Detail předmětu

Speciální snímače

FEKT-MSPSAk. rok: 2017/2018

Předmět se věnuje problematice nejpoužívanějších principů polovodičových, optoelektrických a vláknových snímačů. Charakteristické konstrukci snímačů, základním technologickým postupům při jejich výrobě, typickými vlastnostmi, parametry, použitím, aplikacemi a omezeními. Důraz je také kladen na seznámení s obvody pro zpracování a úpravu výstupních signálů z těchto snímačů a požadavky kladenými na inteligentní snímače (např. metody autodiagnostiky, autokalibrace snímačů) a MEMS snímače. Studenti v rámci laboratorních cvičení získají praktické zkušenosti s vybranými typy polovodičových, optoelektrických a vláknových snímačů.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu bude schopen vysvětlit principy polovodičových, optoelektrických a vláknových snímačů, definovat vlastnosti inteligentních snímačů. Bude schopen rozhodovat o vhodném výběru snímače pro konkrétní aplikaci s přihlédnutím k jejich vlastnostem a omezením vyplývající například z dané technologie výroby snímače a dokáže navrhovat obvody pro zpracování signálů z těchto snímačů, respektive naplánovat a zrealizovat měřicí řetězec pro praktické měření s těmito snímači.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen vysvětlit základy fyziky polovodičů a optiky, vyjmenovat a popsat základní principy snímačů fyzikálních veličin, umět analyzovat a identifikovat elektronické obvody používané v senzorice a měřicí technice, aplikovat základní metody měření elektrických veličin (napětí, proud, odpor, kapacita, indukčnost) a být schopen samostatně sestavit měřicí pracoviště s přístroji: osciloskop, funkční generátor, měřicí karta pro sběr analogového a digitálního signálu a dokázat naprogramovat základní aplikaci pomocí nástrojů virtuální instrumentace (LabVIEW) se zpracováním signálů a dat. Předmět volně navazuje na povinné předměty v bakalářském studiu BMVE a BSNI. Student by měl disponovat takovými jazykovými znalostmi, aby porozuměl studijním materiálům i v anglickém jazyce.

Doporučená nebo povinná literatura

Mikrosenzory a mikroaktuátory. Academia, Praha, 2008 (CS)
Guldan, A.: Mikroelektronické senzory. Alfa, Bratislava, 1987 (SK)
Master Book on Sensor, ČVUT Praha, 2013 (CS)
Meijer, Gerard CM, ed. Smart sensor systems. Chichester, UK: Wiley, 2008 (EN)
Saleh, E.A.-Teich,M.C.: Základy fotoniky 1 až 4. Matfyzpress Praha, 1990 - 1996 (CS)
Turán, J.-Petrík,S.: Optické vláknové senzory. Alfa Bratislava 1990 (CS)
Yeh,Ch.: Handbook of Fiber Optics. Academic Press, Inc., San Diego, California 1990 (EN)
ĎAĎO,S.-KREIDL,M.: Senzory a měřicí obvody. Vydavatelství ČVUT, Praha, 1996 (CS)
RIPKA, P. – ĎAĎO, S. – KREIDL, M. – NOVÁK, J.: Senzory a převodníky. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2005 (CS)
NORTON,H.N.: Handbook of Transducers. Prentice Hall, 1989 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratoře.

Způsob a kritéria hodnocení

Až 40 bodů za laboratorní cvičení – vypracování samostatných protokolů z konkrétních úloh.
Až 60 bodů za závěrečnou zkoušku (písemná i ústní část).

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

Základní náplň přednášek se vztahuje k následujícím oblastem:
1. Materiály pro polovodičové snímače, základní technologické procesy výroby polovodičových snímačů.
2. Zdroje záření - základní veličiny a dělení zdrojů, charakteristiky a zapojení. LED, LD a SLED - parametry a použití.
3. Polovodičové snímače záření – ionizující a neionizující záření.
4. Polovodičové snímače mechanických veličin - snímače tlaku, zrychlení, gyroskopy.
5. Polovodičové snímače magnetického pole - Hallův jev, magnetoodporový jev, AMR, GMR, magnetodioda, magnetotranzistor.
6. Polovodičové snímače teploty, chemické snímače a biosnímače.
7. Úvod do vláknové optiky, dělení a vlastnosti optických vláken. Vláknové spoje a konektory.
8. Optické vláknové snímače - dělení, vlastnosti, klasifikace (měřená veličina, modulace a konstrukce).
9. Měření fyzikálních veličin pomocí optických vláknových snímačů.
10. Inteligentní snímače - požadavky, vlastnosti, metody linearizace, autodiagnostika, autokalibrace, standardy skupiny IEEE 1451.

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty a prohloubit jejich znalosti v oblasti vybraných typů polovodičových, optoelektrických, vláknových, MEMS (mikro-elektro-mechanických), MOEMS (mikro-opto-elektromechanických) a inteligentních snímačů. Studenti se seznámí s jejich použitím v reálných aplikacích, například v měření, navigaci, robotice, atp. Cílem je vytvořit studentům přehled a představu o používaných fyzikálních jevech, měřicích metodách a koncepcích těchto snímačů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Kontrola výsledků samostatné práce na zadaných úkolech. V případě omluvené neúčasti na cvičeních může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínku, obvykle vypracování dílčího úkolu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-KAM , 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor