Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (15.11.2012)
Předmět je koncipován jako průřez fyzikálních principů, metodik měření, přístrojů a snímačů používaných v laboratořích pro měření následujících veličin: intenzity osvětlení, vibrací, vlhkosti v plynech, kapalinách a pevných látkách, hmostnosti, vakua, tvrdosti, drsnosti a profilu povrchů, elektrických veličin, elektrického a elektromagnetického pole a ionizačního záření. Studenti se rovněž seznámí s možností tvorby virtuálního měřicího přístroje pro snadné vyčítání dat z experimentů.
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (02.07.2013)
The course is designed as a cross-section of physical principles, methodologies, measurement devices and sensors used in laboratories to measure the following variables: light intensity, vibration, moisture in gases, liquids and solids, weight, vacuum, hardness, roughness and surface profile, electrical quantities, electric and electromagnetic fields and ionizing radiation. Students will also learn about the virtual measuring devices for easy data reading from experiments.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: SMIDOVAL (15.12.2012)
Studenti budou umět:
Vybrat vhodné přístroje a zařízení pro řešení jejich diplomových prací či pracovních úkolů v praxi.
Zapojit, nastavit a používat široké spektrum laboratorních přístrojů.
Zkonstruovat jednoduchý virtuální měřicí přístroj a odečíst data z experimentu.
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (02.07.2013)
Students will be able to:
Select the appropriate tools and equipments to deal with their diploma thesis or practice tasks.
Connect, setup and use a wide range of laboratory instruments.
Construct a simple virtual measuring device and read data from the experiments.
Literatura -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (19.11.2012)
Z: Stephen A. Dyer, Survey of Instrumentation and Measurement, Wiley-Interscience, New York, 2001, 0-471-39484-X
Z: Béla G. Lipták, Instruments Engineers' Handbook, CRC Press, Boca Raton, 2003, 0-8493-1083-0
Poslední úprava: Fialová Jana (26.09.2013)
R: Stephen A. Dyer, Survey of Instrumentation and Measurement, Wiley-Interscience, New York, 2001, 0-471-39484-X
R: Béla G. Lipták, Instruments Engineers' Handbook, CRC Press, Boca Raton, 2003, 0-8493-1083-0
Studijní opory -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (15.11.2012)
http://ufmt.vscht.cz/cs/elektronicke-pomucky.html
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (02.07.2013)
http://ufmt.vscht.cz/cs/elektronicke-pomucky.html
Metody výuky -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (19.11.2012)
Přednášky a laboratoře. Individuální projekt.
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (02.07.2013)
Lectures and laboratories. Individual project.
Požadavky ke zkoušce (Forma způsobu ověření studijních výsledků) -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (15.11.2012)
Písemná a ústní zkouška.
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (02.07.2013)
Written and oral examination.
Sylabus -
Poslední úprava: SMIDOVAL (15.12.2012)
1. Měření podmínek experimentu v laboratoři: Veličiny ovlivňující přesnost měření. Obecné metody měření tlaku a teploty, dataloggery. Vliv složení okolní atmosféry na experiment, měření rychlosti proudění a vlhkost vzduchu. Měření intenzity osvětlení, fotometry, kolorimetry. Měření vibrací, akcelerometry. Měření hluku.
2. Měření vlhkosti v plynech: Teoretické základy, používané jednotky. Psychrometry, optické a vibrační hygrometry, využití adiabatické expanze, elektrolytické snímače. Dilatační, odporové, kapacitní vlhkoměry a rezonanční senzory. Spektrální metody měření vlhkosti (UV, VIS, IR, oblast mikrovln).
3. Měření vlhkosti v kapalinách a pevných látkách: Chemické metody, Karl Fisherova titrace, automatické titrátory. Stanovení vlhkosti sušením. Termogravimetrie a diferenciální termická analýza pro stanovení vlhkosti. Lyofilizace. Separační metody (destilace, dekantace, extrakce, chromatografie). Spektrální metody. Vodivostní metody a kapacitní čidla. Mikrovlnná a neutronová moderační metoda.
4. Vážení: Teoretické základy vážení, jednotky. Pákové (rovnoramenné, nerovnoramenné a kyvadlové), pružinové, konzolové a torzní váhy. Tenzometrické, piezoelektrické, magnetoelastické a indukční váhy. Optické a kapacitní snímače vah. Mikrováhy, váhy na bázi křemíkového rezonátoru a senzoru s povrchovou akustickou vlnou. Využití mikroskopie atomárních sil při vážení malých hmotností. Hydraulické a pneumatické váhy. Průmyslové váhy.
5. Měření času, frekvence a fáze: Přístroje a elektrické obvody pro měření frekvence. Čítače. Oscilátory. Atomové hodiny. Časová synchronizace přístrojů.
6. Vakuové aparatury: Typy a princip funkce vývěv. Mechanické vývěvy (olejové a bezolejové rotační, turbomolekulární, membránové a Rootsovy). Difúzní vývěvy. Sorpční a kondenzační vývěvy. Měření vakua, vakuometry. Hledače netěsností.
