Elektrická měření

Přednášející:

Peter Kneppo (gar.), Roman Matějka, Jakub Ráfl

Cvičící:

Richard Grünes, Petr Kudrna, Roman Matějka, Jakub Ráfl, Jan Suchomel, Jan Vrba, Adam Žižka

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:

1) Aktivní účast na cvičeních včetně domácí přípravy. Je přípustná jedna absence; cvičící určí způsob náhrady cvičení. Větší absence je možné omluvit pouze ze závažných a doložených důvodů po dohodě s vedoucím cvičení.

2) Odevzdání protokolů z laboratorních cvičení dle požadavků cvičících.

Další 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. 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. Není dovoleno při zkoušce používat literaturu ani jinou nápovědu.

Obsah zkoušky tvoří náplň přednášek včetně souvisejících kapitol v doporučené literatuře, cvičení a zadaného samostatného studia. U studentů se předpokládá znalost matematiky a elektrotechniky v rozsahu prvního ročníku oboru PMB.

Podíl bodů ze cvičení a zkoušky na celkovém hodnocení podle stupnice ECTS (max. 100 bodů):

Zápočtový test: 40 %

Závěrečná zkouška: 60 %

Osnova přednášek:

1. Úvod do měření, měření elektrických a neelektrických veličin, minimální znalosti základů elektrických měření.

2. Nejistoty měření, korelované veličiny a kovariance.

3. Teorie řízení - úvod do problematiky, záporná zpětná vazba, regulátory PID.

4. Měření neelektrických veličin.

5. Průmyslové systémy pro měření a automatizaci. Model ISO OSI - význam vrstev.

6. Operační zesilovače, využití OZ v měření a regulaci.

7. Měření impedancí. principy měření a měřicí přístroje: RLC metr.

8. Elektrická měření v mikrovlnné oblasti.

9. Měření dielektrické vlastnosti materiálů.

10. Moderní trendy v měření a regulaci. Inteligentní senzory. Strojní vidění a zpracování obrazových dat. Virtuální instrumentace. Aplikace hradlových polí FPGA.

11. Bezpečnost technické kontroly (BTK) zdravotnických zařízení.

12. Měření výkonu a spotřeby elektrické energie.

13. Využití virtuální instrumentace v konceptu hybridní instrumentace pro automatizaci laboratorních měření.

14. Technologické měření a řízení v biotechnologiích.

Osnova cvičení:

1. BOZP. Úvod do předmětu. Požadavky na cvičení. Podmínky zápočtu. Rozdělení úloh.

2. Měření vlastností operačních zesilovačů.

3. Nejistoty měření - složitější příklady, práce s dodanými daty.

4. Využití softwaru matlab pro měřicí a řídicí systém.

5. Měření průtoků a tlaků.

6. Realizace BTK - bezpečnostně technická kontrola zdravotnického přístroje.

7. Určení náhradního obvodu 0., 1. a 2. řádu cívky z naměřených Y-parametrů.

8. Měření elektromagnetického spektra spektrálním analyzátorem s izotropní sondou, koeficientu odrazu vektorovým analyzátorem obvodů.

9. Měření dielektrických vlastností kapalin.

10. Hybridní instrumentace a datová komunikace prostřednictvím protokolu STX ETX.

11. Návrh regulátoru, základní koncepce stavového automatu, ON-OFF regulátor.

12. Automatizace a procesní řízení.

13. Elektrochemické systémy, průtokový bioreaktor. Elektrochemické senzory.

14. Zápočtový test.

Cíle studia:

Předmět se zabývá teorií měření elektrických veličin, otázkami přesnosti měření a chyb, A/D a D/A převodníky.

Studijní materiály:

[1] HAASZ, V., SEDLÁČEK, M. Elektrická měření: Přístroje a metody. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2005. 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.

[4}

[5] SEDLÁČEK, M., HAASZ, V. Uncertainties in electrical measurements. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2004. 33 s.

[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:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost KL:A-11 Suchomel J. 12:00–13:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. lékařské elektronikymístnost KL:A-11 Vrba J. 16:00–17:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. lékařské elektroniky
Út	místnost KL:A-11 Kudrna P. 12:00–13:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. lékařské elektroniky
St
Čt	místnost KL:B-701 Kneppo P. Ráfl J. 08:00–09:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Učebnamístnost KL:A-11 Vrba J. 14:00–15:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. lékařské elektroniky
Pá

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Navazující magisterský studijní obor Přístroje a metody pro biomedicínu - prezenční (povinný předmět)