Technická měření (FSI-VTM)

Studenti jsou komplexně seznámeni s moderní problematikou technických měření. Získají přehled o přístrojích, používaných metodách, přesnosti měření, sběru dat, komunikaci v informačních a komunikačních sítích, multifunkčních systémech i softwarech pro sběr a vyhodnocení dat. Cílem uvedeného je naučit studenty aplikovat získané vědomosti 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, to na úrovni absolvovaných předmětů v rámci dřívějšího středoškolského studia, případně doposud absolvovaných předmětů studia vysokoškolského.

Předmět je zaměřen nejprve na objasnění pojmu a obsahu technických měření (metrologie). Dále je pozornost zaměřena na měřicí přístroje, jejich vlastnosti, blokové schéma měřicího řetězce a jeho rozbor, blokové schéma číslicového měřicího přístroje, na objasnění procesu měření řízeného mikroprocesorem, bezdrátovou komunikaci a virtuální instrumentaci. Následně jsou rozebrány metody a přístroje pro měření délek, úhlů, závitů, deformace, tlaku, síly, kroutícího momentu, zrychlení, výšky hladiny, průtoku, vlhkosti, teploty a vybraných elektrických veličin. Zvláštní důraz je kladen na měření a sběr dat pomocí počítače, z hlediska měření na komunikaci v informačních a průmyslových sítích, na multifunkční systémy, měřicí karty, multifunkční karty i modulární systémy pro sběr dat, a to včetně softwaru a vývojových prostředí.

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 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), úvod do problematiky. 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


3. Měření délek, rozdělení délkových měřidel, koncové měrky, měřidla pro absolutní měření délek, posuvná měřítka, mikrometrická měřidla, kontrola úhlů, úhlové míry, úhloměrné přístroje, kontrola závitů, kontrola ozubených kol


4. Měření deformace, tenzometry, odporové tenzometry, použití tenzometrů, měření tlaku, deformační tlakoměry, elektrické tlakoměry, měření síly, měření kroutícího momentu, měření zrychlení


5. Měření výšky hladiny, hladinoměry, měření průtoku, průtokoměry, měření vlhkosti


6. Měření teploty dotykové a bezdotykové, termokamery a jejich vlastnosti


7. Měření hmotnosti, množství tepla, koncentrace, hustoty, měření viskozity, elektrolytické vodivosti


8. Měření elektrických veličin, základní měřicí soustavy a metody, elektronické měřicí přístroje, číslicové měřicí přístroje, čítač, osciloskop, měřicí převodníky


9. Měření a sběr dat pomocí počítače, komunikace v informačních i průmyslových sítích


10. Sběrnice osobního počítače, sběrnice pro průmyslovou automatizaci, průmyslový Enthernet, proudová smyčka, komunikační protokol HART, komunikační standard IO-link, převodníky mezi sběrnicemi


11. Multifunkční systémy pro sběr dat, měřicí karty DAQ, multifunkční karty, modulární systémy pro sběr dat


12. Software pro sběr a zpracování dat, operační systémy, ovladače a software, vývojová prostředí, nižší a vyšší programovací jazyky, textové programovací jazyky (C++, Java, Python, MATLAB), vizuální-grafické programovací jazyky (jazyk G, LabVIEW, Function Block Diagram)

1. Úvod, organizační zajištění, bezpečnost práce


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


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


4. Seznámení s měřicími přístroji a jejich vlastnostmi


5. Měření délek, měřidla pro absolutní měření, posuvná měřítka, mikrometrická měřidla


6. Měření deformace, tenzometry


7. Měření vybraných mechanických veličin


8. Seznámení a práce s elektronickými přístroji


9. Čítač, osciloskop, měřicí převodníky, obsluha a měření


10. Měření elektrických veličin


11. Software pro sběr a zpracování dat, práce s programem Matlab, použití pro řešení konkrétních úloh


12. Využití programovacího jazyka LabView v metrologii, použití pro řešení konkrétních úloh