传感器与检测技术课程教学大纲及学习指导

1、传感器与检测技术课程教学大 纲及学习指导传感器与检测技术课程大纲 . 适用对象适用于网络教育、成人教育学生. 课程性质非、面识杂。动作中换养技， 性学方知庞杂性、工统转培机力 践子多了 泛静的系号，算能 实电等现的广的器测信习计的。 门微工体品种的器感检与学和题础 一、加中品用感传、路的术问基是学细集感器应传用法电程技理定程理微点传感和与常方理课器处奠 课物、特传性统握测处本感与发 了械程、杂系掌检号过传集开 术合机课性复测，的信通、采与 技综密其散的检标数、是术息计 测它精而离艺解指参路求技信设 检。、因的工了能量电要子中的 与程学，容、生性电大本电际统 器课科术内性学要非放基代实系 感业料

2、技、能使主见号其现产控 传专材和性智是和常信。用生测 的、识集的标性和的等利决业 强学知密能目特理用路生解工 常化的的功其态原常电学术为中的前序课程：电路分析基础、模拟电路、数字电路概念感器、测测误、等路感 概传器的检会器器电 基 器基 感 传 括 包感 传感器技论。感结技 术式传感测理法传，测 技阻式传检差方式理检 测磁电纤过误的感原量 检变压光通，理电的电 与、。性处、器非 器器器器容特据器感会 感感感感内本数感传学 传传传传等基与式式， 式式式统的析传形绍 阻尔电系置分容他介 电霍光量装差电式感量，学感感量方 器容传电念，传传测测 感器电式非概绍式式关检 感 电种本介变电相关 、热各基的

3、应热及相 器、及的识过、以及 感器以术知通器构术 传感器技论。感结技其的教材：传感器与检测技术 （周乐挺 编著，高 等教育出版社， 2005 年）学时安排：序课程内容学号时1第一章 传感器技术基础22第二章 电阻式传感器23第三章 变磁阻式传感器24第四章 电容式传感器35第五章 霍尔式传感器26第六章 压电式传感器37第七章 热电式传感器28第八章 光电式传感器29第九章 光纤传感器210第十章 测量技术基础知识211统第十一章 温度与压力测试系312统第十二章 位移与速度测量系 统413第十三章物位与流速测量314习题1215总复习4合计48五. 教学要求（按章节详细阐述） ；第一章 传感

4、器技术基础教学要求：内容要点：1.1：传感器简介1.2：传感器的分类1.3：传感器的特性及主要技术参数第二章 电阻式传感器本器定式义传和感工器应理变式传感器和压教学要求：阻式传感其掌握：电位器式传感器的结构和工作原理、输 出特性；应变片式传感器的结构和工作原理、电阻应变片的特性、测量电路、温度补偿；压阻式 传感器的结构和压电效应原理，固态压阻传感器 的测量电路应用：应用电阻式传感器进行非电量的测量内容要点：2.1：电位器式传感器2.2：应变式传感器 2.3：压阻式传感器第三章 变磁阻式传感器。式传教学要求：感器、原理以及理电涡流式传感感器、了电解涡：流自式感传式感电器感的传定感义器以、及差工分

5、作变原压器测测量量的结电电路构路；和；测差电自分涡量感流电变式的压路电产器。感生式传传原感感理器以器的的及分工类应用：应用变磁阻式传感器进行非电量的测量。内容要点：3.1：自感式传感器3.2：差分变压器式传感器3.3：电涡流式传感器第四章 电容式传感器教学要求：了掌解握：入和输出的容容，式式电传传容感感式器器传的的感组分器成类和工作原理。的和和测特工量点作电原以路及理。测特量点电以应用：应用电容式传感器进行非电量的测量内容要点：4.1：电容式传感器的结构工作原理4.2：测量电路4.3：保持电容式传感器特性稳定的方法第五章 霍尔式传感器教学要求：应用：应用霍尔式传感器进行被测量的测量内容要点：5

6、.1：霍尔传感器的工作原理5.2：霍尔传感器的基本测量电路 5.3：霍尔传感器的误差与补偿 第六章 压电式传感器。电压压电的式原传理应用。应用：应用压电式传感器进行非电量的测量。内容要点：6.1：压电效应与材料6.2：压电式传感器的工作原理6.3：压电式传感器的等效电路与测量电路6.4：电压式传感器的应用第七章 热电式传感器教学要求：热敏与感结器构、。金属热电阻传感器和掌握：热电偶温度传感器、 热敏电阻传感器、热电阻温度传感器将温度转换为电量变化的过 程、结构和特点、以及在温度测量中的具体计算 方法。应用：应用热电式传感器进行温度的测量。内容要点：7.1：热电偶传感器 7.2：金属热电阻传感器

