Experimentální metody (FSI-QEM)

Akademický rok 2022/2023
Garant: prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚADI 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 předmětu 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, fyziky, mechaniky a elektrotechniky na úrovní bakalářského vzdělání v oblasti strojírenství.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět "Experimentální metody" seznamuje studenty s postupy a metodami používanými při experimentálním řešení úkolů v programu automobilní a dopravní inženýrství, aby byli schopni je aplikovat v praxi. Vysvětluje základy moderních metod měření mechanických veličin a definuje strukturu měřícího a řídícího přístrojového řetězce. Měření kinematických veličin, sil, momentů, tlaku, teplot a hluku.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorními a počítačovými cvičeními.
Způsob a kritéria hodnocení:

Podmínky udělení zápočtu: aktivní účast na cvičení, vypracování elaborátů a složení zápočtového testu. Zkouška: zkouška prověřuje osvojení znalostí získaných na přednáškách, je orientována především na aplikaci těchto znalostí na měření a přístrojovou techniku, zkouška je písemná formou testu a možností ústního ověření znalostí, až 50% hodnocení tvoří klasifikace laboratorních cvičení.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná. Neúčast je řešena s vyučujícím zadáním náhradního zadání.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

  1. Základy teorie experimentu, pojmy a metody práce. Předpisy pro měření. Chyby a nejistoty měření.

  2. Měření elektrických a neelektrických veličin. Měřicí řetězec. Snímače a jejich charakteristiky. Počítačové měřicí systémy. Digitalizace, vzorkovací frekvence. Měřicí karty, moduly a přístroje.

  3. Zpracování výsledků měření.

  4. Měření teplot, tlaků, průtoku a tepelných toků.

  5. Tenzometry, metody vyhodnocení signálu tenzometrů, aplikace tenzometrů na snímače síly a tlaku.

  6. Tenzometry, metody vyhodnocení signálu tenzometrů, aplikace tenzometrů na snímače síly a tlaku.

  7. Měření hluku, vibrací a otáček. Akustická měření při vývoji automobilů.

  8. Identifikace zdrojů hluku.

  9. Úvod do experimentální modální analýzy.

  10.  Problematika měření na vozidle, Global Positioning Systém (GPS).

  11. Jízdní zkoušky.

  12. Problematika měření spalovacích motorů na motorových zkušebnách. Problematika měření na válcových zkušebnách zkušebnách, měření emisí.

  13. Palubní diagnostika dopravních prostředků, datové sítě automobilu, On Board Diagnostic, komunikace na bázi sběrnice CAN.
    Laboratorní cvičení

  1. Bezpečnost práce v laboratoři, zpracování výsledků měření v MATLABu.

  2. Zpracování dat. Měřicí řetězec.

  3. Měření teplot, tlaků, průtoku na spalovacím motoru.

  4. Měření sil, otáček, motorový a válcový dynamometr.

  5. Tenzomerie 1

  6. Tenzometrie 2

  7. Modální analýza, FFT.

  8. Analýza mechanického kmitání motoru v závislosti na provozních otáčkách.

  9. Akustická měření. Měření akustického výkonu zdroje hluku.

  10. Jízdní zkoušky, GPS.

  11. Měření brzd, tlumičů a geometrie.

  12. Palubní diagnostika. Datalogging v automobilové technice.

  13. Zápočtový test, vyhodnocení protokolů.
Literatura - základní:
1. VENKATESHAN, S. P. Mechanical Measurements. 2. London: John Wiley&Sons, 2015. ISBN 978-11-1911-556-4.
2. MCBEATH, Simon. Competition car data logging. 2nd ed. Newbury Park, Calif.: Haynes North America, 2008. ISBN 978-184-4255-658.
3. CROCKER, Malcolm J. Handbook of noise and vibration control. Hoboken: Wiley, 2007, xxiv, 1569 s. : il. ISBN 978-0-471-39599-7.
Literatura - doporučená:
1. KUTZ, Myer. Handbook of measurement in science and engineering. Hoboken, New Jersey: Wiley, 2013. ISBN 978-0-470-40477-5.
2. TŮMA, Jiří. Vehicle gearbox noise and vibration: measurement, signal analysis, signal processing and noise reduction measures. Chichster: Wiley, 2014, xiv, 243 s. : il. ISBN 978-1-118-35941-9.
3. PAVELEK, Milan a Josef ŠTĚTINA. Experimentální metody v technice prostředí. 3. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2007, 215 s. ISBN 978-80-214-3426-4.
4. MIŠUN, Vojtěch. Vibrace a hluk. Vyd. 2. / v Akademickém nakladatelství CERM 1. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2005, 177 s. : il. ISBN 80-214-3060-5.
5. MARTYR, A. J. a M. A. PLINT. Engine Testing Theory and Practice. 3. Oxford: Elsevier, 2007. ISBN 978-0-7506-8439-2.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
N-ADI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 2 1 L