Nízkoúrovňová měření
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Disertační práce se zabývá metodami a metodikou nízkoúrovňových měření, které aplikuje na měření koncentrace vzdušných iontů. Postupně jsou určovány rozhodující jevy mající vliv na změřenou koncentraci vzdušných iontů a to tak, aby byly postihnuty při zhodnocení nejistoty měření. Cílem práce je metodicky popsat postup a požadavky na metrologický proces nízkoúrovňových měření s ohledem na věrohodnost procesu, tedy prvky opakovatelnosti, eliminace chyb a definování a popsatelnosti nejistot měření. Takto stanovená metodika skýtá například možnost dlouhodobého sledování koncentrace vzdušných iontů v extrémních podmínkách, jako jsou jeskyně, prostory s vysokou vlhkostí a teplotou. Při použití běžných metod určení spektra pohyblivosti vzdušných iontů se rušivě projevuje fluktuace koncentrace vzdušných iontů v čase a do procesu vstupují další rušivé vlivy. V experimentální části práce byly testovány rozdílné varianty uspořádání měřicího zařízení - sběrné elektrody a polarizačního kondenzátoru na dosažení nejvýhodnějšího rozložení elektrostatického pole v senzoru - aspiračním kondenzátoru (AK). Na metodické potlačení vlivu měření nežádoucích fluktuací koncentrace vzdušných iontů při průběhu měření saturačních charakteristik je aplikována/využita numerická metoda nejmenších čtverců jako podpůrného aparátu. Jedná se o hybridní metodu popisu a evaluace experimentálního modelu. V druhé části disertační práce je metodika nízkoúrovňových měření doplněna poznatky z odlišné části fyzikálních měření; je věnována pozornost metodice měření mrznoucího potenciálu. Oblast měření mrznoucího potenciálu jako metodu experimentálního procesu při fázových změnách vzorku se dosud aktuálně a dostatečně metrologicky nepodařilo popsat, jsou zde oblasti, které si zaslouží další vědeckou pozornost. V předložené práci se autor problematikou zabýval, metodicky řešil stav, při kterém nejsou dostupné a tedy i porovnatelné výsledky měření mrznoucího potenciálu publikovaných více autory. Navržená metodika byla použita v aplikovaném výzkumu při realizaci měřicí aparatury pro účely experimentálních měření mrznoucího potenciálu chemicky definovaných vzorků a ze získaných výsledků lze metodicky vyvodit závěry s vyhodnocením vlivů, které způsobují diference naměřených dat a lze je dále také konfrontovat s pracemi dalších vědeckých pracovišť
The doctoral thesis presents methods for low-level measurements, which are exemplified by the general measurement of air ion concentration. Within the first section, the author progressively identifies certain critical effects influencing the concentration of air ions, and these effects are to be considered in evaluating the uncertainty of the measured concentrations. Thus, the thesis aims to provide a systematic description of the procedures and requirements related to low-level measurements; the proposed description then involves a discussion of the process reliability requirements, namely the factors of repeatability, elimination of errors, and definition and describability of measurement uncertainties. Such methodology facilitates, among other activities, the long-term monitoring of air ion concentration in extreme environments, including caves or spaces characterized by high temperatures and humidity. The use of common methods for determining the air ion mobility spectrum is accompanied by a number of disturbing effects, such as spurious fluctuation in the concentration of air ions in time. The experimental section of the thesis describes the testing of different configurations of the measuring device (a collecting electrode and a polarization capacitor); at this stage, we seek the most advantageous distribution of the electrostatic field in the sensor – a Gerdien tube. The systematic suppression of the influence of spurious fluctuations in air ion concentration during the measurement of saturation characteristics is carried out with the least-squares numerical method (as a supporting element), a hybrid technique to describe and evaluate the experimental model. In the second part of the thesis, the methodology of low-level measurement is complemented with procedures for the measurement of freezing potential. This latter domain, as an overall experimental approach applicable during phase changes of the sample, has hitherto not been sufficiently characterized from the metrological perspective, in an up-to-date manner; several subregions of the said domain remain somewhat obscured and deserve significantly more attention. In the given context, this thesis systematically considers a problem where comparable measurement results produced by multiple authors are not available. The measuring methodology proposed herein was utilized in applied research to facilitate the fabrication of an apparatus for the experimental measurement of freezing potential in pre-defined samples; the obtained results then lead us to conclusions with respect to the evaluation of effects that cause differences in the measured data, and the results can be further compared with those obtained by other researchers investigating the given segment of the problem.
The doctoral thesis presents methods for low-level measurements, which are exemplified by the general measurement of air ion concentration. Within the first section, the author progressively identifies certain critical effects influencing the concentration of air ions, and these effects are to be considered in evaluating the uncertainty of the measured concentrations. Thus, the thesis aims to provide a systematic description of the procedures and requirements related to low-level measurements; the proposed description then involves a discussion of the process reliability requirements, namely the factors of repeatability, elimination of errors, and definition and describability of measurement uncertainties. Such methodology facilitates, among other activities, the long-term monitoring of air ion concentration in extreme environments, including caves or spaces characterized by high temperatures and humidity. The use of common methods for determining the air ion mobility spectrum is accompanied by a number of disturbing effects, such as spurious fluctuation in the concentration of air ions in time. The experimental section of the thesis describes the testing of different configurations of the measuring device (a collecting electrode and a polarization capacitor); at this stage, we seek the most advantageous distribution of the electrostatic field in the sensor – a Gerdien tube. The systematic suppression of the influence of spurious fluctuations in air ion concentration during the measurement of saturation characteristics is carried out with the least-squares numerical method (as a supporting element), a hybrid technique to describe and evaluate the experimental model. In the second part of the thesis, the methodology of low-level measurement is complemented with procedures for the measurement of freezing potential. This latter domain, as an overall experimental approach applicable during phase changes of the sample, has hitherto not been sufficiently characterized from the metrological perspective, in an up-to-date manner; several subregions of the said domain remain somewhat obscured and deserve significantly more attention. In the given context, this thesis systematically considers a problem where comparable measurement results produced by multiple authors are not available. The measuring methodology proposed herein was utilized in applied research to facilitate the fabrication of an apparatus for the experimental measurement of freezing potential in pre-defined samples; the obtained results then lead us to conclusions with respect to the evaluation of effects that cause differences in the measured data, and the results can be further compared with those obtained by other researchers investigating the given segment of the problem.
Description
Keywords
Nízkoúrovňová měření, Aspirační kondenzátor, AK, vzdušné ionty, metodika měření, vysokoimpedanční měření, speleoterapie, mrznoucí potenciál, kryogenika., Low-level measurement, Gerdien tube, air ions, measurement methodology, high impedance measurement, speleotherapy, freezing potencial, cryogenics.
Citation
ROUBAL, Z. Nízkoúrovňová měření [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2016.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Teoretická elektrotechnika
Comittee
prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jan Čermák, CSc. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (člen)
prof. Ing. Lubomír Brančík, CSc. (člen)
prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc. (člen)
prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc. (člen)
prof. Ing. Jozef Sláma, CSc. (člen)
Ing. Bohumil Král, CSc. (člen)
doc. Ing. Petr Koňas, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc. - oponent (člen)
prof. Dr. Ing. Josef Lazar - oponent (člen)
Date of acceptance
2016-03-23
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení