传感器和检测技术课程教学大纲与学习指导

1、传感器和检测技术课程讲课纲领与学习指导传感器和检测技术课程讲课纲领与学习指导传感器和检测技术课程讲课纲领与学习指导传感器与检测技术课程纲领一.合用对象合用于网络教育、成人教育学生二.课程性质传感器与检测技术课程是一门实践性特别强的专业课程。它综合了物理学、微电子学、化学、资料科学、精巧机械、微细加工等多方面的知识和技术，因此其课程特色集中表现了知识的密集性、内容的失散性、传感器品种的错乱性、功能的智能性、工艺的复杂性和应用的宽泛性。其目标是使学生认识检测系统与传感器的静、动向特色和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理和常有非电量参数的检测方法、检测系统中常用的信号放大电路、信号办理电路与信号

2、变换电路等。其基本要求是经过本课程的学习，培育学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实质中信息收集与办理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发确立基础。前序课程：电路分析基础、模拟电路、数字电路三.讲课目标传感器与检测技术包含传感器基本见解、电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、压电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、光纤传感器以及各样非电量的丈量系统等内容。经过检测技术的基本见解，检测装置的基本特色，偏差理论知识的介绍，学会偏差分析与数据办理的方法。经过应变式传感器、电容传式感器、电感式传感器、热电式传感器等其余形式传感器的原理，构造以及有关丈量电路的介绍

3、，学会非电量检测技术及有关检测方法。四.教材及学时安排教材：传感器与检测技术（周乐挺编著，高等教育第一版社，2005年）学时安排：序号课程内容学时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2序号课程内容9第九章光纤传感器10第十章丈量技术基础知识11第十一章温度与压力测试系统12第十二章位移与速度丈量系统13第十三章物位与流速丈量习题总复习共计五.讲课要求（按章节详尽论述）；学时2234312448第一章传感器技术基础讲课要求：认识：认识传感器以及丈量系统的见

4、解；认识传感器的分类；认识传感器的动向特色和传感器的技术指标。掌握：传感器的构成与作用，传感器的静态特色以及其主要指标，敏捷度、线性度等权衡传感器的主要技术参数。内容重点：1.1：传感器简介1.2：传感器的分类1.3：传感器的特色及主要技术参数第二章电阻式传感器讲课要求：认识：电位器式传感器、应变式传感器和压阻式传感其的基本定义和工作原理。掌握：电位器式传感器的构造和工作原理、输出特色；应变片式传感器的构造和工作原理、电阻应变片的特色、丈量电路、温度赔偿；压阻式传感器的构造和压电效应原理，固态压阻传感器的丈量电路。应用：应用电阻式传感器进行非电量的丈量。内容重点：2.1：电位器式传感器2.2：

5、应变式传感器2.3：压阻式传感器第三章变磁阻式传感器讲课要求：认识：自感式电感传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器的定义以及工作原理。掌握：自感式电感传感器的分类、原理以及丈量电路；差分变压器式传感器的工作原理以及丈量电路；电涡流的产生原理以及电涡流式传感器的构造和丈量电路。应用：应用变磁阻式传感器进行非电量的丈量。内容重点：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讲课要求：认识：电容式传感器的构成和工作原理。掌握：电容式传感器的分类和特色以及其输入和输出的关系，电容式传感器的丈量电路。应用：应用电容式传感器进行非电量的丈量。内容重点：4.1

6、：电容式传感器的构造工作原理4.2：丈量电路4.3：保持电容式传感器特色坚固的方法第五章霍尔式传感器讲课要求：认识：霍尔传感器的构造和工作原理。掌握：霍尔元件、霍尔效应的定义以及霍尔式传感器的工作过程、丈量电路。霍尔式传感器的偏差与赔偿。应用：应用霍尔式传感器进行被丈量的丈量。内容重点：5.1：霍尔传感器的工作原理5.2：霍尔传感器的基本丈量电路5.3：霍尔传感器的偏差与赔偿第六章压电式传感器讲课要求：认识：压电效应的定义以及产生电压的原理，压电资料的分类以及其主要特色参数。压电式传感器的构造和工作原理。掌握：压电式传感器的工作原理与内部构造；压电晶体和压电陶瓷的差别与联系；压电式传感器的两种

7、等效电路和丈量电路；压电式传感器的应用。应用：应用压电式传感器进行非电量的丈量。内容重点：6.1：压电效应与资料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丈量电路6.4：电压式传感器的应用第七章热电式传感器讲课要求：认识：热电偶传感器、金属热电阻传感器和热敏电阻的工作原理与构造。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变换为电量变化的过程、构造和特色、以及在温度丈量中的详尽计算方法。应用：应用热电式传感器进行温度的丈量。内容重点：7.1：热电偶传感器7.2：金属热电阻传感器7.3：热敏电阻第八章光电式传感器讲课要求：认识：光电效应以及光电器件的工作原理