7. Přístroje pro měření elektrických veličin: Obecné přístroje pro měření elektrického napětí, proudu a odporu (digitální multimetry, ohmmetry). Elektrometry. Osciloskopy. Můstkové měřiče kapacity a indukce. Impedanční analyzátory. Generátory funkcí. Zesilovače. Wattmetry. Způsoby zapojení a limity použití.
8. Metody měření elektrických veličin: Měření elektrického náboje (v objemu, na povrchu, v prostoru). Metody měření elektrického proudu, induktance, kapacitance a napětí. Měření elektrického výkonu.
9. Měření elektrické vodivosti v pevných látkách: Dvoubodová a čtyřbodová metoda. Metoda Van der Pauw.
10. Měření elektromagnetického a magnetického pole: Snímače elektrického a magnetického pole. Optické snímače EM pole. Měření vlnové délky. Fotodetektory, detektory dlouhovlnného záření. Hallův jev a Hallova sonda.
11. Měření ionizačního záření: Zdroje radioaktivního záření. Ionizační detektory.
12. Přístroje pro charakterizaci povrchů: Měření tvrdosti. Měření drsnosti povrchu. Profilometry, mikroskopie atomárních sil. Optické metody měření tloušťky vrstev. Elipsometrie.
13. Kalibrace přístrojů: Přístroje pro generování definované koncentrace plynů a par.
14. Sběr a zpracování experimentálních dat: Virtuální instrumentace. Softwarové vybavení.
Poslední úprava: Fialová Jana (26.09.2013)
1. Measurement of conditions of the laboratory experiment: Variables affecting measurement accuracy. General methods of pressure measurement and temperature data loggers. Influence of the atmosphere composition on experiment, measurement of flow velocity and humidity. Measurement of light intensity, photometers, colorimeters. Measurement of vibration, accelerometers. Noise measurements.
2. Humidity measurement in gases: Theory, units. Psychrometry, optical and vibrational hygrometers, the use of adiabatic expansion, electrolytic sensors. Dilatation, resistive, capacitive hygrometers and resonant sensors. Spectral techniques (UV, VIS, IR, microwaves).
3. Humidity measurement in liquids and solids: Chemical methods, Karl Fisher titration, automatic titrators. Determination of water content by drying. Thermogravimetry and differential thermal analysis for the determination of moisture. Lyophilization. Separation methods (distillation, decantation, extraction, chromatography). Spectral methods. Conductivity method and capacitive sensors. Microwave and neutron moderation method.
4. Weighing: Theory, units. Lever, spring, cantilever and torsion balance. Strain, piezoelectric, inductive and magnetoelastic weight. Optical and capacitive sensors weights. Microbalance, balances based on QCM or SAW sensor. The use of atomic force microscopy for measuring of small masses. Hydraulic and pneumatic weight. Industrial scales.
5. Measurement of time, frequency and phase: Devices and circuits for frequency measurement. Counters. Oscillators. Atomic clocks. Time synchronization devices.
6. Vacuum apparatuses: Types and operating principles of vacuum pumps. Mechanical pumps (oil and oil-free rotary, turbomolecular, membrane and Roots). Diffusion pump. Sorption and condensation pumps. Measurement of vacuum, gauges. Leak detectors.
7. Instruments for measuring of electrical quantities: General instruments for measurement of voltage, current and resistance (digital multimeters, ohmmeters). Electrometers. Oscilloscopes. Bridge meters for measurement of capacity and induction. Impedance analyzers. Function generators. Amplifiers. Connection methods and limits for use.
8. Methods for measurement of electrical parameters: measurement of electric charge (in volume, on the surface, in the area). Methods for measurement of electrical current, inductance, capacitance and voltage. Measurement of electrical power.
9. Measurement of electrical conductivity in solids: Two-point and four-point method. Van der Pauw method.
10. Measurement of electromagnetic and magnetic fields: Sensors of electric and magnetic fields. Optical sensors. Measurement wavelength. Photodetectors, longwave radiation detectors. Hall effect and Hall effect sensor.
11. Measurement of ionizing radiation: Sources of radiation. Ionization detectors.
12. Apparatus for surface characterization: Measurement of hardness. Measurement of surface roughness. Profilers, atomic force microscopy. Optical methods for measuring of the layer thickness. Ellipsometry.
13. Calibration devices: Devices for generation of defined concentration of gases and vapors.
14. Collection and processing of experimental data: Virtual instrumentation. Software equipment.
Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: TAJ444 (03.10.2013)
Fyzika I
Poslední úprava: TAJ444 (03.10.2013)
Physics I
Podmínky zakončení předmětu (Další požadavky na studenta) -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (19.11.2012)
Úspěšné složení písemné a ústní zkoušky.
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (02.07.2013)
Passing a written and oral examination.
Zátěž studenta
Činnost
Kredity
Hodiny
Konzultace s vyučujícími
0.5
14
Účast v laboratořích (na exkurzi nebo praxi)
1.5
42
Obhajoba individuálního projektu
0.5
14
Účast na přednáškách
1
28
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi