Detail předmětu

Nedestruktivní diagnostika a fyzika dielektrik

FEKT-MNDDAk. rok: 2019/2020

Předmět se věnuje dvou moderním oblastem diagnostiky materiálů, tj. dielektrické spektroskopii a akustické a elektromagnetické emisi.
Důraz je kladem na porozumění dané problematice, aplikovaní daných znalostí a praktické zkušenosti s diagnostikou materiálů.
Během semestru budou prezentovávána následující témata:
fyzikálních zákonitostí doprovázejících chování dielektrik a izolantů v elektrickém poli, polarizační děje v dielektrikách, chování materiálů ve stejnosměrném i střídavém elektrickém poli, základních aspektech vzniku vodivosti, dielektrické absorpce, dielektrických ztrát a elektrické pevnosti látek. Dále pak základními druhy elektroizolačních materiálů, jejich roztříděním vzhledem k odolnosti vůči degradačním činitelům, zejména teplotě a elektrickému namáhání.
Z oblasti akustické a elektrické emise se bude jednat o:
Vznik a šíření signálů akustické a elektromagnetické emise, typy diagnostických čidel, typy poruch v kompozitních systémech, analýza šumových spekter použití nízkošumových zesilovačů, vhodné techniky měření a stínění systémů.
Studenti si výrazně prohloubí znalosti v diagnostice materiálů, analýze dielektrických spekter, rozboru šumových spekter, programování v prostředí Matlab a komunikace po sběrnici GPIB, RS 232 či TCP-IP.

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat jednotlivé druhy polarizací v dielektrických materiálech
- pojmenovat principy vzniku jednotlivých polarizací a odhadnout frekvenční závislost dielektrického spektra
- identifikovat defekty v dielektrických systémech a rozpoznat degradační procesy v materiálech
- popsat jednotlivá šumová spektra a posoudit vliv šumu na charakteristické vlastnosti součástky
- vytovřit náhradní model pasivních i aktivních součástek
- definovat příčiny vzniku akustické či elektromagnetické emise a vytvořit matematický model
- realizovat základní měření akustické emise
- vytvořit měřicí algoristmus v prostředí Matlab s komunicí po sběrnicích GPIB, RS232 a TCP

Prerekvizity

Student by měl být schopen vysvětlit základní fyzikální jevy, analyzovat jednoduché elektronické obvody, znát základní programovací algoritmy v prostředí Matlab nebo C++. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia a platné přezkoušení pro kvalifikaci pracovníků pro samostatnou činnost (ve smyslu §6 Vyhlášky).

Doporučená nebo povinná literatura

Ambrózy, A.: Electrical Noise, Budapest, Academia, 1982,
Bryknar, Z.: Fyzika dielektrik, Ediční středisko ČVUT, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, 1. vyd., Praha, 1983
Buckingham, M.J. : Noise in Electronics Devices and Systems, London, John Willey, 1983,
Havriliak, S. Jr., Havriliak, S. J: Dielectric and Mechanical Relaxation in Materials: Analysis, Interpretation and Application to Polymers, Hanser/Gardner Publications, Inc., Cincinnati & Carl Hanser Verlag, München, 1997
Artbauer, J., Šedovic J., Adamec,V.: Izolanty a izolácie, Bratislava, ALFA, 1969,
Böttcher, C. J. F., Bordewijk, P.: Theory of Electric Polarization, 2. ed., Amsterdam, Elsevier, 1978,
Hawkins, W. L.: Polymer Degradation and Stabilization, 1. ed., Berlin, Springer-Verlag, 1984,
Hedvig, P.: Dielectric Spectroscopy of Polymers, Budapest, Akadmiai Kiadó & Adam Hilger, 1977,
Jellinek, H. H. G.: Aspects of Degradation and Stabilization of Polymers, 1. ed., Amsterdam, Elsevier, 1978,
Jonscher, A. J. K.: Dielectric Relaxation in Solids. 1. ed., London, Chelsea Dielectric Press, 1983

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Zahrnují přednášky, cvičení odb. základů a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

- Hodnocení laboratorních cvičení - 20 b (celkem 4 protokoly)
- Semestrální práce - 30 b (2 semestrální práce s obhajobou)
- Závěrečná zkouška - 50 b

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Elektrické pole, indukce, úvod do dielektrické spektroskopie
2. Dipólový moment, dielektrikum, izolant,
3. Dielektrická polarizace ve střídavém i stejnosměrném el. poli
4. Matematický popis dielektrických materiálů
5. Chování dielektrických spekter v závislosti na teplotě, tlaku a vlhkosti
6. Popis relaxačních procesů a jejich interpretace
7. Akustická emise, historický vývoj vlněmí podélné, příčné
8. Snímače akustické emise, přístrojové vybavení pro měření akustického signálu.
9. Parametry pro posouzení poruch, lokalizace poruch.
10. Akustická emise v kompozitech, akustická emise ve stavebních materiálech.
11. Elektromagnetická emise, její interpretace, snímače.
12. Metody pro zvýšení imunity měřicích systémů.

Cíl

- získat všeobecný přehled o využití dielektrické spektroskopie v materiálových vědách i dalších inženýrských oborech,
- získat všeobecný přehled o využití akustické a elektromagnetické emise v materiálových vědách i dalších inženýrských oborech,
- definovat základní aspekty při analýze dielektrických materiálů
- identifikova základní dielektrická spektra a navrhnout vhodnou matematickou metedu
- definovat základní charakteristiky šumu
- identifikovat charakterické příznaky šuma a určit nápravná opatření pro pasivní součátky
- vytvářet měřicí algoritmy s běžnými měřicími přístroji na sběrnicích GPIB, RS232, TCP

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-EEN , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba
    obor M1-EVM , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba
    obor M1-MEL , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odb. zák.

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor