Students will be able to:

Select the appropriate tools and equipments to deal with their diploma thesis or practice tasks.

Connect, setup and use a wide range of laboratory instruments.

Construct a simple virtual measuring device and read data from the experiments.

Studenti budou umět:

Vybrat vhodné přístroje a zařízení pro řešení jejich diplomových prací či pracovních úkolů v praxi.

Zapojit, nastavit a používat široké spektrum laboratorních přístrojů.

Zkonstruovat jednoduchý virtuální měřicí přístroj a odečíst data z experimentu.

Passing a written and oral examination.

Úspěšné složení písemné a ústní zkoušky.

R: Stephen A. Dyer, Survey of Instrumentation and Measurement, Wiley-Interscience, New York, 2001, 0-471-39484-X

R: Béla G. Lipták, Instruments Engineers' Handbook, CRC Press, Boca Raton, 2003, 0-8493-1083-0

Z: Stephen A. Dyer, Survey of Instrumentation and Measurement, Wiley-Interscience, New York, 2001, 0-471-39484-X

Z: Béla G. Lipták, Instruments Engineers' Handbook, CRC Press, Boca Raton, 2003, 0-8493-1083-0

Lectures and laboratories. Individual project.

Přednášky a laboratoře. Individuální projekt.

Written and oral examination.

Písemná a ústní zkouška.

1. Measurement of conditions of the laboratory experiment: Variables affecting measurement accuracy. General methods of pressure measurement and temperature data loggers. Influence of the atmosphere composition on experiment, measurement of flow velocity and humidity. Measurement of light intensity, photometers, colorimeters. Measurement of vibration, accelerometers. Noise measurements.

2. Humidity measurement in gases: Theory, units. Psychrometry, optical and vibrational hygrometers, the use of adiabatic expansion, electrolytic sensors. Dilatation, resistive, capacitive hygrometers and resonant sensors. Spectral techniques (UV, VIS, IR, microwaves).

3. Humidity measurement in liquids and solids: Chemical methods, Karl Fisher titration, automatic titrators. Determination of water content by drying. Thermogravimetry and differential thermal analysis for the determination of moisture. Lyophilization. Separation methods (distillation, decantation, extraction, chromatography). Spectral methods. Conductivity method and capacitive sensors. Microwave and neutron moderation method.

4. Weighing: Theory, units. Lever, spring, cantilever and torsion balance. Strain, piezoelectric, inductive and magnetoelastic weight. Optical and capacitive sensors weights. Microbalance, balances based on QCM or SAW sensor. The use of atomic force microscopy for measuring of small masses. Hydraulic and pneumatic weight. Industrial scales.

5. Measurement of time, frequency and phase: Devices and circuits for frequency measurement. Counters. Oscillators. Atomic clocks. Time synchronization devices.

6. Vacuum apparatuses: Types and operating principles of vacuum pumps. Mechanical pumps (oil and oil-free rotary, turbomolecular, membrane and Roots). Diffusion pump. Sorption and condensation pumps. Measurement of vacuum, gauges. Leak detectors.

7. Instruments for measuring of electrical quantities: General instruments for measurement of voltage, current and resistance (digital multimeters, ohmmeters). Electrometers. Oscilloscopes. Bridge meters for measurement of capacity and induction. Impedance analyzers. Function generators. Amplifiers. Connection methods and limits for use.

8. Methods for measurement of electrical parameters: measurement of electric charge (in volume, on the surface, in the area). Methods for measurement of electrical current, inductance, capacitance and voltage. Measurement of electrical power.

9. Measurement of electrical conductivity in solids: Two-point and four-point method. Van der Pauw method.

10. Measurement of electromagnetic and magnetic fields: Sensors of electric and magnetic fields. Optical sensors. Measurement wavelength. Photodetectors, longwave radiation detectors. Hall effect and Hall effect sensor.

11. Measurement of ionizing radiation: Sources of radiation. Ionization detectors.

12. Apparatus for surface characterization: Measurement of hardness. Measurement of surface roughness. Profilers, atomic force microscopy. Optical methods for measuring of the layer thickness. Ellipsometry.

