Detail předmětu
Electronic Measurement Systems
FEKT-MPA-EMSAk. rok: 2020/2021
Předmět se zabývá technickými prostředky pro automatizaci měření. Jsou vysvětleny základní řešení měřicích systémů sestavených jak ze specializovaných měřicích přístrojů, tak i z univerzálních komponent. Pozornost je věnována zejména návrhu systému splňujícího zadané požadavky, výběru vhodných komponent a problematice softwarové implementace.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- terminologii měřicích systémů,
- základní stavebnicové systémy pro automatizaci měření a odpovídající standardy.
Absolvent je schopen:
- provést teoretický návrh měřicího systému,
- stanovit zdroje nejistot v měřicím systému,
- sestavit jednoduchý měřicí systém včetně softwarové implementace (NI LabVIEW),
- stanovit požadavky na robustnost systému a jeho ovládání.
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
- teoretický test - až 8 bodů (společně pro obory EEN, EKT a KAM),
- 2 projekty (pouze pro obory EEN, EKT) nebo 3 praktické testy (pouze pro obor KAM) - až 22 bodů.
Zápočet je podmíněn odevzdáním hodnotitelného výstupu v každém projektu/testu a minimálním bodovým ziskem z hodnocených aktivit alespoň 10 bodů.
Až 70 bodů za závěrečnou písemnou zkoušku, zkouška se skládá z teoretické části (30 bodů) a z příkladové části (40 bodů), přičemž pro úspěšné ukončení předmětu zapotřebí získat alespoň 50% bodů z každé části zkoušky.
Osnovy výuky
1. Úvod, seznámení s obsahem předmětu, návrh měřicího systému, opakování problematiky nejistot měření.
2. Konstrukce kvalifikovaných odhadů zdrojů nejistot v měřicích systémech, příklady jejich tvorby v oblasti měřicích prostředků a snímačů neelektrických veličin.
3. Teoretické základy automatizace měření - typická struktura měřicího řetězce, obvody pro úpravu signálu v měřicím řetězci, vzorkování a jeho vazba na strukturu měřicího řetězce, stanovení fázového posuvu v měřicím systému, aliasing efekt a jeho vliv na měřicí řetězec včetně možnosti jeho potlačení, měřicí ústředny.
4. Sběrnice používané pro automatizaci měření (RS-232, RS-422/423, EIA-485, USB, GPIB, Ethernet, PCI a PCIe).
5. Specializované přístroje pro použití v měřicích řetězcích a jejich typické vlastnosti sledované při návrhu měřicího systému, možnosti jejich zapojení do automatizovaných měřicích systémů, jazyk SCPI a model komunikace.
6. Softwarové prostředky pro automatizaci měření, virtuální instrumentace a její filozofie, jednoduchý měřicí hardware NI USB, práce se specifikacemi, použití driverů DAQmx.
7. Spohlehlivost, elektromagnetická kompatibilita.
8. Modulární měřicí systémy, základní historický přehled, systémy PXI, cDAQ.
9. Proprietální systém NI cRIO, základní struktura a vlastnosti systému, hw model systému a typy datové komunikace, digitální linky v měřicích systémech obecně, vlastnosti a konstrukce přepínačů signálů.
10. Pokročilé programování a algoritmizace v systémech NI cRIO.
11. Metrologie a normy související s automatickými měřicími přístroji a systémy (ČSN EN 60359), aplikace automatizovaných měřicích systémů ve zkušebnictví.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
CARISTI,A.J.IEEE-488 General Purpose Instrumentation Bus Manua. Academic Press, 1989 l (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program MPA-EEN magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Konstrukce kvalifikovaných odhadů zdrojů nejistot v měřicích systémech, příklady jejich tvorby v oblasti měřicích prostředků a snímačů neelektrických veličin.
3. Teoretické základy automatizace měření - typická struktura měřicího řetězce, obvody pro úpravu signálu v měřicím řetězci, vzorkování a jeho vazba na strukturu měřicího řetězce, stanovení fázového posuvu v měřicím systému, aliasing efekt a jeho vliv na měřicí řetězec včetně možnosti jeho potlačení, měřicí ústředny.
4. Sběrnice používané pro automatizaci měření (RS-232, RS-422/423, EIA-485, USB, GPIB, Ethernet, PCI a PCIe).
5. Specializované přístroje pro použití v měřicích řetězcích a jejich typické vlastnosti sledované při návrhu měřicího systému, možnosti jejich zapojení do automatizovaných měřicích systémů, jazyk SCPI a model komunikace.
6. Softwarové prostředky pro automatizaci měření, virtuální instrumentace a její filozofie, jednoduchý měřicí hardware NI USB, práce se specifikacemi, použití driverů DAQmx.
7. Spohlehlivost, elektromagnetická kompatibilita.
8. Modulární měřicí systémy, základní historický přehled, systémy PXI, cDAQ.
9. Proprietální systém NI cRIO, základní struktura a vlastnosti systému, hw model systému a typy datové komunikace, digitální linky v měřicích systémech obecně, vlastnosti a konstrukce přepínačů signálů.
10. Pokročilé programování a algoritmizace v systémech NI cRIO.
11. Metrologie a normy související s automatickými měřicími přístroji a systémy (ČSN EN 60359), aplikace automatizovaných měřicích systémů ve zkušebnictví.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
Blok A: návrh měřicího systému, výpočet a odhad nejistot, limity systému (3 týdny).
Teoretický test 1
Blok B: jazyk SCPI (2 týdny)
Praktický test 1
Blok C: tvorba aplikace s ovladači NI DAQmx (2 týdny)
Praktický test 2
Blok D: práce se systémy NI cRIO
Praktický test 3
Cvičení EEN, EKT:
Blok A: návrh měřicího systému, výpočet a odhad nejistot, limity systému (3 týdny).
Teoretický test 1
Blok B: přístroje, SCPI, softwarové prostředky pro virtuální instrumentaci (3 týdny)
Blok C - projekt 1 - tvorba aplikace v jazyce SCPI (2 týdny)
Blok D - NI DAQmx základy (2 týdny)
Blok E - projekt 2 - tvorba aplikace s ovladači NI DAQmx (2 týdny)