Technická měření (FSI-VTM)

Studenti jsou seznámeni s moderní problematikou technických měření. Jsou zmíněny i některé širší skutečnosti, spadající do teorie metrologie. Je předložen přehled o základech technických měření, základních pojmech, veličinách, jednotkách, zákonech a normách. Jsou zmíněny kategorie metrologie, metrická konvence, je rozebrán národní metrologický systém ČR a podrobněji pojednáno o měřidlech. Zvláštní pozornost je věnována chybám měření a především nejistotám. Nejistoty jsou podrobně popsány, a to i z hlediska jejich výpočtu. Zvláštní důraz je kladen na seznámení se s metodami měření jednotlivých technických veličin a měřicích přístrojů a přípravků, se kterými se student setká při výuce na FSI a především budoucí technické praxi. Uvedené se také týká získání vědomostí o sběru dat, jejich zpracování i s využitím moderní hardwarové a softwarové techniky.

Cílem předmětu je naučit studenty aplikovat získané vědomosti z měření a v kontextu i z metrologie při řešení různých technických problémů v průmyslové praxi.

Výstupem studia předmětu "Technická měření" je pochopení základních skutečností z uvedené oblasti a také objasnění souvislostí potřebných pro technickou praxí. Student získá na poměrně vysoké úrovni kompetence z oblasti technických měření (metrologie).

Předpokládají se základní znalosti z fyziky, matematiky, statistiky, mechaniky, elektrotechniky a automatizace, a to na úrovni absolvovaných předmětů v rámci dřívějšího středoškolského studia, případně doposud absolvovaných předmětů studia vysokoškolského.

Předmět je nejprve zaměřen na základní skutečnosti z oblasti metrologie. Vzhledem k tomu, že metrologie je značně rozsáhlou oblastí, jsou v tomto předmětu uvedeny jenom elementární a úvodní informace. Pro širší pochopení souvislostí je třeba vyjít z doporučené literatury. Následně jsou studenti seznámeni se základními vlastnostmi měřicích přístrojů a přípravků, které jsou využívány při měření dále popisovaných technických veličin. Přehled těchto veličin vyplývá ze seznamu přednášek. Výuka tohoto předmětu je doplněna laboratorním cvičením na vybraná témata, jejich seznam je uveden v přehledu laboratorních cvičení.

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením, kde se prakticky ověřují získané teoretické znalosti z přednášek. Dle možností budou pro studenty organizovány i přednášky odborníků z praxe a exkurze do firem zabývajících se činnostmi souvisejícími s obsahem předmětu.

Laboratorní cvičení je ukončeno zápočtem (je udělován ve 13. výukovém týdnu). K jeho získání se požaduje 100% účast na cvičení, aktivita na cvičení a vypracování, odevzdání a učitelem uznání protokolů (zpráv) ze všech předepsaných laboratorních cvičení. Další podrobnosti jsou studentům sděleny a vysvětleny na začátku semestru. Získání zápočtu je nutnou podmínkou k účasti na zkoušce. Zkouška se skládá z písemné části a následně ústního pohovoru. V písemné části student zpracuje pět zadaných otázek. V ústní části je prověřována orientace ve studované problematice. Hodnocení písemné části, ústní části i celkové hodnocení zkoušky je dáno klasifikační stupnicí dle ECTS.

Výuka je kontrolována ve cvičeních z hlediska účasti a aktivity. Předpokládá se 100% účast na cvičeních, v případě nepřítomnosti je student povinen výuku nahradit, způsob náhrady určí vyučující.

1. Technická měření (metrologie), základní pojmy, veličiny, jednotky, zákony, normy, kategorie metrologie, metrická konvence, národní metrologický systém, instituce, měřidla. Chyby měření, rozdělení chyb, nejistoty měření, standardní nejistota typu A, typu B, standardní kombinovaná nejistota, rozšířená nejistota


2. Měřicí přístroje, jejich vlastnosti, blokové schéma měřicího řetězce, blokové schéma číslicového měřicího přístroje, proces měření řízen mikroprocesorem, bezdrátová komunikace, virtuální instrumentace, LabVIEW.


3. Měření délek, rozdělení délkových měřidel, posuvné měřidlo, mikrometrická měřidla, kalibr, úchylkoměry, koncové měrky, metrologie rovinného úhlu, úhelníky, úhloměry, úhlové měrky, vodováhy, profilprojektor


4. Měření deformace, tenzometry, odporové tenzometry, použití tenzometrů, měření tlaku, deformační tlakoměry, elektrické tlakoměry


5. Měření síly, momentu, polohy, rychlosti, zrychlení


6. Měření výšky hladiny, hladinoměry


7. Měření průtoku, průtokoměry, měření vlhkosti


8. Měření teploty, dotykové měření teploty


9. Bezdotykové měření teploty, termokamery a jejich vlastnosti, moderní způsoby měření teploty


10. Měření hmotnosti, množství tepla, koncentrace, hustoty, viskozity, elektrolytické vodivosti


11. Měření elektrických veličin, základní měřicí soustavy a metody


12. Elektronické měřicí přístroje, číslicové měřicí přístroje, čítač, osciloskop, měřicí převodníky


13. Měření a sběr dat pomocí počítače, komunikační protokoly (HART), komunikační standard IO-link, software pro sběr a zpracování dat

1. Úvod, organizační zajištění, bezpečnost práce v laboratoři.


2. Chyby měření, nejistoty měření, standardní nejistota typu A.


3. Standardní nejistota typu B, standardní kombinovaná nejistota, rozšířená nejistota.


4. Měření délek, posuvná měřidla, mikrometrická měřidla.


5. Měření teploty kontaktním a bezkontaktním měřidlem. Termokamera-vlastnosti, měření, obsluha.


6. Měření tlaku, průtoku a výšky hladiny.


7. Tenzometry a jejich využití, praktické měření.


8. Měření základních elektrických veličin. Analogové a číslicové přístroje. Chyby měření. Metody a metodika měření.


9. Osciloskop, čítač – obsluha, měření.


10. LabView úvod-seznámení s programem, ukázka demonstračních příkladů.


11. LabView – vytvoření úlohy na zadané téma.


12. Matlab, Matlab Simulink a jejich využití v oboru.


13. Zhodnocení laboratorního cvičení, zápočet.