Форма обучения:
дистанционная
Стоимость самостоятельного обучения:
бесплатно
Доступ:
свободный
Документ об окончании:
 
Уровень:
Специалист
Длительность:
58:13:00
Студентов:
1444
Выпускников:
218
Качество курса:
4.42 | 4.25
На рубеже тысячелетий родилось новое поколение сенсоров, в состав которых входит микрокомпьютер. Их называют "интеллектуальными" сенсорами (ИС) за способность к глубокой и сложной обработке полученных сигналов, к учету нелинейностей и посторонних влияний, к извлечению из них ценной информации более высоких уровней, к рациональному изменению режимов работы в зависимости от обстоятельств, к самоконтролю и общению с компьютерной сетью. В курсе описаны разные классы ИС, раскрыты методы и подходы к их разработке и проектированию с учетом собственного опыта авторов. Показана значительная польза, приносимая ИС, и высказана мысль о том, что их создание является одним из признаков новой "информационной" стадии развития общества.
Этот курс лекций – об устройствах, поставляющих объективную информацию об окружающем мире, о том, как добывается эта ценная информация. О том, как и благодаря чему сенсоры становятся "разумными", "интеллектуальными". Уточнены понятия "сенсор" и "интеллектуальный сенсор", описаны функциональные схемы простых и интеллектуальных сенсоров, приведена их классификация. Рассмотрены различные виды механических, акустических, электрических, электромагнитных, электрохимических и оптических простых и интеллектуальных сенсоров, объясняются физические принципы их действия. Приведены многочисленные примеры их применения. Изложены подходы к проектированию интеллектуальных сенсоров, даны практические рекомендации по разработке их программного обеспечения, раскрыты принципы построения и важнейшие технические характеристики их основных конструктивных узлов, описаны способы селекции полезных сигналов. Очерчены направления дальнейшего развития интеллектуальных сенсоров.
Специальности: Разработчик аппаратуры
ISBN: 978-5-9963-0124-9
 

План занятий

Занятие
Заголовок <<
Дата изучения
Лекция 1
1 час 38 минут
От простых сенсоров - к интеллектуальным
Уточняются понятия "сенсор" и "интеллектуальный сенсор". Описаны функциональные схемы простых (пассивных и активных) и интеллектуальных сенсоров, сенсорно-компьютерных систем. Обоснована и приведена классификация сенсоров по физической природе первичных информационных сигналов.
Оглавление
    -
    Лекция 2
    1 час 15 минут
    Виды механических сенсоров. Представление о микросистемных технологиях. Деформационные сенсоры
    Указаны различные виды механических сенсоров. Кратко описаны современные микросистемные технологии (МСТ) и показаны примеры МСТ-изделий. Рассмотрены основные деформационные чувствительные элементы и некоторые интеллектуальные сенсоры с их применением.
    Оглавление
      -
      Лекция 3
      2 часа 9 минут
      Механические сенсоры перемещения. Принципы работы глобальной системы ориентирования и сенсоры GPS
      Кратко описаны устройство и работа глобальной системы ориентирования, а также интеллектуальные сенсоры GPS. Рассмотрены основные виды чувствительных элементов и сенсоров линейного и углового перемещения.
      Оглавление
        -
        Лекция 4
        2 часа 6 минут
        Акселерометры и гироскопы. Вибрационные и хроматографические сенсоры
        Рассмотрены принципы построения акселерометров и гироскопов, в т. ч. с применением МСТ. Рассказано, как действуют химические и биологические сенсоры на кантилеверах, современные виброметры, устройства жидкостной, газовой и других видов хроматографии, интеллектуальные хроматографы.
        Оглавление
          -
          Лекция 5
          1 час 34 минуты
          Физические основы работы акустических сенсоров. Приемники акустических сигналов. Некоторые интеллектуальные акустические сенсоры
          Даются минимально необходимые для понимания раздела сведения из физической акустики. Описаны основные виды приемников акустических сигналов и примеры интеллектуальных акустических сенсоров: диктофоны, звукоанализаторы, беспроводная гарнитура, гидроакустический телефон и другие.
          Оглавление
            -
            Лекция 6
            1 час 31 минута
            Активные акустические сенсоры: тонометры, эхолоты, гидролокаторы
            Описаны принципы работы современных тонометров, гидролокаторов и портативных эхолотов для любителей рыбалки. Объясняется, почему современные гидролокаторы работают с ультразвуковыми волнами разных диапазонов и используют многопучковые акустические антенны. Приведены многие примеры.
            Оглавление
              -
              Лекция 7
              1 час 26 минут
              Интеллектуальные акустические сенсоры для УЗИ. Сенсоры для сейсморазведки. Сенсоры на ПАВ
              Рассказано о современных УЗ-сенсорах для измерения расстояний и дефектоскопии металлоизделий, для медицинских УЗ-исследований. Описаны принципы работы сенсоров на поверхностных акустических волнах и метод спектрально-сейсморазведочного профилирования. Приведены примеры применения.
              Оглавление
                -
                Лекция 8
                1 час 32 минуты
                Физические основы работы и классификация электрических сенсоров. Резистивные, емкостные и импедансные сенсоры
                Объясняется принцип классификации электрических сенсоров. Описаны основные типы резистивных, емкостных, импедансных электрических сенсоров и принципы их функционирования. Приведены примеры их применения как самостоятельных сенсоров, а также в качестве трансдьюсеров.
                Оглавление
                  -
                  Лекция 9
                  1 час 15 минут
                  Вольтаические сенсоры. Сенсоры на диодах и биполярных транзисторах
                  Рассмотрены основные типы вольтаических сенсоров: термопары, пьезоэлементы, датчики Холла — и их применение. Объяснены физические основы работы и режимы использования фотодиодов и фототранзисторов для измерения температуры и радиоактивных излучений
                  Оглавление
                    -
                    Лекция 10
                    1 час 24 минуты
                    Сенсоры на полевых транзисторах и на приборах с отрицательной ВАХ. Газоразрядные сенсоры
                    Описаны устройство и физика работы полевых транзисторов, их применение в черно-белых и цветных светочувствительных КМДП-матрицах. Объяснены физические основы работы приборов с отрицательными участками ВАХ и газоразрядных сенсоров для измерения температуры, радиоактивных излучений и т. д.
                    Оглавление
                      -
                      Лекция 11
                      2 часа 13 минут
                      Цифровые фотоаппараты и видеокамеры, тепловизоры, дактилоскопические сенсоры
                      Описаны примеры современных интеллектуальных электрических сенсоров: цифровых фотоаппаратов, цифровых камер видеозаписи и видеонаблюдения в видимом и инфракрасном свете, цифровых тепловизоров и дактилоскопических сенсоров, которые считаются настоящими чудесами современной техники.
                      Оглавление
                        -
                        Лекция 12
                        1 час 46 минут
                        Магнитные сенсоры. Сенсоры на сквидах. Индуктивные сенсоры
                        Изложены физические основы работы электромагнитных сенсоров. Описаны принципы построения магнитных и индуктивных сенсоров, магнитометров на сквидах и интеллектуальных сенсоров на их основе (сенсоров для магнитодиагностики, магнитокардиографов, сканирующих сквид-микроскопов и т. д.).
                        Оглавление
                          -
                          Лекция 13
                          2 часа 6 минут
                          Радиосенсоры и радиолокаторы
                          Представлены современные аналоговые и цифровые радиоприемники. Описаны принципы работы, возможности применения мобильных телефонов и радиосенсоров Bluetooth, различные виды современных радиолокаторов, в т. ч. доплеровские, широкополосные, пикосекундные и нелинейные
                          Оглавление
                            -
                            Лекция 14
                            1 час 28 минут
                            Радиотелевизионные сенсоры
                            Изложены принципы работы телевизоров, тюнеров, ресиверов, аналоговых, цифровых и компьютерных кабельных модемов. Рассказано о возможностях и преимуществах цифрового, полиэкранного и интерактивного телевидения, о мультимедийных персональных компьютерах, смартфонах и коммуникаторах.
                            Оглавление
                              -
                              Лекция 15
                              1 час 36 минут
                              Принципы работы электрохимических сенсоров. Потенциометрические сенсоры
                              Изложен принцип работы электрохимического элемента. Дана классификация электрохимических сенсоров. Описаны методы повышения их селективности. Рассказывается о промышленно выпускаемых гальванических электродах и потенциометрических сенсорах, а также о потенциометрических биосенсорах.
                              Оглавление
                                -
                                Лекция 16
                                1 час 29 минут
                                Химически чувствительные полевые транзисторы и биосенсоры на их основе. Кондуктометрические и амперометрические сенсоры
                                Изложены принципы работы электрохимических биосенсоров, химически чувствительных полевых транзисторов, кондуктометрических (импедансных) и амперометрических (кулонометрических) сенсоров. Описаны примеры и преимущества таких сенсоров и сферы их применения.
