Detail předmětu
Senzory neelektrických veličin
FEKT-MSNVAk. rok: 2019/2020
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) základních senzorů,
- vysvětlit používané modulace u senzorů,
- popsat a vyjmenovat analogové a číslicové senzory a metody měření,
- vysvětlit interferenčni jevy a z nich vyplývající možnosti použití v měření,
- 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 0 - 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 (vláknové) snímače.
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
Doporučená literatura
Zařazení předmětu ve studijních plánech
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