čeština

6

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.

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.

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

laboratorní výuka: 0 - 40 bodů
písemná část závěrečné zkoušky: 0 - 60 bodů

Zkouška je zaměřena na ověření znalostí kurzu. Má povinnou písemnou část.

Zkouška z předmětu bude probíhat prezenčně do limitu určený vládou ČR nebo vyhláškou rektora/děkana.

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.

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 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.

HUSÁK, Miroslav. Mikrosenzory a mikroaktuátory. Praha: Academia, 2008. Gerstner. ISBN 978-80-200-1478-8. (CS)
GULDAN, Arnošt. Mikroelektronické senzory. Bratislava: Alfa, 1988. Pokroky v elektronike a elektrotechnike. (SK)
RIPKA, Pavel a Alois TIPEK, ed. Master books on sensors: modular courses on modern sensors Leondaro da Vinci project CZ/PP-134026. Praha: BEN - technical literature, 2003. ISBN 80-7300-129-2. (EN)
MEIJER, G. C. M. Smart sensor systems. Chichester, U.K.: J. Wiley, 2008. ISBN 0470866918. (EN)
TURÁN, Ján. Optické vláknové senzory. Praha: Tesla-Výzkumný ústav pro sdělovací techniku A. S. Popova, 1990. Mikro quo vadis. (CS)
ĎAĎO, Stanislav a Marcel KREIDL. Senzory a měřicí obvody. Vyd. 2. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1999. ISBN 80-01-02057-6. (CS)
RIPKA, Pavel. Senzory a převodníky. 2. vyd. V Praze: České vysoké učení technické, 2011. ISBN 978-80-01-04696-8. (CS)
Smart sensors and MEMS: intelligent sensing devices and microsystems for industrial applications. Second edition. Editor Stoyan NIHTIANOV, editor Antonio LUQUE ESTEPA. Duxford: Elsevier/Woodhead Publishing, an imprint of Elsevier, [2018]. Woodhead publishing series in electronic and optical materials. ISBN 978-0-08-102055-5. (EN)
Handbook of silicon based mems materials and technologies. Third edition. Editor Markku TILLI, editor Markku TILLI, editor Mervi PAULASTO-KRÖCKEL, editor Matthias PETZOLD, editor Horst THEUSS, editor Teruaki MOTOOKA, editor Veikko LINDROOS. Amsterdam: Elsevier, [2020]. Micro and nano technologies series. ISBN 978-0-12-817786-0. (EN)
KREIDL, Marcel a Radislav ŠMÍD. Technická diagnostika: senzory, metody, analýza signálu. Praha: BEN - technická literatura, 2006. Senzory neelektrických veličin. ISBN 80-7300-158-6. (CS)

SALEH, Bahaa E. A. a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky. Praha: Matfyzpress, 1996. ISBN 80-85863-12-X. (CS)
YEH, Chai. Handbook of fiber optics: theory and applications. San Diego: Academic Press, c1990. ISBN 0127704558. (EN)
HARRY N. NORTON. Handbook of transducers. Prentice Hall, 1989. (EN)

26 hod., povinná

Obsahem laboratorních cvičení předmětu MSPS je podrobné a důkladné seznámení s vybraným typem polovodičového snímače formou semestrálního projektu. Na jednom projektu pracují dva studenti. Hodnoceným výsledkem je zpráva o teoretické části projektu, zpráva o praktické části projektu a forma veřejné prezentace dosažených výsledků.