UF0D129 Sensors and Measuring of Nonelectrical Quantities

Faculty of Philosophy and Science in Opava
Summer 2014
Extent and Intensity
1/2/0. 3 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
Ing. Iveta Bryjová (lecturer)
Ing. Miroslav Vala, CSc. (lecturer)
Ing. Iveta Bryjová (seminar tutor)
Guaranteed by
Ing. Miroslav Vala, CSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Faculty of Philosophy and Science in Opava
Prerequisites (in Czech)
UFPA112 Introductory Electricity and M
Znalosti z předchozího studia předmětu Elektronika I na úrovni zápočtu.
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives
The aim of the course is to provide students with knowledge of the fundamentals of measurement of non-electrical quantities electrical methods and capturing, recording and processing of measured data from electronic measuring and recording equipment. The course is designed as a preparatory subject for subject Physical principles and methods of measurement variables char. Environment I and II. Requirements on students: 75% attendence in seminars, active participation Elaboration of seminar papers from exercise. Successful completion of a written and oral examination (two questions be drawn). Measurement of a scientific experiment. Physical principles and methods of measurement of non-electrical quantities electrical methods. Monitoring of physical quantities. Definitions sensor. Types and characteristics of sensors. PPR, generation of sensors. Features and analog sensor error: static (conductive characteristics, accuracy), dynamic (error during constant speed changes and periodic changes of the measured variables to a step input variables). Properties digital sensor. Eliminating sensor errors are compensation and differential sensor signal filtering, feedback. Resistive sensors. Resistance encoders, potentiometers types and their properties. Sensors deformation, strain gauges properties and their types (pressure, deformation, metal, semiconductor ). Temperature sensors: metal, semiconductor. Sensor light: photoresistors, photodiodes (PIN, avalanche, Schottky, with hetero-transition), phototransistors, Photothyristors, sensor infrared radiation. Resistive sensor vacuum velocity of fluid, nuclear radiation, el. and magnetic quantities. Capacitive sensors. Measuring principle: Change the spacing between the plates of the sensor, changing the plates, changing the dielectric. Using a cell design. Inductive sensors. Measuring principle: moving coil sensor with open magnetic bvodem, with reduced field sensor without ferromagnets. The speed sensor liquids: principle, probe with conductive and non-conductive flow channel. Using inductive sensors. Radiation sensors. Characteristics, types of sensors and measuring principle: vacuum, gas filled, fotonásobiče. Polovodičové sensor, PIR detectors, CCD cameras, detectors of nuclear radiation. Piezoelectric sensors. The encoder. The principle of measurement used to measure vibration. Spare circuit sensor. Thermoelectric sensors. The encoder. The principle of measurement. Seebecův a Peltier effect. Parasitic effects in thermoelectric cells and their elimination. Other sensors. Sensors for measuring physical properties of fluids and solids, sensors for measuring and analyzing the composition and concentration of the substances. Sensors and devices for biometric, biochemical and medical applications. Smart sensors and microanalysers.
Syllabus (in Czech)
  • Měření a vědecký experiment. Fyzikální metody a principy měření neelektrických veličin elektrickými metodami. Monitorování fyzikálních veličin.
    Definice snímače. Typy a vlastnosti snímačů. Dělení snímačů,generace snímačů. Vlastnosti a chyby analogového snímače: statické (převodní charakteristika, přesnost), dynamické (chyba při konstantní rychlosti změny a periodické změně měřené veličiny, při skokové změně vstupní veličiny). Vlastnosti číslicového snímače. Eliminace chyb snímače: kompenzační a diferenční snímač, filtrace signálu, zpětná vazba.
    Odporové snímače. Odporové snímače polohy, typy potenciometrů a jejich vlastnosti. Snímače deformace: vlastnosti tenzometrů a jejich typy (tlakové, deformační, kovové, polovodičové). Snímače teploty: kovové, polovodičové. Snímače světelného záření: fotorezistory, fotodiody (PIN, lavinové, Schottkyho, s hetero-přechodem), fototranzistory, fototyristory, snímače infračerveného záření. Odporové snímače vakua, rychlosti tekutin, jaderného záření, el. a magnetických veličin.
