Detail předmětu

Technická měření

FSI-VTM Ak. rok: 2027/2028 Zimní semestr

Předmět seznamuje studenty se základy metrologie a s principy, na kterých pracují moderní měřicí senzory a přístroje, od odporových a piezoelektrických přes kapacitní a indukční až po optické a laserové. Důraz je kladen na pochopení fyzikální podstaty měření, nejistot a měřicího řetězce jako celku, protože stejný princip se v průmyslové praxi opakovaně objevuje u řady různých veličin. Vzhledem k rozsáhlosti oboru metrologie jsou v předmětu uvedeny pouze nejdůležitější poznatky, pro širší pochopení souvislostí je třeba vycházet z doporučené literatury. Přehled probíraných témat je uveden v osnově přednášek. Výuka je doplněna laboratorními cvičeními, ve kterých si studenti principy prakticky ověří na moderním měřicím vybavení včetně senzorů využívaných v diagnostice a vibrodynamice.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

Ing. Petr Lošák, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky

Vstupní znalosti

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.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

 Laboratorní cvičení je ukončeno zápočtem (je udělován ve 13. výukovém týdnu). K jeho získání je potřeba nasbírat minimálně 15 bodů z protokolů měření, které se budou vypracovávat v průběhu semestru. Bodový zisk z vypracovaných protokolů (max. 30 bodů) je součástí výsledné klasifikace předmětu. Účast na laboratorních cvičeních je povinná. V případě nepřítomnosti v laboratorním cvičení si musí student cvičení nahradit, způsob náhrady určí vyučující. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. 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 odborné rozpravy ohledně vybraného tematického celku. Pro úspěšné složení zkoušky je potřeba získat minimálně 35 bodů ze 70 možných. Výsledné hodnocení je dáno součtem bodového zisku ze cvičení a u zkoušky. K úspěšnému zakončení předmětu je nutno získat alespoň 50 bodů.

Učební cíle

Studenti jsou seznámeni s problematikou technických měření a metrologie. Je předložen přehled základů technických měření, základních pojmů, veličin, jednotek, zákonů a norem, kategorií metrologie, metrické konvence a národního metrologického systému ČR, včetně podrobnějšího pojednání o měřidlech. Pozornost je věnována chybám měření a především nejistotám, a to i z hlediska jejich výpočtu a praktického použití. Zvláštní důraz je kladen na seznámení s fyzikálními principy, na kterých pracují moderní měřicí senzory (odporovým, piezoelektrickým, kapacitním, indukčním, magnetickým a optickým), a s jejich uplatněním u jednotlivých technických veličin a měřicích přístrojů, se kterými se student setká při výuce a v budoucí technické praxi. Součástí je i seznámení se sběrem a zpracováním naměřených dat a využitím moderní hardwarové a softwarové techniky, včetně virtuální instrumentace, chytrých senzorů a základů strojového učení. Cílem předmětu je naučit studenty aplikovat získané vědomosti z měření a metrologie při řešení technických problémů v průmyslové praxi.

Studijní opory

Studijní opory a studijní materiály předmětu jsou uvedeny v literatuře předmětu. Rovněž tyto informace jsou zveřejněny v e-learningu. Uvedené je podrobně rozebráno i v úvodní přednášce předmětu a v prvním laboratorním cvičení (v kombinované formě studia v první konzultaci či laboratorním cvičení předmětu).

Použití předmětu ve studijních plánech

Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace AIŘ: Aplikovaná informatika a řízení, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Osnova


  1.  Úvod do metrologie

  2. Chyby a nejistoty měření

  3. Elektrické veličiny a elektronické přístroje 1

  4. Elektrické veličiny a elektronické přístroje 2

  5. Měřicí řetězec a virtuální instrumentace

  6. Odporové principy snímačů

  7. Piezoelektrické a piezorezistivní principy

  8. Kapacitní/indukční a magnetické principy, chytré senzory

  9. Optické a laserové principy, materiálové zkušebnictví

  10. Vibrace a modální analýza

  11. Teplota – kontaktní a bezkontaktní

  12. Zpracování a analýza dat (AI/ML)

  13. Ukázky měření z technické praxe

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Osnova


  1. Úvod, bezpečnost práce v laboratoři.

  2. Standardní nejistota typu A.

  3. Nejistota typu B, kombinovaná a rozšířená.

  4. Elektrické veličiny, osciloskop, čítač.

  5. Virtualizace a měřicí karty NI.

  6. Odporová tenzometrie – základní úloha.

  7. Piezoelektrické senzory – základní úloha.

  8. Kapacitní, indukční a MEMS senzory, IoT (Python).

  9. Trhací stroj + tenzometrie, DIC, profilometr.

  10. Vibrace: shaker, dataloggery, skenovací vibrometr.

  11. Teplota a vlhkost, termokamera.

  12. Zpracování dat.

  13. Měření v praxi, analýza reálného případu