傳感器技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)大綱

1、傳感器及應(yīng)用教學(xué)大綱一、課程說(shuō)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(jī)電與自動(dòng)控制類專業(yè)的專業(yè)核心課，是必修課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)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(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。其作用是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)解決生產(chǎn)實(shí)際中信息采集與處理問(wèn)題的能力，為工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。知識(shí)目標(biāo)：掌握主要傳感器的原理、特性，各種應(yīng)用條件下傳感器的選用原則和應(yīng)用電路設(shè)計(jì)。技能目標(biāo)：獨(dú)立分析、解決傳感器方面問(wèn)題的能力；利用網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)手冊(cè)、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(biāo)：具有較強(qiáng)的專業(yè)素質(zhì)，不斷進(jìn)行創(chuàng)新。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：課程重點(diǎn)：電阻式、電感式傳感器的原理與應(yīng)用，霍爾式傳感器，電流、電壓傳感器。課程難點(diǎn)：各種傳感器的溫度誤差與補(bǔ)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(jī)電一體化、電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué) 時(shí) 數(shù)：80學(xué)時(shí)2、 教學(xué)目的與內(nèi)容1  傳感器技術(shù)基礎(chǔ)   （2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求： 明確“傳感器技術(shù)”在專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的地位，課程的性質(zhì)、任務(wù)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(cè)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(dòng)態(tài)特性，掌握傳感器常用的技術(shù)指標(biāo)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：

3、0;教學(xué)重點(diǎn)：傳感器的定義、組成和作用教學(xué)難點(diǎn)：傳感器的技術(shù)指標(biāo)教學(xué)內(nèi)容： 1）  傳感器簡(jiǎn)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(cè)量分（3）按輸出信號(hào)性質(zhì)分3）  傳感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo)（1）靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性（2）主要技術(shù)指標(biāo)2  電阻式傳感器   （6學(xué)時(shí)）教學(xué)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(yīng)變片式傳感器的形式、特點(diǎn)、應(yīng)用方法和轉(zhuǎn)換電路。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：電阻式傳感器的組成和基本原理

4、教學(xué)難點(diǎn)：電阻應(yīng)變片的工作原理教學(xué)內(nèi)容： 1）  電位器式傳感器  （2學(xué)時(shí)） （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(yīng)變式傳感器   （2學(xué)時(shí)）（1）電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和工作原理（2）電阻應(yīng)變片的特性（3）測(cè)量電路（4）溫度誤差與補(bǔ)償3）  壓阻式傳感器   （2學(xué)時(shí)）（1）壓阻效應(yīng)（2）結(jié)構(gòu)與特性（3）固態(tài)壓阻傳感器測(cè)量電路（4）溫度補(bǔ)償3  變磁阻式傳感器   （4學(xué)時(shí)）教學(xué)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(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程，了解三種變磁阻式傳感器的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍和應(yīng)用情況。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：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(xué)難點(diǎn)：電渦流式傳感器教學(xué)內(nèi)容： 自感式傳感器  （1學(xué)時(shí)） 自感式傳感器的工作原理自感式傳感器的測(cè)量電路差分變壓器式傳感器   （1.5學(xué)時(shí)）差分變壓器式傳感器工作原理測(cè)量電路電渦流式傳感器  

6、（1.5學(xué)時(shí)）（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(cè)量電路4）電渦流式傳感器應(yīng)用舉例4 電容式傳感器   （4學(xué)時(shí)）教學(xué)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(cè)量電路和基本使用方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：電容式傳感器的組成和工作原理教學(xué)難點(diǎn)：保持電容傳感器特性穩(wěn)定的方法教學(xué)內(nèi)容： 1） 電容式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性 （1學(xué)時(shí)） （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(cè)量電路   （2學(xué)時(shí)）

7、（1）變壓器電橋電路（2）差分脈沖調(diào)寬電路（3）運(yùn)算放大器電路3）保持電容傳感器特性穩(wěn)定的方法   （1學(xué)時(shí)）（1）減小邊緣效應(yīng)的影響（2）減小寄生電容的影響5  霍爾式傳感器   （4學(xué)時(shí)）教學(xué)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(yīng)和主要特性，掌握其測(cè)量電路，了解霍爾傳感器的誤差與補(bǔ)償方法和應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：霍爾式傳感器的工作原理及測(cè)量電路。教學(xué)難點(diǎn)：霍爾傳感器的誤差與補(bǔ)償方法和應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容： 1） 霍2） 爾傳感器的工作原理 （1學(xué)時(shí)） （1）霍爾

8、元件和霍爾效應(yīng)（2）霍爾元件的主要特性3） 霍4） 爾傳感器的基本測(cè)量電路   （2學(xué)時(shí)）將被測(cè)量量轉(zhuǎn)換為磁感應(yīng)強(qiáng)度B將被測(cè)量量轉(zhuǎn)換為控制電流I將被測(cè)量量轉(zhuǎn)換為B與I的乘積5） 霍6） 爾傳感器的誤差與補(bǔ)償   （1學(xué)時(shí)）零位誤差與補(bǔ)償溫度誤差與補(bǔ)償6  壓電式傳感器   （6學(xué)時(shí)）教學(xué)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(xué)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(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程，學(xué)會(huì)分析壓電式傳感器在測(cè)量過(guò)程中的等效電路。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重

9、點(diǎn)：壓電式傳感器的工作原理，壓電效應(yīng)。教學(xué)難點(diǎn)：壓電效應(yīng)。教學(xué)內(nèi)容：   壓電效應(yīng)與壓電材料（1學(xué)時(shí)） （1）壓電效應(yīng)（2）壓電材料  壓電式傳感器的工作原理   （2學(xué)時(shí)） 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(cè)量電路  （2學(xué)時(shí)）（1）壓電式傳感器的等效電路（2）壓電式傳感器的測(cè)量電路  壓電式傳感器的應(yīng)用   （1學(xué)時(shí)）（1）壓電式金屬加工切削力測(cè)量（2）壓電式玻璃破碎報(bào)警器7  熱電式傳感器   （4學(xué)

10、時(shí)）教學(xué)目的與要求： 了解熱電偶、熱電阻的原理、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；掌握半導(dǎo)體熱敏電阻的原理與應(yīng)用特點(diǎn)。了解熱電式傳感器的測(cè)量原理和方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：熱電式傳感器的原理及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償教學(xué)內(nèi)容： 1）  熱電偶傳感器 （1.5學(xué)時(shí)） （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(bǔ)償2）  金屬熱電阻傳感器   （1.5學(xué)時(shí)）（1）金屬熱電阻測(cè)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(yīng)用3）  熱敏電阻   （1學(xué)時(shí)）（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(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求： 理解光電傳感器利用的各種效應(yīng)的機(jī)理；明確各種光電式傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：光電式傳感器的原理及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：紅外光傳感器教學(xué)內(nèi)容： 1）  光電效應(yīng) （1學(xué)時(shí)） 2）  光電器件   （2學(xué)時(shí)）（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(xué)時(shí)）（1）紅外光傳感器的原理和類型（2）紅外探測(cè)器9 

12、光纖傳感器   （6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求： 掌握光纖的基本知識(shí)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(diǎn)和應(yīng)用范圍。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：光纖的基本知識(shí)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(xué)難點(diǎn)：功能型光纖傳感器的基本原理教學(xué)內(nèi)容： 1）  光纖傳感器基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)） （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(xué)時(shí)）（1）相位調(diào)制型光纖傳感器（2）光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器3）  非功能型光纖傳感器  （

