Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
Předmět poskytuje studentům v obecné části výklad základních pojmů: senzor, senzorový systém, seznámení se statickými a dynamickými parametry senzorů, ukázky možností jak minimalizovat vliv interferujících veličin při měření pomocí senzorů a hlavní zásady navrhování senzorových systémů. Konkrétní část je věnovaná podrobnějšímu poznání principů činnosti piezoelektrických senzorů, senzorů SAW, optických senzorů a biosenzorů.
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
The subject in the introductory part explains and specifies the basic terms in sensor area: sensor, sensor system, static and dynamic sensor parameters, minimizing of influence of interfering input quantities and basic rules for projecting sensor systems. The specific part is focused on piezoelectric, SAW, optical sensors and biosensors (detailed explanation of transducing mechanism, sensor architecture, application, detection limits etc.).
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
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
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
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.
Literatura -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
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
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
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
Studijní opory -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
Požadavky ke zkoušce (Forma způsobu ověření studijních výsledků) -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (09.05.2018)
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.
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (09.05.2018)
Written test and oral discussion with satisfactory result.
All laboratory protocols completed.
Sylabus -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
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
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
14. Biosenzory - základní pojmy, protilátka, antigen, biokatalytické a bioafinitní senzory, molekulární rozpoznávání, biosenzory pro detekci in vivo
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
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