Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2019/2020

Elektrická měření

Předmět není vypsán Nerozvrhuje se
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
BD5B38EMA KZ 5 14P+6L česky
Přednášející:
Cvičící:
Předmět zajišťuje:
katedra měření
Anotace:

Osnovou pro přípravu na přednášky jsou podklady přednášek pro denní studium doplněné o odkazy na zdroj informací [výčet stran] v monografii: Haasz, V. - Sedláček, M.: Elektrická měření. Přístroje a metody. Monografie ČVUT, Praha 2003

Studenti přichází na přednášku (konzultaci) s připravenými materiály (k dispozici na Moodle), během přednášky jsou vyjasněny základní principy a zodpovězeny dotazy studentů.

Po každé přednášce dostanou studenti přes Moodle zadané příklady k samostatnému řešení. Vypracované příklady jsou obodovány a získané body jsou součástí hodnocení pro klasifikovaný zápočet. Jejich zvládnutí je rovněž dobrým základem pro úspěšné absolvování závěrečného komplexního testu.

Typické příklady k tématům jsou uvedeny za osnovami jednotlivých přednášek.

Požadavky:
Osnova přednášek:

OBSAH TEMAT z předmětu ELEKTRICKÁ MĚŘENÍ

podklady pro předmět BD5B38EMA

1. ÚVOD, PŘESNOST MĚŘENÍ

Význam měření pro výrobu a její automatizaci, měřicí řetězec

Přesnost měření, nejistota měření, nejistota typu A a typu B, kombinovaná nejistota

Nejistoty měření ukazovacími (analogovými) a číslicovými měřicími přístroji

Nejistota při nepřímých měřeních

Chyba metody a její korekce

2. PŘÍSTROJE PRO MĚŘENÍ NAPĚTÍ A PROUDU

Analogové měřicí přístroje - základní princip, číslicové multimetry - základní struktura

Přístroje pro měření stejnosměrného napětí: princip magnetoelektrického ústrojí, voltmetr s magnetoelektrickým ústrojím, multimetr v režimu měření stejnosměrného napětí

Přístroje pro měření stejnosměrného proudu: ampérmetr s magnetoelektrickým ústrojím, multimetr v režimu měření stejnosměrného proudu

Přístroje pro měření střídavého napětí a proudu měřící střední hodnotu: magnetoelektrický multimetr s usměrňovačem, levný číslicový multimetr v režimu měření střídavého napětí nebo proudu

Přístroje pro měření střídavého napětí a proudu měřící efektivní hodnotu: elektromagnetický voltmetr / ampérmetr, kvalitní číslicový multimetr v režimu měření střídavého napětí nebo proudu

3. MĚŘICÍ PŘEVODNÍKY ELEKTRICKÝCH VELIČIN (1)

Měřicí zesilovače: požadavky na měřicí zesilovače, záporná zpětná vazba, ideální operační zesilovač, základní zapojení měřicích zesilovačů s OZ

Měření malých napětí a proudů s využitím OZ, určení nejistoty měření (včetně vlivu vstupní napěťové nesymetrie a vstupních klidových proudů),

Převodníky střední hodnoty: aktivní - neřízené (operační usměrňovače),

4. MĚŘENÍ KMITOČTU A FÁZOVÉHO ROZDÍLU

Měření kmitočtu: zdroje etalonového kmitočtu, přímé měření osciloskopem, čítače (přímé měření f - možnost vzniku falešného údaje, měření T - průměrování), elektronické analogové kmitoměry

Měření fázového rozdílu osciloskopem a čítačem, další možnosti měření (přehled)

5. MĚŘENÍ PROUDU, NAPĚTÍ a VÝKONU EL. PROUDU

Měření proudu a napětí

Etalony, referenční a kalibrační zdroje (včetně principu pulsně-šířkové modulace)

Měření stejnosměrného napětí: přehled možností s ohledem na velikost měřeného napětí, princip kompenzační metody (kde se využívá), měření velmi malých napětí, vliv vstupní napěťové nesymetrie skutečného OZ, automaticky nulovaný zesilovač, modulační zesilovač (principy), měření teploty termočlánky

Měření stejnosměrného proudu: přehled možností s ohledem na velikost měřeného proudu, metody pro měření velkých proudů

Měření střídavého napětí a proudu: přehled použitelných přístrojů a jakou hodnotu měří, měření střídavého proudu (přehled)

Měřicí transformátory (U i I, náhradní schéma, zapojení, použití, chyby)

Měření výkonu el. proudu:

Výkon stejnosměrného proudu (V-metrem a A-metrem, chyby metody)

Definice P, Q, S - měření výkonu v jednofázových sítích (P, Q, chyba metody)

Číslicový W-metr (širokopásmové převodníky I U, kmitočtově kompenzované děliče)

Měření spotřeby el. energie - indukční a elektronický elektroměr

6., 7. ANALOGOVĚ - ČÍSLICOVÉ A ČÍSLICOVĚ - ANALOGOVÉ PŘEVODNÍKY ČÍSLICOVÉ MULTIMETRY

Princip vzorkování a kvantování (vzorkovací teorém, vzorkovač, udávané parametry)

Č-A převodníky - základní princip

Integrační AČP (dvojí integrace, potlačení střídavého rušení, převod U ?f, ??)

Kompenzační AČP (postupná aproximace, použití, parametry)

Komparační AČP (princip, použití, parametry)

Číslicové multimetry - blokové schéma, souhlasné rušení, vstupní svorky, potlačení souhlasného rušení, princip autokalibrace a softwarové kalibrace

8. MĚŘENÍ ODPORU

Etalony odporu

Měření odporu V-metrem a A-metrem (chyby metody, měření malých a velkých odporů, rušivé vlivy a jejich odstranění)

Sériová srovnávací metoda (přesnost, užití, rušivé vlivy)

Převodník R U

Wheatstoneův můstek - podmínka rovnováhy - nevyvážený Wheatstoneův můstek (napájení ze zdroje U a zdroje I, linearizace)

Odporové senzory (potenciometrické snímače polohy, odporové teploměry, tenzometry)

9. MĚŘICÍ PŘEVODNÍKY EL. VELIČIN (2)

Převodníky ef. hodnoty (s teplotně závislými prvky, implicitní)

Převodníky pro měření součinu (logaritmické, řízený R, s Hallovou sondou, amplitudově-šířková modulace)

Řízené usměrňovače - princip, vlastnosti, měření fázoru napětí

10. MĚŘENÍ IMPEDANCÍ A ADMITANCÍ (R-L, C-G)

Náhradní schémata, etalony

Číslicové měření impedancí a admitancí (fázorový princip)

Další metody měření impedancí a admitancí

Střídavé můstky (princip, podmínky rovnováhy)

Kapacitní a indukčnostní senzory, LVDT

11. MAGNETICKÁ MĚŘENÍ

Měření magnetické indukce a intenzity magnetického pole

Stejnosměrné pole - Hallova a feromagnetická sonda, anizotropní magnetorezistor

Střídavé pole - měřicí cívka

Měření charakteristik feromagnetických materiálů

Stejnosměrné magnetování (uzavřený vzorek - hysterezní smyčka, odvození vztahů, měřítka os; otevřený vzorek - měření H, způsoby magnetování)

Střídavé magnetování (zobrazení dynamické hysterezní smyčky na osciloskopu, určení měřítek os - odvození, měření amplitudové a vratné permeability)

Měření ztrát ve feromagnetiku (technické i nf kmitočty [z dynamické smyčky, wattmetrem - kmitočtová omezení], Epsteinův přístroj)

12. DALŠÍ MĚŘICÍ PŘÍSTROJE (1)

analogový osciloskop (základní parametry, blokové schéma, spouštěná časová základna - princip synchronizace, pasivní sonda k osciloskopu, dvoukanálový osciloskop - blokové schéma, dva režimy činnosti a jejich použití)

osciloskop s číslicovou pamětí - (princip, blokové schéma, způsob zobrazení, stroboskopická metoda, možnosti spouštění)

13. DALŠÍ MĚŘICÍ PŘÍSTROJE (2), OPTOELEKTRICKÉ SENZORY

Nízkofrekvenční generátory měřicích signálů - generátory harmonických signálů, funkční generátory, generátory programovatelných průběhů

Číslicové přístroje řízené procesorem - využití P pro: vlastní měření, testování, předzpracování naměřených hodnot, autokalibraci a softwarovou kalibraci, pomocné funkce

Optoelektrické senzory - inkrementální čidla, kódové kotouče, CCD a PSD snímače

14. MĚŘICÍ SYSTÉMY

Přehled - základní principy, použití, uživatelské vlastnosti

Měřicí systém GP-IB (IEEE 488, IEC625 a další) - popis, princip komunikace, přenos zpráv a vícevodičových příkazů, princip přerušovacího systému a jeho význam, norma IEEE 488.2 (co definuje navíc), standardní systém příkazů SCPI

Měřicí systémy na bázi zásuvných měřicích karet do PC, multifunkční karta (blok. schéma, uživatelské vlastnosti)

Možnosti programování

Osnova cvičení:

V šestihodinovém soustředění studenti ve 2 až 3 členných skupinách absolvují 8 laboratorních úloh. 6 úloh je společných bez ohledu na další „zaměření“ (Kmitočtová závislost střídavých voltmetrů, Měřicí zesilovače, Vliv tvaru křivky na údaj měřicího přístroje, Měření výkonu jednofázové zátěže, Měření kmitočtu a doby periody čítačem, Měření rozptylového magnetického pole transformátoru), pro průchod „silno“ dále úlohy: Měření malých odporů, 3 fáz výkony, pro průchod „slabo“ úlohy: Měření malých proudů, Číslicový měřič impedancí a admitancí

Cíle studia:

Předmět seznamuje studenty se základními metodami používanými v elektrických a magnetických měřeních a s vyhodnocením přesnosti měření pomocí nejistot. Důraz je kladen na minimalizaci metodických chyb vhodnou volbou metody a použité měřicí techniky. U jednotlivých metod měření elektrických veličin jsou ukázány principy senzorů, které tyto veličiny využívají. Ve vybraných laboratorních úlohách se studenti naučí správně používat běžné moderní měřicí přistroje a získají dovednosti při samostatném zapojování měřicích obvodů.

Studijní materiály:

[1] Haasz, V. - Sedláček, M.: Elektrická měření. Přístroje a metody (2. vydání). Monografie ČVUT, Praha 2003

doporučená:

[2] Placko D. : Fundamentals of Instrumentation and Measurement, ISTE 2007, ISBN 1 905209 39 8

[3] Northrop R.B.: Introduction to Instrumentation and Measurements, CRC 2005, 0-8493-3773-9

[4] Kolektiv: Elektrická měření. Návody k laboratorním cvičením. Skripta FEL ČVUT, Praha 2007

Studenti dále dostávají k dispozici osnovu slidu ke konzultacim. Volně rovněž dostanou v elektronické formě skripta [4]

Předmět je podporován v prostředí moodle

https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=718

Poznámka:
Další informace:
https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=718
Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 15. 9. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4998606.html