傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)教學(xué)大綱（Word）

1、2001 年傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)教學(xué)大綱 第一節(jié) 課程的目的與任務(wù) 本課程是測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、電氣工程及自動(dòng)化等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程及電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的選修課程。它以各類傳感器的工作機(jī)理為線索，詳細(xì)介紹了各類傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的測(cè)量電路和在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，使學(xué)生掌握傳感器的使用方法和設(shè)計(jì)要點(diǎn)的基本技能。 第二節(jié) 課程的基本要求   了解在各個(gè)領(lǐng)域中的傳感器的作用，掌握傳感器的定義、組成、分類和發(fā)展動(dòng)向。   了解傳感器的動(dòng)特性，掌握傳感器的靜特性和技術(shù)指標(biāo)。   掌握應(yīng)變效應(yīng)、壓阻效應(yīng)、金屬絲靈敏系數(shù)和應(yīng)變片靈敏系數(shù)、電阻式傳感器的

2、工作原理及應(yīng)用。   了解電感式傳感器的電感計(jì)算、特性分析及設(shè)計(jì)方法，掌握其工作原理、靈敏度定義及零殘電壓產(chǎn)生的原因和減小措施；了解電渦流和壓磁傳感器及感應(yīng)同步器。   掌握電容傳感器的工作原理、類型、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用，并掌握力平衡式傳感器的工作原理及特點(diǎn)。   掌握磁敏傳感器的種類、霍爾傳感器的工作原理、誤差和補(bǔ)償方法及應(yīng)用，并掌握磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏三極管和磁柵傳感器的工作原理。   掌握壓電式傳感器的壓電效應(yīng)、等效電路、測(cè)量電路及其應(yīng)用。   掌握各種光電效應(yīng)、光電器件工作原理和應(yīng)用、光纖傳感器特點(diǎn)和類型，了解光柵和激光傳感器原

3、理及應(yīng)用。   掌握熱電效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、熱電回路定律、熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)姆椒盁犭娮铚y(cè)量電路原理，了解其他溫度傳感器原理及使用方法。 第三節(jié) 課程的教學(xué)內(nèi)容   緒論：傳感器的作用、定義、組成、分類、改善性能途徑及發(fā)展趨勢(shì)。   傳感器的一般特性：傳感器的靜特性、動(dòng)特性和技術(shù)指標(biāo)。   電阻式傳感器：應(yīng)變式傳感器和壓阻式傳感器。   電感式傳感器：自感和互感傳感器、電渦流和壓磁傳感器及感應(yīng)同步器。   電容式傳感器：工作原理、類型、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用，容柵傳感器和力平衡式電容傳感器。   磁敏傳感器：磁敏傳感器的種類、磁電感

4、應(yīng)傳感器、霍爾傳感器、磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏三極管和磁柵傳感器。 2 / 9  壓電式傳感器：壓電效應(yīng)、壓電材料、壓電元件的結(jié)構(gòu)形式、等效電路與測(cè)量電路。   光電式傳感器：光源、光電器件、光纖傳感器、光柵傳感器和激光傳感器。   熱電式傳感器：熱電偶傳感器、熱電阻傳感器、熱敏電阻傳感器和其他溫度傳感器。 第四節(jié) 課程內(nèi)容的重點(diǎn)及難點(diǎn) 本課程的重點(diǎn)是掌握電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁敏傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器和熱電式傳感器的工作原理、類型、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及典型應(yīng)用。其難點(diǎn)是理解各種傳感器的工作原理和數(shù)學(xué)模型。 第五節(jié) 與各課程的聯(lián)系 1

5、 、普通物理課程應(yīng)為本課程的先本科程行課程。 2 、信號(hào)與系統(tǒng)課程應(yīng)為本課程的先行課程。 3 、模擬電子技術(shù)課程應(yīng)為本課程的先行課程。 第六節(jié) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 本科程是一門應(yīng)用范圍廣、實(shí)踐性強(qiáng)的多學(xué)科知識(shí)綜合的課程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)增加學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)，因此安排如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。   電阻傳感器：應(yīng)變片性能測(cè)試和單臂、半橋、全橋比較。   電感傳感器：差動(dòng)變壓器性能測(cè)試和零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償。   電渦流傳感器：靜態(tài)標(biāo)定和被測(cè)體材料對(duì)其特性的影響。   電容傳感器：差動(dòng)面積型傳感器的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性。   磁電傳感器：磁電傳感器性能測(cè)試和霍爾器件直流靜態(tài)位移