7、7.3：热敏电阻第八章 光电式传感器教学要求：结构。了解：光电效应以及光电器件的工作原理与量伏电安路特，性光、电温式度特传性感以器的及光工谱作特原理性理的。光。以器及件应用：应用光电式传感器进行非电量的测量。内容要点：8.1：光电效应8.2：光电器件8.3：红外光传感器 第九章 光纤传感器：光纤的结构和传光原理、光纤传感器 技术、功能型光纤传 用。教学要求：原理与应的分类了掌。解握 感器和掌非握应用：应用光纤传感器进行非电量的测量。内容要点：9.1：光纤传感器基础9.2：功能型光纤传感器9.3：非功能型光纤传感器9.4：光纤传感器的应用第十章 测量技术基础知识教学要求： 了解：测量的基本概念、

8、测量方法与系统； 测量的误差。测与量发的现掌误和握差校：正。测方量法的。基本概念与分类，误差的分类内容要点：10.1：测量基础知识10.2：测量误差第十一章 温度与压力测量系统器测温掌系握统：的金属热导定纤义和维工测作温系原理统的测温原电理、。电对阻于应压变力片测、量电部容分式，的要传感求器掌握测应量变方能够运用所学的传感器进行温度与压力变片、 应用： 的测量。内容要点：11.1：金属热电阻传感器测温11.2：热敏电阻传感器测温与温度控制11.3：热电偶测温系统11.4：辐射式测温系统11.5：光导纤维测温系统11.6：应变式力值测量11.7：压电式力值测量11.8：电阻应变片式力值测量11.

9、9：电容式力值测量11.10：霍尔式力值测量第十二章 位移与速度测量系统教学要求：了解：位移测量系统和速度测量系统的测量 移握测：量掌的握工电作感过式程、，电磁容电式式、霍光尔电式式、电测涡 发速电度机测、量电系统磁脉的机冲构式和、应组变成式。、电容式速度与 能够运用所学的传感器进行位移与速度原理。掌 速流式发电位掌 速加发速电度应用： 的测量。内容要点：12.1：电感式位移测量12.212.312.412.512.612.712.812.9电容式位移测量 霍尔式位移测量 磁电感应式速度测量 光电式转速计 测速发电机 电磁脉冲式转速计 应变片式加速度计 压电式加速度计12.10：电容式加速度计

10、第十三章 物位与流量测量系统、电容式速度、测与教学要求：；式的流物基量位本概测方述量和、测电应用：能够运用所学的传感器进行物位与流量 的测量。内容要点：12.1：浮力式液位计12.2：静压式物位测量12.3：电容式物位测量12.4：超声式物位测量12.5：流量概述和测量方法12.6：差压式流量计12.7：容积式流量计12.8：速度式流量计12.9：振动式流量计12.10：电磁流量计12.11：质量流量计12.12：光纤传感器测量流量6. 编制说明本大纲由电子机械高等专科学校吕国皎 耿玉 茹编写。吕国皎 耿玉茹 电子机械高等专科学校 2009-8-2要求传感器与检测技术课程学习指导资料著于业，余

11、工高教科等电育教的子育类教出及学版特相社关点，和专业教2学学00规生5律。年进），并第一部分 课程学习目的及总体要求非、面识杂性。动作中换养技， 性学方知杂性、工统转培机力 践子多实电等现种的广的器测信习计的 门微工体品种的器感检与学和题 一是学细集感器应传用法电程技理定 程理微点传感和与常方理课器处奠 课物、特传性统握测处本感与发 了械程、杂系掌检号过传集开 术合机课性复测，的信通、采与 技综密其散的检标数、是术息计 测它精而离艺解指参路求技信设 检。、因的工了能量电要子中的 与程学，容、生性电大本电际统 器课科术内性学要非放基代实系 感业料技、能使主见号其现产控 传专材和性智是和常信。用生