                                Оглавление
                                  -
                                  Лекция 17
                                  1 час 42 минуты
                                  Вольтамперометрические и хроноамперометрические сенсоры. Примеры интеллектуальных электрохимических сенсоров
                                  Описаны принципы вольтамперометрии, полярографии, "циклической вольтамперометрии", хроноамперометрии, их варианты и отмечена высокая информативность этих методов. Приведены примеры ряда интеллектуальных электрохимических сенсоров, указаны их достоинства и сферы применения
                                  Оглавление
                                    -
                                    Лекция 18
                                    2 часа 13 минут
                                    Спектрофотометрические сенсоры как один из видов оптических сенсоров. Фотоплетизмографы. Оксиметры и пульсоксиметры
                                    Дана классификация оптических сенсоров. Описаны принципы спектрофотометрии, фотоплетизмографии, оксиметрии и пульсоксиметрии. Приведены примеры ряда соответствующих интеллектуальных спектрофотометрических сенсоров, указаны их возможности и сферы применения
                                    Оглавление
                                      -
                                      Лекция 19
                                      2 часа 7 минут
                                      Спектрофотометрия в обратно рассеянном свете. Гемоглобиномеры и сенсоры кровенаполнения
                                      Описаны современные представления об обратном рассеянии света человеческим телом. Сформулированы требования к спектрофотометрии в обратно рассеянном свете. Описаны принципы работы и возможности применения гемоглобиномеров, сенсоров кровенаполнения и микроциркуляторного русла крови
                                      Оглавление
                                        -
                                        Лекция 20
                                        1 час 38 минут
                                        Неинвазивные глюкометры. Спектрофотометрический сенсор хлорофилла
                                        Описаны принципы построения неинвазивных спектрофотометрических сенсоров для измерения концентрации глюкозы в крови человека и содержания хлорофилла в листьях растений. Показаны сложности, с которыми сталкиваются разработчики таких сенсоров, и некоторые способы их преодоления
                                        Оглавление
                                          -
                                          Теоретические основы работы люминесцентных сенсоров. Хронофлуорометры
                                          Приведены общие сведения о люминесценции. Описан метод индукции флуоресценции хлорофилла и принципы построения хронофлуорометров. Сделан обзор современных хронофлуорометров и предоставляемых ими возможностей наблюдения за здоровьем и развитием растений, за состоянием окружающей среды
                                          Оглавление
                                            -
                                            Лекция 22
                                            1 час 54 минуты
                                            Сенсоры с люминесцентными маркерами. Биолюминесцентные и сцинтилляционные сенсоры
                                            Описаны принципы работы сенсора для определения квантового выхода фотосинтеза, сенсоров с люминесцентными маркерами, биолюминесцентных и сцинтилляционных сенсоров. Указаны их достоинства, возможности и области применения
                                            Оглавление
                                              -
                                              Лекция 23
                                              1 час 58 минут
                                              Принципы работы ППР-сенсоров. Промышленные ППР-сенсоры
                                              Раскрыты принципы поверхностного плазмонного резонанса и применения этого явления в сенсорах. Проанализированы факторы, от которых зависит физическая разрешающая способность таких сенсоров. Описаны наиболее интересные интеллектуальные ППР-сенсоры, выпускаемые промышленностью
                                              Оглавление
                                                -
                                                Лекция 24
                                                2 часа 37 минут
                                                ППР-сенсоры Spreeta. Съемные рецепторные чипы. ППР-иммуносенсоры и волоконно-оптические сенсоры
                                                Показано, что для массовых анализов перспективной является технология съемных рецепторных чипов, и даны рекомендации относительно реализации такой технологии. Описаны ППР-сенсоры Spreeta, а также волоконно-оптические ППР-сенсоры. Приведен пример ППР-иммуносенсора (для выявления лейкоза коров)
                                                Оглавление
                                                  -
                                                  Лекция 25
                                                  2 часа 25 минут
                                                  Элементная база интеллектуальных сенсоров. Часть 1
                                                  Рассмотрены принципы построения и приведены важнейшие технические характеристики некоторых основных узлов интеллектуальных сенсоров: операционных, дифференциальных и радиоусилителей, мостовых схем, АЦП и микрокомпьютеров. Описаны методы борьбы с собственными и привнесенными шумами
                                                  Оглавление
                                                    -
                                                    Лекция 26
                                                    1 час 36 минут
                                                    Элементная база интеллектуальных сенсоров. Часть 2
                                                    Рассмотрены принципы построения и приведены важнейшие технические характеристики таких узлов интеллектуальных сенсоров, как ЖКИ, пленочные и силиконовые клавиатуры, сенсорные экраны, микросхемы оперативной, репрограммируемой, постоянной, флеш-памяти и внешнего интерфейса
                                                    Оглавление
                                                      -
                                                      Лекция 27
                                                      2 часа 4 минуты
                                                      Селекция полезных сигналов. Проектирование и программирование интеллектуальных сенсоров
                                                      Описаны способы селекции полезных сигналов и возможные подходы к проектированию интеллектуальных сенсоров. Указаны типичные ошибки на стадии исследовательского проектирования интеллектуальных сенсоров. Даны практические рекомендации по разработке их программного обеспечения
                                                      Оглавление
                                                        -
                                                        Лекция 28
                                                        1 час 33 минуты
                                                        Перспективы развития интеллектуальных сенсоров. Заключительные замечания
                                                        Описаны направления развития интеллектуальных сенсоров. На примере пилюль с видеокамерой иллюстрируется разработка новых видов сенсоров, на примере интеллектуальных зданий и интеллектуального транспорта — создание сенсорных систем и сенсорных сетей. Приведены заключительные замечания
                                                        Оглавление
                                                          -
                                                          Глосcарий

                                                          Оглавление
                                                            -
                                                            1 час 40 минут
                                                            -
                                                            Павел Гуляев
                                                            Павел Гуляев
                                                            Россия, Санкт-Петербург
                                                            Pavel Pelevin
                                                            Pavel Pelevin
                                                            Украина, Одесса