    Kapacitní snímače. Vlastnosti snímače. Princip měření: změnou mezery mezi deskami snímače, změnou plochy desek, změnou dielektrika. Použití a konstrukce snímače.
    Indukční snímače. Vlastnosti snímače. Princip měření: snímač s pohyblivou cívkou, s otevřeným magnetickým bvodem, s potlačeným polem, snímač bez feromagnetika. Snímač rychlosti kapalin: princip, snímač s vodivým a nevodivým průtokovým kanálem. Použití indukčních snímačů.
    Snímače záření. Vlastnosti, typy snímačů a princip měření: vakuový, plněné plynem, fotonásobiče.Polovodičové snímače, PIR detektory, CCD snímače kamery, detektory jaderného záření.
    Piezoelektrické snímače. Vlastnosti snímače. Princip měření, použití k měření vibrací. Náhradní elektrický obvod snímače.
    Termoelektrické snímače. Vlastnosti snímače. Princip měření. Seebecův a Peltierův jev. Parazitní vlivy u termoelektrických článků a jejich eliminace.
    Ostatní snímače. Snímače pro měření fyzikálních vlastností tekutin a pevných látek, snímače pro měření a analýzu složení a koncentraci látek. Snímače a zařízení pro biometrické, biochemické a medicínské aplikace. Smart senzory a mikroanalyzátory.
    Témata demonstračních měření
    1. Úvodní praktikum - laboratorním řád, bezpečnost práce a ochrana zdraví při práci v laboratoři,
    2. Vlastnosti teplotních odporových snímačů. Měření charakteristik odporových teplotních snímačů a jejich linearizace (PT100).
    3. Měření teploty termoelektrickými články.
    4. Měření teploty polovodičovými prvky.
    5. Snímače pro měření polohy.
    6. Měření vlhkosti (polovodičový snímač).
    7. Detekce přítomnosti hořlavých plynů polovodičovým snímačem.
    8. Měření zrychlení a vibrací.
    9. Měření s Peltierovimi články.
    10. Ultrazvukové měření vzdálenosti.
    11. Měření magnetického pole Hallovým prvkem.
    12. Bezdotyková měření teploty.
    13. Měření s tenzometrickými snímači.
    14. Snímače a vysílače infračerveného záření.
    15. Měření EMG záření.
    16. Měření s využitím analýzy obrazu.
    17. Měření hluku.
    18. Smart sensory. Biometrické sensory.


Literature
    recommended literature
  • MATYÁŠ V. Snímače neelektrických veličin. info
  • Vadimír Haasz, Miloš Sedláček. Elektrická měření - přístroje a metody. ČVUT, 2003. ISBN 80-01-02761-7. info
  • Zehnula K. Snímače neelektrických veličin. Praha, 1983. info
  • Sobotka. Přehled číslicových systému. Praha, 1981. info
Teaching methods
Lecturing
Monological (reading, lecture, briefing)
Assessment methods
Grade
Test
Written exam
Language of instruction
Czech
Further comments (probably available only in Czech)
The course can also be completed outside the examination period.
The course is also listed under the following terms Summer 1994, Summer 1995, Summer 1996, Summer 1997, Summer 1998, Summer 1999, Summer 2000, Summer 2001, Summer 2002, Summer 2003, Summer 2004, Summer 2005, Summer 2006, Summer 2007, Summer 2008, Summer 2009, Summer 2010, Summer 2011, Summer 2012, Summer 2013, Summer 2015, Summer 2016, Summer 2017, Summer 2018, Summer 2019, Summer 2020, Summer 2021, Summer 2022, Summer 2023.
  • Enrolment Statistics (Summer 2014, recent)
  • Permalink: https://is.slu.cz/course/fpf/summer2014/UF0D129