12、测 的、识集的标性和的等利决业 强学知密能目特理用路生解工 常化的的功其态原常电学术为、面识杂性。动作中换养技， 性、工统转培机力 子多了 泛静的系号，算能 的。 题础、加中品用感传、路的术问基中的、课程的总体要求电阻式传传感感器器、与检变测磁技阻术式感器式传感器、测测误、等路。 器的检会器器电法 感量，学感感量方 传电念，传传测测 式非概绍式式关检 电种本介变电相关 热各基的应热及相 、及的识过、以及 器以术知通器构术 感器技论。感结技 传感测理法传，测 式传检差方式理检 电纤过误的感原量 压光通，理电的电 、。性处、器非 器器容特据器感会 感感内本数感传学 传传等基与式式， 式式统的析传形

13、绍 尔电系置分容他介 霍光量装差电其的第二部分 课程学习的基本要求及重点难点内容分析求的动掌静态特态握特性传性感和1、本章学习要求第一章 传感器技术基础义器、的组基成本和概作念用和，基掌本握特的成本分和概作类念，用和了，基解掌本握传特传感性器感。的器要的性概和念传；感了器解传技感要感掌指器握标的的，组内灵成容敏与度作、用线，性传度2、本章重点难点分析，感传器感的器基的本静概态念特和性基以本及特（1）本重章点主要介性其，主以要指及点标传感。器1）要术指参传数标感器1） 传感器些技术指标？点。，的灵难敏点度就、在线于性传度感等器衡的量静传态感特器性的以主及要其 传传传感感感器器器静动静态态态特特特

14、性性性有有和哪动哪态几些种特技性研术究指的标定方？义法？是各什么有？哪 技传术感指器标动？态特性有哪几种研究方法？各有哪第二章 电阻式传感器应测用量。电本要路章求、学掌了习握解电电电阻阻阻式式式传传传感感器器的的组结成构和和工工作作原原理理及、1、本章学习要求1（1）电应熟悉的内容感其的应掌握的内容 电位器式传感器的结构和工作原理、输出特 电位器压、式式电传测传效感量感器电应器路的原的、结理结构，温构固度和和补态工工偿压作作；原阻原传理压理、感阻、电式器输的阻传出感应测特法和用途。位器式传感器、应变式传感器和压阻式传基位掌本器握定式的义传内和感容工器作、原应理变。式传感器和压阻式传电阻式（2）

15、性；应变片式传变器的 器量的电路。2 、本章重点难点分析 （ 1） 重点 的（感结其1）的构电以基位重本及器点定测式义传和感工器作、原应理变。式传感器和压阻式传 的结构以及测 （ 2） 难点电位器式传感器、应变片式传感器和压阻式 传感器的测量电路以及温度补偿方法。 通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握（1）应变片是由哪几部分组成的？其核心部分 是什么？（2）什么叫应变效应？利用应变效应解释金属 电阻应变片的工作原理。（3）金属应变计与半导体应变计在工作机理上 有何异同？（4）简要说明应变式传感器的构成和主要用5） 为什么应变式传感器大多采用直流不平衡电桥为测量电路？该电桥为什么又都采用半桥和

16、全桥两种方式？（6） 应变片在使用的时候，为什么会产生温度 误差？如何减小它？3、本章典型例题分析3 ? 向例题黏贴1于电直阻径应为变片0的.0灵5m敏 的系圆数形为钢柱K=表2面.0 ，沿钢时片候沿，钢应柱变圆片周电方阻向的黏贴相对，受变化同样量拉。力又若作 应变片电阻相对变化量为多少？ 22 A r 2 0.0019625m2 若应变片沿圆F周9方.8 向10 黏103贴N ，则RRRRyRRKKx y KKFF 4.99 10 4AEAEK y 1.5 10 4第三章 变磁阻式传感器 、求电掌测本量涡握章这流电学式三路习传。种电变了感感磁解器式的三阻传组种式感成传变器磁感和、工器阻差传作

17、的分结原感变理器构压和各及器工自应式作用的传特。原感 和用途。x电涡流的产生以及电涡流传感器的工作原理 及测量电路。 通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。（1）说明单线圈和差分变磁阻式传感器的主要组 成、工作原理和基本特性。（2）为什么螺管型电感传感器比变间隙性电感传 感器有更大的测位移范围？（3）根据单线圈和差分螺管型电感传感器的基本 特性，说明它们的性能指标有何异同？（4）什么叫电涡流效应？第四章 电容式传感器本章学习变面积、变极距、变介质电容传感 器的组成和工作原理及应用。要求掌握这三种电 容式传感器的结构和工作原理、测量电路。了解 三种电容传感器各自的特点和用途。1）电应容熟式悉传

18、的感内器容的组成和工作原理出的关电系容，电容式2 、本章重点难点分析系，电传容感式器传的（ 1） 重点（ ）电容重式点传感器的基本定义，电容式传感器的 （分类2）和电工容难作式点原传理感。器的基本定义，电容式传感器的 电容式传感器的测量电路以及保持电容式传 感器特性稳定的方法。用的几场种合类。用型的电场容合传。感器的测位移范围改善变极距型电容传感器的非线性？介因电常数型电容传感器的主要优点和已，知极变板面间积型介电质容介传电感器常两数极为板间距 F在/m外，力两作极用板下集，合其尺中寸可一动样极，板为在位置30上向外2移0 动 ，（2）各自为的什特么点变和面适积 较大？（3）（4）并 应用范3

19、、本章典型例题分析 例题 1 离 为 10 通（过1）完成电下容面式作传业感可器以有更几详种细类地型理？解简和述掌每握种。类型C 0 r l0 l b00=50 ， 1少0？ ，试求电容变化量和传感器灵敏度各为多 少？ 设动极板相对定极板沿长度 0 方向平移 时，则电容为C C0为初始电容。ll0式C0中 0 rl 0b0 / 0 容的相对变化量为CC0C 3 10 6 FkCl0b 10 4F /m式中 l 0为极板的长度， l为极板向外移动距离， b0为极板的宽度， 0为两极板间的距离第五章 霍尔式传感器本章学习霍尔作原理及应求掌握霍尔传感器的结构和工作原理、测 。了解霍尔传感器的误差补偿

20、方法和用途 感器内的容结构和工作原理。测量电路应。的霍定尔义式以传及感霍器尔的式误传差感用量。电要路1、本章学习要求1（1）应熟悉的（2）器与的补偿2、本章重点难点分析 重点 基元（1）霍尔 原理以霍及尔 （2）霍尔难点 霍尔式霍传尔本件构，霍尔式传感器的测量尔式传感式器传在感存器在的误测差量以电路 尔不式等传位感电器势在和存温度在误误差差以） 1） 试述霍尔电压建立的过程。霍尔电压的大 小和方向与哪些因素有关？2） 霍尔元件主要有哪些技术指标？分别是怎 样定义的？补在的误差。方法B=0.1T 的外磁场，调节 RP 使 I C=50mA, 测得 电压 UH=25mV,试求 该霍尔元件的灵敏度系

21、 。由于K H =5mV/mATEH=K HIBcos，（3） 霍尔元件存在不等位电势的主要原因有哪 些？如何对其进行补偿？（4） 为什么霍尔元件要要进行温度补偿？主要 有哪些补偿？补偿的原理是什么？3、本章典型例题分析场，调节 RP 灵使敏IC系=5数0mAK,测H例题 1 为加 B=0.1T用了。解要压求电掌传1、本章学习要求 1（1）压应电熟效 （材的结料）构的应和分掌类工 （2）应掌第六章 压电式传感器传感器的组成和两晶体种和等压效电电路陶和瓷的测量区别电与路作；联原系理压；与电压内式电部传式结感传构器感；的器压应的电用 2（、本1章）重点难重点点分析 的测区量电别压路；电压。效电应式

22、与传压感电器材的料工；作压原电理晶、体等与效压电电路陶与瓷 测（量2）电路难。点 组成与压结电构传。感压器电的式两传种感等器效的电测路量，电电路荷与放具大体器应的 用。通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。（1） 什么叫正压电效应和逆压电效应？什 么叫纵向压电效应和横向压电效应？2）石英晶体 x、y、z 轴的名称及其特点是 什么？3）简述压电陶瓷的结构及其特性。4）画出压电元件的两种等效电路。5）电荷放大器所要解决的核心问题是什 么？试推导其输入输出关系。6）简述压电式加速度传感器的工作原理。第七章 热电式传感器应电熟偶悉传的感内器容、金属热电阻传感器和热敏电应用。本要章求学掌习握热热电电式

23、偶传温感度器传的感组器成、和热工敏作电原阻理传及 感的应器用过程、。、热要结电求阻构掌和握温度热特电性传偶感。了器温将解度传热温电度感传器转感、换热为器的电敏用电量阻变途传换。 1、本章学习要求 1（、本1章）学应习要求 阻的工热作电原偶理（2）应掌握的内容热电偶温度传感器、热敏电阻传感器、热电阻温度传感器将温度转换为电量变化的过程、结 构和特点、以及在温度测量中的具体计算方法。2 、本章重点难点分析阻（的1）工热作电重原偶点理传（度之2）间的难计点算方法。（2）热电难偶点传温方感度法器测。、量金中属的热具电体阻电传路感以器及和热热电敏势电（2） 难点阻和的温度区的别、换在算和（温1）度什的么