13. Calibration devices: Devices for generation of defined concentration of gases and vapors.

14. Collection and processing of experimental data: Virtual instrumentation. Software equipment.

1. Měření podmínek experimentu v laboratoři: Veličiny ovlivňující přesnost měření. Obecné metody měření tlaku a teploty, dataloggery. Vliv složení okolní atmosféry na experiment, měření rychlosti proudění a vlhkost vzduchu. Měření intenzity osvětlení, fotometry, kolorimetry. Měření vibrací, akcelerometry. Měření hluku.

2. Měření vlhkosti v plynech: Teoretické základy, používané jednotky. Psychrometry, optické a vibrační hygrometry, využití adiabatické expanze, elektrolytické snímače. Dilatační, odporové, kapacitní vlhkoměry a rezonanční senzory. Spektrální metody měření vlhkosti (UV, VIS, IR, oblast mikrovln).

3. Měření vlhkosti v kapalinách a pevných látkách: Chemické metody, Karl Fisherova titrace, automatické titrátory. Stanovení vlhkosti sušením. Termogravimetrie a diferenciální termická analýza pro stanovení vlhkosti. Lyofilizace. Separační metody (destilace, dekantace, extrakce, chromatografie). Spektrální metody. Vodivostní metody a kapacitní čidla. Mikrovlnná a neutronová moderační metoda.

4. Vážení: Teoretické základy vážení, jednotky. Pákové (rovnoramenné, nerovnoramenné a kyvadlové), pružinové, konzolové a torzní váhy. Tenzometrické, piezoelektrické, magnetoelastické a indukční váhy. Optické a kapacitní snímače vah. Mikrováhy, váhy na bázi křemíkového rezonátoru a senzoru s povrchovou akustickou vlnou. Využití mikroskopie atomárních sil při vážení malých hmotností. Hydraulické a pneumatické váhy. Průmyslové váhy.

5. Měření času, frekvence a fáze: Přístroje a elektrické obvody pro měření frekvence. Čítače. Oscilátory. Atomové hodiny. Časová synchronizace přístrojů.

6. Vakuové aparatury: Typy a princip funkce vývěv. Mechanické vývěvy (olejové a bezolejové rotační, turbomolekulární, membránové a Rootsovy). Difúzní vývěvy. Sorpční a kondenzační vývěvy. Měření vakua, vakuometry. Hledače netěsností.

7. Přístroje pro měření elektrických veličin: Obecné přístroje pro měření elektrického napětí, proudu a odporu (digitální multimetry, ohmmetry). Elektrometry. Osciloskopy. Můstkové měřiče kapacity a indukce. Impedanční analyzátory. Generátory funkcí. Zesilovače. Wattmetry. Způsoby zapojení a limity použití.

8. Metody měření elektrických veličin: Měření elektrického náboje (v objemu, na povrchu, v prostoru). Metody měření elektrického proudu, induktance, kapacitance a napětí. Měření elektrického výkonu.

9. Měření elektrické vodivosti v pevných látkách: Dvoubodová a čtyřbodová metoda. Metoda Van der Pauw.

10. Měření elektromagnetického a magnetického pole: Snímače elektrického a magnetického pole. Optické snímače EM pole. Měření vlnové délky. Fotodetektory, detektory dlouhovlnného záření. Hallův jev a Hallova sonda.

11. Měření ionizačního záření: Zdroje radioaktivního záření. Ionizační detektory.

12. Přístroje pro charakterizaci povrchů: Měření tvrdosti. Měření drsnosti povrchu. Profilometry, mikroskopie atomárních sil. Optické metody měření tloušťky vrstev. Elipsometrie.

13. Kalibrace přístrojů: Přístroje pro generování definované koncentrace plynů a par.

14. Sběr a zpracování experimentálních dat: Virtuální instrumentace. Softwarové vybavení.

http://ufmt.vscht.cz/cs/elektronicke-pomucky.html

http://ufmt.vscht.cz/cs/elektronicke-pomucky.html

Physics I

Fyzika I