Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Zintegrowane czujniki pomiarowe
Course of study:
2017/2018
Code:
EEL-2-104-PT-s
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Pomiary technologiczne i biomedyczne
Field of study:
Electrotechnics
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr inż. Socha Mirosław (socha@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Socha Mirosław (socha@agh.edu.pl)
mgr inż. Hemmerling Daria (hemmer@agh.edu.pl)
mgr inż. Goral Adrian (goral@agh.edu.pl)
Module summary

Celem przedmiotu jest przekazanie podstawowej wiedzy i umiejętności na temat pomiarów wielkości nieelektrycznych.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. EL2A_K01, EL2A_K02 Activity during classes
Skills
M_U001 Potrafi zaplanować pracę zespołu i sprawnie oraz bezpiecznie w tym zespole pracować. Potrafi przeprowadzić pomiary podstawowych wielkości nieelektrycznych przy pomocy zintegrowanych czujników i opracować wyniki pomiarów z oszacowaniem ich niepewności.Potrafi poprawnie, świadomie i bezpiecznie posługiwać się współczesnymi zintegrowanymi czujnikami pomiarowymi EL2A_U01, EL2A_U02, EL2A_U03 Activity during classes,
Oral answer
Knowledge
M_W001 Ma wiedzę pojęć z zakresu podstaw działania zintegrowanych czujników pomiarowych i technologii ich wytwarzania. EL2A_W10 Activity during classes
M_W002 Ma poszerzoną i uporządkowaną wiedzę dotyczącą sygnałów reprezentujących wielkości mierzone i ich kondycjonowania w torze elektroniki odczytu EL2A_W04 Activity during classes
M_W003 Zna i rozumie budowę, zasady działania oraz przetwarzania sygnałów w podstawowych przyrządach cyfrowych i układach stosowanych w pomiarach wielkości nieelektrycznych. EL2A_W13 Activity during classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi zaplanować pracę zespołu i sprawnie oraz bezpiecznie w tym zespole pracować. Potrafi przeprowadzić pomiary podstawowych wielkości nieelektrycznych przy pomocy zintegrowanych czujników i opracować wyniki pomiarów z oszacowaniem ich niepewności.Potrafi poprawnie, świadomie i bezpiecznie posługiwać się współczesnymi zintegrowanymi czujnikami pomiarowymi - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma wiedzę pojęć z zakresu podstaw działania zintegrowanych czujników pomiarowych i technologii ich wytwarzania. + - + - - - - - - - -
M_W002 Ma poszerzoną i uporządkowaną wiedzę dotyczącą sygnałów reprezentujących wielkości mierzone i ich kondycjonowania w torze elektroniki odczytu + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie budowę, zasady działania oraz przetwarzania sygnałów w podstawowych przyrządach cyfrowych i układach stosowanych w pomiarach wielkości nieelektrycznych. + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Wykłady zgodnie z opisem poniżej

