Nedestruktivní měření tloušťky ledu – Ing. Tomáš Pícha

Anotace:

Disertační práce na téma nedestruktivní měření tloušťky ledu je zaměřena na návrh a ověření jednoduché, rychlé a spolehlivé metody vhodné pro průběžné lokální měření tloušťky ledu na vodních plochách, včetně návrhu a realizace vlastního senzoru a měřicí jednotky. Úvodní část práce je zaměřena na literární rešerši z oblasti problematiky měření tloušťky ledu. Na jejím základě byla navržena vlastní měřicí metoda využívající kapacitního principu, kde vyhodnocování tloušťky ledu spočívá ve využití významného rozdílu relativní permitivity ledu a vody. Tato prostředí v průběhu zámrazu a tání mění své poměrové zastoupení, což se projevuje změnou kapacity na výstupu senzoru. Pro tuto metodu byla navržena a realizována vhodná kapacitní sonda a měřicí jednotka založená na principu, při kterém je míra tloušťky ledu převedena na změnu frekvence oscilátoru do jehož obvodu je sonda zapojena a přímo určuje jeho frekvenci kmitů. Pro výsledný měřicí systém proběhlo ověření jeho funkčnosti a reprodukovatelnosti dosažených výsledků v laboratorních podmínkách. Pro tento systém byla určena standardní kombinovaná nejistota typu C jejíž velikost byla pro daný měřicí rozsah sondy 0-180 mm stanovena v intervalu 7,8-8,8 mm tloušťky ledu. …víceméně

Abstract:

The thesis on topic non-destructive measurement of ice thickness is focused on design and verification of simple, fast and reliable method suitable for continuous local measurement of ice thickness on water surfaces, including design and performance of its own sensor and measuring unit. The initial part of the thesis is focused on literature research in field of ice thickness measurement. On this study, new method of measurement was designed based on capacitance principle, in which evaluation of ice thickness is based on significant difference between relative permittivity of ice and water. These media change their proportional distribution during freezing and melting, which is expressed by change of capacitance at sensor output. The suitable capacitive probe and measuring unit for this method was designed and performed, based on principle where ice thickness measure is converted to change in frequency of oscillator into whose circuit the probe is connected and directly determines its oscillation frequency. Final measurement system was verified in terms of functionality and reproducibility of results in laboratory conditions. For this system, standard combined uncertainty of type C was determined, its value was determined in interval of 7,8-8,8 mm of ice thickness for the probe measurement range (0-180 mm). …víceméně