BMT-2130 Anturifysiikka ja signaalit, 5 op
Sensor Physics and Signals
Vastuuhenkilö
Sampo Tuukkanen, Markus Karjalainen
Opetus
| Toteutuskerta | Periodi | Vastuuhenkilö | Suoritusvaatimukset |
| BMT-2130 2019-01 | 1 - 2 |
Sampo Tuukkanen |
Hyväksytyt laskuharjoitukset, laboratoriotyöt (2 kpl) ja tentti. |
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa nimetä tärkeimmät antureissa käytettävät materiaalit ja määritellä niiden kautta antureiden fysikaaliset toimintaperiaatteet. Hän tuntee joitakin anturien valmistusmenetelmiä ja -prosesseja. Hän osaa luokitella anturit ja esittää ne johdonmukaisella tavalla energiamuuntimina. Opiskelija kykenee antamaan esimerkkejä erilaisista anturirakenteista ja ymmärtämään ja analysoimaan niiden kanssa käytettyjä mittauskytkentöjä ja -vahvistimia. Opiskelija ymmärtää, miten häiriöt ja kohina kytkeytyvät mittaukseen. Opiskelija osaa mallintaa yksinkertaisten antureiden toimintaa erilliskomponenttimallin avulla. Hän ymmärtää mallinnuksen rajoitteet. Opiskelija osaa käyttää mittauskortteja anturidatan keruussa. Hän hallitsee antureihin ja niiden signaaleihin liittyvät tärkeimmät termit. Opiskelija osaa soveltaa antureita erilaisiin mittauksiin sekä pystyy arvioimaan mittaustuloksen luotettavuutta.
Sisältö
| Sisältö | Ydinsisältö | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Antureiden perusteet: anturien fysikaaliset perusteet (energiamuunnin, generaattori- ja modulaattorityypit) ja signaalien syntymekanismit, yleisimmät anturimateriaalit (puolijohteet ja erityisesti pii, pietsosähköiset, optiset, magneettiset,...), tunnistinosan ja lukuelektroniikan liittäminen | kohina ja sen syntymekanismit | anturimateriaalien työstötekniikat |
| 2. | Anturin ja mittauspiirin mallinnus: anturisignaalin muodostuminen, perusmallit (anturi + vahvistin), erilliskomponenttimallit, 2-porttimallit, kohinan vaikutus | ||
| 3. | Perusanturit: Mitattava suure - siirtymä, kiihtyvyys, kulmanopeus - voima/momentti, paine, lämpötila - pinnankorkeus, tiheys, virtaus, viskositeetti - kemialliset suureet (pH, pO2, CO2, ionit) Anturityyppi - (mikro)mekaaniset anturit - ultraäänianturit - optiset anturit - elektrodit | anturien kapselointi, integroidut rakenteet, kuvakennot | MEMS (Micro Electro Mechanical System) -anturit |
| 4. | Anturidatan keruu: Anturisignaalin mittaus, A/D-muuntimet ja mittauskortit, kohinan ja häiriöiden kytkeytyminen, anturisignaalit (S/N-suhde, erottelukynnys, herkkyys, resoluutio), mittauskaistan ja suodatuksen vaikutus, integroidut anturit, mittauksen luotettavuus | vaihelukittu mittaus, matriisianturit | SigmaDelta-muunnin |
| 5. | Langattomat anturit: langattomat tiedonsiirtotekniikat, energiaratkaisut | anturiverkot, energian louhinta |
Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi
Kurssin arvosana määräytyy tentin perusteella. Hallittuaan ydinaineksen hyvin on opiskelijalla mahdollisuus läpäistä kurssi arvosanalla 3. Arvosanan 4 saavuttaakseen opiskelijan on osattava myös täydentävän tietämyksen sarakkeen asioita. Arvosanaan 5 on mahdollisuus, jos täydentävän tietämyksen sarake osataan hyvin tai osataan sen lisäksi myös erityistietämyksen asioita. Jos ydinaineksessa on vähäisiä puutteita, on opiskelijalla mahdollisuus arvosanaan 1 tai 2 riippuen puutteiden määrästä. Tässäkin tapauksessa anturien ja anturidatan keruun periaatteet on kuitenkin hallittava. Harjoituksissa osoitettu aktiivisuus antaa mahdollisuuden lisäpisteisiin tenttiarvostelussa tai arvosanan korotukseen. Jos ydinaineksen hallinnassa on huomattavia puutteita, ei opiskelija läpäise kurssia.
Arvosteluasteikko:
Arvosteluasteikko on numeerinen (0-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Lisätiedot | Tenttimateriaali |
| Kirja | Principles of Measurement Systems, Pearson Education Limited, England (Fourth Edition), 2005 | John P. Bentley | Löytyy TTY:n eKirjastosta: http://www.tut.fi/kirjasto/kurssikirjat.html | Ei | ||
| Luentokalvot | Ei | |||||
| Muu kirjallisuus | Electrical Circuit Theory and Technology | John Bird | Kirja löytyy hakusanoilla netistä pdf-formaatissa. | Ei |
Esitietovaatimukset
| Opintojakso | P/S | Selite |
| BMT-1211 Mittaus B | Suositeltava | |
| ELT-20101 Elektroniikan perusteet | Suositeltava |
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
| BMT-2130 Anturifysiikka ja signaalit, 5 op | ASE-2130 Anturifysiikka ja signaalit, 5 op |