《傳感器原理與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱教學(xué)資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)大綱-傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)大綱英文名稱(chēng)PrinciplesandApplicationsofSensor一、課程說(shuō)明1.課程的性質(zhì)傳感器原理與應(yīng)用是電子科學(xué)與技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。本課程可為工程技術(shù)人員從事工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究提供必要的技術(shù)手段。2.課程的目的和任務(wù)本課程主要介紹傳統(tǒng)傳感器的傳感機(jī)理、結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路和應(yīng)用方法，并對(duì)當(dāng)代新型傳感器的發(fā)展?fàn)顩r與應(yīng)用作以簡(jiǎn)要介紹。本課程的任務(wù)是使電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在傳感技術(shù)方面具有較廣的知識(shí)，了解工程檢測(cè)中常用傳感器的

2、結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、應(yīng)用及當(dāng)代傳感器的發(fā)展方向。使學(xué)生掌握傳感器靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)以及系統(tǒng)的分析方法，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用例，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生去組建非電測(cè)量和控制系統(tǒng)的實(shí)際能力。3.適應(yīng)專(zhuān)業(yè)電子信息專(zhuān)業(yè)、機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)4.學(xué)時(shí)與學(xué)分36學(xué)時(shí)，2學(xué)分5.先修課程高等數(shù)學(xué)、普通物理、工程力學(xué)、模擬電子電路、數(shù)字電子電路等。6.推薦教材傳感器原理與應(yīng)用（第二版）黃賢武、鄭筱霞編著電子科技大學(xué)出版社，2001年9月參考教材：1）唐賢遠(yuǎn)等編著.傳感器原理及應(yīng)用.西安：電子科技大學(xué)出版社，2000年12月2）郁有文等編著.傳感器原理及工程應(yīng)用.西安：西安科技大學(xué)出版社，2000年8月3）王化祥等編著.

3、傳感器原理及應(yīng)用.天津：天津大學(xué)出版社，1998年3月第二版7.主要教學(xué)方法與手段本課程在內(nèi)容上應(yīng)盡量聯(lián)系實(shí)際，在講解上著重物理概念的闡述，講清結(jié)構(gòu)、原理、特性，不進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，必要時(shí)直接引用公式。力求做到重點(diǎn)突出，由淺入深，便于學(xué)生理解、掌握和選用。在應(yīng)用方面介紹相關(guān)典型物理量測(cè)量的例子，使學(xué)生對(duì)傳感器有一個(gè)實(shí)用的概念。對(duì)于更深入的問(wèn)題，學(xué)生可參閱相關(guān)參考資料。教學(xué)應(yīng)以課堂講授為主，為使學(xué)生在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)獲取更多的信息，教學(xué)中應(yīng)輔之以多媒體、電視教學(xué)片及各類(lèi)傳感器、測(cè)試儀器、測(cè)試裝置等實(shí)物。為培養(yǎng)學(xué)生的操作技能，本課程共開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課8學(xué)時(shí)，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與所需實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備見(jiàn)傳感器原理與應(yīng)

4、用課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。8.考核方式閉卷考試。考試成績(jī)占總成績(jī)80，作業(yè)質(zhì)量及數(shù)量占總成績(jī)15，實(shí)驗(yàn)占總成績(jī)5%。9.課外自學(xué)要求生按課程進(jìn)度表預(yù)習(xí)將講授的課程內(nèi)容，2）課后溫習(xí)課堂講授內(nèi)容3）每次實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，屬設(shè)計(jì)（綜合）性實(shí)驗(yàn)的，應(yīng)擬定出實(shí)驗(yàn)方案。4）獨(dú)立完成作業(yè)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告二、教學(xué)基本要求和能力培養(yǎng)要求1.教學(xué)的基本要求學(xué)生按本大綱學(xué)完本課程后應(yīng)對(duì)大綱規(guī)定的全部?jī)?nèi)容有系統(tǒng)的了解，并著重掌握以下幾方面的知識(shí)：1）測(cè)量的基本知識(shí)。2）各種常用傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用。3）工程檢測(cè)中常用的測(cè)量電路及工作原理。4）傳感器的靜、動(dòng)態(tài)特性及其標(biāo)定方法。2.通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生應(yīng)具備以下

