Detail předmětu

Experimentální metody

FSI-QEMAk. rok: 2011/2012

Předmět "Experimentální metody" seznamuje studenty s postupy a metodami používanými při experimentálním řešení úkolů v oboru dopravní a manipulační technika tak, aby byli schopni je aplikovat v praxi.
Vysvětluje základy moderních metod měření mechanických veličin a definuje strukturu měřícího a řídícího přístrojového řetězce. Náplní kurzu je rovněž analýza spojitých a diskrétních signálů v časové a frekvenční oblasti, stejně jako měření kinematických veličin, sil, momentů, tlaku a hluku. Jsou vysvětleny základní pojmy a kategorie technické diagnostiky.
Zvláštní význam je kladen na tribodiagnostiku a vibroakustickou diagnostiku, zejména na metody zpracování diagnostického signálu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Výsledky učení předmětu

Absolvent kursu získá teoretické znalosti a praktické zkušenosti
s experimentální prací s důrazem na využití počítačů při měření
i zpracování experimentu, je schopen pro jednodušší problémy
zvolit postup řešení a orientovat se při výběru vhodné
měřící techniky.

Prerekvizity

Základní znalosti z matematiky, numerické matematiky, statistiky a pravděpodobnosti, fyziky, mechaniky a elektrotechniky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu: aktivní účast na cvičení,
vypracování zpráv z experimentů
Zkouška: zkouška prověřuje osvojení znalostí získaných na
přednáškách, je orientována především na aplikaci těchto
znalostí na měření a přístrojovou techniku, zkouška
je písemná a ústní

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit posluchače s metodami měření a přístupy
při experimentálním řešení problémů se zaměřením na spalovací
motory a motorová vozidla. Podstatné je získání základní představy
o složitosti experimentálních prací a současných technických
možnostech při jejich řešení.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na cvičení je povinná. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. Delší nepřítomnost se nahrazuje zvláštním zadáním podle pokynů cvičícího.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-ADI , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor M-ADI , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D.
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

Osnova

1) Základy teorie experimentu
· proces řešení problému
· technický experiment jako zdroj poznatků
· teorie experimentu
· vyhodnocení měření, chyby a jejich korekce, nejistoty v měření
2) Měření neelektrických veličin
· měřící řetězec, kategorie měřených fyzikálních veličin
· snímače kinematických veličin, kmitočtová charakteristika
· elektrické vlastnosti snímače, vnitřní odpor, stabilita, teplotní drift
· normalizace signálu, rozsah, offset
3) Tenzometry (ing. Kašpárek)
· drátkové a fóliové tenzometry
· polovodičové tenzometry
· metody vyhodnocení signálu tenzometrů
· aplikace tenzometrů na snímače síly a tlaku
4) Zpracování snímaného signálu
· rozdělení spojitých a diskrétních signálů
· definice spojitého LTI systému
· vzorkování, vzorkovací věta
· Fourierova transformace
5) Analýza signálu v časové a frekvenční oblasti
· střední hodnota, rozptyl, efektivní hodnota, crest faktor
· trendová analýza, modulace signálu, synchronní filtrace
· Fourierova transformace neperiodických, period. a náhodných signálů
· rychlá Fourierova transformace (FFT)
6) Počítačem řízený experiment
· struktura měřícího řetězce
· zásuvné karty (AD, DA, DIO, Count)
· měřící systém IEEE 488, sběrnice VXI
· Digital Signal Processor
7) Lokalizace a navigace dopravních prostředků
· Global Positioning System
· způsob určení polohy, chyba měření času přijímače
· datové rámce signálu GPS, dekódování přijatých dat
· měření rychlosti
8) Aplikace metod TD na podvozky motorových vozidel
· bezdemontážní diagnostika závěsů kol MV
· rezonanční adhezní systémy (EUSAMA)
· rezonanční amplitudové systémy
· pasivní dokmitové systémy
9) Akustická měření při vývoji a provozu automobilů
· volné, blízké, difuzní pole
· měřené veličiny, váhové filtry ISO
· akustický výkon strojů
· akustické zkušebny
10) Akustická holografie, snižování hlukové emise
· identifikace zdrojů hluku
· mapování akustických polí, beamforming, SONAH
· snižování hladiny provozního hluku
· rezonanční, reflexní a absorpční tlumiče hluku
11) Měření tlaku a průtoku kapalin (ing. Kašpárek)
· hydrostatické a deformační tlakoměry
· piezoelektrické a kapacitní snímače tlaku
· rotametry, turbínkové a lopatkové průtokoměry
· indukční a ultrazvukové průtokoměry
12) Palubní diagnostika dopravních prostředků
· vývoj řídících systémů skupin automobilů
· Electronic Control Unit
· datové sítě automobilu, On Board Diagnostic
· komunikace na bázi sběrnice CAN
13) Úvod do experimentální modální analýzy
· analýza signálu, analýza systému
· vliv šumu na interpretaci výsledku (koherence)
· rozdělení excitační techniky
· metodika zjišťování parametrů vidů kmitání

Laboratoře a ateliéry

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D.
Ing. Jakub Roupec, Ph.D.
Ing. Zbyněk Strecker, Ph.D.

Osnova

1. Bezpečnost práce v laboratoři, ukázka vybraných laboratorních testů
2. Ukázka vybraných laboratorních testů
3. Snímače fyzikálních veličin
4. Kalibrace snímačů zrychlení a mikrofonu
5. Základní vlastnosti vzorkovaného signálu – FFT
6. DFT, kvantování, modelování v prostředí MathCAD
7. Programové vybavení měřících systémů – ukázka vybraných zástupců
8. Seznámení s grafickým programovým prostředím LabVIEW
9. Akustické měření ve volném poli, barva zvuku
10. Akustické měření - barva zvuku
11. Crash test – výpočet nárazové energie vozidla
12. Crash test – experimentální ověření
13. Korelační měření rychlosti
13b. Zápočtové cvičení – test