KOUTNÝ, P. Relativní snímač polohy [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2013.
Diplomová práce navazovala na předchozí semestrální projekty. Cílem práce byl návrh a realizace elektrodynamického snímače pro měření vzájemných relativních kmitů dvou povrchů a optimalizovat parametry snímače z hlediska jeho geometrických rozměrů a citlivosti. Student dokázal samostatně nastudovat potřebné znalosti a prokázal i odpovídající odborné znalosti při provádění potřebných měření a jejich zpracování. Pracoval iniciativně a samostatně, řešenému problému věnoval čas během celého semestru, dílčí výsledky průběžně konzultoval. Mezi největší problémy, se kterými se musel vypořádat, patřil požadavek na provedení simulací na běžně dostupném HW. To vedlo k nutnosti se intenzivně věnovat i optimalizaci samotného způsobu výpočtu simulovaných závislostí. Jeho práci na projektu hodnotím stupněm A/90b
Úkolem diplomanta bylo navrhnout a realizovat snímač relativního pohybu na elektrodynamickém principu včetně citlivostní analýzy základních konstrukčních parametrů snímače ve vhodném simulačním prostředí a jejich ověření na prakticky realizovaném vzorku. Zadání diplomové práce patří ke složitějším a odpovídá úrovni kladené na diplomovou práci. Předpokládá teoretické znalosti z oblasti elektromagnetických polí a jejich modelování, zvládnutí softwarového nástroje pro výpočet těchto polí pomocí konečných prvků a dále návrh a realizaci praktických experimentů pro ověření simulacemi dosažených závěrů. Je možné konstatovat, že zadání bylo bez výhrad splněno. Diplomant systematicky postupuje od teoretického rozboru principu elektrodynamického snímače a definice základních pojmů v oblasti elektromagnetismu, až k aplikacím těchto snímačů v Coriolisových průtokoměrech pro měření vzájemné polohy trubic. Přehled konkrétních řešení měření vzájemné polohy měřicích trubic průtokoměru diplomant přehledně uvádí v rámci provedeného patentového průzkumu. Na základě teoretického rozboru a doposud známých konstrukčních řešení zvolil základní koncepci elektrodynamického snímače s permanentním magnetem pohybujícím se souose uvnitř cívky a tuto konstrukci podrobil citlivostní analýze pomocí simulačního nástroje COMSOL Multiphysics a Matlabu. COMSOL využil pro modelování magnetického pole v okolí permanentního magnetu a jeho výsledky následně zpracoval v Matlabu pro získání očekávaných elektrických napětí indukovaných v cívce elektrodynamického snímače. Diplomant provedl také rozsáhlou sadu praktických měření na několika navržených konstrukcích snímače, kde sledoval zejména vliv rozměrů a vzájemné polohy cívky a magnetu na maximální možné indukované napětí. Bohužel v některých případech se teoretické předpoklady získané simulací praktickým měřením nepotvrdily, což mohlo být způsobeno příliš idealizovaným modelováním magnetického pole v okolí magnetu oproti reálnému vzorku. Jednalo se zejména o hodnotu maximálního indukovaného napětí (simulace vykazovala poloviční hodnotu napětí oproti měření) a závislosti tohoto napětí na vyosení magnetu vůči cívce, kde teoretické předpoklady dokonce udávaly opačný trend závislosti. Na základě zjištění těchto rozdílů se diplomant pokusil ověřit vlastnosti použitého magnetu (vytvořené magnetické pole v jeho blízkosti) a porovnat je s teoretickým, modelovaným, předpokladem. Zde se ukázala určitá osová nesymetrie magnetického pole nad povrchem reálného magnetu (způsobená pravděpodobně konstrukčně), kterou však model v COMSOLu nepředpokládal. Závěry práce jsou jasně vymezeny a jejich užitná hodnota je vysoká. Jedinou vadou je chybějící důslednější analýza u výsledků, kde se výrazněji rozcházely simulované a prakticky naměřené hodnoty. Práce je členěna do 3 hlavních kapitol, v celkovém rozsahu textové části 57 stran. Struktura práce je logicky uspořádána a rozsah jednotlivých kapitol odpovídá jejich důležitosti. Nejrozsáhlejší část práce (kapitola 3, 44 stran), obsahující popis a výsledky provedených simulací a na ně navazující praktická měření, je možné považovat za výhradně vlastní práci diplomanta. V první části této kapitoly diplomant popisuje problematiku tvorby modelu magnetu v prostředí COMSOL a uvádí dosažené výsledky rozložení magnetického pole v blízkosti magnetu získané modelováním pomocí konečných prvků. Správnost teoretického výpočtu magnetického toku cívkou implementovaný v prostředí Matlab ověřil pomocí přímého výpočtu tohoto integrálu v prostředí COMSOL. Bohužel při vyhodnocení odchylky se dopustil chyby při výpočtu relativní chyby, kde uvádí místo poměrové hodnoty hodnotu absolutní. Tím opticky výrazně navyšuje odchylku mezi oběma výpočetními postupy (až 40%) oproti skutečnosti (méně než 20%). Na tuto část navazuje popis praktických měření a diskuse dosažených výsledků. Písemný dokument je zpracován pečlivě, objevuje se pouze několik málo překlepů a typografických chyb. Jde zejména o chybně kurzívou psané jednotky fyzikálních veličin. Po grafické stránce je práce na velmi dobré úrovni. Měl bych jen výtku k některým schematickým nákresům uspořádání magnetu a cívky, kdy je možné vzájemnou polohu mylně interpretovat – cívka se nachází vedle magnetu (např. obr. 28), apod. Diplomant se také dopouští jedné terminologické nepřesnosti, používá termín „koercivita“, ale ustálenější tvar, i podle odborné literatury je koercitivita. Práce obsahuje na přiloženém DVD kompletní zdrojové kódy v Matlabu pro výpočet elektrických veličin indukovaných v cívce snímače a dále podpůrné rutiny pro načtení dat z COMSOLu a export výsledků do souboru. Práce s literaturou je na dobré úrovni, stejně tak i rozsah provedeného patentového průzkumu. Použitá literatura je v práci dostatečně citována. I přes uvedené drobné výtky se domnívám, že práce svědčí o inženýrských schopnostech diplomanta a doporučuji ji k obhajobě.
eVSKP id 66267