傳感器技術(shù)及應用教學大綱

1、傳感器及應用教學大綱一、課程說明課程性質(zhì)：專業(yè)核心課課程描述： “傳感器技術(shù)”是電子、機電與自動控制類專業(yè)的專業(yè)核心課，是必修課。通過本課程的學習，學生能了解傳感器的基本概念、傳感器的構(gòu)成、傳感器工作的有關(guān)定律、傳感器的作用、傳感器和現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展的趨勢。其作用是通過本課程的學習，培養(yǎng)學生利用現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)解決生產(chǎn)實際中信息采集與處理問題的能力，為工業(yè)測控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)奠定基礎(chǔ)。知識目標：掌握主要傳感器的原理、特性，各種應用條件下傳感器的選用原則和應用電路設(shè)計。技能目標：獨立分析、解決傳感器方面問題的能力；利用網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)手冊、廠商名錄等獲取和查閱傳感器技術(shù)資料的能力。

2、素質(zhì)目標：具有較強的專業(yè)素質(zhì)，不斷進行創(chuàng)新。教學重點與難點：課程重點：電阻式、電感式傳感器的原理與應用，霍爾式傳感器，電流、電壓傳感器。課程難點：各種傳感器的溫度誤差與補償，電容式傳感器的屏蔽技術(shù)，光纖傳感器的原理。適用專業(yè)：機電一體化、電氣自動化專業(yè)學 時 數(shù)：80學時2、 教學目的與內(nèi)容1  傳感器技術(shù)基礎(chǔ)   （2學時）教學目的與要求： 明確“傳感器技術(shù)”在專業(yè)培養(yǎng)計劃中的地位，課程的性質(zhì)、任務和大體內(nèi)容，傳感器在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中的作用。了解檢測技術(shù)與傳感器的定義、組成、作用和分類，了解傳感器的靜、動態(tài)特性，掌握傳感器常用的技術(shù)指標。教學重點與難點：

3、0;教學重點：傳感器的定義、組成和作用教學難點：傳感器的技術(shù)指標教學內(nèi)容： 1）  傳感器簡介 （1）傳感器的定義（2）傳感器的組成與作用2）  傳感器的分類（1）按工作原理分（2）按被測量分（3）按輸出信號性質(zhì)分3）  傳感器的特性及主要技術(shù)指標（1）靜態(tài)特性和動態(tài)特性（2）主要技術(shù)指標2  電阻式傳感器   （6學時）教學目的與要求：理解電阻式傳感器的組成和基本原理，了解電阻式傳感器的常用類型。掌握應變片式傳感器的形式、特點、應用方法和轉(zhuǎn)換電路。教學重點與難點： 教學重點：電阻式傳感器的組成和基本原理

4、教學難點：電阻應變片的工作原理教學內(nèi)容： 1）  電位器式傳感器  （2學時） （1）電位器式傳感器的基本工作原理（2）電位器式傳感器的輸出特性（3）電位器式傳感器的特性（4）電位器式位移傳感器2）  應變式傳感器   （2學時）（1）電阻應變片的結(jié)構(gòu)和工作原理（2）電阻應變片的特性（3）測量電路（4）溫度誤差與補償3）  壓阻式傳感器   （2學時）（1）壓阻效應（2）結(jié)構(gòu)與特性（3）固態(tài)壓阻傳感器測量電路（4）溫度補償3  變磁阻式傳感器   （4學時）教學目的

5、與要求：掌握三種變磁阻式傳感器（電感式傳感器、差分變壓器式傳感器、電渦流式傳感器）的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，了解上述傳感器將非電量信號轉(zhuǎn)換成電信號的過程，了解三種變磁阻式傳感器的特點、應用范圍和應用情況。教學重點與難點： 教學重點：三種變磁阻式傳感器（電感式傳感器、差分變壓器式傳感器、電渦流式傳感器）的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。教學難點：電渦流式傳感器教學內(nèi)容： 自感式傳感器  （1學時） 自感式傳感器的工作原理自感式傳感器的測量電路差分變壓器式傳感器   （1.5學時）差分變壓器式傳感器工作原理測量電路電渦流式傳感器  

6、（1.5學時）（1）電渦流式傳感器的工作原理（2）電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)（3）電渦流式傳感器的測量電路4）電渦流式傳感器應用舉例4 電容式傳感器   （4學時）教學目的與要求： 掌握電容式傳感器的組成和工作原理，了解電容傳感器的測量電路和基本使用方法。教學重點與難點： 教學重點：電容式傳感器的組成和工作原理教學難點：保持電容傳感器特性穩(wěn)定的方法教學內(nèi)容： 1） 電容式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性 （1學時） （1）變面積型電容式傳感器（2）變極距型電容式傳感器（3）變介電常數(shù)型電容式傳感器2）測量電路   （2學時）

7、（1）變壓器電橋電路（2）差分脈沖調(diào)寬電路（3）運算放大器電路3）保持電容傳感器特性穩(wěn)定的方法   （1學時）（1）減小邊緣效應的影響（2）減小寄生電容的影響5  霍爾式傳感器   （4學時）教學目的與要求： 掌握霍爾式傳感器的工作原理，了解霍爾元件、霍爾效應和主要特性，掌握其測量電路，了解霍爾傳感器的誤差與補償方法和應用。教學重點與難點： 教學重點：霍爾式傳感器的工作原理及測量電路。教學難點：霍爾傳感器的誤差與補償方法和應用。教學內(nèi)容： 1） 霍2） 爾傳感器的工作原理 （1學時） （1）霍爾

8、元件和霍爾效應（2）霍爾元件的主要特性3） 霍4） 爾傳感器的基本測量電路   （2學時）將被測量量轉(zhuǎn)換為磁感應強度B將被測量量轉(zhuǎn)換為控制電流I將被測量量轉(zhuǎn)換為B與I的乘積5） 霍6） 爾傳感器的誤差與補償   （1學時）零位誤差與補償溫度誤差與補償6  壓電式傳感器   （6學時）教學目的與要求： 理解壓電式傳感器的工作原理，從物理和數(shù)學概念上了解石英晶體和壓電陶瓷兩種壓電材料將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的過程，學會分析壓電式傳感器在測量過程中的等效電路。教學重點與難點： 教學重

9、點：壓電式傳感器的工作原理，壓電效應。教學難點：壓電效應。教學內(nèi)容：   壓電效應與壓電材料（1學時） （1）壓電效應（2）壓電材料  壓電式傳感器的工作原理   （2學時） 壓電元件的結(jié)構(gòu)形式 壓電式加速度傳感器 壓電式壓力傳感器 壓電式傳感器的等效電路和測量電路  （2學時）（1）壓電式傳感器的等效電路（2）壓電式傳感器的測量電路  壓電式傳感器的應用   （1學時）（1）壓電式金屬加工切削力測量（2）壓電式玻璃破碎報警器7  熱電式傳感器   （4學

10、時）教學目的與要求： 了解熱電偶、熱電阻的原理、結(jié)構(gòu)與應用；掌握半導體熱敏電阻的原理與應用特點。了解熱電式傳感器的測量原理和方法。教學重點與難點： 教學重點：熱電式傳感器的原理及應用教學難點：熱電偶的冷端溫度補償教學內(nèi)容： 1）  熱電偶傳感器 （1.5學時） （1）熱電偶材料與常用熱電偶（2）熱電偶的工作原理（3）熱電偶冷端溫度補償2）  金屬熱電阻傳感器   （1.5學時）（1）金屬熱電阻測溫原理（2）金屬熱電阻的材料（3）金屬熱電阻的結(jié)構(gòu)與應用3）  熱敏電阻   （1學時）（1）熱敏電阻

11、的工作原理（2）熱敏電阻的主要特性與參數(shù)8  光電式傳感器   （4學時）教學目的與要求： 理解光電傳感器利用的各種效應的機理；明確各種光電式傳感器的特點和應用范圍。教學重點與難點： 教學重點：光電式傳感器的原理及應用教學難點：紅外光傳感器教學內(nèi)容： 1）  光電效應 （1學時） 2）  光電器件   （2學時）（1）光敏電阻（2）光電二極管和光電晶體管（3）光電池（4）光電耦合器3）  紅外光傳感器  （1學時）（1）紅外光傳感器的原理和類型（2）紅外探測器9 

12、光纖傳感器   （6學時）教學目的與要求： 掌握光纖的基本知識和傳光原理，掌握各種功能型和非功能型光纖傳感器的基本原理，了解光纖傳感器的特點和應用范圍。教學重點與難點： 教學重點：光纖的基本知識和傳光原理，功能型和非功能型光纖傳感器的基本原理教學難點：功能型光纖傳感器的基本原理教學內(nèi)容： 1）  光纖傳感器基礎(chǔ)（2學時） （1）光纖的結(jié)構(gòu)和種類（2）光調(diào)制與解調(diào)技術(shù)（3）光纖傳感器的分類2）  功能型光纖傳感器 （2學時）（1）相位調(diào)制型光纖傳感器（2）光強調(diào)制型光纖傳感器3）  非功能型光纖傳感器  （

13、1學時）（1）傳輸光強調(diào)制型光纖傳感器（2）反射光強調(diào)制型光纖傳感器4）  光纖傳感器的應用   （1學時）（1）光纖加速度傳感器（2）光纖磁場傳感器10  測量技術(shù)基礎(chǔ)知識   （2學時）教學目的與要求： 掌握測量的基本概念和基本測量方法，掌握測量精度的概念和計算，了解測量誤差的分類和測量誤差的估計以及校正方法。教學重點與難點： 教學重點：測量的基本概念和基本測量方法，測量精度的概念和計算教學難點：測量誤差的分類和測量誤差的估計以及校正方法教學內(nèi)容： 1）  測量基礎(chǔ)知識 （0.5學時）（1）測量的基本

14、概念（2）測量方法（3）測量系統(tǒng) 2）  測量誤差   （1.5學時）（1）測量誤差的表示方法（2）測量誤差的分類（3）測量精度與分辨率（4）測量誤差的估計和校正11   溫度與壓力測量系統(tǒng)   （4學時）教學目的與要求： 掌握測溫系統(tǒng)的定義和工作原理，掌握熱電阻、熱電偶和輻射式測溫原理，了解光導纖維測溫系統(tǒng)的測溫原理。教學重點與難點： 教學重點：測溫系統(tǒng)的定義和工作原理，熱電阻、熱電偶、輻射式測溫原理教學難點：光導纖維測溫系統(tǒng)的測溫原理教學內(nèi)容： 1）  溫度測量系統(tǒng) （2學時）（1

15、）金屬熱電阻傳感器測溫（2）熱敏電阻傳感器測溫與溫度控制（3）熱電偶測溫系統(tǒng)（4）輻射式測溫系統(tǒng)2）  壓力測量系統(tǒng)  （2學時）（1）應變片式力值測量（2）壓電式壓力測量（3）電阻應變片壓力傳感器（4）電容式差壓壓力變送器（5）霍爾式壓力測量12  位移與速度測量系統(tǒng)   （4學時）教學目的與要求： 掌握位移測量系統(tǒng)和速度測量系統(tǒng)的測量原理，了解加速度測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成。教學重點與難點： 教學重點：位移測量系統(tǒng)和速度測量系統(tǒng)的測量原理教學難點：測速發(fā)電機和電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計的原理教學內(nèi)容： 1）  位移測量系統(tǒng)

16、（2學時）（1）電感式位移測量（2）電容式位移測量（3）霍爾式位移測量和接近開關(guān)（4）電渦流式位移測量2）  速度測量系統(tǒng)  （2學時）（1）磁電感應式速度測量（2）光電式轉(zhuǎn)速計（3）測速發(fā)電機（4）電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計（5）應變片式加速度計（6）壓電式加速度計（7）電容式加速度計13   物位與流量測量系統(tǒng)   （4學時）教學目的與要求： 掌握物位和流量測量的基本方法，了解常用物位與流量測量儀器的構(gòu)成原理和使用方法。教學重點與難點： 教學重點：物位和流量測量的基本方法教學難點：流量測量儀器的原理與使用教學內(nèi)容： 1）

17、  物位測量系統(tǒng) （2學時）（1）浮力式液位計（2）靜壓式物位測量（3）電容式物位測量（4）超聲式物位測量2）  流量測量系統(tǒng)  （2學時）（1）流量概述和測量方法（2）差壓式流量計（3）容積式流量計（4）速度式流量計（5）振動式流量計（6）電磁流量計（7）質(zhì)量流量計（8）光纖傳感器測量流量 三、教學建議建議課時安排：理論+實驗（學時）1 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)   2+ 0    2 電阻式傳感器  6+ 0    3 變

18、磁阻式傳感器  4 +2    4 電容式傳感器  4+ 2    5 霍爾式傳感器  4+ 2    6 壓電式傳感器   6+ 2    7 熱電式傳感器  4 +2    8 光電式傳感器  4 +2    9 光纖傳感器   6+ 0    10 測量技術(shù)基礎(chǔ)知識  2+ 2    11 溫度與壓力測量系統(tǒng)