Elektrická měření

Předmět lze klasifikovat až po klasifikaci předmětů:

Fyzika II (17PBBFY2)

Garant předmětu:

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:

Je přípustná jedna absence; v případě dlouhodobé nemoci je třeba domluvit náhradu s vedoucím cvičení.

Vedení laboratorního deníku formátu A4 pro úhledné zdokumentování všech laboratorních úloh a jeho schválení v zápočtovém týdnu.

Před začátkem každé laboratorní úlohy bude mít každý student k dané úloze v laboratorním deníku rukou psanou domácí přípravu. Domácí příprava bude zahrnovat teoretický úvod, schéma zapojení a tabulky pro zápis naměřených dat. Na vyžádání cvičícího je každý student povinen laboratorní deník kdykoliv předložit a absence domácí přípravy v laboratorním deníku může být důvodem k vykázání studenta cvičícím z laboratoře.

Odevzdání jednoho protokolu z laboratorních cvičení v požadovaném formátu a jeho schválení. Za protokol získá student až 15 bodů.

Posledních 40 minut přednášky v 8. týdnu semestru proběhne semestrální test zahrnující látku probranou na předchozích přednáškách a cvičení. Maximální počet bodů za semestrální test činí 25 bodů.

Podmínkou pro získání zápočtu je kromě docházky a deníku zisk minimálně 20 bodů ze semestru.

Podmínky zkoušky:

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

Podíl bodů ze cvičení a zkoušky na celkovém hodnocení:

Protokol: maximálně 15 bodů, při odevzdání v 13. týdnu, 5 bodů v případě odevzdání později.

Semestrální test z látky probrané na přednáškách 1 - 6 : 25 bodů.

Maximální počet bodů z písemné části závěrečné zkoušky činí 60 bodů. Podmínkou pro získání zkoušky je zisk minimálně 30 bodů z písemné části.

Osnova přednášek:

1.Úvod do měření, metrologické vlastnosti měřicích přístrojů. Chyba a nejistota měření. Elektromechanické měřicí přístroje - princip, použití, vlastnosti.

2.Nejistoty přímých a nepřímých měření.

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

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

5.Měření výkonu a práce stejnosměrného, jednofázového a trojfázového střídavého proudu – měřicí metody, přístroje.

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

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

8.Měření magnetický veličin a magnetických materiálových parametrů - měřicí metody, přístroje.

9.Měření impedancí - měřicí metody a přístroje, teorie obecného můstku, rezonanční obvody.

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

11.Základní elektronické měřicí přístroje – číslicové multimetry, zapojení operačních zesilovačů.

12.Digitalizace, číslicové zpracování a rekonstrukce měřeného signálu – vzorkování signálu a vzorkovače, A/Č a Č/A převodníky.

13.Analogové a digitální osciloskopy, zapisovače, generátory - princip, vlastnosti, použití.

14.Měřicí systémy – rozdělení, struktura, standardizované sběrnice a měřicí systémy. LabVIEW.

Osnova cvičení:

1.Úvod, bezpečnostní předpisy pro práci v elektrolaboratoři, laboratorní řád, seznámení s laboratoří. Seznámení se s měřicími přístroji: zdroje energie a regulace napětí a proudu v laboratoři.

2.Jednoduchá zapojení a nastavení měřicích přístrojů pro praktickou ilustraci Kirchhoffových zákonů, Ohmova zákona a linearity odporů a nelinearity diod.

3.Nejistoty měření – příklady s ohledem na dostupné měřicí přístroje.

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

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

6.Měření výkonu pro stejnosměrné a střídavé veličiny.

7.Digitální osciloskopy, měření kmitočtu a fázového posunu.

8.Měření odporu a impedancí. Měřicí můstky, LC metr, náhradní obvody.

9.Měření impedancí. Sériový RLC obvod.

10.Vzorkovací obvod: měření vlivu hlavní kapacity na parametry vzorkovaného signálu.

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

12.Měření elektrických charakteristik vícebranů.

13.Měření VA charakteristik polovodičů.

14.RC články, měření frekvenční amplitudové a fázové charakteristiky.

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, 2003. 337 s. ISBN 80-01-02731-7.

[2] VRBA, J. Obecné pokyny k vypracování protokolů k laboratorním úlohám [online]. Česká republika, Kladno, ČVUT FBMI [cit. 2019-02-05] Poslední změna [18-02-2019]. Dostupné z: https://predmety.fbmi.cvut.cz/cs/17pbbem

[3] VRBA, J. Specifické pokyny k vypracování protokolů k laboratorním úlohám pro elektrotechnické předměty [online]. Česká republika, Kladno, ČVUT FBMI [cit. 2019-02-05] Poslední změna [18-02-2019]. Dostupné z: https://predmety.fbmi.cvut.cz/cs/F7pbbem

[4] VRBA, J. Vzorový protokol pro předmět Elektrická měření 17PBBEM [online]. Česká republika, Kladno, ČVUT FBMI [cit. 2019-02-05] Poslední změna [18-02-2019]. Dostupné z: https://predmety.fbmi.cvut.cz/cs/F7pbbem

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční (povinný předmět)