• A
  • A
  • A
  • ABC
  • ABC
  • ABC
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Regular version of the site

Sensor Systems

2024/2025
Academic Year
RUS
Instruction in Russian
3
ECTS credits
Course type:
Compulsory course
When:
1 year, 2 module

Instructors

Программа дисциплины

Аннотация

Одним из ключевых аспектов Интернета вещей является измерение параметров и/или генерация реальных физических сигналов. В рамках дисциплины рассматриваются датчики и сенсорные системы; физические принципы, используемые в сенсорах; различные типы датчиков, их технические характеристики и особенности; необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции датчиков в киберфизические системы, обработки сигналов и анализа данных; практическое применение датчиков и сенсорных систем. Кроме того, обсуждаются технологии производства сенсорных систем для микроэлектромеханических и наноэлектромеханических систем. Также в рамках курса уделяется большое внимание получению практических навыков разработки программных компонентов для систем сбора данных с использованием инструментов NI DAQmx и среды программирования NI LabVIEW. Рассматриваются практические вопросы организации и программирования задач аналогового ввода, аналогового вывода, цифрового ввода/вывода, работы со счётчиками, синхронизации задач сбора данных на основе различных механизмов аппаратного и программного запуска, согласования сигналов с датчиков для повышения точности измерений, а также обработки сигналов измерительной информации. Содержание данного раздела дисциплины гармонизировано с официальными курсами National Instruments. Обучение осуществляется в интерактивном режиме, построено на конкретных практических примерах, с применением многофункционального измерительного оборудования NI DAQ.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Изучение и практическое применение системных и методологических подходов, направленных на понимание проблем преобразования сигналов различной физической природы в электрический эквивалент, а также построения систем сбора данных с использованием технологий National Instruments DAQ.
  • Овладение теоретическими и практическими знаниями по датчикам и сенсорным системам с использованием технологии "Интернет вещей".
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • ПРО 1 Называть и описывать компоненты систем сбора данных, основные характеристики датчиков, сенсорных систем, интегральных датчиков инфокоммуникационной техники, интерфейсы микросистемных датчиков, элементы каналов устройств сбора данных, их параметры, объяснять значение терминов, относящихся к системам сбора данных
  • ПРО 2 Объяснять особенности работы датчиков и сенсорных систем, интегральных датчиков инфокоммуникационной техники, методы, режимы и параметры сбора данных и генерации сигналов, схемы и настройки подключения к системе, способы согласования сигналов, способы синхронизации задач сбора данных, основные методы обработки сигналов
  • ПРО 3 Выбирать компоненты и параметры компонентов системы сбора данных, схемы и настройки подключения, способы согласования сигналов, методы обработки сигналов, подходящие для решения конкретной прикладной задачи
  • ПРО 4 Применять микросистемные датчики, их интерфейсы, для основных типовых технических средств инфокоммуникационной техники и для систем связи, применять методы оптимизации для интегральных датчиков и сенсорных систем, использовать программные инструменты для работы с каналами сбора данных, реализовывать многоканальные и синхронизированные измерения
  • ПРО 5 Разрабатывать, моделировать и тестировать датчики и сенсорные системы для устройств инфокоммуникационной техники, применяемых в различных системах связи, в том числе интегральные датчики инфокоммуникационной техники, имплементирующие технологии Интернета вещей; разрабатывать прикладное программное обеспечение для прикладных задач автоматизации измерений и генерации сигналов на основе устройств сбора данных
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Физические принципы построения микросистемных датчиков для инфокоммуникационных устройств
  • Интерфейсы микросистемых датчиков и сенсорных систем
  • Основные принципы и типовые законы управления киберфизических систем. Оптимизация характеристик интегральных датчиков и сенсорных систем.
  • Основы сбора данных
  • Аналоговый ввод
  • Аналоговый вывод
  • Цифровой ввод/вывод
  • Временной ввод/вывод
  • Согласование сигналов
  • Синхронизация задач сбора данных
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа
    Контрольная работа в письменной форме по материалам занятий. Опционально, при временных ограничениях, КР может быть проведена в онлайн-режиме.
  • блокирующий Лабораторный практикум ч.1
    В рамках первой части лабораторного практикума выполняется исследование элементов сенсорных систем.
  • неблокирующий Экзамен
    Экзамен проводится в устной форме. В билеты включаются вопросы теоретического и прикладного характера по материалам модуля. В билете 2 вопроса. На подготовку к ответу даётся 40 минут. По желанию студента возможен досрочный ответ.
  • неблокирующий ДЗ
    ДЗ представляет собой работу, связанные с изучением, анализом характеристик и выбором датчиков. ДЗ выполняется в часы, отводимые на самостоятельную работу, с возможностью получения консультаций преподавателя в очном или дистанционном формате.
  • блокирующий Лабораторный практикум ч.2
    В рамках второй части лабораторного практикума выполняется изучение различных видов каналов систем сбора данных, разработка программных компонентов измерительных систем.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2024/2025 2nd module
    0.1 * ДЗ + 0.1 * Контрольная работа + 0.2 * Лабораторный практикум ч.1 + 0.2 * Лабораторный практикум ч.2 + 0.4 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Sumathi, Sai, P. Surekha, and P. Surekha. LabVIEW based advanced instrumentation systems. Vol. 728. Berlin: Springer, 2007.
  • Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7 : учебное пособие / П. А. Бутырин, Т. А. Васьковская, В. В. Каратаев, С. В. Материкин. — Москва : ДМК Пресс, 2009. — 265 с. — ISBN 5-94074-274-2. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/1089 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Евдокимов, Ю. К. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора : справочник / Ю. К. Евдокимов, В. Р. Линдваль, Г. И. Щербаков. — Москва : ДМК Пресс, 2010. — 400 с. — ISBN 5-94074-346-3. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/40009 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Измерения в LabVIEW/БаранЕ.Д., МорозовЮ.В. - Новосибирск : НГТУ, 2010. - 162 с.: ISBN 978-5-7782-1428-6 - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/546030
  • Магда, Ю. С. LabVIEW: практический курс для инженеров и разработчиков : руководство / Ю. С. Магда. — Москва : ДМК Пресс, 2012. — 208 с. — ISBN 978-5-94074-782-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/3023 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Микросистемные датчики физических величин : монография в 2 ч., Вавилов, В. Д., 2018
  • Микросхемы АЦП иЦАП : справочник. — Москва : ДМК Пресс, 2010. — 432 с. — ISBN 978-5-94120-091-7. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/60969 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Микроэлектронные измерительные преобразователи : учеб. пособие, Топильский, Б. В., 2012
  • Сафьянников, Н. М. Информационно-измерительные преобразователи киберфизических систем : учебное пособие для вузов / Н. М. Сафьянников, О. И. Буренева, А. Н. Алипов. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 236 с. — ISBN 978-5-8114-5402-0. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/152596 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Суранов, А. Я. LabVIEW 8.20: Справочник по функциям : справочник / А. Я. Суранов. — Москва : ДМК Пресс, 2009. — 536 с. — ISBN 5-94074-347-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/1092 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Схемотехника аналого - цифровых преобразователей, Топильский, Б. В., 2014