5、能力能根據(jù)檢測(cè)與控制的需要，正確選用傳感器，組建測(cè)量和控制系統(tǒng)的實(shí)際技能。三、課程教學(xué)內(nèi)容緒論主要介紹傳感器在工程測(cè)試和控制中所起的作用，傳感器的組成與分類(lèi)，傳感器的發(fā)展?fàn)顩r。一.傳感器和測(cè)量的基本知識(shí)1.教學(xué)內(nèi)容測(cè)量的定義、測(cè)量的方法和測(cè)量?jī)x表的精確度與分辨率；傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性；傳感器中的彈性敏感元件；傳感器的組成與分類(lèi)；傳感器的數(shù)學(xué)模型；傳感器的基本特性；傳感器使用的工程、技術(shù)問(wèn)題。2.基本要求1）了解測(cè)量的定義、概念；了解精密度、準(zhǔn)確度、精確度的定義及其關(guān)系。2）掌握分辨率的定義和儀表精度等級(jí)的概念。掌握傳感器及其靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的定義及其含義。3.重點(diǎn)傳感器靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特

6、性的概念及靜態(tài)性能指標(biāo)4.難點(diǎn)動(dòng)態(tài)特性及其性能指標(biāo)的概念。二.電阻式傳感器及其應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容電位器式傳感器的結(jié)構(gòu)、用途、分類(lèi)、特性和非線(xiàn)性；線(xiàn)繞電位器、電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、材料、工作原理、特性，溫度誤差及補(bǔ)償方法；測(cè)量電橋。2.基本要求1）掌握電位器式傳感器的定義、類(lèi)別、工作原理和用途，一般了解線(xiàn)性電位器的空載和負(fù)載特性。2）一般了解應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)，掌握電阻應(yīng)變片的工作原理。3）掌握電阻應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的主要原因及線(xiàn)路補(bǔ)償方法掌握應(yīng)變測(cè)量橋路的種類(lèi)，電橋的工作特性。3.重點(diǎn)電位器式傳感器、應(yīng)變式傳感器的工作原理及使用方法，電橋的工作特性。4.難點(diǎn)測(cè)量電橋的組建。三.電感式傳感器及其應(yīng)用1

7、.教學(xué)內(nèi)容單線(xiàn)圈變隙式和差動(dòng)變隙式電感傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、測(cè)量范圍、靈敏度和線(xiàn)性度之間的關(guān)系；電感式傳感器配用測(cè)量電路及其工作原理；差動(dòng)變壓器式傳感器定義及其結(jié)構(gòu)種類(lèi)、工作原理、輸出特性；螺線(xiàn)管式差動(dòng)變壓器傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、改善線(xiàn)性度的方法；電渦流式傳感器的分類(lèi)、基本結(jié)構(gòu)、工作原理及配用測(cè)量電路的工作原理。2.基本要求1）掌握單線(xiàn)圈電感傳感器和差動(dòng)式電感傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、可測(cè)量及測(cè)量范圍與靈敏度和線(xiàn)性度之間的關(guān)系；2）了解電感式傳感器測(cè)量電路的工作原理；3）掌握差動(dòng)變壓器式傳感器結(jié)構(gòu)種類(lèi)，了解其工作原理、輸出特性，掌握其靈敏度與初始平衡位置的氣隙大小的關(guān)系。4）一般了解差動(dòng)變壓

8、器配用的差動(dòng)相敏檢波電路的工作原理和基本特性，差動(dòng)整流電路的工作原理。5）了解電渦流式傳感器的類(lèi)別，掌握電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及其工作特性。6）了解電渦流式傳感器配用測(cè)量電路工作原理。3.重點(diǎn)四種基本形式的電感式傳感器的工作原理與應(yīng)用，改善線(xiàn)性度的方法、原理。4.難點(diǎn)差動(dòng)相敏檢波器的工作原理。四.電容式傳感器及其應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)形式；電容式傳感器的測(cè)量電路及應(yīng)用。2.基本要求1）掌握變間隙式、變面積式及變介電常數(shù)式三種電容傳感器的工作原理，靈敏度與非線(xiàn)性誤差的矛盾關(guān)系及解決辦法。2）一般了解電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，了解分布電容對(duì)其應(yīng)用的影響。掌握電容式傳感

9、器配用的測(cè)量電路的工作原理。3.重點(diǎn)電容傳感器的工作原理；靈敏度與非線(xiàn)性誤差的矛盾關(guān)系及解決辦法；基本測(cè)量對(duì)象。五.光傳感器及其應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容光電效應(yīng)；光電管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管的結(jié)構(gòu)、工作原理及光譜特性；色彩傳感器及CCD圖象傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理；光柵、計(jì)量光珊和莫爾條紋的定義；莫爾條紋產(chǎn)生的條件和兩個(gè)特點(diǎn)；計(jì)量光柵傳感器的組成和工作原理；光纖傳感器的工作原理。2.基本要求1）掌握光波長(zhǎng)與光子能量的關(guān)系、外光電效應(yīng)及其兩個(gè)基本概念。2）掌握光電管的結(jié)構(gòu)、測(cè)量光強(qiáng)度的工作原理，了解光電管的光譜特性，掌握光電管光譜特性的用途、光電特性和暗電流的定義，一般了解光電倍增管的特性。3

10、）掌握內(nèi)光電效應(yīng)、光導(dǎo)效應(yīng)原理，了解光敏電阻的結(jié)構(gòu)；掌握光敏電阻的工作原理、靈敏度與暗亮電阻的關(guān)系和光電特性的特點(diǎn)。4）掌握光敏二極管的結(jié)構(gòu)、工作原理及光電特性。6）掌握光敏三極管的結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)(與光敏二極管的關(guān)系)。7）掌握硒、硅光電池的結(jié)構(gòu)、工作原理、光電特性。8）掌握色彩傳感器、CCD圖像傳感器（一維）的工作原理與應(yīng)用。9）掌握光柵、計(jì)量光珊和莫爾條紋的定義、莫爾條紋產(chǎn)生的條件和兩個(gè)特點(diǎn)，掌握計(jì)量光柵傳感器的組成和工作原理。10）掌握光纖傳感器的工作原理及應(yīng)用。3.重點(diǎn)光電效應(yīng)概念，光電管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管的工作原理及光譜特性，計(jì)量光柵、色彩傳感器、CCD圖像傳

11、感器（一維）、光纖傳感器的工作原理。4.難點(diǎn)CCD圖像傳感器、光柵傳感器的工作原理。六.熱電式傳感器及其應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容熱電偶的結(jié)構(gòu)、工作原理與應(yīng)用；熱電阻和熱敏電阻的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用。2.基本要求1）掌握熱電偶的結(jié)構(gòu)、熱電勢(shì)產(chǎn)生的條件、測(cè)溫原理、基本定律及使用。2）掌握熱電阻、熱敏電阻的工作原理及工作特性。3.重點(diǎn)熱電偶、熱電阻、熱敏電阻的工作原理及其應(yīng)用。4.難點(diǎn)熱電偶的使用。七.壓電式傳感器及其應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容壓電效應(yīng)，壓電材料；壓電式傳感器測(cè)量電路；壓電式傳感器應(yīng)用舉例。2.基本要求掌握壓電效應(yīng)原理、壓電元件的等效電路和后續(xù)放大電路的選用及不同放大器的應(yīng)用特點(diǎn)。3.重點(diǎn)壓電傳感器的應(yīng)用。4.難點(diǎn)壓電元件等效電路的分析。八.霍爾傳感器及其它磁傳感器1.教學(xué)內(nèi)容霍爾效應(yīng)；磁敏二極管、磁敏三極管、霍爾傳感器及磁敏元件的工作原理及應(yīng)用。2.基本要求掌握霍爾效應(yīng)原理，了解磁敏元件的工作原理，掌握霍爾傳感器及磁敏元件的幾個(gè)應(yīng)用。3.重點(diǎn)霍爾傳感器及磁敏元件的應(yīng)用。4.難點(diǎn)磁敏元件的工作原理九.傳感器的標(biāo)定1.教學(xué)內(nèi)容靜態(tài)標(biāo)定的基本方法；動(dòng)態(tài)標(biāo)定的基本方法。2.基本要求掌握傳感器靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定的基本