Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Sensor Technology
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
IETE-1-601-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Electronics and Telecommunications
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr inż. Maziarz Wojciech (maziarz@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

This course enables to familiarize students with basic technologies and measurement procedures for sensors used essentially for detection of non-electrical quantities.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student knows the materials used in modern sensors and basic technologies of sensors manufacturing including MEMS, LIGA and EFAB technologies. ETE1A_W13, ETE1A_W05 Aktywność na zajęciach
M_W002 Student has the basic knowledge in sensors signal conditioning, in construction of measurement chain comprising amplification components, filters, signal converters. ETE1A_W08, ETE1A_W01, ETE1A_W07 Kolokwium
M_W003 Student can understand the role of sensor, transducer and actuator. Is familiarized with static and dynamic sensor characteristics. Knows the sensor calibration procedure. ETE1A_W05, ETE1A_W01, ETE1A_W16 Kolokwium
M_W004 Student knows how are built and how work the sensors of different electrical and non-electrical parameters, made in various technologies, including MEMS sensors. ETE1A_W02, ETE1A_W05, ETE1A_W07 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 The student is able to develop documentation of the results of the experiment, including a discussion of these results and conclusions. ETE1A_U04, ETE1A_U03 Sprawozdanie
M_U002 The student is able to find in the literature, databases, application notes and other sources needed information about the parameters of sensors, their characteristics and operation. ETE1A_U02, ETE1A_U03 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 The student is able to choose a sensor of a certain type for a specific application, based on the characteristics of the device. ETE1A_U02, ETE1A_U05, ETE1A_U12 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U004 Student is able to measure a given sensor's characteristics using instruments available in the laboratory, and then interpret it and verify it with the expected characteristics. ETE1A_U11, ETE1A_U13, ETE1A_U07, ETE1A_U02, ETE1A_U16, ETE1A_U09 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 The student is aware of the impact of human activities on the natural environment and understands the need to protect it. ETE1A_K02 Aktywność na zajęciach
M_K002 The student understands the need to search for innovative sensor solutions with ever-better parameters. ETE1A_K04, ETE1A_K01, ETE1A_K02 Aktywność na zajęciach
M_K003 The student understands the need for modern, miniaturized and low-energy sensors to monitor environmental parameters. ETE1A_K02 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
38 24 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student knows the materials used in modern sensors and basic technologies of sensors manufacturing including MEMS, LIGA and EFAB technologies. + - + - - - - - - - -
M_W002 Student has the basic knowledge in sensors signal conditioning, in construction of measurement chain comprising amplification components, filters, signal converters. + - + - - - - - - - -
M_W003 Student can understand the role of sensor, transducer and actuator. Is familiarized with static and dynamic sensor characteristics. Knows the sensor calibration procedure. + - + - - - - - - - -
M_W004 Student knows how are built and how work the sensors of different electrical and non-electrical parameters, made in various technologies, including MEMS sensors. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 The student is able to develop documentation of the results of the experiment, including a discussion of these results and conclusions. - - + - - - - - - - -
M_U002 The student is able to find in the literature, databases, application notes and other sources needed information about the parameters of sensors, their characteristics and operation. + - + - - - - - - - -
M_U003 The student is able to choose a sensor of a certain type for a specific application, based on the characteristics of the device. + - + - - - - - - - -
M_U004 Student is able to measure a given sensor's characteristics using instruments available in the laboratory, and then interpret it and verify it with the expected characteristics. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 The student is aware of the impact of human activities on the natural environment and understands the need to protect it. + - + - - - - - - - -
M_K002 The student understands the need to search for innovative sensor solutions with ever-better parameters. + - + - - - - - - - -
M_K003 The student understands the need for modern, miniaturized and low-energy sensors to monitor environmental parameters. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 38 godz
Przygotowanie do zajęć 24 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 8 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (24h):
  1. 1. Introduction

    Basic organizational information, introductory information and definitions concerning sensors, sensor applications, requirements for sensors.

  2. 2. Sensor characteristics

    Classification of sensors, static and dynamic charcteristics, Laplace transformation.

  3. 3. Sensor signals conditioning

    Conditioning of sensor signal from sensors with resistive, voltage, current, inductive, frequency, load, etc. outputs. Bridge systems. Sensor interfaces.

  4. 4. Sensor technologies

    PVD and CVD thin film technologies, MEMS technology, lithography.

  5. 5. Sensors of mechanical quantities

    Displacement, velocity, acceleration and pressure sensors, induction and capacitance sensors.

  6. 6. Flow and humidity sensors

    Characterisation of flow, different types of flow sensors, absolute and relative humidity, resistance, capacitance, gravimetric and SAW humidity sensors, dew-point sensors.

  7. 7. Strain and pressure sensors

    Piezoresistance effect, micromachined pressure sensors.

  8. 8. Gas sensors

    Market production, resistance and non-resistance type gas sensors, solutions for improvement of selectivity.

  9. 9. Temperature sensors

    RTD detectors, thermistors, thermoelectric sensors, p/n junction sensors, pyrometers.

  10. 10. Light detectors

    Photodiode, phototransistor, photoresistor, thermal-type light detectors.

  11. 11. Magnetic sensors

    Inductive, transformer-type, magnetogalvanic and magnetoelectric sensors, magnetoresistors, magnetic tunel junction sensors, SQUIDs.

Ćwiczenia laboratoryjne (14h):
  1. 1. Investigation of accelerometers.

    The exercise examines the micromechanical acceleration sensor from the ADXL series and the piezoelectric mechanical vibration sensor. The output signals are observed on the oscilloscope, the static characteristics of the accelerometer being measured are determined.

  2. 2. Investigation of selected temperature sensors.

    In the experiment, dynamic characteristics of different types of thermocouples are studied. An output signal from the thermocouple is observed. On the basis of measured characteristics, the thermocouple transmittance is calculated using the Kondratiev method.

  3. 3. Semiconductor resistance-type semiconductor gas sensors

    The exercise determines the static and dynamic characteristics of gas sensors: dependence of sensitivity on temperature, gas concentration and gas flow. The reaction rate of the sensor for gas at various operating temperatures is also determined.

  4. 4. Investigation of photodetectors

    The exercise determines the spectral characteristics of basic photodetectors: photoresistors, photodiodes, phototransistors made of various semiconductors. The gap bandwidth of the semiconductors is determined.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. The condition for passing the subject is obtaining a positive grade from the laboratory.
2. The final mark from the laboratory is a weighted average of grades from individual exercises – preliminary tests (60%) and reports (40%).
3. The overall final mark is calculated based on an algorithm:
if average & gt; 4.75 then OK: = 5.0 else
if average & gt; 4.25 then OK: = 4.5 else
if average & gt; 3.75 then OK: = 4.0 else
if average & gt; 3.25 then OK: = 3.5 else OK: = 3
4. If a positive grade from the laboratory was obtained on the first date and additionally the student was active at the lectures, the final grade is raised by 0.5.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

• Knowledge of solid state physics (after physics course)
• Knowledge of basic electronic components
• Knowledge of analog electronic circuits
• Knowledge of digital electronic circuits

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. S.M. Sze, Semiconductor Sensors, John Wiley & Sons, Inc., 1994
2. J.W. Gardner, V.K. Varadan, O.O. Awadelkarim, Microsensors, MEMS and Smart Devices, John Wiley & Sons, LTD, 2001
3. W. Göpel, J. Hesse, J.N. Zemel, Sensors – A Comprehensive Survey, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1989
4. T. Pisarkiewicz, Mikrosensory gazów, Wydawnictwa AGH, Kraków 2007
5. Wybrane sensory gazów. Przewodnik multimedialny: http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/automatyka/c_sensory_gazu/
6. Sensor Laboratory web page: http://home.agh.edu.pl/~maziarz/LabTechSens
7. R. Frank, “Understanding smart sensors”, Artech House, 1996
8. J.W. Gardner, V.K.Varadan, “Microsensors, MEMS, and Smart Devices”, John Wiley & Sons, 2001
9. S. Tumański, „Technika pomiarowa”, WNT 2007
10. Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatury WNT
11. Rzasa M., Kiczma B.: Elektryczne i elektroniczne czujniki temperatury
12. L. Michalski, K. Eckersdorf, J. Kucharski: Termometria, przyrządy i metody, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 1998.
13. P. Horowitz, W. Hill: Sztuka Elektroniki, WKŁ, Warszawa cz. 1 i 2. wydanie: 9/2009.
14.P. Ripka „Magnetic sensors and magnetometers”, Artech House, 2001.
15.S. Tumański, „Thin film magnetoresistive sensors” IOP Publishing Ltd. 2001.
16.S. Tumański, „Cienkowarstwowe czujniki magnetorezystancyjne”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Wojciech Maziarz – lista publikacji w Bazie Publikacji Pracowników:
1) https://bpp.agh.edu.pl/old/bpp-show.phtml?s=b1&R=0&W=0&poz=M&aut=1221&tp=0
2) https://bpp.agh.edu.pl/autor/maziarz-wojciech-01221

Informacje dodatkowe:

As a result of POWER WIET training, some lectures are conducted using the didactic method of the “reversed university”, i.e. the students are given the task to do before the lecture, for example, watching a film discussing the principle of operation of the sensor or familiarizing with specific information.