You are hereKA3

KA3


Klíčová aktivita 3: Inovace bakalářského studia Aplikované fyziky a Přístrojové fyziky ve smyslu podpory výuky předmětů směřujících k informačním technologiím

Informatika 1 sticky icon

Předmět: Informatika 1 (Struktura počítačů)

Katedra/Zkratka: KEF/INF1

Rok: 2016 2017

Garant: 'doc. Ing. Luděk Bartoněk, Ph.D.'

Anotace: Zobrazení informace v počítačových systémech. Základní logické členy a obvody ve výpočetní technice .Operační systémy .

Přehled látky:
1. Zobrazení informace v počítačových systémech. Číselné soustavy, polyadické soustavy, základní kódy význam kódů používané ve výpočetní technice. (hexadecimální (8421), BCD, Grayův kód, kódy p z n, kontrolní kódy), zabezpečení informace ve výpočetních systémech (parita, bezpečnostní - Hammingovy kódy). Kódování znaků a uložení v pamětích počítače 2. Základy matematické logiky z pohledu tvorby log. sítí. (Booleova algebra, minimalizace normální formy, Karnaughova metoda) zjednodušování logických funkcí, úplný systém logických funkcí, logické operátory 3. Základní logické členy a obvody ve výpočetní technice (klopné obvody kombinační, sekvenční klopné obvody, registry, kodéry, dekodéry, komparátory, registry, čítače multiplexory, 4. Základní aritmetické a logické binární operace (sčítání, odečítání, násobení a dělení v počítačových systémech), funkce řadiče. (paralelní, sériová sčítačka). 5. Paměti počítače, (operační paměť, polovodičové paměti, typy, použití v mikropočítačích). Vnější paměti počítače, typy, použití. (magnetické paměti, optické paměti, disková pole, zálohovací zařízení) princip ukládání dat na médium. 6. Způsoby spolupráce částí počítače. Externí, interní sběrnice mikropočítače, rozdělení podle funkce, charakteristika. 7. Obecný princip funkce počítače (Von Neumannova architektura), základní části mikropočítače, grafický adapter, klávesnice, standardní vst/výst. rozhraní, BIOS ? Setup). Schéma univerzálního mikroprocesoru, soubor instrukcí, rozdělení mikroprocesorů 8. V/V rozhraní - periferie (monitor, klávesnice, myš, tablet, světelné pero, scanner, tiskárny, plotry), způsob vytváření znaků, rozdělení podle funkce, typy a principy činnosti, rozdělení podle konstrukce. 9. AD/DA převodníky jako periferní zařízení počítačů (paralelní, s postupnou aproximací, s dvojitým pilovým průběhem a integračním obvodem). 10. Počítačové sítě, síťové technické prostředky, topologie, propojování lokálních sítí

Modelování a simulace sticky icon

Předmět: Modelování a simulace

Katedra/Zkratka: KEF/MOSI

Rok: 2016 2017

Garant: 'doc. Ing. Luděk Bartoněk, Ph.D.'

Anotace: Náplní předmětu jsou metody a prostředky modelování a simulace reálných nebo navrhovaných spojitých i číslicových systémů na analogových a číslicových počítačích zaměřené pro oblast aplikované fyziky.

Přehled látky:
1. Úvod - pojmy (identifikace, simulace) 2. Experiment (plánování, individualita, variabilita, verifikace, experimentální chyby) 3. Systém (vstupy, výstupy, stav, stavové veličiny, zpětné vazby) 4. Matematicky model (derivace, integrace, zpoždění) 5. Modelování systémů na počítačích (abstraktní, simulační model) 6. Základní pojmy z teorie systémů (prvek, charakteristika, klasifikace, spojitost, diskrétnost) 7. Základní princip analogového modelování (analogové zobrazení, základní lineární operační prvky a jednotky, řešení nejjednodušších diferenciálních rovnic) 8. Číslicový počítač (numerická integrace, Eulerova metoda, přesnost numerického řešení) 9. Modelování náhodných jevů (metody generování náhodných veličin, charakteristiky) 10. Základní pojmy a techniky při modelování a simulaci číslicových systémů (diagnostika logických obvodů, modelování poruch). 11. Příklad počítačového modelu neuronové sítě typu "zpětného šíření" (back-propagation)

