UFPA124 Fyzikální metody a principy měření veličin char. životní prostředí I

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2022
Rozsah
2/0/0. 3 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Ing. Iveta Bryjová (přednášející)
Ing. Miroslav Vala, CSc. (přednášející)
Garance
Ing. Miroslav Vala, CSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Předpoklady
UFPA112 Zákl. elektř. a magnet.
Znalosti z předchozího studia předmětu Elektronika I na úrovni zápočtu.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět poskytne posluchačům základní fyzikální znalosti v oblasti fyzikálních veličin determinujících životní prostředí a měřících metod a principů měření aplikovatelných na jejich měření. Předmět je rozdělen na dvě části. Tato část I zahrnuje fyzikální teorii, fyzikální metody a principy měření, které jsou relevantní pro problematiku měření hluku, chvění a vibrací. Důraz je kladen na fyzikální podstatu problému a aplikaci fyzikální teorie na oblasti měření hluku, chvění a vibrací a na škodlivé účinky tohoto působení na mechanické soustavy a biologické objekty a fyzikální principy ochrany.
Osnova
  • Základy teorie oscilací a vlnění. Vznik kmitavého pohybu, jeho kinematika a energie. Tlumené, netlumené a nucené kmity. Skládání a rozklad kmitů, rázy, harmonická kmitání. Příčné a podélné postupné vlnění, stojaté vlnění.
    Prostorové vlnění. Základní vztahy ve vlnových polích. Vlnoplochy, vlnová rovnice, Huychensův princip, rychlost šíření prostorových vln. Energie přenášená vlněním, intenzita vlnění, zvukové pole, odraz a lom vlnění, interference a ohyb prostorových vln, Dopplerův privcip.
    Základy prostorové akustiky. Zvukové pole v uzavřených prostorách z hlediska vlnové teorie, hustota zvukové energie. Odraz zvuku od rovinných a zaoblených ploch. Dozvuk a doba dozvuku, ozvěna.
    Fyziologická akustika. Stavba a činnost sluchového orgánu, oblast a práh slyšitelnosti, směrové slyšení. Základní veličiny akustické, frekvence, hladina intenzity a hladina akustického tlaku, subjektivní hlasitost ? son, zkreslení. Působení hluku na sluch a organismus člověka a biologické objekty a fysikální principy ochrany proti hluku.
    Měření základních akustických veličin. Měření akustického tlaku. Měření akustického tlaku v akustických polích. Měřící mikrofony ? principy a základní charakteristiky mikrofonů pro měření akustického tlaku.
    Měření a hodnocení hlučnosti prostředí. Přístrojová technika pro měření zvuku a hluku. Zvukoměry, pásmové filtry a spektrální analyzátory. Hlukové dozimetry. Měření hluku a hlučnosti strojů a průmyslových zařízení, motorových vozidel a dopravy, měření hluku letecké dopravy. Hluková zátěž obyvatelstva v životním a pracovním prostředí, hlukové mapy.
    Vibrace a chvění. Mechanické kmitání a chvění pevných těles a mechanických soustav. Časové průběhy vibrací, deterministické a náhodné vibrace, přenos vibrací na mechanické soustavy, přenos vibrací na člověka, způsob a místo přenosu vibrací, vibrace přenášené zvláštním způsobem. Rezonanční jevy. Působení vibrací a chvění na mechanické soustavy a biologické objekty.
    Měření chvění a vibrací. Měření výchylky, rychlosti a zrychlení. Měření zrychlení akcelerometry, základní charakteristiky akcelerometru, elektrický náhradní obvod. Elektromechanické a piezoelektrické akcelerometry a jejich specifika. Zásady pro měření s akcelerometry. Impulsové měřící metody. Přístrojová technika pro měření a záznam chvění a vibrací. Počítačem podporovaná měření ? CAM.
    Metody zpracování diagnostických signálů. Měření a vyhodnocování spekter signálů. Agoritmus FFT a jeho vlastnosti, frekvenční rozsah analýzy, antialiasingová filtrace, měření výkonové spektrální hustoty, průměrování spekter. Číslicové zpracování signálu A/D převodníky a digitální filtrace. Interpretace FFT spekter a IFFT transformace.
Literatura
    doporučená literatura
  • Vala. Fyzikální metody a principy měření veličin....I. Opava, 2008. info
  • Vala. Fyzikální metody a principy měření veličin....II. Opava, 2008. info
  • Jerhotova. Teorie elektromagnetického pole. 2003. ISBN 80-86167-15-1. info
  • Konig. Neviditelná hrozba? Praha, 2002. ISBN 80-86167-15-1. info
  • Svačina, J. Elektromagnetická kompatibilita. Brno, 2001. info
  • Main I. G. Kmity a vlny ve fyzice. Academia, Praha, 1990. info
  • Hofmann D. Priemyselná meracia technika. Bratislava, 1981. info
  • Landau L. D., Lifšic J. M. Úvod do teoretickej fyziky 1 - Mechanika a elektrodynamika. ALFA/ Mir, Bratislava, 1980. info
Výukové metody
Přednášení
Přednáška s aktivizací
Projekce (statická, dynamická)
Individuální konzultace
Metody hodnocení
Známkou
Zápočet
Projekt (zápočtový, semestrální, seminární)
Informace učitele
Účast na cvičeních min. 75%
Vypracování zadaných seminárních prací
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 1994, léto 1995, léto 1996, léto 1997, léto 1998, léto 1999, léto 2000, léto 2001, léto 2002, léto 2003, léto 2004, léto 2005, léto 2007, léto 2008, léto 2009, léto 2010, léto 2011, léto 2012, léto 2013, léto 2014, léto 2015, léto 2016, léto 2017, léto 2018, léto 2019, léto 2020, léto 2021, léto 2023.