Elektrická měření

Předmět lze klasifikovat až po klasifikaci předmětů:

Fyzika II (17ABBFY2)

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Měření elektrických veličin, principy, použití, vlastnosti. Analogové měřicí převodníky. Elektromechanické měřicí přístroje. Měření proudu a napětí. Měření kmitočtu, fázového posunu. Měření práce, výkonu: stejnosměrný, jednofázový střídavý a trojfázový střídavý proud. Měření odporu, impedancí. Magnetická měření. Analogové osciloskopy. Digitalizace, číslicové zpracování signálu, rekonstrukce signálu. Elektronické měřicí přístroje: multimetr, osciloskop. Optoelektronické měřicí metody.

Požadavky:

Podmínky zápočtu:

Aktivní účast na cvičeních včetně domácí přípravy. Jsou přípustné dvě absence; v případě dlouhodobé nemoci je třeba domluvit náhradu s vedoucím cvičení.

Odevzdání protokolů z laboratorních cvičení v požadovaném formátu a jejich schválení.

Zisk minimálně 20 bodů ze semestru.

Podrobné informace o průběhu cvičení budou zveřejněny ve zvláštním dokumentu.

Podmínky zkoušky:

Zkouška je tvořena písemnou částí v délce přibližně 60 minut a na ni navazující částí ústní. Obsah zkoušky tvoří náplň přednášek včetně souvisejících kapitol v doporučené literatuře, náplň cvičení a zadaného samostatného studia. Není dovoleno při zkoušce používat literaturu ani jinou nápovědu.

Z písemné části zkoušky lze získat 0 až +40 bodů, z ústní části zkoušky lze získat -20 až +20 bodů. Podmínkou započtení bodů z písemné části zkoušky do celkového hodnocení z předmětu a pro účast na ústní části zkoušky je zisk minimálně 20 bodů z písemné části.

U studentů se předpokládá znalost matematiky a elektrotechniky v rozsahu prvních dvou ročníků oboru BMT. Předpokládají se rovněž základní elektrotechnické znalosti uvedené ve zvláštním dokumentu.

Podíl bodů ze cvičení a zkoušky na celkovém hodnocení:

Protokoly: 20 bodů

Semestrální test: 20 bodů

Závěrečná zkouška: 60 bodů

Osnova přednášek:

1. Úvod do měření, metrologické vlastnosti měřicích přístrojů. Chyba a nejistota měření.

2. Elektromechanické měřicí přístroje - měřící soustava magnetoelektrická, elektromagnetická, elektrodynamická, indukční, vibrační, elektrostatická - princip, použití, vlastnosti.

3. Nejistota měření, přímá a nepřímá měření, vzájemná korelace - příklady.

4. Analogové měřicí převodníky - operační zesilovač, měřicí zesilovače, měřicí usměrňovač - princip, vlastnosti, použití.

5. Měření stejnosměrného proudu a napětí - etalony, volba a zapojení měřicích přístrojů do obvodu, změna rozsahu.

6. Měření odporu stejnosměrným proudem - měřicí metody, přístroje.

7. Měření impedancí - měřicí metody a přístroje, teorie obecného můstku.

8. Měření střídavého proudu a napětí - etalony, volba a zapojení měřících přístrojů do obvodu, změna rozsahu.

9. Měření výkonu a práce stejnosměrného a jednofázového střídavého proudu - měřicí metody, přístroje. Měření výkonu a práce trojfázového střídavého proudu - měřicí metody, přístroje.

10. Měření kmitočtu a fázového posunu - měřicí metody, přístroje.

11. Digitalizace, číslicové zpracování a rekonstrukce měřeného signálu - vzorkování signálu a vzorkovače, A/Č a Č/A převodníky.

12. Základní elektronické měřicí přístroje - číslicové multimetry. Analogové a digitální osciloskopy, zapisovače - princip, vlastnosti, použití.

13. Měřicí systémy - rozdělení, struktura, standardizované sběrnice a měřicí systémy. Labview.

14.Magnetická měření - měřicí metody, přístroje.

Osnova cvičení:

1. Úvod, bezpečnostní předpisy pro práci v elektrolaboratoři, laboratorní řád, seznámení s laboratoří, s měřicími přístroji a jejich zapojením, zdroje energie a regulace napětí a proudu v laboratoři. Chyby a nejistoty měření.

2. Měření stejnosměrných a střídavých proudů a napětí, digitální multimetr.

3. Měření odporů: metoda substituční, ohmova metoda pro malé a velké odpory.

4. Měření výkonu.

5. Osciloskopy: analogové a digitální, měření kmitočtu a fázového posunu.

6. Měření impedancí 1: indukčnost, LC metr.

7. Měření impedancí 2: kapacita, vyvážený můstek.

8. A/D a D/A převodníky.

9. Automatizovaná měření, měřicí systémy, LabView: aplikace v biomedicínských úlohách.

10. Chyby a nejistoty měření - příklady.

11. Charakteristika vícebranů.

12. Měření VA charakteristik polovodičů.

13. RC článek, přenosové vlastnosti.

14. Zápočet, konzultace k testům, rezerva.

Cíle studia:

Cílem výuky předmětu elektrická měření na FBMI je získat potřebné znalosti a dovednosti měření elektrických veličin a pochopit principy a vlastnosti nejužívanějších měřících přístrojů. Výuka je zaměřena na získání praktických dovedností pro uživatele měřících přístrojů a systémů, nikoliv pro jejich konstruktéry. Proto je také teoretická část věnovaná měřicím přístrojům omezena na nejnutnější pasáže, potřebné pro pochopení principu a funkce, které jsou nutné pro správnou volbu měřících přístrojů s ohledem na požadovanou přesnost měření.

Studijní materiály:

[1] Haasz V., Sedláček M.: Elektrická měření. Přístroje a metody. Praha: Vydavatelství ČVUT, 200. 337 s.

[2] Elektrotechnická měření. Praha: BEN, 2002. 255 s.

[3] Hejtmanová D., et al. Elektrická měření: Návody k laboratorním cvičením. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2005. 122 s.

[4] Ďaďo S., Vedral J. Číslicové měření: přístroje a metody. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2002. 232 s.

[5] Sedláček M., Haasz V. Uncertainties in electrical measurement. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2004. 33s.

[6] Literatura k nejistotám:

http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=33626

http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=33705

http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=33755

http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=28446

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik v AJ (povinný předmět)