Virtuální instrumentace v experimentech sticky icon

Předmět: Virtuální instrumentace v experimentech

Katedra/Zkratka: KEF/VIJF

Rok: 2016 2017

Garant: 'doc. RNDr. Jiří Pechoušek, Ph.D.'

Anotace: Studenti se v průběhu výuky seznámí s principy digitálního zpracování a analýzy signálů z detektorů ionizujícího záření předmětu. Prakticky si také ověří prezentované metody na moderních měřicích zařízeních používaných ve výzkumu.

Přehled látky:
1. Principy virtuální instrumentace - využití LabVIEW, aplikace výkonných DAQ zařízení, tvorba měřicích systémů s RTOS (PXI, CompactRIO, FPGA). 2. Techniky synchronizace a trigrování - synchronizace procesů zpracování a generování signálů, typy analogových a digitálních trigrů, možnosti "spouštění" měření. 3. Zpracování signálu z detektoru - typy detektorů (základní charakteristiky, výstupní signál), digitalizace signálu, DSP techniky zpracování/úpravy/analýzy signálu z detektoru - impulzů, optimalizace mrtvé doby spektroskopického systému. 4. Amplitudová a časová analýza signálu - princip měření SCA a MCA, metody potlačení a korekce překryvu impulzů v signálu, určování doby příletu fotonu/částice do detektoru (time-of-flight, TOF). 5. Realizace Mössbauerova spektrometru pomocí VI - principy DAQ pro MS, synchronizace procesů generování signálu rychlosti pohybu zářiče a analýzy signálu z detektoru, akumulace dat, realizace fyzikálního principu MS, typy MS. 6. Koincidenční metody měření - principy koincidenčních/antikoincidenčních systémů, použití DSP technik, využití TOF informace, měření doby života excitovaných jader, realizace Mössbauerova spektrometru s časovým rozlišením (TDMS). 7. Rozsáhlé jaderné experimenty - využití VI ve "světových" experimentech.

 

SkriptaUčební text (PDF 6,6 MiB)

Přihláška projektuVzorové úlohy (PDF 13 MiB)

Kniha Číslicové měřicí systémy pro aplikovanou fyziku

Číslicové měřicí systémy pro aplikovanou fyzikuV rámci projektu Moderní technologie ve studiu aplikované fyziky byla vydána kniha Číslicové měřicí systémy pro aplikovanou fyziku, věnovaná převážně popisu měřicích systémů, založených na LabVIEW.

Kniha je neprodejná a dostupná na Katedře experimentální fyziky.

Případové studie National Instruments

Firma National Instruments, výrobce systémů pro virtuální instrumentaci, publikoval brožuru Příručka případových studií, věnovanou přednáškám, které zazněly na akci NI Academic & Research Days. Jednu kapitolu (str. 128 brožury), věnovanou experimentům v jaderné fyzice, napsal dr. Pechoušek z Katedry experimentální fyziky.

Inovace předmětů Číslicové měřicí systémy 1–4

V rámci klíčové aktivity 3 byla navržena inovace stávajících předmětů Číslicové měřicí systémy 1–4. Na základě dlouhodobých zkušeností došlo ke změnám v hodinových dotací a obsah přednášek byl inovován i s ohledem na nově nakoupené vybavení laboratoří.

Kniha o aplikacích LabVIEW

V nakladatelství InTechOpen vyšla kniha Practical Applications and Solutions Using LabVIEW™ Software, do které jednou kapitolou přispěl dr. Pechoušek z Katedry experimentální fyziky.