Experimentální metody (FSI-QEM)

Akademický rok 2019/2020

Garant:	doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.
Garantující pracoviště:	ÚK	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština
Cíle předmětu:
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.
Výstupy studia a kompetence:
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.
Obsah předmětu (anotace):
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.
Metody vyučování:
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 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, 20% hodnocení tvoří klasifikace laboratorních cvičení
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.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	13 × 2 hod.	nepovinná
Laboratorní cvičení	13 × 2 hod.	povinná
Osnova:
Přednáška	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) Tenzometry (ing. Kašpárek) • drátkové a fóliové tenzometry • polovodičové tenzometry • metody vyhodnocení signálu tenzometrů • aplikace tenzometrů na snímače síly a tlaku 4) Zpracování snímaného signálu • rozdělení spojitých a diskrétních signálů • definice spojitého LTI systému • vzorkování, vzorkovací věta • Fourierova transformace 5) Analýza signálu v časové a frekvenční oblasti • střední hodnota, rozptyl, efektivní hodnota, crest faktor • trendová analýza, modulace signálu, synchronní filtrace • Fourierova transformace neperiodických, period. a náhodných signálů • rychlá Fourierova transformace (FFT) 6) Počítačem řízený experiment + GPS • struktura měřícího řetězce • zásuvné karty (AD, DA, DIO, Count) • Global Positioning System • způsob určení polohy, chyba měření času přijímače 7) Spolehlivost automobilních systémů • spolehlivost prvku, spolehlivost systému • význam technické diagnostiky • diagnostické prostředky, diagnostický systém • technický stav objektu, diagnostická veličina 8) Aplikace metod TD na podvozky motorových vozidel • bezdemontážní diagnostika závěsů kol MV • rezonanční adhezní systémy (EUSAMA) • rezonanční amplitudové systémy • pasivní dokmitové systémy 9) Palubní diagnostika dopravních prostředků • vývoj řídících systémů skupin automobilů • Electronic Control Unit • datové sítě automobilu, On Board Diagnostic • komunikace na bázi sběrnice CAN 10) Měření tlaku a průtoku kapalin (ing. Kašpárek) • hydrostatické a deformační tlakoměry • piezoelektrické a kapacitní snímače tlaku • rotametry, turbínkové a lopatkové průtokoměry • indukční a ultrazvukové průtokoměry 11) Akustická měření při vývoji a provozu automobilů • volné, blízké, difuzní pole • měřené veličiny, váhové filtry ISO • identifikace zdrojů hluku • mapování akustických polí, beamforming, SONAH 12) Úvod do experimentální modální analýzy • analýza signálu, analýza systému • vliv šumu na interpretaci výsledku (koherence) • rozdělení excitační techniky • metodika zjišťování parametrů vidů kmitání

Laboratorní cvičení	1. Bezpečnost práce v laboratoři, exkurze do laboratoře technické diagnostiky, seznámení s aktuálně řešenou problematikou na pracovišti 2. Crash test – vypočtení nárazové rychlosti, experimentální ověření různých deformačních zón 3. Měřicí řetězec, ukázka principů a kalibrace vybraných snímačů 4. Korelační měření rychlost 5. Modální analýza, FFT 6. Datalogging v automobilové technice 7. Programové měřicí prostředky – Labview, Dewesoft 8. Lokalizace dopravních prostředků – dekódování NMEA vět 9. Bezdemontážní diagnostika závěsu kola 10. Akustická měření 11. OBD - Palubní diagnostika 12. Udělování zápočtů

Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program	Forma	Obor	Spec.	Typ ukončení	Kredity	Povinnost	St.	Roč.	Semestr
M2I-P	prezenční studium	M-ADI Automobilní a dopravní inženýrství	--	zá,zk	5	Povinný	2	1	L
M2I-P	prezenční studium	M-ADI Automobilní a dopravní inženýrství	P pro absolventy B-SSZ	zá,zk	5	Povinný	2	1	L