Předmět: Global Imaging Methods

« Zpět
Název předmětu Global Imaging Methods
Kód předmětu NTI/GIM
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Magisterský
Rok studia nespecifikován
Semestr Zimní
Počet ECTS kreditů 5
Vyučovací jazyk Čeština, Angličtina
Statut předmětu Povinný, Povinně-volitelný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Vyučující
  • Kopecký Václav, prof. Ing. CSc.
  • Kotek Michal, Ing. Ph.D.
  • Liederhausová Darina, Ing. Ph.D., Ing.Paed.IGIP
Obsah předmětu
Přednášky: 1. Zdroje a detektory optického záření a vlastnosti koherentního záření. 2. Laserová dopplerovská anemometrie (LDA) - dopplerovský model a interferenční model. 3. Geometrická uspořádání LDA, optická sonda LDA a její vlastnosti, dopplerovský signál. 4. Stopovací částice - dynamické a optické vlastnosti, koncentrace a sycení. 5. Komponenty systému LDA, Braggova cela a procesory LDA pro zpracování dopplerovského signálu. 6. Analýza dat LDA - momentová a spektrální analýza. Faktory ovlivňující LDA měření, limity a systematické chyby. 7. Metoda PIV (Particle Image Velocimetry) - principy záznamu a analýzy PIV obrazů, uspořádání komponent systému. 8. Metody zpracování PIV záznamů. 9. Systematické chyby a limity PIV metody. 10. Metoda 3D PIV a Time Resolved PIV - rozšíření PIV metody, interpretace 3D a vyhodnocení časových dat 11. Metoda Micro PIV a její aplikace v microfluidice. 12. IPI metoda pro diagnostiku a vyhodnocení charakteristik sprejů a bublinek - principy, interpretace výsledků 13. Metody PLIF - princip fluorescence, měření teplotních polí, koncentrací mísených kapalin a pH. 14. Metody kvantitativní vizualizace, využití vysokorychlostní záznamové techniky a vyhodnocení dat Cvičení: 1. Výpočty základních charakteristik optické sondy laserového dopplerovského anemometru. 2. Sestavení a seřízení optiky laserového dopplerovského anemometru. 3. Měření dopplerovských frekvencí a praktická demonstrace interferenčního modelu. 4. Příprava experimentu a LDA měření rychlostních polí za tryskou. 5. Zpracování a analýza výsledků LDA měření. 6. Praktické demonstrace funkce základních komponent PIV systému. 7. Sestavení PIV systému pro demonstrační experiment. 8. Měření praktických úloh metodou PIV, práce s řídícím a analyzačním softwarem. 9. Zpracování výsledků měření a vizualizace proudových polí. 10. Sestavení experimentu pro Micro PIV a demonstrační měření. 11. Sestavení experimentu a systému pro měření sprejů metodou IPI, záznam a vyhodnocení dat 12. Měření teplotních polí metodou PLIF - sestavení systému, metody kalibrace, analýza teplotních polí 13. Validace a interpretace výsledků získaných metodami Global Imaging. 14. Vizualizační metody - stínová metoda, sledování objektů vysokorychlostním snímáním, synchronizace záznamového systému s experimentálním zařízením

Studijní aktivity a metody výuky
Monologický výklad (přednáška, prezentace, vysvětlování), Dialogické metody (diskuze, rozhovor, brainstorming), Samostatná práce studentů (studium textů, literatury, problémové úkoly,výzkum, pisemná práce), Demonstrace, Laboratorní praktika
  • Účast na výuce - 56 hodin za semestr
  • Příprava na zápočet - 18 hodin za semestr
  • Příprava na zkoušku - 46 hodin za semestr
  • Příprava na laboratorní měření, zpracování výsledků - 30 hodin za semestr
Výstupy z učení
Předmět shrnuje vybrané partie optických metod měření v experimentální mechanice tekutin a vícefázových prostředí, které nacházejí uplatnění v aplikovaném výzkumu a průmyslové praxi. Studenti se seznámí s moderními kvantitativními vizualizačními metodami zahrnujícími zejména metody laserové anemometrie (LDA, PIV, Micro PIV, Time Resolved PIV), bezdotyková měření teplotních i koncentračních polí (PLIF), určování charakteristik sprejů (IPI) apod. Přednášená témata jsou doplněna praktickými aplikacemi ve výzkumných laboratořích Technické univerzity v Liberci.
Student se seznámí s vybranými partiemi optických a bezdotykových metod měření a získá základní znalosti zejména o laserové anemometrie a bezdotykových měřeních teplotních polí., včetně praktických aplikací. Získané znalosti tj. fakta, souvislosti a metodika umožní studentovy orientaci v komplexních měřicích metodách a experimentech interdisciplinárního charakteru.
Předpoklady
Základní znalosti z matematiky a fyziky.

Hodnoticí metody a kritéria
Kombinovaná zkouška

Podmínkou zápočtu je aktivní účast na cvičeních. Podmínkou zkoušky je správné zodpovězení zadaných otázek.
Doporučená literatura
  • Kopecký, V.:. Laserová anemometrie v mechanice tekutin. Liberec, 2008. ISBN 978-80-7399-357-3.
  • Raffel, M., Willert, C., Kompenhans, J.:. Particle Image Velocinetry.. Springer, 1998. ISBN 3-540-6368.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr
Fakulta: Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studijní plán (Verze): Aplikované vědy v inženýrství (2016) Kategorie: Speciální a interdisciplinární obory 2 Doporučený ročník:2, Doporučený semestr: Zimní