《传感器原理及应用》课程教学大纲

1、传感器原理及应用Principles and Applications of Sensor一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课：24学时，实验（含上机）：8学时课程性质：选修开课学期：第6学期先修课程：普通物理、电路原理、模拟电子电路、数字电子电路等 适用专业：电子科学与技术 教 材：传感器，机械工业出版社，唐文彦，2011，第四版。开课单位：电子信息工程学院电子科学与技术系课程性质、教学目标和任务传感器原理及应用是电子与电气信息类相关专业的选修课程之一,该课程涉及机械、物理、化学、光学、材料、电子、生物、半导体、信息处理等众多学科领域，是一门理论

2、性强、与工程实践紧密结合的课程。本课程教学目标为：就知识体系而言，使学生建立针对传感器的从原理到应用的系统化认识，即了解如何获取被测对象信息、掌握传感器的基本原理、掌握各种传感器的特点和使用的一般性原则；就能力培养而言，要培养学生的创新意识和创新能力，引导学生勤思考、能动手、敢创新，使学生具备自主建立不断演进的知识体系的能力，适应终身学习的能力需要。本课程的教学任务分为理论教学、实践教学两个层次。理论教学又分为三大模块：传感器技术基础、常用传感器原理与应用、现代新型传感器。理论教学内容设计兼顾了系统性和先进性的统一，基础性和应用性的统一。实践教学分为三种类形：基础性实验、创新性实验、综合性实验

3、。三、教学内容和要求1 传感器的一般特性（4学时）（1）了解传感器的基本概念、构成、作用和发展趋势;传感器的定标和校准（举例解释）;（2）理解误差的传递、误差合成与分配的基本内容;测量误差的概念、分类、表示方法及系统误差消除方法;精度、准确度、精确度的定义及其关系;（3）掌握传感器及其静态特性和动态特性的定义及其基本规律;重点：按性质分类的三种误差表示、意义及其消除方法；误差的合成与分配；传感器静态特性和动态特性的概念及静态性能指标;难点：动态特性及其性能指标。2电阻式传感器（3学时）（1）了解应变片式和压阻式传感器的基本应用重量、位移、加速度等;材料晶向、晶面的表示方法;（2）理解应变效应和

4、压阻效应;电阻应变片式和压阻式传感器产生非线性和温度误差的主要原因及补偿方法;（3）掌握金属应变片式和压阻式传感器的原理、构成、特性和基本测量电路（电桥电路）；重点：金属应变片和压阻式传感器的原理、构成、特性和基本测量电路，电阻应变片和压阻传感器产生非线性误差和温度误差的主要原因及线路补偿方法；难点：电阻式传感器温度误差和非线性线路补偿方法。3. 电感式传感器（3学时）（1）了解电感式传感器、差动变压器的基本应用；电涡流式和压磁式传感器的类别、基本结构、工作原理及其工作特性；（2）理解差动变压器测量时零点残余电压及其消除方法；差动变压器的基本特性、等效电路和误差因素；（3）掌握各种自感式传感器

5、和差动变压器的工作原理、构成和基本测量电路；重点：电感式传感器、差动变压器的工作原理、特性和测量电路；难点：差动变压器测量时零点残余电压及其消除方法。4. 电容传感器（2学时）（1）了解电容传感器的基本应用；容栅式传感器的基本工作原理；（2）理解电容传感器的主要性能指标：静态灵敏度、非线性；电容传感器的误差产生原因；（3）掌握电容传感器的原理、等效电路和测量电路；重点：电容传感器的原理、等效电路和测量电路；难点：灵敏度与非线性误差的矛盾关系及解决办法。5.磁电式传感器（2学时）（1）了解霍尔传感器的应用；磁电式传感器的基本原理；（2）理解霍尔效应；霍尔传感器的主要特性参数、误差及其补偿；（3）

6、掌握霍尔传感器的工作原理、结构和基本电路；重点：霍尔传感器的工作原理、结构、基本电路、误差及其补偿；难点：霍尔传感器的误差及补偿。6. 压电式传感器（2学时）（1）了解压电传感器的应用；压电式传感器的基本原理；（2）理解压电效应；压电传感器的两种信号变换电路电压放大器和电荷放大器；（3）掌握压电式传感器的工作原理和等效电路；重点：压电式传感器的工作原理、等效电路、信号变换电路；难点：压电传感器的信号变换电路。7. 光电式传感器（4学时）（1）了解基本光电传感器的基本应用；其他光电传感器：电光纤传感器、荷耦合器件、光电码盘、光栅传感器。（2）理解外光电效应、内光电效应和光生伏特效应；五种基本光电

7、器件的基本参数和特性。（3）掌握五种基本光电器件（光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光电池）的基本原理和结构。重点：外光电效应、内光电效应和光生伏特效应概念，基本光电器件的原理和应用。难点：基本光电器件的基本特性。8.热电式传感器（4学时）（1）了解热电阻和热电偶的基本应用；其他测温传感器，如辐射式传感器。（2）理解电阻测温时误差来源和消除方法、热电偶的接触电势和温差电势、热电偶的均质导体定律、中间导体定律和连接导体定律、金属热电阻测温时导线误差的补偿方法、半导体热敏电阻测温时的温度补偿方法、热电偶冷端处理和补偿方法。（3）掌握金属热电阻的基本原理，半导体热电阻的基本原理和主要特性，半导体热敏电阻的线性化方法、热电偶的测温原理、结构形式。重点：热电阻或热电偶的原理和结构、热电阻误差补偿方法，热电偶的冷端处理和补偿方法。难点：热电阻误差补偿方法，热电偶的冷端处理和补偿方法。四、课程考核（1）作业等：作业：5 次；（2）考核方式：开卷考试；（3）总评成绩计算方式：平时成绩20%，实验成绩10%、末考试成绩70%，其中平时成绩中上课占10%，作业占10%。五、参考书目1、传感器与检测技术，电子工业出版社，徐科军，2008，第二版。2、传感器技术，东南大学出版社；贾伯年，2007，第三版3、传感器原理与应用，电子科