Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Zintegrowane systemy pomiarowe wielkości nieelektrycznych
Course of study:
2017/2018
Code:
EIB-1-402-s
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Biomedical Engineering
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Socha Mirosław (socha@agh.edu.pl)
Academic teachers:
mgr inż. Hemmerling Daria (hemmer@agh.edu.pl)
mgr inż. Goral Adrian (goral@agh.edu.pl)
Module summary

Celem przedmiotu jest przekazanie wiedzy i umiejętności na temat pomiarów podstawowych wielkości nieelektrycznych z wykorzystaniem nowoczesnych czujników zintegrowanych i mikrosystemów.

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 Potrafi pracować w zespole. Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. IB1A_K03 Activity during classes
Skills
M_U001 Potrafi obsługiwać podstawowe przyrządy pomiarowe do pomiaru wielkości nieelektrycznych IB1A_U08, IB1A_U03 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
M_U002 Potrafi poprawnie mierzyć podstawowe wielkości nieelektryczne IB1A_U08, IB1A_U03 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Zna zasadę działania i obsługi podstawowych przyrządów do pomiaru wielkości nieelektrycznych IB1A_W09, IB1A_W08 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
M_W002 Wie jak mierzyć podstawowe wielkości nieelektryczne IB1A_W09, IB1A_W08 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
M_W003 Zna budowę i zasady działania czujników i układów elektronicznych stosowanych w przyrządach pomiarowych wielkości nieelektrycznych IB1A_W09, IB1A_W08 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory 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 Potrafi pracować w zespole. Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi obsługiwać podstawowe przyrządy pomiarowe do pomiaru wielkości nieelektrycznych - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi poprawnie mierzyć podstawowe wielkości nieelektryczne - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna zasadę działania i obsługi podstawowych przyrządów do pomiaru wielkości nieelektrycznych + - + - - - - - - - -
M_W002 Wie jak mierzyć podstawowe wielkości nieelektryczne + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna budowę i zasady działania czujników i układów elektronicznych stosowanych w przyrządach pomiarowych wielkości nieelektrycznych + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Wprowadzenie

    Wprowadzenie do pomiarów wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi. Budowa i podstawy fizyczne konstrukcji czujników wielkości nieelektrycznych. Struktura toru pomiarowego oraz właściwości statyczne i dynamiczne elementów składowych toru pomiarowego. Przykłady czujników. (4h)

  2. Akwizycja danych pomiarowych

    Budowa toru pomiarowego. Podstawy cyfrowej akwizycji danych: próbkowanie, kwantowanie i kodowanie sygnałów pomiarowych. Twierdzenie o próbkowaniu. Metody podłączania sygnałów elektrycznych do aparatury pomiarowej. Źródła zakłóceń i sposoby ich eliminacji. (4h)

  3. Rejestracja sygnałów biologicznych

    Rejestracja sygnałów biologicznych: cele, metody, wymagania, stosowane rozwiązania. Interfejsy neurobiologiczne. (2h)

  4. Pomiary temperatury

    Przetworniki i czujniki do pomiaru temperatury, ich konstrukcja, parametry i ograniczenia. (4h)

  5. Pomiary promieniowania

    Detektory promieniowania małych i wielkich energii. Zastosowanie detektorów paskowych i matrycowych do pomiarów i obrazowania zjawisk fizycznych. (2h)

  6. Wytwarzanie MEMS

    Technologia wytwarzania zintegrowanych czujników pomiarowych oraz układów MEMS (mikro-elektro-mechanicznych). Proces fotolitografii, techniki trawienia mokrego i suchego, wytwarzanie belek, membran. (1h)

  7. Pomiary wielkości mechanicznych

    Właściwości membran i belek jako przetworników odkształceń mechanicznych. Przetworniki piezorezystywne odkształceń oraz pojemnościowe przemieszczeń. Czujniki ciśnienia i naprężeń. (3h)

  8. Pomiary parametrów ruchu drgającego

    Zasada działania przetwornika sejsmicznego w czujnikach do pomiarów przyspieszeń i przemieszczeń. (2h)

  9. Chemisensory

    Pomiary i ocena stężeń substancji chemicznych oraz wykrywanie związków chemicznych (2h).

  10. Pomiary odległości i przemieszczenia

    Czujniki i metody pomiarowe odległości i przemieszczenia. Zasada działania i właściwości parametrycznych przetworników przemieszczenia. Analogowe i cyfrowe przetworniki kąta. (2h)

  11. Pomiary parametrów przepływu

    Pomiaru przepływu płynów: fizyczne metody pomiaru, mikroczujniki termoanemometryczne jedno- i wieloprzewodowe, metody kalorymetryczne. (2h)

Laboratory classes:

  1. Zajęcia wstępne, omówienie: BHP, zakresu ćwiczeń, zasad oceniania i zaliczenia przedmiotu (3h)
  2. Czujniki przyśpieszenia (3h)
  3. Pomiary z przetwornikiem tensometrycznym (3h)
  4. Triangulacja, dynamika czujników temperatury (3h)
  5. Kolokwium (3h)
  6. Podstawowe pomiary medyczne (3h)
  7. Pomiary poziomu cieczy z wykorzystaniem przetwornika pojemnościowego (3h)
  8. Podstawy akwizycji i cyfrowego przetwarzania sygnałów (3h)
  9. Kolokwium (3h)
  10. Zajęcia poprawkowe (3h)

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 88 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation for classes 20 h
Realization of independently performed tasks 10 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Zaliczenie przedmiotu
Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest: pozytywne zaliczenie laboratorium oraz zdanie egzaminu.
Ocena końcowa jest średnią ważoną: 60% oceny z egzaminu i 40% oceny z laboratorium.

Zaliczenie laboratorium
Obowiązuje system punktowy. W trakcie semestru można zdobyć 100punktów:

  1. 28p za kolokwia wejściowe, pisane przed każdymi ćwiczeniami
  2. 60p za kolokwium końcowe, pisane po wykonaniu wszystkich ćwiczeń ma koniec semestru
  3. 5p za frekwencje
  4. 7p za aktywność (np. poprawne odpowiedzi na zadawane w trakcie zajęć pytania prowadzącego)

Ocena zaliczeniowa z laboratorium jest wyliczana na podstawie punktów zgodnie z Regulaminem Studiów.

Szczegółowe warunki zaliczenia określa “Regulamin – zasady oceniania i zaliczenia”, który omawiany jest na pierwszych zajęciach laboratoryjnych.

Egzamin
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium.
Egzamin odbędzie się w formie pisemnej i będzie obejmował wiedzę przekazaną na wykładach oraz ćwiczeniach laboratoryjnych.
Ocenę końcową ustala się zgodnie z regulaminem studiów, po uwzględnieniu współczynników wagowych zależnych od terminu uzyskania zaliczenia i zdania egzaminu (I termin – 1; II termin – 0.8; III termin – 0.7).

Prerequisites and additional requirements:

Podstawy fizyki, elektroniki i metrologii

Recommended literature and teaching resources:
  1. Gawędzki W., Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych. Wyd. Akademii Górniczo-Hutniczej, Kraków, 2010.
  2. Sensors in medicine and health care / ed. by P. Ake Oberg, T. Togawa, F. A. Spelman.
  3. MEMS/NEMS : handbook techniques and applications. Vol. 5, Medical applications and MOEMS / edited by Cornelius T. Leondes.
  4. W. Sansen. Analog Design Essential
  5. J. Rabaey. Digital Integrated Circuit
  6. Wybrane artykuły: z IEEE TNS, IEEE JSSC, IEEE BME oraz Nuclear Instruments and Methods
  7. Bio-MEMS : technologies and applications / ed. by Wanjun Wang, Steven A. Soper.
  8. Nanoscale technology in biological systems / ed. by Ralph. S. Greco, Fritz B. Prinz, R. Lane Smith.
Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Przedmiot jest skierowany do studentów pragnących rozwinąć swoje umiejętności w zakresie metrologii i elektroniki. Zajęcia laboratoryjne będą opierały się na mikrosystemach typu Arduino, Raspberry Pi czy micro:bit oraz zintegrowanych czujnikach. Poza zapoznaniem się z metodami pomiarów podstawowych wielkości nieelektrycznych (np. temperatury, odległości czy przyśpieszenia) główny nacisk będzie postawiony na samodzielne rozwiązywanie problemów.
Zajęcia laboratoryjne są wspomagane za pomocą kursu na platformie e-learningowej AGH.