Detail předmětu

Speciální snímače

FEKT-MKC-SPSAk. rok: 2020/2021

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

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)
SALEH, Bahaa E. A. a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky. Praha: Matfyzpress, 1996. ISBN 80-85863-12-X. (CS)
TURÁN, Ján. Optické vláknové senzory. Praha: Tesla-Výzkumný ústav pro sdělovací techniku A. S. Popova, 1990. Mikro quo vadis. (CS)
YEH, Chai. Handbook of fiber optics: theory and applications. San Diego: Academic Press, c1990. ISBN 0127704558. (EN)
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)
HARRY N. NORTON. 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

Zkouška je zaměřena na ověření znalostí (orientace) absolvovaného kurzu. Má povinnou písemnou a laboratorní (numerickou) a nepovinnou ústní část.
laboratorní výuka 0 - 40
písemná část zkoušky 0 - 50
ústní část zkoušky 0 - 10

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

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 MKC-EKT magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný
  • Program MKC-EVM magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor