Elektrická měřění

Vztahy:

Předmět F7ABBEM lze klasifikovat až po úspěšné klasifikaci předmětu F7ABBFY2

Úspěšné absolvování předmětu F7ABBEM je podmínkou pro zápis na předmět F7ABBPNK.

Úspěšná klasifikace předmětu F7ABBEM je podmínkou pro následnou klasifikaci předmětu F7ABBSEL

Garant předmětu:

Jan Vrba

Přednášející:

Roman Matějka, Jan Vrba

Cvičící:

Ondřej Fišer, Tomáš Pokorný

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:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	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-011 Fišer O. Pokorný T. 14:00–15:50 (přednášková par. 1 paralelka 1) Kladno FBMI Lab. senzorů a měření
Út	místnost KL:A-011 Pokorný T. Fišer O. 08:00–09:50 (přednášková par. 1 paralelka 2) Kladno FBMI Lab. senzorů a měřenímístnost KL:A-011 Vrba J. Matějka R. 10:00–11:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. senzorů a měření
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Prospectus - bakalářský (!)
• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika v aj (povinný předmět)
• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika v aj (povinný předmět)