傳感器原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱

1、傳感器原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱TheoryandApplicationofSensor課程編號(hào)：適用專業(yè)：電子信息工程，測(cè)控技術(shù)與儀器先修課程：工程圖學(xué)、工程材料、電路分析、模擬電子電路、精密機(jī)械設(shè)計(jì)、信號(hào)與系統(tǒng)學(xué)時(shí)數(shù)：48學(xué)分?jǐn)?shù)：3執(zhí)筆者：王召巴編寫日期：2001年3月一、課程的性質(zhì)和目的課程性質(zhì)：傳感器原理及應(yīng)用是電子信息工程、測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是必修課，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的綜合性課程。主要任務(wù)：培養(yǎng)學(xué)生1 .掌握各類傳感器的基本理論，掌握幾何量、機(jī)械量及有關(guān)量測(cè)量中常用的各種傳感器的工作原理、主要性能及其特點(diǎn)；2.能合理地選擇和使用傳感器；3.掌握常用傳感器的工程設(shè)

2、計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)研究方法；4.了解傳感器的發(fā)展動(dòng)向。二、課程教學(xué)內(nèi)容緒論（講課1學(xué)時(shí)）掌握傳感器的概念、用途、基本結(jié)構(gòu)；了解傳感器的分類、對(duì)傳感器的一般要求，傳感器的歷史、發(fā)展趨勢(shì)及本課程相關(guān)參考資料。第一章傳感器的一般特性（講課1學(xué)時(shí)）掌握傳感器靜特性、動(dòng)特性的概念，線性度、遲滯、靈敏度、分辨力、重復(fù)性、零漂、溫漂等靜態(tài)指標(biāo)的概念及表示方法。理解動(dòng)態(tài)特性的研究方法。第二章電阻式傳感器（講課6學(xué)時(shí)）掌握應(yīng)變片工作原理、轉(zhuǎn)換電路的形式及計(jì)算，溫度誤差與補(bǔ)償。理解應(yīng)變片的主要特性，應(yīng)變片應(yīng)用舉例，了解應(yīng)變片類型，粘貼工藝。壓阻式和電位器式傳感器原理。重點(diǎn)：直流電橋的計(jì)算難點(diǎn)：溫度誤差的補(bǔ)償方法第三章電

3、容式傳感器（講課4學(xué)時(shí)）掌握電容式傳感器工作原理和結(jié)構(gòu)類型，電容式傳感器的特點(diǎn)，寄生電容的消除。理解靜態(tài)特性，設(shè)計(jì)要點(diǎn)，轉(zhuǎn)換電路，電容式傳感器的應(yīng)用。了解容柵式傳感器工作原理。難點(diǎn)：寄生電容的概念、消除方法第四章電感式傳感器（講課4學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）掌握自感式傳感器工作原理、設(shè)計(jì)原則，差動(dòng)變壓器式傳感器工作原理，主要誤差及補(bǔ)償方法，電渦流式傳感器工作原理。理解自感式傳感器特性分析、等效電路、轉(zhuǎn)換電路，電渦流的形成范圍。了解差動(dòng)變壓器式傳感器的轉(zhuǎn)換電路，電渦流式傳感器轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)用舉例。重點(diǎn)：零點(diǎn)殘余電壓及其補(bǔ)償。難點(diǎn)：自感式傳感器的設(shè)計(jì)原則。第五章壓電式傳感器（講課4學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）掌握壓電

4、效應(yīng)及其物理解釋，壓電元件常用結(jié)構(gòu)形式，測(cè)量電路。了解壓電材料及主要特性、應(yīng)用舉例。超聲波傳感器、探傷儀，無(wú)損檢測(cè)。重點(diǎn)：壓電效應(yīng)、測(cè)量電路難點(diǎn)：壓電效應(yīng)的物理解釋、電荷放大器與電壓放大器的對(duì)比。第六章磁電式傳感器（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）掌握磁電式傳感器工作原理，霍爾式傳感器工作原理、誤差及其補(bǔ)償。理解磁電式傳感器的設(shè)計(jì)，霍爾元件及材料，霍爾元件基本特性。了解磁電式、霍爾式傳感器的應(yīng)用。重點(diǎn)：霍爾式傳感器工作原理，誤差及補(bǔ)償。難點(diǎn)：磁電式傳感器的設(shè)計(jì)。第七章熱電式傳感器（講課4學(xué)時(shí)）掌握熱電偶工作原理，冷端處理方法。了解常用熱電偶，熱電阻傳感器、熱敏電阻。重點(diǎn)：熱電偶難點(diǎn)：熱電效應(yīng)第八章光電

5、式傳感器（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）掌握四種形式的光電效應(yīng)及其器件，半導(dǎo)體光電元件的特性，模擬式光電傳感器工作原理及分類。理解脈沖式光電傳感器原理及應(yīng)用。了解光電檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成。重點(diǎn)：四種形式的光電效應(yīng)第九章光纖傳感器（講課2學(xué)時(shí)）掌握光纖的基本原理、光纖傳感器的基本原理。了解光纖機(jī)械量傳感器、光纖熱工量傳感器、光纖電磁量傳感器、醫(yī)用光纖傳感器、監(jiān)測(cè)大氣污染傳感器的工作原理及應(yīng)用。重點(diǎn)：光纖傳感器的基本原理難點(diǎn)：光調(diào)制技術(shù)第十章固態(tài)圖像傳感器（講課2學(xué)時(shí)）掌握固態(tài)圖像傳感器的敏感器件的原理，了解其應(yīng)用。重點(diǎn)：CCD傳感器難點(diǎn)：CCD的電荷耦合過(guò)程第十一章氣體傳感器（講課1學(xué)時(shí)）掌握氣體的檢測(cè)方法

6、，了解氣體傳感器的種類及應(yīng)用。重點(diǎn)：氣體傳感器的工作原理。第十二章濕敏傳感器（講課1學(xué)時(shí)）了解濕度的表示方法、濕敏傳感器的種類及工作原理。重點(diǎn)：濕敏傳感器的種類及工作原理難點(diǎn)：第十三章紅外傳感器（講課2學(xué)時(shí)）掌握紅外輻射的基本知識(shí)，紅外傳感器的工作原理，了解紅外測(cè)溫、紅外成像、紅外無(wú)損檢測(cè)等。重點(diǎn)：紅外傳感器的工作原理第十四章傳感器的標(biāo)定（講課1學(xué)時(shí)）掌握傳感器標(biāo)定的概念，靜態(tài)標(biāo)定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各部分作用。理解非電量電測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成。了解力傳感器靜態(tài)標(biāo)定，加速度傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定，壓力傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定。重點(diǎn)：傳感器標(biāo)定的概念第十五章傳感器發(fā)展展望（講課1學(xué)時(shí)）掌握改善傳感器性能的技術(shù)途徑。了解傳感器的發(fā)

7、展動(dòng)向。習(xí)題課（2學(xué)時(shí)）三、課程教學(xué)的基本要求（一）課堂講授1 .教學(xué)方法采用“知識(shí)能力雙重收益式”教學(xué)法，講解知識(shí)做到易于理解、系統(tǒng)性強(qiáng)、注意理論與實(shí)踐相結(jié)合，多學(xué)科知識(shí)融匯貫通；為提高學(xué)生能力，設(shè)計(jì)多種能力訓(xùn)練，在教學(xué)中采用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，使多種能力得到培養(yǎng)，同時(shí)使課堂氣氛活躍生動(dòng)。能力訓(xùn)練內(nèi)容如下：A.每節(jié)課的前5分鐘請(qǐng)一位同學(xué)到講臺(tái)上講自己的奇思怪想，全班同學(xué)對(duì)他的想法進(jìn)行提問(wèn)、辯論和討論，保證每位同學(xué)都有一次機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性，提高口頭表達(dá)能力。B.適當(dāng)安排自學(xué)內(nèi)容，并通過(guò)提問(wèn)或測(cè)驗(yàn)考查自學(xué)效果，提高學(xué)生自學(xué)能力。C.每個(gè)同學(xué)翻譯一段有關(guān)本課程的英文文獻(xiàn)，找出重點(diǎn)詞

