Senzorske tehnologije

Opis predmeta

Studenti se upoznaju s podjelom osjetila (senzora), fizikalnim načelima pretvorbe mjerne veličine u električki signal te tehnologijama izrade osjetila. Za pojedina osjetila komentiraju se statičke i dinamičke karakteristike, izvedbe, norme i primjene. Okvirni sadržaj: Definicija i podjela osjetila (senzora). Fizikalna načela pretvorbe mjerne veličine u električki signal. Tehnologije izrade osjetila. Poluvodička i MEMS tehnologija. Osjetila temeljena na površinskom akustičkom valu. Nanotehnologija. Osjetila temperature. CCD. Optička osjetila. Osjetila ionizirajućeg zračenja. Osjetila pomaka, brzine, ubrzanja i nagiba. Osjetila sile, momenta i naprezanja. Osjetila tlaka, protoka i razine. Osjetila magnetskog polja. Osjetila vlage i mokrine. Elektrokemijska osjetila. Mjerenje koncentracije plinova. Biosenzori.

Opće kompetencije

Studenti stječu znanja o fizikalnim načelima pretvorbe mjerne veličine u električki signal, tehnologijama izrade i izražavanju značajki osjetila te njihovom izboru i primjeni u praksi.

Ishodi učenja

  1. objasniti podjelu osjetila
  2. objasniti fizikalna načela pretvorbe mjerne veličine u električki signal
  3. definirati tehničke karakteristike osjetila
  4. opisati tehnologije koje se koriste za izradu osjetila
  5. primijeniti međunarodne norme za pojedina osjetila
  6. odabrati prikladan senzor za određenu aplikaciju

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja obrađuju teorijske i praktične aspekte problematike predmeta. Svaki tjedan održavaju se dva sata predavanja.

Provjere znanja

Kontinuirana provjera znanja obuhvaća dvije pismene provjere (međuispit i završni ispit). Provjera na ispitnom roku obuhvaća pismeni i usmeni ispit. Provjerava se znanje na laboratorijskim vježbama, a studenti bodove stječui izradom seminara.

Laboratorijske vježbe

Predviđeno je 15 sati laboratorijskih vježbi. U okviru vježbi studenti na praktičnim primjerima upoznaju karakteristike senzora.

Konzultacije

Students are obliged to take laboratory exercises (15 hours). During the laboratory exercises, students learn about biomedical signal measurement and analysis on practical examples.

Seminari

Studenti u grupama (do tri studenta) obrađuju temu iz područja predmeta.

Stručni posjeti

Tijekom semestra organiziraju se stručni posjeti.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Napomena / komentar Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 0 % 10 % 0 % 10 %
Seminar/Projekt 0 % 10 % 0 % 10 %
Međuispit: Pismeni 0 % 20 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 20 %
Završni ispit: Usmeni 40 %
Ispit: Pismeni 0 % 40 %
Ispit: Usmeni 40 %

Tjedni plan nastave

  1. Definicija i podjela osjetila (senzora). Fizikalna načela pretvorbe mjerne veličine u električki signal. Mjerni pretvornici. Prilagodba signala.
  2. Poluvodička i MEMS tehnologija. Osjetila temeljena na površinskom akustičkom valu. Nanotehnologija.
  3. Osjetila za kontaktno mjerenje temperature: otpornička osjetila (RTD), termistori, termoparovi, poluvodička osjetila. Osjetila za beskontaktno mjerenje temperature: pirometri, foto-diode, foto-tranzistori, foto-otpornici, bolometri, thermopile, piroelektrička osjetila.
  4. Izvedbe beskontaktnih mjerila temperature. CCD. Optička osjetila. Osjetila ionizirajućeg zračenja.
  5. Osjetila za mjerenje pomaka (otpornički, kapacitivni, induktivni s promjenjivom reluktancijom, LDT, LVDT, magnetski, ultrazvučni, optički, digitalni enkoderi). Osjetila za mjerenje brzine (LVT, ultrazvučni, optički, magnetski).
  6. Osjetila za mjerenje ubrzanja (piezoelektrički akcelerometri, integrirani akcelerometri - piezorezistivni i kapacitivni). Žiroskopi.
  7. Osjetila za mjerenje naprezanja: tenzometri. Mjerenje sile i momenta. Osjetila za mjerenje tlaka (kapacitivni, tenzometarski, piezootpornički, s vibrirajućom žicom). Mikrofoni.
  8. Međuispit
  9. Osjetila protoka: pomoću mjernih prigušnica, vrtloženjem, pomoću promjenjive površine (rotametar), turbinska, elektromagnetska, ultrazvučna, volumetrijska, s prijenosom topline.
  10. Mjerenje razine: pomoću plovka, pomoću temperaturnih osjetila, pomoću rotirajućih lopatica, mjerenjem prigušenja vibracija, mjerenjem hidrostatskog tlaka, mjerenjem težine spremnika, kapacitivna, ultrazvučna, radarska i optička mjerila.
  11. Osjetila za mjerenje vlage i mokrine: otpornička, kapacitivna, sa samozagrijavanjem, elektrolitska, mjerenjem apsorpcije infracrvenog zračenja, nuklearna, mikrovalna.
  12. Elektrokemijska osjetila: potenciometrijska, amperometrijska, konduktometrijska, kalorimetrijska, optička, piezoelektrička. Kemootpornici, kemokondenzatori, kemotranzistori.
  13. Mjerenje koncentracije plinova: elektrokemijski, katalitički, mjerenjem apsorpcije infracrvenog zračenja.
  14. Biosenzori: kalorimetrijski, potenciometrijski, amperometrijski, optički, piezoelektrički, imunosenzori.
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Elektroničko i računalno inženjerstvo (profil)
Predmeti specijalizacije profila (1. semestar) (3. semestar)
Obradba informacija (profil)
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)

Literatura

J. Fraden (2010.), Handbook of Modern Sensors, Physics, Designs and Applications, Springer-Verlag
Ivan Piljac (2010.), Senzori fizikalnih veličina i elektroanalitičke metode, Udžbenici Sveučilišta u Zagrebu
H.-R. Trankler, E. Obermeier (1998.), Sensortechnik, Handbuch fur Praxis und Wissenschaft, Springer-Verlag
J. G. Webster (1998.), The Measurement, Instrumentation and Sensors Handbook, CRC Press
Liptak, B. G., editor-in-chief (2003.), Instrument Engineers Handbook, 4th edition: Process Measurement and Analysis, CRC Press