《过程控制仪表技术》课程教学大纲（本科）

1、过程控制仪表技术（Process Control Instrumentation Technology）课程编号：03410122学 分：1.5学 时：24 （其中：讲课学时：24实验学时：0上机学时：0）先修课程：数字电路、模拟电路、电路基础适用专业： Measure & Control and Instrument教 材：Process Control Instrumentation Technology, Curtis D. Johnson 著, 清华大学出版社，2009年第一版，2014年7月第2次印刷一、课程性质与课程目标（一）课程性质过程控制仪表技术是测控技术与仪器等专业开设的一门

2、选修课程。本课程详细介绍模拟信号调 理电路、数字信号调理电路，机、热、光传感器，终端控制、离散态控制、控制原理、模拟控制器、 数字控制器知识，通过该课程的学习可使学生掌握传感器在控制领域中的使用方法和控制器设计， 从而为将来从事测控技术和仪器系统开发与设计打下基础。传感器技术A是大学本科测控技术及仪器专业必修的专业基础课，也可作为机械类专业和 其它有关专业本科生的选修课。通过本课程的学习，培养学生掌握测试技术领域所需传感器技术的 较广的知识。本课程通过学习各类传感器的工作原理、基本结构、相应的测量及检测电路和在各个 领域中的实际应用，使学生掌握多种传感器的使用方法和设计，从而为将来从事测控技术

3、和仪器系 统开发与设计打下坚实的基础。（二）课程目标.学习模拟、数字信号调理技术，能设计出实际中使用的信号调理电路和简单的数据采集系统; （指标点 3-3, 10-3）.学习温度传感器和机械传感器原理，能设计电路，实现信号采集；（指标点3-3, 10-3）.学习终端控制和离散态控制原理，能设计简单的控制系统。（指标点3-3,10-3）二、课程的基本内容及要求第一章绪论(Introduction)(一)课程内容(Teaching Contents)(1)控制系统(Control system)(2)过程控制框图(Process-Control Block Diagram)(3)控制系统评价(Co

4、ntrol System Evaluation)(4)模拟、数字处理(Analog and digital processing)(5)传感器时间响应(Sensor Time Response)(二)教学要求(Study Requirement)了解控制系统组成及过程控制框图，理解模拟、数字处理方法，能掌握传感器时间响应 (Understand the composition of Control System and Process-Control Block Diagram. Know the method of Analog and digital processing)(三)重点与难点

5、重点：模拟、数字处理难点：传感器时间响应第二章 模拟信号处理(Analog and Digital Signal Conditioning)(一)课程内容(1)模拟信号调理原理(Principles of Analog Signal Conditioning)(2)无源电路(Passive Circuits)(3)运算放大器(Operational Amplifiers)(4)仪表中放大电路(Op Amp Circuits in Instrumentation)(二)教学要求(1)能给出实际运算放大器模型(Master the model of practical Op Amplifier)(

6、2)能设计仪表放大电路(Master the circuit design of instrumentation amplifier)(三)重点与难点重点：实际运算放大器模型，仪表放大电路设计(Practical Op amplifier and design amplification circuit of instrumentation)难点：实际运算放大器模型(Practical model of Op amplifier)第三章 数字信号调理(Digital Signal Conditioning)(一)课程内容(1)转换器(Converters)(2)数据采集系统(Data acqu

7、isition system)(二)教学要求(1)会设计转换器(Master the design method of converter )了解数据采集系统的特性及能设计基本采集系统(Understand the features and design method of data acquisition system)(三)重点与难点重点：转换器设计(Design converter)难点：数据采集系统的特性及设计方法(The feature and design method of data acquisition system)第四章热传感器(Thermal Sensor)(-)课程内

8、容(1)金属电阻温度器件(Metal Resistance Temperature Devices)(2)热电偶(Thermocouples)(3)其它温度传感器(Other Thermal Sensors)(二)教学要求(1 ) 了解金属电阻温度器件原理(Understand the principles of metal resistance temperature devices)(2)能用热电偶进行测温(Master the measuring method of temperature)(3)对其它温度传感器测温方法有所了 W(Understand other thermal sen

9、sors)(三)重点与难点重点：热电偶测温方法，金属电阻测温方法(Measuring method using thermocouple and metal resistance)难点：热电偶温度补偿(Temperature compensation)第五章机械类传感器(Mechanical Sensors)(一)课程内容(1)位移、位置传感器(Displacement and Position Sensors)(2)应变传感器(Strain sensor)(3)运动传感器(Motion sensor)(4)压力传感器(Pressure sensor)(二)教学要求(1)了解常见机械式传感器基

10、本原理及结构(Understand the basic principles and structure of common mechanical sensors)(2)会使用常见的传感器(Master the applications of common mechanical sensors)(三)重点与难点重点：机械式传感器基本原理(The basic principles of mechanical sensors)难点：机械式传感器应用(Applications of mechanical sensors)第六章终端控制(Final Control)(一)课程内容(1)终端控制原理(F

11、inal control operation)(2)工业电子(Industrials electronics)(3)热行器(Actuator)(4)控制元件(Control elements)(二)教学要求(1)理解终端控制原理(Understand final control principles)(2)理解常见执行器的工作原理(Understand operation principles of common autuators)了 解几种常见控制元件(Understand common control elements)(三)重点与难点重点：终端控制原理，执行器的工作原理(Princip

12、les of final control and actuators)难点：执行器的工作原理(Operation principles of actuators)第七章 离散态过程控制(Discrete state process control)(一)课程内容(1)离散态过程控制定义(Definition of discrete state process control)(2)系统特性(Characteristics of the system)(3)继电控制器(Relay controllers)(二)教学要求(1)理解离散态过程控制定义(Understand definition of

13、 the discrete state process control)(2)会使用继电控制器(Understand the relay controller)(三)重点与难点重点：系统特性(Characteristics of the system)难点：继电控制器(Relay controller)三、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实 验上 机课程 实践小 计第一章22讲授法目标1、2、3第二章44讲授法目标1第三章44讲授法目标1第四章44讲授法、演示法目标2第五章66讲授法、演示法目标2第六章22讲授法目标3第七章22讲授法目标3

14、合计2424注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格:2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、工程、案例等教 学方法）等。四、课程考核考核形式考核要求考核权重支持的课程目标平时成绩到课率、作业情况（12-20）20%目标1、2、3期末考试开卷考试。考试内 容包括名词解释、 英语段落译文、计 算、设计等80%目标1、2、3注：1 .分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、工程设计和作品等。.考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、工程设计要求等。.考核权重指该考核方

15、式或途径在总成绩中所占比重。五、课程目标达成度评价课程目标对应考核形式实际评测结果（学生到达的平均水平）对应总分达成度课程目标1平时成绩、期末考 试（平时成绩平均分）x20%x该局部 试题分数占总分百分比十该局部期 末考试对应试题平均分X80%平时20 x该局部分数占比 +期末该局部总分值达成度=实际 测评结果/对应 总分课程目标2平时成绩、期末考试（平时成绩平均分）x20%x该局部 试题分数占总分百分比十该局部期 末考试对应试题平均分x80%平时20 x该局部分数占比 +期末该局部总分值达成度=实际 测评结果/对应 总分课程目标4平时成绩、期末考 试（平时成绩平均分）x20%x该局部 试题分数