Měření a experiment (FSI-ZEM)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚK všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty s přístrojovou a výpočetní technikou a analytickými postupy pro měření základních fyzikálních veličin. Tyto veličiny jsou vstupními údaji pro matematickou analýzu sloužící jak pro technickou diagnostiku strojů, tak pro identifikaci virtuálních modelů.
Výstupy studia a kompetence:
Přehled o možnostech experimentálního vyšetřování vybraných fyzikálních veličin potřebných pro posuzování provozních stavů strojů a jejich dílců.
Základní praktické znalosti a zkušenosti z problematiky měření neelektrických fyzikálních veličin.
Poznání měřicí techniky a metod analýzy experimentálně získaných dat.
Prerekvizity:
Znalosti z oblasti numerické matematiky, statistiky a pravděpodobnosti, fyziky, dynamiky a základů elektrotechniky na úrovni bakalářského studia strojního inženýrství
Obsah předmětu (anotace):
Předmět seznamuje studenty s významem, zásadami a plánováním technického experimentu v práci strojního inženýra. Popisuje základy metod měření mechanických veličin a strukturu měřícího přístrojového řetězce. Zabývá se měřením kinematických veličin, sil, momentů, tlaků a analýzou spojitých a diskrétních signálů v časové i frekvenční oblasti. Definuje základní pojmy a kategorie spolehlivosti a technické diagnostiky. Zvláštní pozornost je věnována vibroakustické diagnostice.
Metody vyučování:
Přednášky, semináře, laboratoře, samostudium.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu:
Aktivní účast na seminářích a laboratorních cvičeních.
Vypracování všech protokolů z experimentů.

Podmínky získání zkoušky:
Absolvování závěrečného testu. Je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na přednáškách je doporučená, účast na laboratorních cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci vedoucího cvičení – vypracování zvláštního zadání.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  8 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  8 × 4 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Měřicí systémy elektrických signálů.
Počítačové systémy pro sběr a analýzu dat.
Digitalizace signálu a analýza časově proměnných signálů.
Statistická analýza experimentálních dat v časové rovině.
Analýza měřených signálů ve frekvenční rovině.
Měření základních veličin mechaniky pevných těles.
Měření tlaku, teploty a triangulace polohy.
Plánování a dokumentování experimentů.
Spolehlivost a diagnostika ve strojírenství.
Základy technické diagnostiky.
Vibrační diagnostika rotačních strojů.
    Laboratorní cvičení HW a SW počítačových systémů pro sběr dat.
Statistická analýza měřeného signálu (MSO Excel, Matlab).
FIR, IIR digitální filtrace, amplitudová, fázová charakteristika.
Kalibrace senzorů fyzikálních veličin.
Crash test - prezentace metodiky DOE.
Využití akustické emise v technické diagnostice.
Diagnostika ozubených převodovek, akustická diagnostika.
Praktická realizace vyrovnávání a vyvažování rotačních strojů.
Vnitřní diagnostika složitých strojních celků.
Literatura - základní:
1. WHEELER, Anthony J. a Ahmad R. GANJI, c1996. Introduction to engineering experimentation. 3. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall. ISBN 01-333-7411-4.
Literatura - doporučená:
1. BERNARD, Jaroslav, 1999. Technický experiment. Praha: Vydavatelství ČVUT. ISBN 80-010-1901-2.
2. KREIDL, Marcel a Radislav ŠMÍD, 2006. Technická diagnostika. Praha: BEN. ISBN 80-7300-158-6.
3. KREIDL, Marcel, 2005. Měření teploty: senzory a měřící obvody. Praha: BEN - technická literatura. Senzory neelektrických veličin. ISBN 80-730-0145-4.
4. TŮMA, Jiří, 1997. Zpracování signálů získaných z mechanických systémů užitím FFT. Praha: Sdělovací technika. ISBN 80-901-9361-7.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-KSI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z