva zvuku
10. Akustické měření - barva zvuku
11. Crash test – výpočet nárazové energie vozidla
12. Crash test – experimentální ověření
13. Korelační měření rychlosti
13b. Zápočtové cvičení – test