传感器及自动控制原理课程教学大纲

1、 传感器及自动控制原理教学大纲课程性质专业限选课课程编号nj409303课程名称传感器及自动控制原理适用专业电子信息工程先修课程高等数学、大学物理、复变函数与积分变换、电子技术、电路总学时 48 其中理论 40 学时，实验 8 学时学分数3一、课程简介本课程是一门专业必修课，是工科电气信息类专业的一门工程性、设计性要求较强的课程。主要讲述了传感器的基本概念。它包括力、热、光、磁和位置传感器的工作原理、测量电路和应用举例。通过本课程的学习，使学生能够正确理解和运用课程的基本概念和理论，掌握一套较完整的分析，设计系统方法。为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。在自动控制系统中任何控制决策均

2、依赖于系统通过传感器所获得的信息，所以，传感器技术是自动控制系统工程中一个非常重要的技术环节。二、课程教学目标知识目标：通过本门课程的教学，使学生将已学过的普通物理、电路原理、测量技术、电子技术和单片机技术等有关课程知识有机的结合，以基本测量电路和主要的物理效应应变效应、磁感效应、压电效应、热电效应、光电效应、霍尔效应、磁阻效应和光栅莫尔条纹放大原理为讲授主体，使学生获得传感器基本原理、结构、特性等有关理论。使学生获得自动控制系统的基本理论，掌握系统的基本分析方法，并为设计自动控制系统打下一定的基础。控制理论范围很广，通过本课程的学习，也为进一步的学习和研究控制理论创造一定的条件。能力目标：通

3、过对位移、温度等物理量的测量使学生掌握如何利用传感器的原理和特性来应用传感器的方法和针对被测物理量设计测量电路的能力。培养学生在电子信息、计算机应用、精密仪器、测量与控制等多领域中，具备生产过程中各种电量、非电量参量的检测（信息采集、变换、分析、处理）、显示、控制及系统的产品设计制造、科技开发、应用能力研究等方面的能力。通过学习，能够掌握各种系统的分析和设计方法，不仅对工程技术有指导作用，而且能培养辩证思维能力，建立理论联系实际的科学观点和提高综合分析的能力。三、课程教学基本要求学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得误差理论、传感器、自动检测工程应用及抗干扰技术等方面的基本知识和基

4、本技能。同时使学生熟练掌握在时域和复数域中，建立控制系统数学模型的方法；熟练掌握线性控制系统时域分析法，根轨迹法，频域分析法；熟练掌握系统校正和设计的思路和方法；熟练掌握线性离散系统的理论及应用；熟练掌握非线性系统理论中的相平面法和描述函数法的分析方法。教学内容与学时分配理论教学模块序号教学模块知识点学时1传感器技术基础了解：检测技术与传感器的定义、组成、作用和分类，了解传感器的静、动态特性掌握：传感器常用的技术指标。2学时2电阻式传感器了解：电阻式传感器的常用类型。理解：电阻式传感器的组成和基本原理。掌握：应变片式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。4学时3电容式传感器了解：电容传感器的

5、测量电路和基本使用方法。掌握： 电容式传感器的组成和工作原理。4学时4霍尔式传感器了解：霍尔传感器的误差与补偿方法和应用。掌握：霍尔式传感器的工作原理，其测量电路。4学时5压电式传感器了解：石英晶体和压电陶瓷两种压电材料将非电信号转换成电信号的过程。掌握：压电式传感器在测量过程中的等效电路。4学时6热电式传感器了解：热电偶、热电阻的原理、结构与应用，热电式传感器的测量原理和方法。掌握：半导体热敏电阻的原理与应用特点。4学时7测量技术基础了解：测量的基本概念和基本测量方法。掌握：测量精度的概念和计算。2学时了解：测量误差的分类。掌握：测量测量误差的分类。4学时8温度与压力测量系统了解：测温系统的

6、定义和工作原理。掌握：热电阻、热电偶和辐射式测温原理。4学时9位移与速度测量系统了解：加速度测量系统的结构和组成。掌握：位移测量系统和速度测量系统的测量原理。4学时10物位与流量测量系统了解：常用物位与流量测量仪器的构成原理和使用方法。掌握：物位和流量测量的基本方法。4学时实践教学模块序号实验项目名称内容摘要实验学时实验类型开出要求11金属箔式应变片电桥性能实验了解传感器实验仪的整体结构；了解金属箔式应变片的结构与粘贴方法，掌握三种直流金属箔式应变片电桥的组成测量方法并计算精度。2学时验证性必做22电容式传感器的位移特性实验了解差动电容式传感器的原理结构，掌握差动电容式传感器电路的组成及测量方

7、法并计算其精度，学会用差动电容式传感器测量位移并分析结果。2学时验证性必做33直流激励时霍尔传感器的位移特性实验了解霍尔传感器的原理是基于霍耳效应，掌握霍尔传感器电路的组成及测量方法并计算其精度，学会霍尔传感器测量位移（静态测量）并分析结果。2学时验证性必做44电涡流传感器的位移特性实验根据对电涡流传感器工作原理和特性的了解，掌握用电涡流传感器测量位移（静态测量）的方法，用3种不同材质的导体进行位移测量，进行总结分析，并得出结论输出结果。2学时验证性必做五、教学方法与策略本课程涉及的学科面广，需要有较广泛的基础/专业知识和适当的理论知识。学好这门课程的关键在于理论联系实际，要举一反三，富于联想

8、，善于借鉴，关心和观察周围的各种机械、电气、仪表等设备，重视实验，才能学得活、学得好。课程以课堂讲授为主，辅以讨论。充分利用学校的电化教学环境，制作电子课件，采用电视教学片、PPT、计算机辅助教学软件、Matlab仿真工具等多种形式进行教学，发挥多媒体手段的优势。学生学习成效考核方式课程学习成效的考核方式可以多样化，建议按如下考核方式进行。考核环节构成（均为100分制）评分依据占总成绩的比重考勤满分100分，缺课一次扣5分，迟到一次扣2分，除此之外，依据课堂发言和学习情况酌情记分。10实验测试满分100分，根据实验预习、实验操作、实验结果、仪器设备整理以及实验报告成绩等综合计分。20期末考试题

9、型包括选择题，填空题，判断题，计算题等，容易题目，中等难度题目与难题的比例约为50：30：20。70七、选用教材梁森，欧阳三泰等编著，自动检测技术及应用，机械工业出版社，2011年程鹏主编.自动控制原理，北京：高等教育出版社，2010年八、参考资料 HYPERLINK /s/ref=dp_byline_sr_book_1?ie=UTF8&field-author=%E8%91%A3%E7%88%B1%E5%8D%8E&search-alias=books 董爱华编著，检测与转换技术，中国电力出版社，2014. HYPERLINK /s/ref=dp_byline_sr_book_1?ie=UTF8&field-author=%E5%B8%B8%E5%81%A5%E7%94%9F&search-alias=books 常健生编，检测与转换技术，机械工业出版社，2011. HYPERLINK /s/ref=dp_byline_sr_book_1?ie=UTF8&field-author=%E8%83%A1%E5%90%91%E4%B8%9C&search-alias=books