Detail předmětu

Elektronika a měření

FSI-ZEMAk. rok: 2009/2010

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

2

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 bezporuchovosti strojů a jejich dílců. Základní praktické znalosti a zkušenosti z této problematiky. Schopnost formulovat reálné požadavky na tyto činnosti u specializovaných pracovišť a kvalifikovaně zhodnotit a interpretovat jejich výsledky.

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

Seznámit studenty se soudobými metodami, přístrojovou a výpočetní technikou pro zjišťování vstupních údajů potřebných 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 zpracování získaných výsledků s využitím systémů CAT/CAME.

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-KSI , 1. ročník, zimní 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) Problematika užití algoritmů DFT
- problematika rozlišení a rozsahu FFT, amplitudová a kmitočtová přesnost
- únik výkonu v kmitočtovém pásmu
- užití váhové funkce při FFT
- algoritmy FFT s funkcí ZOOM
8) Technické vybavení systémů CAT/CAME
- struktura měřícího řetězce
- zásuvné karty (AD, DA, DIO, Count)
- měřící systém IEEE 488, sběrnice VXI
- standard PC: RS 232, game port
9) Informační měřící systém IEEE 488 (IMS-2, GP-IB)
- normalizace styku (488.1, 488.2)
- základní způsoby komunikace
- normalizace instrukcí (SCPI)
10) Programové vybavení měřících systémů
- uzavřené programové systémy (Inmes, DeweScope, DeweDaq ...)
- monitorovací databázové systémy (Compass, Vibrocam 5000)
- otevřené programové systémy (LabView, Control Panel)
11) Akustická měření ve strojírenství
- volné, blízké, difuzní pole
- měřené veličiny, váhové filtry ISO
- akustický výkon strojů
- lokalizace zdrojů hluku
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) Sledování technického stavu strojů
- technická diagnostika
- bezdemontážní diagnostika
- vibroakustická diagnostika
- technické prostředky TD (chvění, hluk)
13b) Životnostní zkoušky složitých strojních celků
- 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

doc. Ing. Milan Klapka, Ph.D.
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

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. Problematika užití algoritmů DFT
6. Problematika užití algoritmů DFT
7. Digitální filtrace signálu
8. Digitální filtrace signálu
9. Specifické prostředky LabVIEW
10. Programování měřící aplikace v LabVIEW
11. Akustické měření ve volném poli
12. Akustické měření - barva zvuku
13. Odhad modálních parametrů vetknutého nosníku
13b. Zápočtové cvičení – test