《传感器及其应用》教学大纲

1 传感器及其应用课程教学大纲 一、课程性质和任务 传感器及其应用是机电一体化专业一门重要的专业课 或专业基础课。其主要特点是培养学生掌握一定的传感技术、 信号检测方法。本课程强调实践性环节的教学，培养学生承担 相应工程设计的能力。 二、课程教学目标 通过本课程的学习，使学生了解基础知识和应用技术，理 解各种传感器的原理和测量电路，掌握对传感器的应用能力， 培养学生分析问题解决问题的能力，全面提高学生的技能水平， 增强学生的创新意识，适应岗位能力的要求。 三、教学内容及要求 第一章 传感与检测技术的理论基础 （一）教学内容 1、复习有关测量理论。 2、测量数据的估计与处理 （二）教学要求 1、了解测量理论在传感与检测技术上的应用 2、理解现代信息技术的三大基础 2 3、掌握测量数据的估计与处理 第二章 传感器概述 （一）教学内容 1、传感器的定义 2、传感器的组成 3、传感器的分类 4、传感器的技术特点 5、传感器基本特性 （二）教学要求 1、了解传感器有关概念 2、理解静态、动态特性及二者区别，理解传感器的作用与 地位 3、掌握传感器的技术特点以及基本特性 第三章 应变式传感器 （一）教学内容 1、应变式传感器工作原理 2、电桥式测量电路的原理和分析计算 3、应变式传感器的其它特性和应用。 （二）教学要求 1、了解应变式传感器的应用 2、理解用全微分定量推导和分析传感器特性的方法 3、熟练掌握电桥式测量电路的分析计算。 3 第四章 电感式传感器 （一）教学内容 1、电感式传感器工作原理 2、电感式传感器特性和应用 3、灵敏度及非线性 4、测量电路 （二）教学要求 1、了解电感式传感器的其它特性和应用 2、理解用泰勒级数展开法定量推导和分析传感器特性的方 法，建立差动式测量电路提高线性度和灵敏度的思想 3、掌握电感式传感器工作原理，差动分析和推导方法，各 类差动式电感传感器特性推导和分析，差动整流电路和相敏检 波电路的工作原理。 第五章 电容式传感器 （一）教学内容 1、电容式传感器工作原理、特性和应用 2、电容式传感器的灵敏度及非线性 3、电容式传感器的特点及等效电路 4、电容式传感器的设计要点 5、电容式传感器的转换电路 6、电容式传感器的应用举例 （二）教学要求 4 1、了解电容式传感器的其它特性和应用 2、理解电容式传感器工作原理 3、熟练掌握用泰勒级数展开法定量推导和分析传感器特性 的方法；牢固树立差动式测量电路提高线性度和灵敏度的思想； 熟练掌握差动分析和推导方法；掌握各类差动式电容传感器特 性推导和分析；掌握二极管双 T 电桥、环形二极管充放电法和 脉宽调制电路的工作原理 第六章 压电式传感器 （一）教学内容 1、压电效应 2、压电材料 3、压电式传感器工作原理和等效电路 4、压电式传感器测量电路 5、压电式传感器的特性和应用。 （二）教学要求 1、了解压电式传感器的其它特性和应用，压电材料 2、理解压电效应，压电式传感器工作原理和等效电路 3、掌握压电式传感器不同测量电路的原理和应用原则 第七章 磁电式传感器 （一）教学内容 1、霍尔效应、霍尔材料、霍尔式传感器工作原理和等效电 路 5 2、霍尔式传感器测量电路 3、霍尔式传感器的特性和应用 （二）教学要求 1、了解霍尔材料，常用霍尔式传感器测量电路的原理和应 用，霍尔式传感器的其它特性和应用 2、正确理解霍尔效应，霍尔式传感器工作原理和等效电路， 建立不等位电势的形成及其补偿的概念和基本方法 3、掌握学习定性和定量分析不同测量电路原理。 第八章 光电式传感器 （一）教学内容 1、光电效应 2、光电元件的结构，工作原理，基本特性 3、光纤传感器基本原理和各种应用 （二）教学要求 1、了解光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管、光电池的结 构、工作原理、基本特性，了解光电耦合器件的工作原理和应 用 2、正确理解电荷耦合器件的原理和应用，理解各种光电效 应了解光电式传感器的各种应用 3、掌握光纤传感器基本原理和各种应用，学习定性和定量 分析不同测量电路原理 第九章 半导体传感器 6 （一）教学内容 1、气敏传感器机理、类型和结构 2、气敏传感器的应用 （二）教学要求 1、了解各种气敏传感器机理、类型和结构 2、理解学习定性和定量分析不同测量电路原理 3、熟练掌握气敏传感器的多种应用，能够用气敏传感器设 计制作实用气体测量仪 第十章 超声波传感器 （一）教学内容 1、超声波及其物理性质 2、超声波传感器的应用 （二）教学要求 1、了解超声波传感器的各种应用 2、正确理解超声波及其物理性质 3、掌握学习定性和定量分析不同测量电路原理 第十一章 辐射式传感器 （一）教学内容 1、红外辐射的性质和特点 2、热释电效应及其特点 3、热释电红外传感器的应用 （二）教学要求 7 1、了解热释电红外传感器的各种应用 2、正确理解红外辐射的性质和特点，热释电效应及其特点 3、掌握学习定性和定量分析不同测量电路原理 第十二章 数字式传感器 （一）教学内容 1、编码器的原理和应用。 （二）教学要求 1、掌握各种编码器的原理及其优缺点和应用场合。 第十三章 智能式传感器 （一）教学内容 1、智能式传感器的概念、发展、构成和应用 2、智能传感器实现的途径 3、传感器输出信号的预处理 4、数据采集 5、智能传感器的数据处理技术 6、智能传感器的硬件设计 （二）教学要求 1、了解智能式传感器的概念、发展、构成和应用 2、理解智能传感器实现的途径以及数据采集 3、掌握智能传感器的数据处理技术以及硬件设计 第十四章 传感器在工程检测中的应用 （一）教学内容 8 1、温度、压力以及流量、物位测量原理及其应用 2、测量方法 3、测量系统 （二）教学要求 1、了解温度、压力以及流量、物位测量原理及其在工程实 践中的应用 2、理解测量系统 3、掌握测量方法 四、学时分配表 章节 内容 总 学 时 教授 实验 实训 机动 1 传感与检测技术的理论基础 2 2 2 传感器概述 2 2 3 应变式传感器 4 2 2 4 电感式传感器 2 2 5 电容式传感器 6 2 4 6 压电式传感器 2 2 7 光电式传感器 4 2 2 8 磁电式传感器 6 2 4 9 半导体传感器 10 6 4 9 10 超声波传感器 2 2 11 辐射式传感器 2 2 12 数字式传