A3M38MSZ Moderní senzory a zpracování informací

Atributy předmětu
Kód předmětu: 
A3M38MSZ
Název: 
Moderní senzory a zpracování informací
Garant: 
Ripka P.
Vyučující: 
Platil A., Ripka P.
Kredity: 
6
Rozsah: 
2p+2l
Semestr: 
L
Zakončení: 
Z,ZK
Typ: 
A
Etapa: 
M
Role: 
PO

 

Od Letního semestru 2016 jsou materiály kurzu umístěny a aktualizovány na serveru moodle:  https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=415

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Anotace:

Cílem předmětu je rozšíření základních znalostí o senzorech o poznatky nutné pro vývoj senzorů a návrh senzorických systémů. Náplň předmětu odráží jak perspektivní principy senzorů, tak i metody komplexního zpracování výstupních signálů senzorů.  Tematika optických senzorů a jejich aplikací je podrobně rozvedena v předmětu Videometrie.

V rámci předmětu budou i pořádány přednášky externích odborníků.

Přednášky se konají v Pá od 11 hod v mistnosti  T2:C4-157

Přednášky 2015 (odhad):

 20.2. Úvod  

27.2. opakování: Synchronní detekce

6.3. Lock-in zesilovače a podobná zařízení  

13.3. - pokr.

20.3. Magnetické senzory 

27.3. Magnetické senzory - pokr.

(čt. 2.4. Náhrada za pá. 3.4.)   - pokr.  Aplikace senzorů v průmyslu a další

3.4. Děkanský den

10.4.  Ing. Pavel Šedivý, Retia Pardubice: Radary I

17.4. Ing. Pavel Šedivý, Retia Pardubice: Radary II - Prezentace (13MB)

24.4.  J.Tomek:  Zobrazovací metody v lékařství

1.5. St. svátek

8.5. St. svátek

(út. 12.5. Náhrada za pá. 1.5.) Integrované obvody pro zpracování signálů ze senzorů 

 Průtokoměry a hladinoměry ( indukční, ultrazvukové, hmotnostní, vírové, radarové, TDR )

15.5.Materiály a technologie pro senzory     

22.5. Závěrečná přednáška: A.Majer - aplikace senzorů v archeologii Přednáška 2014 (+starší ver.: část 1  a část 2 )

 

Temata přednášek po r. 2013:

(nemusí odpovídat jednotlivým týdnům) 

1.   Principy senzorů, základní parametry. MEMS.
2.   Materiály pro senzory a jejich měření. Modelování a návrh senzorů.     [text]
3.   Přesné magnetické senzory. Kapacitní senzory.
4.   Nejistoty a jejich šíření, metody snižování nejistot. Šum a jeho měření.
5.   Identifikace, kalibrace a testování senzorů, etalony.
6.   Korekce statických a dynamických chyb, inteligentní senzory.
7.   Zpracování informace ze senzorů: korelační metody, PSD, filtrace a fúze dat, tomografické metody.
8.   Senzorové sítě a senzorová pole. Napájení a buzení senzorů. Senzory elektrického proudu
9.   Elektromagnetická kompatibilita, stínění. Zobrazovací metody v medicíně.    Senzory pro lékařskou diagnostiku.
10.   Aplikace senzorů v automobilové, letecké a kosmické technice.
11.   Bezpečnostní aplikace senzorů. Senzory pro virtuální realitu.
12.   Senzory pro inteligentní budovy a průmysl.
13.   Použití senzorů v geofyzice a archeologii  ... přednáška A. Majera
14.   Technologie výroby senzorů.

 

Osnovy cvičení po r. 2013:

0.   Úvodní cvičení, seznámení s úlohami
1.   Polovodičové senzory teploty
2.   AMR senzor magnetického pole 
3.   Bezdotykové měření teploty (update)
4.   Korelační měření rychlosti
5.   Termočlánek a XTR101  (viz též datasheet XTR101)  
6.   Fluxgate sensor magnetického pole (viz též: princip fluxgate, k proudové sondě Tektonix)
7.   Modulace a synchronní detekce (měření mech. napětí)
8.   Tlakoměry  Tlakoměry (zkráceno)
9.   Měření průtoku tekutin
10.   Měření polohy, kalibrace ultrazvukového senzoru číslicovým osciloskope, resolver (update)
11.   Senzory pro měření vlhkosti
12.   HART a analogový procesor (zpracování signálu z termočlánku aj.)
13.   Měření radioaktivního záření
14.   Datalogger (akcelerometr)
   zápočet

 

Literatura:

[1]   Ripka, P., Ďaďo, S., Kreidl, M., Novák, J.: Senzory (opr. dotisk). Skripta ČVUT FEL, Praha 2007
[2]   Platil, A., Ripka, P.: Senzory a převodníky. Laboratorní cvičení. Skripta ČVUT, Praha 2004 (dotisk 2006)
[3]   http://measure.feld.cvut.cz/vyuka/predmety/A3M38MSZ
[4]   Ripka, P., Tipek, A.(ed.): Modern Sensors Handbook. ISTE 2007, ISBN 978-1-905209-66-8
[5]   Fraden J.: Handbook of Modern Sensors. Springer 2004
[6]   Ripka P. (ed.): Magnetic Sensors and Magnetometers. Artech 2001

 

Vstupní požadavky: Základní kurzy fyziky, elektrických obvodů a senzorů a přístrojové techniky.

Požadavky k zápočtu:
Absolvování všech předepsaných cvičení (dle osnovy nebo individuálních úloh), účast na exkurzích nebo vypracování náhradní práce.

Během semestru (zhruba v 6. a 10. týdnu) budou provedeny 2 krátké kontrolní testy (po 11 bodech), sestavené z teoretických otázek zahrnujících odpřednášenou látku, cvičení a příklad výpočtu vlastností senzoru nebo měřicího obvodu.

Studenti vypracují protokol z každého z 12 měření a za každý mohou obdržet max. 1.5 bodu.

 
Požadavky ke zkoušce:

 Obsah přednášek a návodů ke cvičením.

 

Zkouška

Podoba zkoušky : Písemný test, otázka z problematiky každé přednášky
test: maximálně 60 bodů (60 min.)

 

Známkování

Body ze cvičení :

12 protokolů z měření x 1,5bodu tj. max. 18 bodů

Body z testů ze semestru:
2 x 11bodů tj. max. 22 bodů

Body z testu u zkoušky max. 60 bodů

Celkem max. 100 bodů

 

Hodnocení:

 

Klasifikační stupeň ECTS

A

B

C

D

E

F

Bodové hodnocení

100-90

89-80

79-70

69-60

59-50

< 50

Slovně

výborně

velmi dobře

dobře

uspokojivě

dostatečně

nedostatečně

 

Starší neaktuální materiály pro dobíhající studenty staršího bakalářského předmětu X38SZP:

 

Absolvování všech předepsaných cvičení (dle osnovy nebo individuálních úloh), účast na exkurzích nebo vypracování náhradní práce.
Vypracování FEM simulační úlohy: max. 10b.
Prokázání přípravy na cvičení, odevzdání 8 protokolů z měření (společně mohou vypracovat dvojice): max. 24 b.

Osnovy cvičení pro přechodné období (do 2013)

I. soustředění:

1. Domeček Teco  - návod  senzory CO2

2. Demonstrační set Inels (senzory v inteligentních budovách)

3. Snímače polohy kapacitní a s vířivými proudy   (datasheet,   eval.board)

4. Senzory proudu   - resp. update konkrétní typy snímačů:   Příloha   +  AC sonda 

        (nebo:   Model domovní automatizace – KNX  )

5. Magnetostrikční senzor polohy

6. Návrh senzoru (kapacitního) metodou konečných prvků  ... úvod

 ------------------------------------

II. soustředění:

7. Návrh senzoru (kapacitního) metodou konečných prvků ... samostatná práce

8. Hallův senzor  Aktualizace: Hallův senzor

 9. Inteligentní převodník teploty s rozhraním HART

 10. Měření charakteristiky a šumu AMR senzoru Aktualizace: AMR senzor

11. Ladění fluxgate senzoru  Aktualizace: Fluxgate senzor (k principu fluxgate viz též přednáška zde)

 12.  Detektor kovů (terenní měření)

 Anemometrický senzor    (při měření byla vyžita místo toho část úlohy jiného předmětu s tlakovým senzorem)

Seismometr

Exkurze

 

 Exkurze ??: laboratoř Mossbauerovské spektroskopie AVČR a MFF-UK

13.4. a 20.4. doc. M. Vrňata VŠCHT: Chemické senzory + exkurze na VŠCHT

11.5. Exkurze UFE - Ústav fotoniky a elektroniky AVČR, (Chaberská 57, Praha-Kobylisy). 

Sraz v 9:25 před vchodem v Kobylisích. Spojení: metro C do stanice Kobylisy, pak pěšky (10min) nebo tram. do zastávky Vozovna Kobylisy a 150m zpátky. Viz též www.ufe.cz