6、特性。   壓電傳感器：壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和引線電容對(duì)電壓放大器的影響。   光電傳感器：光敏三極管和光敏電阻的性能測(cè)試。   熱電傳感器：熱電偶的原理及現(xiàn)象和熱敏電阻的性能測(cè)試。 第七節(jié) 講課學(xué)時(shí)及實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配 表 1-1 講課學(xué)時(shí)分配表 序號(hào) 內(nèi) 容 講課時(shí)數(shù)（含習(xí)題） 一 緒論 2 二 傳感器的一般特性 4 三 電阻式傳感器 6 四 電感式傳感器 6 五 電容式傳感器 6 六 磁敏傳感器 6 七 壓電式傳感器 4 八 光電式傳感器 4 九 熱電式傳感器 6 十 其他新型傳感器 4 總 計(jì)   48   表 1-2 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配表 序 號(hào)

7、 內(nèi) 容 學(xué)時(shí)數(shù) 一 應(yīng)變片性能測(cè)試和單臂、半橋、全橋比較 2 二 差動(dòng)變壓器性能測(cè)試和零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償 2 三 靜態(tài)標(biāo)定和被測(cè)體材料對(duì)其特性的影響 2 四 差動(dòng)面積型傳感器的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性 2 五 磁電傳感器性能測(cè)試和霍爾器件直流靜態(tài)位移特性 2 六 壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和引線電容對(duì)電壓放大器的影響 2 七 光敏三極管和光敏電阻的性能測(cè)試 2 八 熱電偶的原理及現(xiàn)象和熱敏電阻的性能測(cè)試 2 合 計(jì)   16   第八節(jié) 教材與參考書 教材：傳感器（第 3 版）機(jī)械工業(yè)出版社 強(qiáng)錫富主編 參考書： 1 、地學(xué)傳感器原理與應(yīng)用劉希芳、王君主編 地質(zhì)出版社 2 、傳感器原理及

8、應(yīng)用王化祥 張淑英編著 天津大學(xué)出版社 3 、傳感器例題與習(xí)題集王其生編著 機(jī)械工業(yè)出版社 4 、傳感器原理及應(yīng)用實(shí)例黃繼昌 徐巧魚 人民郵電出版社 5 、傳感器接口與檢測(cè)儀器電路呂俊芳編著 北京航空航天大學(xué)出版社   2005 年傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)教學(xué)大綱 第一節(jié) 課程的目的與任務(wù) 本課程是測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、電氣工程及自動(dòng)化等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程及電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的選修課程。它以各類傳感器的工作機(jī)理為線索，詳細(xì)介紹了各類傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的測(cè)量及檢測(cè)電路和在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，使學(xué)生掌握傳感器的使用方法和設(shè)計(jì)要點(diǎn)的基本技能。 第二節(jié) 課程的基

9、本要求   了解在各個(gè)領(lǐng)域中的傳感器的作用，掌握傳感器的定義、組成、分類和發(fā)展動(dòng)向。掌握傳感器的靜特性、動(dòng)特性和技術(shù)指標(biāo)。   掌握磁敏傳感器的種類、霍爾傳感器的工作原理、誤差和補(bǔ)償方法及應(yīng)用，并掌握磁敏電阻、磁敏二極管和磁敏三極管的工作原理。了解質(zhì)子旋進(jìn)式磁敏傳感器、光泵式磁敏傳感器、 SQUID 磁敏傳感器、磁通門式磁敏傳感器、感應(yīng)式磁敏傳感器、機(jī)械式磁敏傳感器的工作原理及特點(diǎn)。   掌握熱電效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、熱電回路定律、熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)姆椒盁犭娮铚y(cè)量電路原理，了解單總線數(shù)字溫度傳感器、熱電阻等其他溫度傳感器工作原理、特點(diǎn)及使用方法。   掌握各種

10、光電效應(yīng)定義及所對(duì)應(yīng)的光電傳感器、掌握光電管、光電倍增管、光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管等光電器件的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。   掌握應(yīng)變效應(yīng)、壓阻效應(yīng)、金屬絲靈敏系數(shù)和應(yīng)變片靈敏系數(shù)、電阻式傳感器的工作原理及應(yīng)用。了解電感式傳感器的電感計(jì)算、特性分析及設(shè)計(jì)方法，掌握其工作原理、靈敏度定義及零殘電壓產(chǎn)生的原因和減小措施；了解電渦流和壓磁傳感器及感應(yīng)同步器。掌握電容傳感器的工作原理、類型、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用。掌握壓電式傳感器的壓電效應(yīng)、等效電路、測(cè)量電路及其應(yīng)用。   了解光纖傳感器、濕敏傳感器和氣敏傳感器的工作原理、特點(diǎn)和類型及應(yīng)用。   掌握傳感器

11、信息融合的一般方法和分類，了解常用傳感器信息融合的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)合及發(fā)展趨勢(shì)。   掌握常用傳感器檢測(cè)電路種類、各自特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。   掌握現(xiàn)代傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖及各部分的作用，了解各種總線技術(shù)特點(diǎn)、虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)儀器的概念及發(fā)展趨勢(shì)。 第三節(jié) 課程的教學(xué)內(nèi)容   緒論：傳感器的作用、定義、組成、分類、改善性能途徑及發(fā)展趨勢(shì)。傳感器的靜特性、動(dòng)特性和技術(shù)指標(biāo)。   磁敏傳感器：磁敏傳感器的種類、質(zhì)子旋進(jìn)式磁敏傳感器、光泵式磁敏傳感器、 SQUID 磁敏傳感器、磁通門式磁敏傳感器、感應(yīng)式磁敏傳感器、機(jī)械式磁敏傳感器、霍爾傳感器、磁敏電阻、磁敏二