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Figaro: датчики газов . — Москва : ДМК Пресс, 2010. — 112 с. — ISBN 978-5-94120-072-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/60958 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Murata: пьезоэлектрические, магниторезистивные и пироэлектрические датчики . — Москва : ДМК Пресс, 2010. — 80 с. — ISBN 978-5-94120-080-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/60963 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Баран, Е. Д. LabVIEW FPGA. Реконфигурируемые измерительные и управляющие системы / Е. Д. Баран. — Москва : ДМК Пресс, 2009. — 448 с. — ISBN 978-5-94074-494-8. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/1095 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Зудин, В. Л.  Датчики: измерение перемещений, деформаций и усилий : учебное пособие для вузов / В. Л. Зудин, Ю. П. Жуков, А. Г. Маланов. — 2-е изд. — Москва : Издательство Юрайт, 2020 ; Ярославль : Издат. дом ЯГТУ. — 199 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-12823-9 (Издательство Юрайт). — ISBN 978-5-9914-0703-8 (Издат. дом ЯГТУ). — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/449048 (дата обращения: 27.08.2024).
  • Интеллектуальные сенсорные системы, Мейджера, Дж. К. М., 2011
  • Трэвис, Д. LabVIEW для всех : справочник / Д. Трэвис, Д. Кринг. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : ДМК Пресс, 2011. — 904 с. — ISBN 978-5-94074-674-4. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/1100 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Авторы

  • Каперко Алексей Федорович
  • Красивская Мария Игоревна