8、匯，讓全班同學(xué)共享，提高專業(yè)英語(yǔ)水平。D.寫一篇有關(guān)本課程的某個(gè)專題的綜述，提高學(xué)生查閱資料和書面表達(dá)能力。2 .教學(xué)手段以課堂講授為主，必要時(shí)輔以幻燈教學(xué)。開(kāi)展電子教案的研制，嘗試使用多媒體教學(xué)系統(tǒng)。3.計(jì)算機(jī)的應(yīng)用講授本課程時(shí)要注意讓學(xué)生樹立起系統(tǒng)的整體概念，強(qiáng)調(diào)傳感器與計(jì)算機(jī)在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中所處的地位以及二者之間的聯(lián)系，鼓勵(lì)學(xué)生掌握好計(jì)算機(jī)知識(shí)，提高應(yīng)用能力。4 .外語(yǔ)的要求在講授過(guò)程中，為提高學(xué)生專業(yè)英語(yǔ)水平和查閱文獻(xiàn)的能力，專門設(shè)計(jì)一次能力訓(xùn)練，讓學(xué)生每人翻譯一篇有關(guān)本課程的英文文獻(xiàn)，在課堂上把重要詞匯收集起來(lái)，使學(xué)生共享，通過(guò)此次訓(xùn)練學(xué)生能對(duì)專業(yè)英語(yǔ)詞匯有一定的積累。(二)教學(xué)輔助

9、資料實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(三)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1 .用電阻應(yīng)變片測(cè)懸臂梁受力2 .用差動(dòng)變壓器測(cè)量簡(jiǎn)支梁振動(dòng)參數(shù)3 .用電渦流傳感器測(cè)簡(jiǎn)支梁的振幅4 .霍爾傳感器在磁場(chǎng)中位移5 .用壓電傳感器測(cè)簡(jiǎn)支梁振動(dòng)參數(shù)6 .用光電傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)要求：實(shí)驗(yàn)需8個(gè)學(xué)時(shí)完成。做實(shí)驗(yàn)前要仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，實(shí)驗(yàn)中注意觀察，積極動(dòng)手，客觀、真實(shí)地記錄數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)后寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，善于分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題。(四)作業(yè)方面1 .布置習(xí)題應(yīng)達(dá)到的目的：(1)鞏固基本知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)理論的理解；(2)掌握基本計(jì)算方法、設(shè)計(jì)方法；(3)理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生思維能力、知識(shí)應(yīng)用能力。2 .作業(yè)安排(1)課外習(xí)題(2)習(xí)題課：安排在課程進(jìn)行過(guò)程中和總復(fù)習(xí)前，講解學(xué)生在作業(yè)中出現(xiàn)的共同問(wèn)題及難點(diǎn)(3)設(shè)計(jì)綜合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的框架。(五)考試環(huán)節(jié)考試形式為閉卷考試，內(nèi)容主要是課程中的重點(diǎn)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)。改革思路：考試成績(jī)并不完全由一次考試決定，分?jǐn)?shù)還要反映出學(xué)生的綜合能力，本課程主要參照學(xué)生在能力訓(xùn)練中的表現(xiàn)來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)定?？偝煽?jī)=考試成績(jī)X60%+能力訓(xùn)練成績(jī)X40%其中，能力訓(xùn)練成績(jī)?cè)谄綍r(shí)記錄，四項(xiàng)訓(xùn)練每項(xiàng)滿分20分，實(shí)驗(yàn)成績(jī)滿分20分，共計(jì)100分。四、建議教材與教學(xué)參考書m劉迎春編著，傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用，國(guó)防科技大學(xué)出版社2