12、極管、磁敏三極管等磁敏傳感器。   熱電式傳感器：熱電偶傳感器、熱電阻傳感器、熱敏電阻傳感器和其他溫度傳感器。   光電式傳感器：光源、光電器件、光纖傳感器、光柵傳感器和激光傳感器。   電阻式傳感器：應(yīng)變式傳感器和壓阻式傳感器。電感式傳感器：自感和互感傳感器、電渦流和壓磁傳感器及感應(yīng)同步器。電容式傳感器：工作原理、類型、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用，容柵傳感器和力平衡式電容傳感器。壓電式傳感器：壓電效應(yīng)、壓電材料、壓電元件的結(jié)構(gòu)形式、等效電路與測(cè)量電路。   其他種類的傳感器：光纖傳感器、濕敏傳感器和氣敏傳感器的工作原理、特點(diǎn)和類型及應(yīng)用   多傳感

13、器信息融合技術(shù)：傳感器信息融的分類和結(jié)構(gòu)、一般方法和實(shí)例。   檢測(cè)電路：電壓和電流放大電路、測(cè)量電橋及放大電路、低漂移直流放大器、高輸入阻抗放大器和低噪聲放大電路。   現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成、總線技術(shù)、虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)儀器。 第四節(jié) 課程內(nèi)容的重點(diǎn)及難點(diǎn) 本課程是傳感器的定義、組成、發(fā)展趨勢(shì)和各種傳感器所基于的效應(yīng)及其工作原理與應(yīng)用。難點(diǎn)在于本科程是集電學(xué)、光學(xué)、物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、微電子學(xué)、機(jī)械、工藝和加工等于一體以及構(gòu)造各種傳感器的數(shù)學(xué)模型。 第五節(jié) 與各課程的聯(lián)系 1 、普通物理課程應(yīng)為本課程的先本科程行課程。 2 、信號(hào)與系統(tǒng)課程應(yīng)為本課

14、程的先行課程。 3 、模擬電子技術(shù)課程應(yīng)為本課程的先行課程。 4 、電磁場(chǎng)理論課程應(yīng)為本課程的先行課程。 第六節(jié) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 本課程是一門應(yīng)用范圍廣、實(shí)踐性強(qiáng)的多學(xué)科知識(shí)綜合的課程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)增加學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)，因此安排如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。   電阻傳感器：應(yīng)變片性能測(cè)試和單臂、半橋、全橋比較。   電感傳感器：差動(dòng)變壓器性能測(cè)試和零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償。   電渦流傳感器：靜態(tài)標(biāo)定和被測(cè)體材料對(duì)其特性的影響。   電容傳感器：差動(dòng)面積型傳感器的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性。   磁電傳感器：磁電傳感器性能測(cè)試和霍爾器件直流靜態(tài)位移特性。   壓電傳感

15、器：壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和引線電容對(duì)電壓放大器的影響。   光電傳感器：光敏三極管和光敏電阻的性能測(cè)試。   熱電傳感器：熱電偶的原理及現(xiàn)象和熱敏電阻的性能測(cè)試。 第七節(jié) 講課學(xué)時(shí)及實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配 表 1-1 講課學(xué)時(shí)分配表 序號(hào) 內(nèi) 容 講課時(shí)數(shù)（含習(xí)題） 一 緒論 6 二 磁敏傳感器 8 三 溫度傳感器 4 四 光敏傳感器 4 五 力敏傳感器 12 六 其它種類的傳感器 6 七 多傳感器信息融合技術(shù) 4 八 檢測(cè)電路 4 九 現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng) 4 總 計(jì)   52   表 1-2 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配表 序 號(hào) 內(nèi) 容 學(xué)時(shí)數(shù) 一 應(yīng)變片性能測(cè)試和單臂、半橋、全橋比較 2 二 差動(dòng)變壓器性能測(cè)試和零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償 2 三 靜態(tài)標(biāo)定和被測(cè)體材料對(duì)其特性的影響 2 四 差動(dòng)面積型傳感器的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性 2 五 磁電傳感器性能測(cè)試和霍爾器件直流靜態(tài)位移特性 2 六 壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和引線電容對(duì)電壓放大器的影響 2 七 光敏三極管和光敏電阻的性能測(cè)試 2 * 八 熱電偶的原理及現(xiàn)象和熱敏電阻的性能測(cè)試 2 * 九 用 AD590 測(cè)量溫度 2 合 計(jì)   16 說(shuō)明：“ * ”可選作