《传感器与检测技术》教学大纲

1、PAGE 传感器与检测技术课程教学大纲课程中文名称：传感器与检测技术课程英文名称：Sensor and Testing Techniques课程编号：Zj16102课程性质：专业基础课学 时：总学时36、理论课学时26、实验课学时10学 分：2适用对象：机械设计制造及其自动化先修课程：高等数学、大学物理、电工电子课程简介：传感器与检测技术课程主要讲解有关传感器检测技术的基知识、研究各类传感器的原理、结构、测量电路和应用方法。主要包括电阻式、电容式、电感式、压电式等常用传感器及新型传感技术等。通过本课程的学习，可使学生掌握常用传感器的工作原理和应用场合，能够运用实验手段进行位移、振动及应变、应力

2、和扭矩的测量，为今后从事工程工作或进行科学研究奠定良好的基础。一、教学目标及任务本课程是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。学生通过本课程的学习，在掌握常用传感器的工作原理、应用方法和检测系统的设计、分析方法等知识的基础上，能够根据工程需要选用合适的传感器对位移、振动、应变、应力和扭矩等物理量进行测量，并能够对检测系统性能进行分析，对测得的数据进行处理，初步具有从事检测和控制系统工作的能力。二、学时分配章节理论教学内容理论学时实验项目实验学时第一章绪论2第二章传感器与测试技术的基本知识2第三章电阻式传感器4金属箔式应变片全桥性能实验2第四章电感式传感器4差动变压器的性能实验2第五章电容

3、式传感器3电容式传感器的位移特性实验2第六章压电式传感器3压电式传感器测振动实验2第七章磁电式传感器2霍尔测速实验2第八章光电式传感器3第九章热电式传感器3三、教学内容及教学要求第一章 绪论（2学时）教学要求：了解传感器与检测技术在工程中的地位和发展状况，掌握传感器的组成、分类和本课程的学习内容与要求。教学重点与难点：本课程的学习内容和要求。 教学内容：第一节 传感器与测试技术概述第二节 传感器的组成及分类1传感器的组成2传感器的分类3传感器与测试技术在工程中的地位4传感器与测试技术的发展状况第三节 本课程的学习内容与要求本章习题要点：什么是传感器？它由那几个部分组成？分别起到什么作用？传感器

4、的发展动向表现字哪几个方面？第二章 传感器与测试技术的基本知识（2学时）教学要求：了解非电量电测系统的组成，掌握传感器与测试系统的静、动态特性，理解测量误差的表示方法，能够正确处理测量数据、计算误差。教学重点与难点：传感器与测试系统的动态特性。 教学内容：第一节 传感器与测试系统特性1非电量电测系统的组成2传感器与测试系统的静态特性3传感器与测试系统的动态特性第二节 测量的基础知识1测量方法2测量数据处理及表述3误差的定义和分类本章习题要点：传感器静态参数有哪些？各参数代表什么意义？动态参数有哪些？应如何选择？计算传感器的灵敏度和测试系统的总灵敏度。第三章 电阻式传感器（4学时）教学要求：了解

5、电阻式传感器的分类，熟练掌握各类电阻传感器的工作原理、测量电路和应用范围。教学重点与难点：各类电阻传感器的工作原理和应用。 教学内容：第一节 电阻应变式传感器1电阻应变片的工作原理2电阻应变片的特性3电阻应变片的结构和种类4电阻应变片的温度误差及补偿5电阻应变片的测量电路6电阻应变片的应用第二节 压阻式传感器1压阻式传感器的工作原理2压阻式传感器的结构和主要特性3压阻式传感器的测量电路4压阻式传感器的应用第三节 电位器式传感器1电位器式传感器的工作原理2电位器式传感器的结构和主要特性3电位器式传感器的应用本章习题要点：什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？应变片产生温度误差的原因及减

6、小或补偿温度误差的方法是什么？电桥平衡条件是什么？已知应变，求电桥的输出。第四章 电感式传感器（4学时）教学要求：了解电感式传感器的分类，熟练掌握各类电感式传感器的工作原理、测量电路和应用。教学重点与难点：各类电感式传感器的工作原理和应用。 教学内容：第一节 自感式传感器1自感式传感器的工作原理及结构2自感式传感器的测量电路3自感式传感器的应用第二节 差动变压器式传感器1差动变压器式传感器的工作原理、结构及特性2差动变压器式传感器的测量电路3差动变压器式传感器的应用第三节 涡流式电感传感器1涡流式电感传感器的结构和工作原理2涡流式电感传感器的测量电路3涡流式电感传感器的应用本章习题要点：电感式

