450-2018/04 – Elektrická měření (EM)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | Ing. Richard Velička, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Richard Velička, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Studenti se naučí používat elektrické měřicí přístroje, měřit základní elektrické veličiny a pasivní prvky.
Nedílnou součástí kompetencí studenta je také znalost vyčíslení nejistoty výsledku měření.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Studenti se naučí používat všechny typy měřicích přístrojů od analogových přes číslicové až po virtuální, které si zkusí i vytvářet. Různými metodami budou umět měřit základní elektrické veličiny a pasivní prvky.
Nedílnou součástí každého měření je také znalost vyčíslení nejistoty výsledku měření.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Průběžné odevzdávání protokolů a psaní dílčích testů.
Podmínky udělení zápočtu:
Absolvování samostatného měření. Spolu s odevzdáním protokolů a dílčích testů nutno získat alespoň 51 bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Přesnost měření.
a. Chyba měření, chyby přístrojů analogových a číslicových přístrojů, chyby přímých a nepřímých měření, nahodilé chyby, celková chyba měření.
b. Neharmonické průběhy elektrických veličin.
c. Vyjádření periodických průběhů Fourierovou řadou; činitelé tvaru, výkyvu, harmonického zkreslení; nároky na měřicí přístroje a další prvky měřicích obvodů a hodnocení vhodnosti pro měření neharmonických průběhů.
2. Měřicí převodníky.
a. Měřicí převodníky napětí a proudu; měřicí zesilovače; převodníky pro měření střední, efektivní, maximální hodnoty; převodníky pro měření součinu; převodníky pro měření součtu a rozdílu; převodník pro měření časového integrálu elektrických veličin.
3. Analogové měřicí přístroje.
a. Statické a dynamické vlastnosti, vznik pohybového momentu; magnetoelektrický, elektromagnetický, elektrodynamický.
b. měřená veličina, dosažitelná přesnost, spotřeba, frekvenční rozsah.
4. Číslicové měřicí přístroje.
a. Kvantizační chyby.
b. Základní obvody ČMP - spínací, porovnávací, klopné obvody, integrátory, zdroje přesného napětí a kmitočtu.
c. Analogově číslicové převodníky - metody kompenzační, komparační, metoda dvojí integrace.
d. Číslicové voltmetry.
e. Rušivé vlivy a jejich potlačení (SMRR, CMRR).
5. Analogové osciloskopy.
a. Základní schéma analogového osciloskopu, ovládání spouštění časové základny.
b. Dvoukanálový osciloskop, připojení měřeného signálu k osciloskopu.
6. Číslicové osciloskopy.
a. Základní schéma číslicového osciloskopu.
b. Rozdíly mezi AO a ČO, vzorkování, kvantování.
c. připojení osciloskopu k měřenému obvodu.
7. Zapisovače.
a. Zapisovače analogové, princip činnosti, mód zápisu y(t) a xy, vlastnosti z hlediska uživatele, srovnání s osciloskopem.
b. Zapisovače digitální a hybridní, vlastnosti, hlavní výhody v porovnání s analogovými zapisovači.
8. Spektrální analyzátory.
a. Hlavní principy konstrukce spektrálních analyzátorů.
b. Analogové spektrální analyzátory, princip činnosti.
c. Digitální spektrální analyzátory, spektrální analyzátory na bázi FFT.
9. Metody měření aktivních elektrických veličin.
a. Měření napětí a proudu výchylkovou metodou.
b. Stejnosměrné a střídavé kompenzátory.
c. Měření stejnosměrného, jednofázového a třífázového výkonu činného, jalového, zdánlivého.
d. Měření časových intervalů, kmitočtu a fáze.
10. Metody měření pasivních elektrických veličin.
a. Etalony odporu, měření odporů výchylkovými metodami, ohmmetry analogové, číslicové.
b. Etalony kapacity, měření kondenzátorů výchylkovou metodou, měřiče kapacity analogové, číslicové.
c. Etalony indukčnosti vlastní a vzájemné, měření indukčnosti vlastní a vzájemné výchylkovými metodami.
d. Měření odporů nulovými metodami - Wheatstone můstek vyvážený, Thomsonův můstek.
e. Měření impedancí výchylkovými metodami, měřiče impedance analogové, číslicové, měření impedance nulovými metodami - střídavé můstky Wheatstone typu, transformátorového typu.
11. Magnetická měření.
a. Měření B a H stejnosměrného magnetického pole ve vzduchu - integrační měření, měření sondami.
b. Měření střídavého magnetického pole ve vzduchu, měření stejnosměrných charakteristik feromagnetik.
c. Měření magnetizačních charakteristik na uzavřených a otevřených vzorcích, měření střídavých charakteristik feromagnetických materiálů .
d. Zobrazení dynamické hysterezní smyčky osciloskopem, měření amplitudových charakteristik, ztráty ve feromagnetiku při střídavém magnetování.
12. Virtuální měřicí přístroje.
a. Koncepce virtuální instrumentace
b. Řízení měřicích přístrojů a sběr naměřených dat v automatizovaných měřicích soustavách - číslicová rozhraní GPIB, RS 232, USB, Ethernet,
c. VXI/ PXI měřicí systémy,
d. Softwarové prostředky pro oblast sběru, zpracování a analýzy naměřených dat; vývojové prostředí LabVIEW.
13. Rušivé vlivy a jejich omezení.
a. Termoelektrická napětí, přechodové odpory, magnetická pole, elektrická pole, stínění, zemnění, EMC.
Laboratoře:
1. Úvodní teoretická příprava, bezpečnost v laboratoři.
2. Měření napětí a proudu.
3. Měření pasivních veličin.
4. Vliv kmitočtu a tvaru elektrického signálu na údaj měřicího přístroje.
5. Analogový osciloskop.
6. Měření jednofázového výkonu.
7. Měření výkonů nesouměrné třífázové zátěže.
8. Měření frekvence a fázového posuvu.
9. Magnetická měření.
10. Virtuální měřicí přístroje, LabView.
11. Řízení měřicích přístrojů přes sběrnici GPIB.
12. Samostatné měření.
Projekty: 10 protokolů z měření dle laboratorních cvičení. Testy: 10 testovacích otázek - v každém cvičení 1.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích