Sensors and Measurement

Login to access the course.
This is a grouped course. It consists of several seperate subjects that share learning materials, assignments, tests etc. Below you can see information about the individual subjects that make up this subject.
Sensors and Measurement (Main course) A3B38SME
Credits 6
Semesters Summer
Completion Assessment + Examination
Language of teaching Czech
Extent of teaching 3+2L
Annotation
Basic circuits and instruments for measurement of electrical quantities, AD and DA converters, sensors focused to use in robotics and automation, intelligent sensors, methods of decreasing uncertainties.
Study targets
Pochopit a osvojit si základní měřicí metody, fyzikální principy senzorů a jejich hlavní aplikace.
Course outlines
1. Sampling and quantization, AD converters, digital oscilloscope.
2. Measurement of voltage, current, frequency and phase difference. Counter. Errors and measurement uncertainties (repetition).
3. Measurement of RMS value, power and energy consuption.
4. Measurement of small voltages. Measurement of resistances. Instrument transformers.
5. Magnetic measurements. Measurement of impedances.
6. Other measuring instruments - reference sources, DA converters, signal generatotors, spectrum analyzer.
7. Sensing of linear and angular position. Optoelectronic and ultrasound sensors.
8. Sensors of velocity, acceleration and vibrations.
9. Measurement of force and pressure.
10. Measurement of flowrate and level.
11. Contact measurement of temperature.
12. Contactless measurement of temperature.
13. Chemical sensors Sensor networks.
14. Repetition. Solving and calculation of examples.
Exercises outlines
1. Introduction, safety rules in laboratory. Seminar: Analog oscilloscop; Excercise: measurement using analog oscilloscope.
Series A (5 lab. exercises)
2. Thermocouple, measurement of its voltage, compensation of temperature of its cold end.
3. Measurement on a switching circuit, Influence of waveform on meter reading, its relationship to frequency dependence, spectrum.
4. An optical positionning sensor, measurement of photocurrent.
5. A/D successive approximation converter.
6. Sensors of electric current. Power measurement.
Series B (6 lab. exercises)
7. Measurement of linear shift
8. Capacitive level sensor. Measurement of impedances.
9. Measurement of force by means of a strain gage bridge.
10. Measurement on transformers (leakage magnetic field, dynamic hysteresis loop, amplitude permeability). temperature 11. 11.Resistance temperature sensor, a measurement system.
12. Measurement of blood pressure and pulse frequency.
13. Individual measurement.
14. Individual measurement and assessments.
Literature
[1] Fraden, J.: Handbook of Modern Sensors. Springer; 3rd edition (September 21, 2001)
[2] Ripka, P., Tipek, A. (Eds.): Modern Sensors Handbook. ISTE 2007, ISBN 978-1-905209-66-8
[3] Haasz, V., Sedláček, M.: Electrical Measurements. ČVUT in Prague, Praha 2006
[4] Sedláček, M., Holub, J., Hejtmanová, D.: Laboratory exercises in Electrical measurements. University texbook, ČVUT, Praha 2011 (2nd edition)
[5] Placko, D.: Fundamentals of Instrumentation and Measurement, ISTE 2007, ISBN 1-905209-39-8
[6] Northrop R.B.: Introduction to Instrumentation and Measurements. CRC 2005, 0-8493-3773-9
[7] http://openbookproject.net//books/socratic/doc/topical.html
Requirements
Basics of physics, electric circuits and mathematical analysis
Sensors and Measurement AD3B38SME
Credits 6
Semesters Summer
Completion Assessment + Examination
Language of teaching Czech
Extent of teaching 21P+6L
Annotation
Basic circuits and instruments for measurement of electrical quantities, AD and DA converters, sensors focused to use in robotics and automation, intelligent sensors, methods of decreasing uncertainties.
Study targets
Pochopit a osvojit si základní měřicí metody, fyzikální principy senzorů a jejich hlavní aplikace.
Course outlines
1. Sampling and quantization, AD converters, digital oscilloscope.
2. Measurement of voltage, current, frequency and phase difference. Counter. Errors and measurement uncertainties (repetition).
3. Measurement of RMS value, power and energy consuption.
4. Measurement of small voltages. Measurement of resistances. Instrument transformers.
5. Magnetic measurements. Measurement of impedances.
6. Other measuring instruments - reference sources, DA converters, signal generatotors, spectrum analyzer.
7. Sensing of linear and angular position. Optoelectronic and ultrasound sensors.
8. Sensors of velocity, acceleration and vibrations.
9. Measurement of force and pressure.
10. Measurement of flowrate and level.
11. Contact measurement of temperature.
12. Contactless measurement of temperature.
13. Chemical sensors Sensor networks.
14. Repetition. Solving and calculation of examples.
Exercises outlines
1. Introduction, safety rules in laboratory. Seminar: Analog oscilloscop; Excercise: measurement using analog oscilloscope.