7、传感器分为几类？自感式传感器与颤动变压器式传感器的异同是什么？涡流式传感器的工作原理和主要优点是什么？电涡流式传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量。第五章 电容式传感器（3学时）教学要求：了解电容式传感器的分类，熟练掌握各类电容式传感器的工作原理、测量电路和应用。教学重点与难点：各类电容式传感器的工作原理和应用。教学内容：第一节 电容式传感器的工作原理和结构1电容式传感器的工作原理2电容式传感器的结构类型第二节 电容式传感器的主要性能和特点1电容式传感器的主要性能2电容式传感器的主要特点第三节 电容式传感器的测量电路1调频电路2运算放大器式电路3脉冲宽度调制电路第四节 电容式传感器的应用

8、1电容式加速度传感器2电容式液位传感器3电容式传声器本章习题要点：电容式传感器的优缺点是什么？阐述消除和减少寄生电容影响的几种方法和原理。电容式传感器测量电路的作用是什么？已知电容器的结构参数，求电容式传感器的输出或灵敏度。第六章 压电式传感器（3学时）教学要求：了解压电式传感器的分类，熟练掌握各类压电式传感器的工作原理、测量电路和应用。教学重点与难点：各类压电式传感器的工作原理和应用。教学内容：第一节 压电式传感器的工作原理1压电效应2压电材料及其主要特性参数第二节 压电式传感器的测量电路1电压放大器电路2电荷放大器电路第三节 压电传感器的应用1压电式力传感器2压电式加速度传感器本章习题要点

9、：简述正、逆压电效应。压电材料的主要特性参数有哪些？简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。能否用压电传感器测量静态压力？为什么？第七章 磁电式传感器（2学时）教学要求：了解磁电式传感器的分类，熟练掌握各类磁电式传感器的工作原理和应用。教学重点与难点：各类磁电式传感器的工作原理和应用范。教学内容：第一节 霍尔传感器1霍尔效应与霍尔元件2霍尔传感器的应用第二节 磁电感应式传感器1磁电感应式传感器的工作原理2磁电感应式传感器的应用本章习题要点：说明霍尔效应的原理。磁电式传感器与电感式传感器有何不同？霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与那些因素有关。第八章 光电式传感器（3学时）教学要求：了解光电式

10、传感器的分类，熟练掌握各类光电式传感器的工作原理和应用。教学重点与难点：各类光电式传感器的工作原理和应用。 教学内容：第一节 光电效应与光电器件1光电效应及分类2光电器件3.光电传感器的应用第二节 光纤传感器1光纤结构及原理2光纤传感器的工作原理及组成结构3、光纤传感器的应用第三节 红外传感器1红外辐射2红外传感器的应用第四节 超声波传感器1超声波的特性2超声波传感器的工作原理与结构3、超声波传感器的应用本章习题要点：什么是光电效应，依其表现形式如何分类，并予以解释。说明光纤传输原理。红外线最大的特点是什么？超声波在介质中有哪些传播特性？什么是超声波的干涉现象。第九章 光电式传感器（3学时）教

11、学要求：了解热电式传感器的分类，熟练掌握各类热电式传感器的工作原理和应用。教学重点与难点：各类热电式传感器的工作原理和应用。 教学内容：第一节 热电偶1热电效应2热电偶的基本定律3.常用热电偶4.热电偶的冷端补偿5.热电偶的应用第二节 热电阻1金属热电阻2半导体热敏电阻3、热敏电阻的应用第三节 集成温度传感器1模拟集成温度传感器2智能集成温度传感器3、集成温度传感器的应用本章习题要点：说明热电偶测温原理及热电偶的基本定律。给定已知条件，计算热电偶冷端或热端温度。试比较热电阻与热敏电阻的异同。四、考核方式及要求该课程的总成绩由三部分组成：平时成绩（课堂考勤、课堂讨论参与情况）、实验成绩和考试成绩。平时成绩占10%