The students will be able

to explain basic principles of detecting both physical and chemical quantities by sensors

to minimize both static and dynamic errors of sensors

to apply basic rules for designing sensor systems

to be skilled in piezoelectric sensors, SAWs, optical sensors and biosensors.

Studenti budou umět:

obecné principy detekce fyzikálních a chemických veličin pomocí senzorů

minimalizovat statické a dynamické chyby senzorů

zásady navrhování senzorových systémů

podrobněji se orientovat v problematice piezoelektrických senzorů, senzorů SAW, optických senzorů a biosenzorů

• elaboration of written material dedicated to two assigned topics

• discussion on these two topics with satisfactory result

• elaboration of all laboratory protocols

• vypracování písemné přípravy na dvě přidělená témata

• uspokojivá debata nad písemnou přípravou

• odevzdání všech laboratorních protokolů

R: Janata J., Principles of Chemical Sensors, Amamzon, New York, 2009, 0387699309

R: Korotcenkov G., Chemical Sensors Comprehensive Sensor Technologies: Volume 4, Solid State Sensors, Momentum Press, New York, 1606502336

Z: Ripka P., Ďaďo S., Kreidl M., Novák J., Senzory a převodníky, nakladatelství ČVUT, Praha, 2005, 80-7080-156-X

Z: Haasz V., Sedláček M., Elektrická měření � přístroje a metody, nakladatelství ČVUT, Praha, 2005, 80-7080-372-X

D: Hubálek J., Mikrosenzory a mikroelektromechanické systémy, nakladatelství VUT, Brno, 2009, 80-7284-305-X

D: Skládal P., Biosensory, nakladatelství Masarykovy univerzity, Brno, 2002, 80-7304-209-X

Written test and oral discussion with satisfactory result.

All laboratory protocols completed.

Ústní zkouška.

Závěrečná zkouška má podobu písemného vypracování odpovědi na dvě otázky z různých okruhů probrané tematiky. Další částí je doplňující debata nad touto písemnou přípravou. Hloubka a rozsah debaty se řídí kvalitou písemných odpovědí. Nezbytnou podmínkou pro úspěšné absolvování předmětu je odevzdání protokolů ze všech laboratorních prací.

1. Historical introduction, sensor terminology, classification of sensors for physical and chemical input quantities, transducing mechanisms in sensing

2. Static and dynamic parameters of sensors, general methods for testing sensor parameters

3. Sources of errors in measurement by sensors and methods of their minimizing, method of differential sensor, method of feedback sensor

4. Method of compensating sensor, connection of sensors into Wheatstone bridge, elimination of parasitic input quantities

5. Basic principles of sensor system architecture - measuring chain, topology of sensor network, conditions for connecting individual sensor into the system

6. Sensor arrays (electronic nose, electronic tongue) and their application for improving selectivity of detection process, mathematical processing of sensor signal (Principal Component Analysis, Cluster Analysis)

7. Introduction to physics of semiconductors - the most frequently applied materials of sensitive layers

8. Semiconductor gas sensors - operation principle, equivalent circuit, measuring modes

9. Piezoelectric sensors - operation principle, applications in measuring deformation, force, acceleration, moment of force and vibrations

10. SAW sensors - operation principle, sensor architecture, measurement of mechanical quantities, applications for detection of chemical substances

11. Sensors of residual pressure in vacuum systems (dilatation vacuometer, molecular vacuometer, Pirani gauge, Penning gauge)

12. Optical sensors I - basic facts from optoelectronics, electroluminiscence diodes, semiconductor lasers, optical fibers, wavegiudes, photoresistors, photodiodes

13. Optical sensors II - solar cells, optical grid sensors, photoelasticity, Moire effect

14. Biosensors - basic facts, biocatalytic and bioaffinity sensors, molecular recognition, biosensors for in-vivo and in-vitro detection

1. Historický úvod, používaná terminologie, klasifikace senzorů fyzikálních a chemických veličin, převodní mechanismus

2. Statické a dynamické parametry senzorů, metodiky testování senzorových parametrů

3. Zdroje chyb senzorů a možnosti jejich minimalizace, metoda diferenčního a zpětnovazebného senzoru

4. Metoda kompenzačního senzoru, zapojení senzorů do můstků, eliminace vlivu rušivých veličin

5. Obecné zásady návrhu senzorového systému - měřicí řetězec, topologie senzorové sítě, citlivé elementy, připojení senzoru do systému

6. Senzorová pole (elektronický nos, elektronický jazyk) a jejich využití pro zvýšení selektivity detekce, matematické zpracování signálu ze senzorových polí - metoda PCA, clusterová analýza

7. Fyzika polovodičů - nejčastějších materiálů aktivních vrstev senzorů

8. Polovodičové plynové senzory - princip činnosti, náhradní elektrický obvod, režimy měření

9. Piezoelektrické senzory - fyzikální podstata piezoelektrického jevu, aplikace při měření deformace, vibrací, síly, zrychlení, točivého momentu

10. Senzory s povrchovou akustickou vlnou (SAW) - princip činnosti, architektura senzoru, aplikace při měření mechanických veličin, využití pro stanovení chemických a biologicky aktivních látek

11. Senzory pro měření zbytkového tlaku ve vakuových aparaturách - dilatační vakuoměr, molekulární vakuometr, ionizační měrky

12. Optické senzory I - úvod do optoelektroniky, elektroluminiscenční diody, polovodičové lasery, světlovodná vlákna, kanálové vlnovody, fotoodpory a fotodiody

13. Optické senzory II - solární články, mřížkové optické senzory, fotoelasticita, Moiré obrazce

14. Biosenzory - základní pojmy, protilátka, antigen, biokatalytické a bioafinitní senzory, molekulární rozpoznávání, biosenzory pro detekci in vivo

http:/www.journalselsevier.com/sensors-and-actuators-a-physical

http:/www.journalselsevier.com/sensors-and-actuators-a-physical

Physics, Physical Chemistry, Fundamental Chemistry.

Znalost obecné chemie, fyzikální chemie a fyziky na úrovni základních bakalářských kurzů VŠCHT Praha.