13、1學(xué)時(shí)）（1）傳輸光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器（2）反射光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器4）  光纖傳感器的應(yīng)用   （1學(xué)時(shí)）（1）光纖加速度傳感器（2）光纖磁場(chǎng)傳感器10  測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)   （2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求： 掌握測(cè)量的基本概念和基本測(cè)量方法，掌握測(cè)量精度的概念和計(jì)算，了解測(cè)量誤差的分類和測(cè)量誤差的估計(jì)以及校正方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：測(cè)量的基本概念和基本測(cè)量方法，測(cè)量精度的概念和計(jì)算教學(xué)難點(diǎn)：測(cè)量誤差的分類和測(cè)量誤差的估計(jì)以及校正方法教學(xué)內(nèi)容： 1）  測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí) （0.5學(xué)時(shí)）（1）測(cè)量的基本

14、概念（2）測(cè)量方法（3）測(cè)量系統(tǒng) 2）  測(cè)量誤差   （1.5學(xué)時(shí)）（1）測(cè)量誤差的表示方法（2）測(cè)量誤差的分類（3）測(cè)量精度與分辨率（4）測(cè)量誤差的估計(jì)和校正11   溫度與壓力測(cè)量系統(tǒng)   （4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求： 掌握測(cè)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(cè)溫原理，了解光導(dǎo)纖維測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫原理。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：測(cè)溫系統(tǒng)的定義和工作原理，熱電阻、熱電偶、輻射式測(cè)溫原理教學(xué)難點(diǎn)：光導(dǎo)纖維測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫原理教學(xué)內(nèi)容： 1）  溫度測(cè)量系統(tǒng) （2學(xué)時(shí)）（1

15、）金屬熱電阻傳感器測(cè)溫（2）熱敏電阻傳感器測(cè)溫與溫度控制（3）熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)（4）輻射式測(cè)溫系統(tǒng)2）  壓力測(cè)量系統(tǒng)  （2學(xué)時(shí)）（1）應(yīng)變片式力值測(cè)量（2）壓電式壓力測(cè)量（3）電阻應(yīng)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(cè)量12  位移與速度測(cè)量系統(tǒng)   （4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求： 掌握位移測(cè)量系統(tǒng)和速度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理，了解加速度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：位移測(cè)量系統(tǒng)和速度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理教學(xué)難點(diǎn)：測(cè)速發(fā)電機(jī)和電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)的原理教學(xué)內(nèi)容： 1）  位移測(cè)量系統(tǒng)

16、（2學(xué)時(shí)）（1）電感式位移測(cè)量（2）電容式位移測(cè)量（3）霍爾式位移測(cè)量和接近開(kāi)關(guān)（4）電渦流式位移測(cè)量2）  速度測(cè)量系統(tǒng)  （2學(xué)時(shí)）（1）磁電感應(yīng)式速度測(cè)量（2）光電式轉(zhuǎn)速計(jì)（3）測(cè)速發(fā)電機(jī)（4）電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)（5）應(yīng)變片式加速度計(jì)（6）壓電式加速度計(jì)（7）電容式加速度計(jì)13   物位與流量測(cè)量系統(tǒng)   （4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求： 掌握物位和流量測(cè)量的基本方法，了解常用物位與流量測(cè)量?jī)x器的構(gòu)成原理和使用方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：物位和流量測(cè)量的基本方法教學(xué)難點(diǎn)：流量測(cè)量?jī)x器的原理與使用教學(xué)內(nèi)容： 1）

17、  物位測(cè)量系統(tǒng) （2學(xué)時(shí)）（1）浮力式液位計(jì)（2）靜壓式物位測(cè)量（3）電容式物位測(cè)量（4）超聲式物位測(cè)量2）  流量測(cè)量系統(tǒng)  （2學(xué)時(shí)）（1）流量概述和測(cè)量方法（2）差壓式流量計(jì)（3）容積式流量計(jì)（4）速度式流量計(jì)（5）振動(dòng)式流量計(jì)（6）電磁流量計(jì)（7）質(zhì)量流量計(jì)（8）光纖傳感器測(cè)量流量 三、教學(xué)建議建議課時(shí)安排：理論+實(shí)驗(yàn)（學(xué)時(shí)）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(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)  2+ 2    11 溫度與壓力測(cè)量系統(tǒng)