現(xiàn)代傳感器原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱

現(xiàn)代傳感器原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程編號(hào)：201404113課程中文名稱(chēng)：現(xiàn)代傳感器原理及應(yīng)用課程英文名稱(chēng)：PrincipleandApplicationofModernSensor課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)核心課程開(kāi)課專(zhuān)業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器開(kāi)課學(xué)期：7總學(xué)時(shí)：32總學(xué)分：2二、課程目標(biāo)目標(biāo)1：掌握現(xiàn)代傳感器的基本原理和知識(shí)，能夠?qū)⑵溆糜趶?fù)雜的自動(dòng)化工程中信息檢測(cè)、監(jiān)測(cè)與控制問(wèn)題的分析，提出解決自動(dòng)化工程問(wèn)題的解決方案。（對(duì)應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)3-3）目標(biāo)2：能夠運(yùn)用現(xiàn)代傳感器原理和工藝技術(shù)，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)一些復(fù)雜的傳感器系統(tǒng)，以獲得有效結(jié)論，從社會(huì)、健康、安全、法律、及環(huán)境等角度，能夠評(píng)價(jià)傳感器制作工藝對(duì)社會(huì)、健康、安全等影響問(wèn)題。（對(duì)應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)3-4）目標(biāo)3：理解基于傳感器的檢測(cè)儀器及測(cè)控系統(tǒng)工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境保護(hù)以及持續(xù)發(fā)展的影響。（對(duì)應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)7-1）通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握現(xiàn)代傳感器的一些基本概念、基本理論、傳感器設(shè)計(jì)及制造工藝技術(shù)，學(xué)生通過(guò)運(yùn)用傳感器設(shè)計(jì)與制造方法，結(jié)合具體應(yīng)用實(shí)踐案例，能達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際、活學(xué)活用的基本目標(biāo)，提高學(xué)生的傳感器設(shè)計(jì)能力、研究能力及應(yīng)用技能，并使學(xué)生養(yǎng)成善于觀(guān)察、獨(dú)立思考的習(xí)慣，同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生的職業(yè)道德意識(shí)和職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成意識(shí)。三、教學(xué)基本要求1、通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)代傳感器專(zhuān)業(yè)知識(shí)，能夠掌握傳感器的基本原理、設(shè)計(jì)技術(shù)及制造工藝，并應(yīng)用于解決自動(dòng)化工程中信息檢測(cè)、監(jiān)測(cè)與控制問(wèn)題。（對(duì)應(yīng)目標(biāo)1）掌握熱線(xiàn)式傳感器的基本原理，傳感器標(biāo)定方法；掌握厚膜壓力傳感器基本工作原理，傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；掌握極限電流氧傳感器基本工作原理；掌握薄膜風(fēng)速、風(fēng)向傳感器基本原理及制造工藝：掌握紅外氣體傳感器基本原理，紅外氣體傳感器基本結(jié)構(gòu)和組成；了解MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀；了解酶?jìng)鞲衅骱臀⑸飩鞲衅?。通過(guò)現(xiàn)代傳感器設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用技術(shù)，提出解決自動(dòng)化工程問(wèn)題的解決方案。2、能夠根據(jù)現(xiàn)代傳感器的制造技術(shù)，從健康、安全等角度進(jìn)行評(píng)價(jià)。（對(duì)應(yīng)目標(biāo)2）根據(jù)復(fù)雜工程需要，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)傳感器系統(tǒng)，從傳感器制造工藝角度，能夠評(píng)價(jià)傳感器制作過(guò)程中所產(chǎn)生的噪聲、廢氣、廢水、廢物對(duì)社會(huì)發(fā)展、人身健康、工作安全、環(huán)境污染等影響問(wèn)題。3、從環(huán)境保護(hù)以及持續(xù)發(fā)展影響角度，理解基于傳感器的檢測(cè)儀器及測(cè)控系統(tǒng)工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要性。（對(duì)應(yīng)目標(biāo)3）通過(guò)學(xué)習(xí)、研討、調(diào)研，深入理解基于傳感器的檢測(cè)儀器及測(cè)控系統(tǒng)工程作用，以及對(duì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)撰寫(xiě)研討報(bào)告來(lái)驗(yàn)證目標(biāo)達(dá)成度。四、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配1緒論（2學(xué)時(shí)）1.1現(xiàn)代傳感器的概念、用途、發(fā)展歷史、發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀；1.2現(xiàn)代傳感器的功能材料、設(shè)計(jì)方法、制造工藝技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)。2絲式傳感器（4學(xué)時(shí)）2.1熱絲流量傳感器——基本工作原理,傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳感器制造工藝技術(shù)；流量標(biāo)定方法，傳感器特性方程建立，工程應(yīng)用實(shí)例。

2.2絲式熱導(dǎo)傳感器——熱導(dǎo)池檢測(cè)原理，傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，氫分析儀工程應(yīng)用實(shí)例。2.3熱線(xiàn)式傳感器——基本工作原理，催化機(jī)理，傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳感器制造工藝技術(shù)；氣體靜態(tài)標(biāo)定方法，傳感器分段式特性方程建立，酒精檢測(cè)應(yīng)用實(shí)例。3厚膜傳感器（4學(xué)時(shí)）3.1厚膜壓力傳感器——基本工作原理，傳感器結(jié)構(gòu)，傳感器結(jié)構(gòu)及電極圖形設(shè)計(jì)，傳感器制造工藝技術(shù)；工程應(yīng)用實(shí)例。

3.2厚膜溫度傳感器——基本工作原理，傳感器功能結(jié)構(gòu)，敏感線(xiàn)條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，溫度標(biāo)定方法，傳感器分段式特性方程建立，工程應(yīng)用實(shí)例。3.3厚膜氣體傳感器——半導(dǎo)體式工作原理，傳感器敏感材料、加熱材料、載體材料，傳感器陣列式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，絲網(wǎng)印刷制造工藝技術(shù)；氣體動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法，工程應(yīng)用實(shí)例。4HTCC傳感器（4學(xué)時(shí)）4.1濃差電池氧傳感器——基本工作原理，傳感器結(jié)構(gòu)及功能材料，傳感器結(jié)構(gòu)及電極圖形設(shè)計(jì)，傳感器制造工藝技術(shù)；工程應(yīng)用實(shí)例。

4.2極限電流氧傳感器——基本工作原理，應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)，極限電流型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電極圖形設(shè)計(jì)，傳感器HTCC制造工藝技術(shù)；氧氣標(biāo)定方法，傳感器特性曲線(xiàn)，工程應(yīng)用實(shí)例。4.3分壓型氧傳感器——基本工作原理，應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)，分壓型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分層絲網(wǎng)印刷及互連技術(shù)、疊層技術(shù)、等靜壓技術(shù)、燒結(jié)技術(shù)，工程應(yīng)用實(shí)例。5薄膜傳感器（6學(xué)時(shí)）5.1薄膜壓力傳感器——基本工作原理，功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，真空蒸發(fā)成膜工藝技術(shù)，傳感器封裝技術(shù)，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，溫度誤差串并聯(lián)補(bǔ)償。壓力標(biāo)定技術(shù)，測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法，工程應(yīng)用實(shí)例。

5.2薄膜風(fēng)速、風(fēng)向傳感器——基本工作原理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，濺射成膜工藝技術(shù)，風(fēng)洞標(biāo)定技術(shù)，工程應(yīng)用實(shí)例。

5.3薄膜濕度傳感器——基本工作原理，高分子敏感材料，基底及電極功能結(jié)構(gòu)，旋涂成膜工藝技術(shù)，應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)，分壓型、分流型、包和鹽法標(biāo)定技術(shù)，工程應(yīng)用實(shí)例。6

紅外傳感器（4時(shí)）

紅外輻射的基本知識(shí)，紅外測(cè)溫原理、紅外氣體傳感器基本原理，紅外氣體傳感器基本結(jié)構(gòu)和組成，濾光片制造方法、探測(cè)器制造方法，紅外瓦斯氣體傳感器工程應(yīng)用舉例，性能參數(shù)，應(yīng)用問(wèn)題，發(fā)展方向。7電化學(xué)傳感器（2學(xué)時(shí)）電化學(xué)傳感器基本工作原理，傳感器結(jié)構(gòu)，制造工藝技術(shù)，傳感器封裝技術(shù)，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)用技術(shù)，技術(shù)瓶頸及發(fā)展方向。工程應(yīng)用實(shí)例。8

MEMS傳感器（2學(xué)時(shí)）MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，MEMS傳感器特點(diǎn)，集成化MEMS傳感器、陣列化MEMS傳感器、網(wǎng)絡(luò)化MEMS傳感器應(yīng)用。9生物傳感器（2學(xué)時(shí)）生物分子傳感器、酶?jìng)鞲衅鳌⑽⑸飩鞲衅?、免疫傳感器、生物電子學(xué)傳感器、仿生學(xué)傳感器基本結(jié)構(gòu)，工作原理，功能材料，生物傳感技術(shù)工程應(yīng)用舉例。10傳感器發(fā)展展望（2學(xué)時(shí)）傳感器性能改善的技術(shù)途徑，傳感器制造的先進(jìn)工藝技術(shù)方向，國(guó)際傳感器的發(fā)展趨勢(shì)熱點(diǎn)；國(guó)內(nèi)外知名研究單位及生產(chǎn)廠(chǎng)商；傳感器在物聯(lián)網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字化礦山、智能家居應(yīng)用。五、教學(xué)方法及手段課堂講授，課堂多媒體課件，網(wǎng)上資源庫(kù)，網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)交流。六、實(shí)驗(yàn)（或）上機(jī)內(nèi)容無(wú)七、前續(xù)課程、后續(xù)課程前續(xù)課程：大學(xué)物理A、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與分析、微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)，檢測(cè)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)。后續(xù)課程：無(wú)八、參考教材及學(xué)習(xí)資源[1]張洪潤(rùn)，張亞凡，鄧洪敏.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008.7.[2]王汝琳，王詠濤.紅外檢測(cè)技術(shù)[M].北京:化工工業(yè)出版社,2006.6.[3]單成祥.傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1999.8[4]彭軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.11[5]樊尚春，劉廣玉.新型傳感技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.8[6]朱利安W.加德納，微傳感器MEMS與智能器件[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2007.9九、考核方式教學(xué)要求考核形式占總成績(jī)比例通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)代傳感器專(zhuān)