UF0D129 Snímače a měření fyzikálních veličin

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2020
Rozsah
1/2/0. 3 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Ing. Miroslav Vala, CSc. (přednášející)
Ing. Miroslav Vala, CSc. (cvičící)
doc. RNDr. Stanislav Hledík, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Stanislav Hledík, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Rozvrh
Po 8:05–8:50 118
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
UF0D129/A: Po 8:55–10:30 118, M. Vala
Předpoklady
UFPA112 Zákl. elektř. a magnet.
Znalosti z předchozího studia předmětu Elektronika I na úrovni zápočtu.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je zprostředkovat studentům poznatky ze základů měření neelektrických veličin elektrickými metodami a z pořizování, záznamu a zpracování naměřených dat z elektronických měřicích a registračních přístrojů. Předmět je koncipován jako průpravný předmět pro předmět Fyzikální metody a principy měření veličin char. životní prostředí I a II.
Osnova
  • 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.


Literatura
    doporučená literatura
  • 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
Výukové metody
Přednášení
Demonstrace
Projekce (statická, dynamická)
Monologická (výklad, přednáška)
Metody hodnocení
Známkou
Test
Písemná zkouška
Systematické pozorování studenta
Informace učitele
Účast na cvičení 75%, jinak, podmíněno uznatelnou omluvou, dodatečná náhradní práce.
Vypracování zadaných seminárních prací ze cvičení.
Úspěšné zvládnutí písemné i ústní části zkoušky (dvě vylosované otázky).
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 1994, léto 1995, léto 1996, léto 1997, léto 1998, léto 1999, léto 2000, léto 2001, léto 2002, léto 2003, léto 2004, léto 2005, léto 2006, léto 2007, léto 2008, léto 2009, léto 2010, léto 2011, léto 2012, léto 2013, léto 2014, léto 2015, léto 2016, léto 2017, léto 2018, léto 2019, léto 2021, léto 2022, léto 2023.