Detail předmětu
Senzory neelektrických veličin
FEKT-MSNVAk. rok: 2013/2014
Předmět poskytuje studentům přehled používaných principů snímačů, jejich parametrů a konstrukcí. Zabývá se instrumentací, koncepcí a postupy měření neelektrických veličin. Na skutečných příkladech z průmyslové praxe prezentuje zejména specifika těchto měření a odlišnosti oproti obvyklým elektronickým měřením elektrických veličin. Pozornost je věnována i snímačům a metodám měření využívajících optických signálů, optických vláknových senzorů a dále sběru, zpracování a vyhodnocení (prezentaci) naměřených výsledků.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- získat základní, v technické praxi dobře použitelné znalosti a dovednosti z oblasti vláknové senzorové techniky a optických vláknových senzorů
- diskutovat návrh základní koncepce měřicího řetězce,
- určit optimální metodu měření,
- definovat měřená data a
- popsat, zpracovat a vyhodnotit naměřené výsledky a
- další.
Absolvent kurzu získá základní teoretické znalosti a praktické dovednosti z oblasti snímačů a metod měření nejfrekventovanějších neelektrických veličin, včetně návrhu koncepce měření, zpracování a vyhodnocení výsledků.
Prerekvizity
Absolvent, který si zapíše kurz, by měl být chopen:
- popsat jednotlivé druhy (typy) senzorů,
- vysvětlit používané modulace u senzorů,
- popsat a vyjmenovat analogové a číslicové senzory a metody měření,
- vysvětlit interferenčni jevy a z nich vyplývající možnosti
- diskutovat a vysvětlit jednotlivé typy interferometrů
- definovat a navrhnout základní bloky měřicích systémů,
- dokázat změřit základní fyzikální veličiny a
- diskutovat aplikační možnosti, příp. další.
Zájemce o kurz by měl být vybaven znalostmi základních fyzikálních a elektrotechnických principů.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratoře. Student odevzdává dva samostatné elaboráty.
Způsob a kritéria hodnocení
laboratorní výuka 0 - 40
písemná část zkoušky 20 - 50
ústní část zkoušky 0 - 10
Osnovy výuky
Definice oboru, popis jednotlivých veličin, využití v automatizační technice, robotice, defektoskopii a dalších oborech. Etalonáž základních veličin, měřicí kanál, systém, statická a dynamická měření fyzikálních veličin. Výhody měření neelektrických veličin elektrickými metodami. Definice snímače. Základní vlastnosti a požadavky. Fyzikální model snímače. Rozdělení snímačů.
1. Úvodní přednáška
Seznámení se strukturou (vymezením vůči BMFV), organizací a obsahem kurzu. Požadavky, zkouška, základní a doporučená literatura. Připomínky, dotazy atd.
2. Snímače a měření polohy a rozměrů.
2.1 Odporové
2.2 Kapacitní
2.3 Indukčnostní
2.4 Optoelektronické
2.5 Speciální
3. Snímače a měření rychlosti a zrychlení (přímočaré, úhlové)
3.1 Přímé měření rychlosti
3.2 Korelační měření rychlosti
3.3 Relativní měření rychlosti
4. Snímače a měření sil (momentu), tlaku a hmotnosti.
4.1 Měření mechanického napětí (přímé a nepřímé)
4.1.1 Deformační členy, převod na polohu
4.1.2 Intrinsický převod
4.2 Odporové tenzometry
4.3 Kapacitní tenzometry
4.4 Rezonanční tenzometry
4.5 Piezoelektrické tenzometry
4.6 Magnetoelastické a magnetoanizotropní tenzometry
4.7 Snímače s OV
4.8 Snímače na fotoelastickém principu
4.9 Přenos signálu z pohyblivých částí
5. Snímače a měření vibrací, vibrační analýza (defektoskopie).
6. Snímače a měření teploty, tepla, tepelného toku.
6.1 Dotykové
6.2 Bezdotykové
7. Snímače a měření vlhkosti, hladiny a průtoku.
7.1 Sorpční a absorpční snímače vlhkosti
7.2 Měření rosného bodu
7.3 Spojité a nespojité hladinoměry
7.4 UZ a radarové hladinoměry
7.5 Objemové a hmotnostní průtokoměry
7.6 Průtok v otevřených kanálech
8. Snímače a měření hustoty a viskozity
8.1 Hustoměry
8.2 Měřiče viskozity
9. Snímače a měření záření (ultrafialového, viditelného, infračerveného).
9.1 Snímače a měření UV
9.2 Snímače a měření VIS
9.3 Snímače a měření IR
10. Snímače a měření ionizujícího záření, složení látek a parametrů životního prostředí.
10.1 Plynové snímače (detektory)
10.2 Polovodičové snímače (detektory)
10.3 Analyzátory
11. Chemické snímače a biosnímače.
11.1 Na fyzikálním principu
11.2 Na fyzikálně-chemickém principu
11.3 Na optickém principu
11.4 Na chromatografickém principu
11.5 ESR spektometry
12. Optické snímače a OVS.
12.1 Snímače turbidity
12.2 Snímače absorbtance (forokolorimetry)
12.3 Snímače nefelometrické
12.4 Snímačerefraktometrické
12.5 OVS
13. Snímače a měření v zabezpečovací technice (monitorování, ochrana objektů atd.).
14. Snímače a měření ostatních veličin, speciální metody a obvody pro měření fyzikálních veličin. Další směry rozvoje senzorové techniky.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
ZEHNULA,K.: Čidla robotů. Praha SNTL, 1990 (CS)
ZEHNULA,K.: Snímače neelektrických veličin, SNTL Praha, 1986 (CS)
Doporučená literatura
Internet
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program EEKR-M magisterský navazující
obor M-EEN , 2 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový
obor M-BEI , 2 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový
obor M-KAM , 1 ročník, zimní semestr, povinný - Program EEKR-M1 magisterský navazující
obor M1-BEI , 2 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový
obor M1-EEN , 2 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový
obor M1-KAM , 1 ročník, zimní semestr, povinný - Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)
obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Snímače a měření polohy a rozměrů.
Snímače a měření rychlosti a zrychlení (přímočaré, úhlové)
Snímače a měření sil, tlaku a hmotnosti.
Snímače a měření deformace a momentu síly.
Snímače a měření vibrací, vibrační analýza (defektoskopie).
Snímače a měření teploty, tepla, tepelného toku.
Snímače a měření vlhkosti, hladiny a průtoku.
Snímače a měření záření (ultrafialového, viditelného, infračerveného).
Snímače a měření ionizujícího záření, složení látek a parametrů životního prostředí.
Snímače a měření v zabezpečovací technice (monitorování, ochrana objektů atd.).
Snímače a měření ostatních veličin, speciální metody a obvody pro měření fyzikálních veličin. Další směry rozvoje snímačové techniky. Fluidikové snímače, biosnímače a chemické snímače.
Základní koncepce měřičů, konstrukční řešení. Měřící systémy pro sběr a zpracování měřených dat (protokoly, sběrnice).
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
Semestrální projekt na téma:
Linearizace termistoru
Termoelektrický jev, vlastnosti termočlánků
Fotoelektrické články
Měření magnetického pole
Ultrazvukový snímač
Snímače mechanického napětí - tenzometry
Snímače ionizujícího záření - Geiger-Müllerovy detektory