1. Zintegrowany czujnik pomiarowy (2 godz.)
Omówienie programu przedmiotu. Definicja zintegrowanego czujnika. Przykłady. Postęp na świecie w tej dziedzinie.
2. Elektronika na progu XXI w. (2 godz.)
Główne kierunki rozwoju mikroelektroniki. Współczesne technologie nanometryczne, podstawowe parametry. Technologie 3D. Narzędzia do projektowania. Mikroprocesory a specjalizowane układy scalone ASIC.
3. Technologie układów MEMS. (2 godz.)
Technologie układów MEMS. Proces fotolitografii. Trawienie mokre. Techniki trawienia suchego. Wytwarzanie belek, membran. Technika DRIE, wytwarzanie TSV. Perspektywy rozwoju układów MEMS.
4. Scalone czujniki temperatury (4 godz.)
Budowa i zasada działania scalonych czujników temperatury. Zależność temperaturowa napięcia baza-emiter w tranzystorze bipolarnym. Układ PTAT – zasada działania i różne realizacje praktyczne. Referencyjne źródła napięcia typu bandgap.
5. Zintegrowany czujnik ciśnienia (2 godz.)
Budowa, zasada działania. Elektronika odczytu w czujniku MAPs. Podstawowe parametry czujnika i jego zastosowania.
6. System nawigacji satelitarnej GPS (4 godz.)
Budowa systemu: segment naziemny, kosmiczny i odbiorcy. Zasada działania systemu. Sygnały otrzymywane z satelitów, depesza nawigacyjna. Budowa odbiornika i jego parametry. Błędy w systemie GPS. Systemy wspomagania systemu GPS (WAAS, EGNOS, etc). Zastosowania nawigacji satelitarnej. Tendencje rozwojowe systemu GPS. Inne systemy nawigacji satelitarnej.
7. Systemy do obrazowania cyfrowego promieniowania X (4 godz.)
Materiały stosowane do budowy detektorów półprzewodnikowych. Oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z półprzewodnikiem, formowanie sygnału w detektorze. Typy detektorów pozycyjnych i ich elektryczne modele zastępcze. Systemy do obrazowania z wykorzystaniem promieniowania X. Systemy pracujące w trybie całkującym i systemy pracujące w trybie zliczania pojedynczych fotonów. Wymagania systemów dla potrzeb badania materiałów i obrazowania w medycynie. Hybrydowe detektory pikselowe i ich przykładowe rozwiązania.
8. Wielokanałowe systemy pomiarowe dla dużych eksperymentów naukowych (2 godz.)
Wielokanałowe układy scalone dla potrzeb dużych systemów pomiarowych – przykłady i zastosowania systemów detekcyjnych w eksperymentach fizyki wysokich energii. Budowa akceleratorów i wymagania dla systemów detekcyjnych. Problem uszkodzeń radiacyjnych.
9. Interfejsy neurobiologiczne (4 godz.)
Systemy pomiarowe dla potrzeb neurobiologii, metody rejestracji sygnałów. Matryce elektrod płaskich i ostrzowych. Model zastępczy interfejsu neuron-elektroda. Wymagania dla elektroniki odczytu. Optymalizacja szumowa i filtracja sygnału. Budowa przykładowych systemów do rejestracji sygnałów in vivo i in vitro. Budowa i zastosowanie neuroprotez. Sztuczna siatkówka oka. Układy do stymulacji, biokompatybilność, biostabilność. Zasilanie biostymulatorów. Wyniki testów klinicznych. Intefejsy do mózgu. Rejestracja sygnałów z mózgu. Głęboka stymulacja mózgu.
10. Zintegrowane czujniki pomiarowe w pojazdach samochodowych (4 godz.)
Podstawowe wymagania i tendencje rozwojowe. Typy stosowanych zintegrowanych czujników pomiarowych. Sterowanie pracą silnika na przykładzie układu typu Common Rail. Diagnostyka pokładowa.

Laboratory classes:
Cwiczenia laboratoryjne zgodnie z opisem poniżej

1. Podstawy programowania w środowisku LabVIEW (2 godz.).
2. Zastosowanie środowiska LabVIEW do akwizycji danych pomiarowych (2 godz.)
3. Symulowanie wyjść zintegrowanych czujników pomiarowych. (2 godz.)
4. Odbiornik sygnału GPS. (4 godz.)
5. Czujniki przyspieszenia typu ADXL (4 godz.)
6. Zintegrowany hallotronowy czujnik prądu. (8 godz.)
7. Zintegrowany czujniki ciśnienia. (4 godz.)
8. Scalony czujnik kierunku i siły wiatru (2 godz.)
9. Sprawdzanie nabytych umiejętności (2 godz.)

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 76 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in laboratory classes 28 h
Participation in lectures 28 h
Preparation for classes 20 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych. Ocena końcowa wystawiana jest zgodnie z regulaminem studiów.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw matematyki, fizyki, elektroniki i metrologii.

Recommended literature and teaching resources:

1. P. Gryboś: Zintegrowane czujniki pomiarowe. Wybrane zagadnienia i przykłady, Wydawnictwa AGH, Kraków 2011
2. P. Ake Oberg, et al. Sensors in medicine and health care, , John Wiley and Sons, 2004
MEMS/NEMS : handbook techniques and applications. Vol. 5, Medical applications and MOEMS / edited by Cornelius T. Leondes, Sprimger 2005
3. J Gardner, et al. Microsensors, MEMS and Smart Devices, Wiely 2001
4. Smart Sensor Systems, ed. G. Meijer, Wiley 2008
5. BioMEMS, ed G. A. Urban, Springer 2006.
6. R. Bosch. Czujniki w pojazdach samochodowych, WKŁ 2009
7. H. Gunther. Układy wtryskowe common rail w praktyce warsztatowej. WKŁ 2011

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None