450-2003/02 – Senzory a měření (SaM)
Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 4 |
Garant předmětu | prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | 2020/2021 |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy převodu neelektrických veličin na elektrický signál, se základními vlastnostmi a konstrukčním provedením senzorů a metodami měření neelektrických veličin používanými v průmyslové praxi.
Získané znalosti metod měření neelektrických veličin, principů vlastností a konstrukce snímačů umožní přistupovat kvalifikovaným způsobem při výběru snímačů pro potřeby měřících a řídících systémů.
Vyučovací metody
Přednášky
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Měřící a řídící systémy představují podskupinu obecných informačních systému - systému pro zpracování informací. Každý systém pro zpracování informací (a tedy i měřící a řídící systém) se skládá ze 3 částí: vstupního převodníku, bloku pro vlastní zpracování informací a výstupního převodníku. Ve vstupním převodníku dochází k identifikaci informace o stavu měřené resp. regulované soustavy a jejímu převodu na formu, která je vhodná pro zpracování informace v následujícím bloku. V současné době je převažující formou pro účely zpracování informace elektrický signál. Vstupní převodník (senzor, snímač) představuje primární zdroj informace o měřené resp. řízené soustavě a určuje vlastnosti celého měřícího popř. řídícího systému. Ve většině případu tvoří dnes i nejnákladnější část celého řetězce. Náplní předmětu je seznámit studenty se základními principy využívanými při převodu neelektrických veličin na elektrický signál, se základními vlastnostmi a konstrukčním provedením vstupních převodníku metodami měření neelektrických veličin. Toto jim umožní přistupovat kvalifikovaným způsobem při výběru snímačů pro potřeby měřících a řídících systému.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
V průběhu semestru absolvují studenti 10 laboratorních úloh. Cílem laboratorních úloh je praktické ověření přednášené problematiky. Před započetím laboratorní úlohy jsou studenti vždy přezkoušeni ze znalostí problematiky související s měřenou úlohou. Po změření úlohy vypracovávají protokol o úloze. Odevzdání protokolu je podmínkou pro zahájení měření další úlohy. Bodové hodnocení laboratorní úlohy se skládá z hodnocení přípravy na úlohu a hodnocení protokolu.
Podmínky udělení zápočtu:
V průběhu semestru: Za každou laboratorní úlohu lze získat max. 3 body. Celkem lze za semestr získat 30 bodů.Podmínkou pro získání zápočtu je získání min. 10 bodů.
Závěrečná zkouška: Podmínkou je udělený zápočet. Do bodového hodnocení závěrečné zkoušky se započítává semestrální projekt (max. 20 bodů). Závěrečná zkouška má část písemnou (max 40 bodů) a část ústní (max 10 bodů). Podmínkou pro uznání závěrečné zkoušky je zisk min. 35 bodů. Výsledné hodnocení předmětu je součtem bodů za semestr a závěrečnou zkoušku.
E-learning
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Úvod do problematiky měření neelektrických veličin. Úloha a postavení snímačů (senzorů) v měřících a řídících systémech. Rozdělení snímačů. Generace snímačů. Zadání semestrálních projektů.
2. Fyzikální a matematický model snímače. Statické a dynamické vlastnosti snímačů.
3. Přenos informace ze snímače. Vliv spojovacího vedení. Unifikace signálů. Vyhodnocování signálů ze snímačů. Metody zmenšení chyb snímačů.
4. Fyzikální principy snímačů. Odporové snímače polohy, deformace, teploty a záření.
5. Kapacitní, indukčnostní a indukční snímače.
6. Magnetické, piezoelektrické a pyroelektrické snímače. Termoelektrické snímače.
7. Fotoelektrické snímače. Optické pyrometry, termovize.
8. Mikroelektronické senzory. Integrované a inteligentní senzory. Vliv technologie na konstrukci a vývoj senzoru. Příklady mikroelektronických senzorů. MEMS snímače.
9. Měření polohy a pohybu.Měření výšky hladiny.
10. Měření síly a deformace. Měření zrychlení. Měření tlaku a vakua.
11. Měření průtoku plynů a kapalin.
12. Měření teploty a tepelného toku. Měření spotřeby tepla.
13. Měření ionizujícího a neionizujícího záření.
14. Měření chemických veličin. Měření složení plynných a kapalných směsí. Měření vlhkosti. Měření pH. Měření emisí.
Laboratoře:
1. Seznámení s laboratorním řádem, bezpečnostní školení.
2. Statická charakteristika odporového snímače polohy. Vliv zátěže a spojovacího vedení na statickou charakteristiku.
3. Dynamická charakteristika termoelektrického snímače teploty. Vliv konstrukce snímače na dynamickou charakteristiku.
4. Potlačení parazitního vlivu teploty na odporový snímač deformace.
5. Vliv záporné zpětné vazby na charakteristiku snímače. Měření elektrického proudu s využitím magnetoelektrického snímače.
5. Konzultace k úlohám.
6. Náhradní měření.
7. Měření otáček. Ovlivnění měřené soustavy přítomností snímače.
8. Kapacitní snímače. Vliv spojovacího vedení. Transformace signálu pro účely přenosu.
9. Fotoelektrický snímač polohy. Inkrementální a absolutní snímání.
10. Měření spotřeby tepla.
11. Mikroelektronický akcelerometr. Simulace použití v automobilu.
12. Obrazové CCD snímače. Přenos informace z obrazových snímačů a jejich využitím v průmyslu a medicíně.
13. Konzultace k úlohám.
14. Náhradní měření. Udělení zápočtu.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.