Series A (5 lab. exercises)
2. Thermocouple, measurement of its voltage, compensation of temperature of its cold end.
3. Measurement on a switching circuit, Influence of waveform on meter reading, its relationship to frequency dependence, spectrum.
4. An optical positionning sensor, measurement of photocurrent.
5. A/D successive approximation converter.
6. Sensors of electric current. Power measurement.
Series B (6 lab. exercises)
7. Measurement of linear shift
8. Capacitive level sensor. Measurement of impedances.
9. Measurement of force by means of a strain gage bridge.
10. Measurement on transformers (leakage magnetic field, dynamic hysteresis loop, amplitude permeability). temperature 11. 11.Resistance temperature sensor, a measurement system.
12. Measurement of blood pressure and pulse frequency.
13. Individual measurement.
14. Individual measurement and assessments.
Literature
[1] Fraden, J.: Handbook of Modern Sensors. Springer; 3rd edition (September 21, 2001)
[2] Ripka, P., Tipek, A. (Eds.): Modern Sensors Handbook. ISTE 2007, ISBN 978-1-905209-66-8
[3] Haasz, V., Sedláček, M.: Electrical Measurements. ČVUT in Prague, Praha 2006
[4] Sedláček, M., Holub, J., Hejtmanová, D.: Laboratory exercises in Electrical measurements. University texbook, ČVUT, Praha 2011 (2nd edition)
[5] Placko, D.: Fundamentals of Instrumentation and Measurement, ISTE 2007, ISBN 1-905209-39-8
[6] Northrop R.B.: Introduction to Instrumentation and Measurements. CRC 2005, 0-8493-3773-9
[7] http://openbookproject.net//books/socratic/doc/topical.html
Requirements
Basics of physics, electric circuits and mathematical analysis
Sensors and Measurements B3B38SME
Credits 6
Semesters Summer
Completion Assessment + Examination
Language of teaching Czech
Extent of teaching 3P+2L
Annotation
Základní obvody a přístroje pro měření elektrických veličin, A/D a D/A převodníky, senzory se zaměřením na robotiku a automatizaci, inteligentní senzory, metody snižování nejistot.
Study targets
Získat znalosti a dovednosti v oblasti měřicí a senzorové techniky.
Course outlines
V přednáškách se probírají následující témata:
1. Vzorkování, kvantování, A/D převodníky, číslicový osciloskop.
2. Měření napětí, proudu a kmitočtu. Čítač, měření fáze. Chyby a nejistoty (opak.).
3. Měření efektivní hodnoty, výkonu a spotřeby energie.
4. Kontaktní senzory teploty a jejich měřicí obvody. Měření malých napětí a odporu.
5. Magnetické senzory, magnetická měření. Transformátor napěťový a proudový. Bezkontaktní senzory el. proudu.
6. Kapacitní a indukční senzory. Měření impedancí.
7. Měření lineární a úhlové polohy. Optoelektronické a ultrazvukové senzory.
8. Senzory a převodníky pro měření rychlosti, zrychlení a vibrací.
9. Měření teploty.
10. Měření síly, tlaku, hladiny a průtoku.
11. Chemické senzory.
12. Měřicí systémy a senzorové sítě. Logický analyzátor.
13. Další měřicí přístroje a etalony.
14. Opakování, řešení příkladů.
Na přednáškách se řeší vzorové příklady.
Exercises outlines
Cvičení mají výhradně laboratorní charakter. Během nich si studenti vyzkouší sestavit základní měřicí obvody pro významné typy senzorů, změřit jejich charakteristiky a spočítat nejistoty měření. Naučí se také ovládat základní měřicí přístroje. Měří se následující úlohy:
Termočlánek, měření jeho napětí, kompenzace teploty srovnávacího konce. Měření na spínaném obvodu. Vliv tvaru křivky na údaj měřicího přístroje, souvislost s kmitočtovou závislostí, spektrum. Optický senzor polohy. A/D převodník s postupnou aproximací. Senzory elektrického proudu. Měření výkonu. Měření lineárního posuvu. Kapacitní hladinoměr, měření impedancí. Měření síly tenzometrickým můstkem. Měření na transformátorech (rozptylové magnetické pole, dynamická hyst. smyčka, amplitudová permeabilita). Odporový snímač teploty, měřicí systém. Senzory pro měření tlaku.
Literature
Northrop, R. B.: Introduction to Instrumentation and Measurements. CRC 2005, ISBN 0-8493-3773-9
Requirements
Matematická analýza, základy fyziky