《傳感器原理及其應(yīng)用》教學(xué)大綱

1、傳感器原理及其應(yīng)用Principles and Applications of Sensor一、課程基本情況課程類別：（專業(yè)任選課）課程學(xué)分： 2學(xué)分課程總學(xué)時(shí)： 34 學(xué)時(shí)，其中講課：26 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)： 8 學(xué)時(shí) 課程性質(zhì)：（選修）開課學(xué)期：第7學(xué)期先修課程： 大學(xué)數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路、數(shù)字信號(hào)處理等適用專業(yè)：電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程等相關(guān)專業(yè)本科生教 材：自編講義。開課單位：電子與信息工程學(xué)院電子信息工程系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)該課程是電子與信息工程、測(cè)控技術(shù)及儀器、電氣自動(dòng)化類專業(yè)的主干課程之一。其主要目標(biāo)：使學(xué)生掌握某些傳感器的傳感機(jī)理、結(jié)構(gòu)、

2、測(cè)量電路和應(yīng)用方法，并了解某些新型傳感器的基本知識(shí)以及現(xiàn)代傳感器的發(fā)展途徑和方向。其任務(wù)是結(jié)合學(xué)校的行業(yè)背景和學(xué)科特色，通過(guò)對(duì)現(xiàn)代新型的自動(dòng)氣象站所使用的傳感器及其構(gòu)成的自動(dòng)氣象站系統(tǒng)的介紹，使學(xué)生掌握傳感器及系統(tǒng)的分析方法和相關(guān)信號(hào)處理方法，具備一定的傳感器技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。同時(shí)，結(jié)合自動(dòng)氣象站實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生實(shí)施非電測(cè)量和控制系統(tǒng)的實(shí)際能力。課程的主要內(nèi)容包括：傳感器及自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、誤差理論和數(shù)據(jù)處理、傳感器的動(dòng)靜態(tài)特性、不確定度的概念及評(píng)定、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、超聲傳感器、壓力傳感器、輻射傳感器、新型自動(dòng)氣象站系統(tǒng)構(gòu)成、陣列成像傳感器、現(xiàn)代傳感器的發(fā)展方

3、向等。重點(diǎn)是傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)的概念、誤差理論及分析、傳感器特性、不確定度的評(píng)定、各類傳感器的理論模型和檢測(cè)電路及信號(hào)處理技術(shù)、現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成與設(shè)計(jì)開發(fā)、MEMS系統(tǒng)及傳感器發(fā)展方向。課程內(nèi)容的深度為中等偏上，滿足培養(yǎng)高質(zhì)量本科生要求。三、教學(xué)內(nèi)容和要求1、傳感器、檢測(cè)技術(shù)以及測(cè)量評(píng)定與數(shù)據(jù)處理（8學(xué)時(shí)）（1）了解傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)基本概念、構(gòu)成、作用和發(fā)展。（2）理解傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性及其基本規(guī)律；理解各種測(cè)量誤差的基本概念、表示方法及消除方法，理解精密度、準(zhǔn)確度、精確度的定義及其關(guān)系；理解誤差的傳遞、誤差合成與分配；理解不確定度及其標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定。（3）掌握測(cè)量誤差消除基本方法

4、和測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基本方法；掌握在檢測(cè)裝置或檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中誤差分配與合成的基本方法；掌握標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定。重點(diǎn)：傳感器的動(dòng)靜態(tài)特性、誤差的表示和消除、誤差的傳遞及合成與分配、不確定度及其評(píng)定。難點(diǎn)：傳感器的動(dòng)態(tài)特性、誤差的合成與分配、A或B類不確定度的評(píng)定。課時(shí)分配：傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)的基本內(nèi)容 2學(xué)時(shí) 誤差的分類、表示與消除 2學(xué)時(shí) 傳感器的特性、誤差的分配與合成 2學(xué)時(shí) 測(cè)量數(shù)據(jù)處理以及不確定度評(píng)定 2學(xué)時(shí)2、各種傳感器及其檢測(cè)電路（10學(xué)時(shí)）（1）理解并掌握溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量、氣壓、蒸發(fā)量、輻射等各種測(cè)量用傳感器的原理、檢測(cè)電路構(gòu)成。（2）掌握各種傳感器及其檢測(cè)電路的補(bǔ)償方法、誤差消除

5、方法。（3）了解相同要素的其他傳感器的原理、檢測(cè)電路以及測(cè)量結(jié)果的補(bǔ)償和誤差消除方法。重點(diǎn)：各種傳感器原理、檢測(cè)電路以及誤差的補(bǔ)償、消除方法。難點(diǎn)：部分傳感器的檢測(cè)電路、誤差的補(bǔ)償方法。課時(shí)分配：溫度傳感器原理及其檢測(cè)電路和電路補(bǔ)償 2學(xué)時(shí)濕度傳感器原理及其檢測(cè)電路和電路補(bǔ)償 2學(xué)時(shí)傳統(tǒng)和超聲風(fēng)速風(fēng)向傳感器及其檢測(cè)電路 2學(xué)時(shí)機(jī)械式雨量、重力式和超聲雨量（蒸發(fā)量）傳感器及檢測(cè)電路 2學(xué)時(shí) 輻射式傳感器原理及檢測(cè)電路 2學(xué)時(shí)3、陣列 (超聲、雷達(dá))傳感器成像原理及其關(guān)鍵技術(shù) （2學(xué)時(shí)）（1）了解超聲、雷達(dá)陣列天線的結(jié)構(gòu)、成像的工作原理；了解陣列傳感器成像的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，了解陣列傳感器成像中存在的問(wèn)

6、題。（2）了解陣列傳感器成像中的發(fā)射信號(hào)和相關(guān)處理技術(shù)。（3）理解并掌握相控陣成像技術(shù)、稀疏陣列成像技術(shù)基本原理。重點(diǎn)：陣列傳感器成像的基本原理、發(fā)射波形、波束形成原理。難點(diǎn)：常用波束形成原理。課時(shí)分配：陣列 (超聲、雷達(dá))傳感器成像原理及其關(guān)鍵技術(shù) 2學(xué)時(shí)4、自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理 （2學(xué)時(shí)）（1）了解自動(dòng)氣象站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和常配備的傳感器；（2）理解自動(dòng)氣象站系統(tǒng)工作的基本原理；（3）掌握傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成基本要素及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；重點(diǎn)：自動(dòng)氣象站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、常用傳感器及其系統(tǒng)工作基本原理； 傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成要素及系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)：傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成要素及系統(tǒng)設(shè)計(jì)課時(shí)分配：自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理 2學(xué)時(shí)5、現(xiàn)代傳感器發(fā)展趨勢(shì) （2學(xué)時(shí)）（1）了解傳感器發(fā)展的幾個(gè)方面：新物理原理、新材料、新工藝、新信號(hào)處理方法、微機(jī)電系統(tǒng)（微型化、低功耗、多功能、智能化等方面）（2）理解解微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的概念和基本構(gòu)成。重點(diǎn)：傳感器發(fā)展方向、MEMS系統(tǒng)的概念及其基本構(gòu)成。難點(diǎn)：MEMS系統(tǒng)的基本構(gòu)成。課時(shí)分配：現(xiàn)代傳感器發(fā)展趨勢(shì) 2學(xué)時(shí)四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)：3 次，課程論文： 1 篇；（2）考核方式：（閉卷考試）（3）總評(píng)成績(jī)計(jì)算方式：（平時(shí)成績(jī)20%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)20%、期末考試成績(jī)60%）五、參考書目1）