24、换是算热电效应？热电偶测温回路的热电动（势由12）那热什两么电部偶是分热温组度电成效应？热电偶测温回路的热电动 部（分2）起热什电么偶作温用度？传？感器主要有哪几部分组成？各（3）试比较金属热电阻和半导体热敏电阻的异3、本章典型例题分析例题 1 已知分度号为 S 的热电偶冷端温度为 t为0=多20少 查表得氏现度测？得热电势为 11.710mv，求热端温度E 20,0 0.113mVE T,0 E T,20 E 20,0 11.710 0.113 11.823mV320 度T,T 热电电热热 ,0 度的的 T,0度度总 由33故0ET动T0 电动动,T热E的EmV30 m 036 6 .096

25、26.921. 1.71116.030mV再热端用温11度.82131m90V 反查分度表可得 977，即为实际 例时进题行2测铜温，康测铜量热值电为偶测3温2，0度冷，端若认30为度实，际未温调度零 是 350 度对不对？为什么？正确温度是多少？例题 3 已知分度号为 K 的热电偶热端温度为 t动=8势00？，冷端温度为 t0=30,求回路实际总热电E 800,0 E 800,30 E 30,0 33.277mVE 30,0 1.203mVE 800,30 32.074mV第八章 光电式传感器转阻自的、换光掌电握晶光体1、本章学习要求谱原特理性，和了将解光光信敏号电的用过范围程，。明确各种光

26、电式传感器各 1）光应电熟效悉应的以内及容光电器件的工作原理与结构 光光应电电掌效效握应应的以的内管具及容和光体晶分电器件的工作原理与结构 管感和器晶的和应（2）应掌握 电安路特，性光、电温式度传特感性器以的及光工作谱原特理性2、本章重点难点分析（1）类 晶体工工理作原各自的定义测量敏器件的伏管理、 光电池的结（2）光敏难电点 以器及件的测伏量电安路特 握。通过完 效（应1）？什么叫内光电效应、外光电效应、光生伏特 构（特23）点简试和述述工作原理。（构特4）点当和光工源作波原长理为。 0.8-0.9 m 时，宜采用哪几种 光电器件做测量元件。第九章 光纤传感器光经过光光纤纤传送感入器调的制基

27、器本，工使作待原测理参是数将与来进自入光调源制的区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的称经为解被调调后制，的获信得号被光测1、本章学习要求1（1）光应熟悉（2）光光应的测参数。容容传光原理、 光纤传感器的分类。 容纤的结强称区为的度、被光调波相长制互、的作信用频率后号、光，导相致位在、光经偏的过正光光学态纤性等送）质入发（光生如探光变测化的器， 非功能型传感器与的解原调理技与术应、用功能型光纤传感器和2、本章重点难点分析工（作原光）理 与术方（法相光）位纤。调传、光的调重制点与解调技术、光纤传感器的分类与 。度分调类制与第十章 测量技术基础知识态、调光制的的调定制义技 通过完成下面作业可以

28、更详细地理解和掌握 （1）说明光纤的组成并分析传光原理 （2）光纤的数值孔径 NA 的物理意义是什么？ NA （取值23）大光说小纤明有的光什数纤么值传作孔感用径器？的NA分的类物理意义是什么？ NA 功能型光纤传感器的分类和特点是什么。本测概量念误和差方的法分，类、掌估1、本章学习要求校念正、方测法量。方法与系统；测量误容差（的21）分测应应类量掌熟与的握悉发基的的现本内内和概容容校念（2）应掌握的内容 测量的基本概念与分类。2、（本1章）重点难重点点分析 测量的基本概念与分类， 误差的定义与分类。（2） 法。难点测量误差的分类，测量误差的发现与校正方 通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。 （1）测量的定义及其内容是什么？ （32）有直几接种测直量接和测间量接的测方量法的，定义它是们什各么自？是怎么定 义的？ （4）仪表有几个精度指标？其各自是如何定义 的？第十一章 温维义热习测电和稳工阻温定作、系与热原压敏理力温系握热方电法偶与传系感统器。测要原统理的，测温掌原握理辐。射对式于测压温力原测理 、压电、电阻应变片、 。器测量方法（1）应熟悉的内容（2） 了