8、与构造。掌握：光电效应的详尽分类以及各自的定义，光敏电阻、光电二极管和晶体管的工作原理以及丈量电路，光电式传感器的工作原理。光电器件的伏安特色、温度特色以及光谱特色。应用：应用光电式传感器进行非电量的丈量。内容重点：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讲课要求：认识：光纤的构造和传光原理、光纤传感器的分类。掌握：光的调制与解调技术、功能型光纤传感器和非功能型传感器的原理与应用。应用：应用光纤传感器进行非电量的丈量。内容重点：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丈量技术基础知识讲课要求：认识：丈量的

9、基本见解、丈量方法与系统；丈量的偏差。掌握：丈量的基本见解与分类，偏差的分类与发现和校订方法。内容重点：10.1：丈量基础知识10.2：丈量偏差第十一章温度与压力丈量系统讲课要求：认识：温度与压力丈量的方法与种类。掌握：金属热电阻、热敏电阻、热电偶传感器测温系统的定义和工作原理，掌握辐射式测温原理，认识光导纤维测温系统的测温原理。关于压力丈量部分，要求掌握应变片、压电、电阻应变片、电容式的传感器丈量方法。应用：能够运用所学的传感器进行温度与压力的丈量。内容重点：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

10、测温系统11.6：应变式力值丈量11.7：压电式力值丈量11.8：电阻应变片式力值丈量11.9：电容式力值丈量11.10：霍尔式力值丈量第十二章位移与速度丈量系统讲课要求：认识：位移丈量系统和速度丈量系统的丈量原理。掌握：掌握电感式、电容式、霍尔式、电涡流式位移丈量的工作过程，磁电式、光电式、测速发电机、电磁脉冲式、应变式、电容式速度与加快度丈量系统的机构和构成。应用：能够运用所学的传感器进行位移与速度的丈量。内容重点：12.1：电感式位移丈量12.2：电容式位移丈量12.3：霍尔式位移丈量12.4：磁电感觉式速度丈量12.5：光电式转速计12.6：测速发电机12.7：电磁脉冲式转速计12.8

11、：应变片式加快度计12.9：压电式加快度计12.10：电容式加快度计第十三章物位与流量丈量系统讲课要求：认识：物位丈量和流量丈量的基本方法。掌握：浮力式液位计、静压式物位丈量、电容式物位丈量、超声式物位丈量；流量概括和丈量方法、差压式流量计。应用：能够运用所学的传感器进行物位与流量的丈量。内容重点：12.1：浮力式液位计12.2：静压式物位丈量12.3：电容式物位丈量12.4：超声式物位丈量12.5：流量概括和丈量方法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：光纤传感器丈量流量编制说明本纲领由

12、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传感器与检测技术课程学习指导资料本课程学习指导资料依据该课程讲课纲领的要求，参照现行采纳教材传感器与检测技术（周乐挺编著，高等教育第一版社，2005年），并联合远程网络业余教育的讲课特色和讲课规律进行编写，合用于工科电子类及有关专业学生。第一部分课程学习目的及整体要求一、课程的学习目的传感器与检测技术课程是一门实践性特别强的专业课程。它综合了物理学、微电子学、化学、资料科学、精巧机械、微细加工等多方面的知识和技术，因此其课程特色集中表现了知识的密集性、内容的失散性、传感器品种的错乱性、功能的智能性、工艺的复杂

13、性和应用的宽泛性。其目标是使学生认识检测系统与传感器的静、动向特色和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理和常有非电量参数的检测方法、检测系统中常用的信号放大电路、信号办理电路与信号变换电路等。其基本要求是经过本课程的学习，培育学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实质中信息收集与办理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发确立基础。二、课程的整体要求传感器与检测技术包含传感器基本见解、电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、压电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、光纤传感器以及各样非电量的丈量系统等内容。经过检测技术的基本见解，检测装置的基本特色，偏差理论知识

14、的介绍，学会偏差分析与数据办理的方法。经过应变式传感器、电容传式感器、电感式传感器、热电式传感器等其余形式传感器的原理，构造以及有关丈量电路的介绍，学会非电量检测技术及有关检测方法。第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一章传感器技术基础本章学习传感器的基本见解和基本特色。要求掌握传感器的定义、构成和作用，掌握传感器的静态特色，认识传感器的分类，认识传感器的动向特色和传感器的技术指标。1、本章学习要求1）应熟习的内容认识传感器以及丈量系统的见解；认识传感器的分类；认识传感器的动向特色和传感器的技术指标。2）应掌握的内容传感器的构成与作用，传感器的静态特色以及其主要指标，敏捷度、线性度等

15、权衡传感器的主要技术参数。2、本章重点难点分析1）重点本章主要介绍了传感器的基本见解和基本特色，以及传感器的分类，传感器的静态特色以及其主要指标。2）难点本章的难点就在于传感器的静态特色以及其主要指标，敏捷度、线性度等权衡传感器的主要技术参数。传感器静态特色和动向特色的定义是什么？传感器静态特色有哪些技术指标？传感器动向特色有哪几种研究方法？各有哪些技术指标？第二章电阻式传感器本章学习电阻式传感器的构成和工作原理及应用。要求掌握电阻式传感器的构造和工作原理、丈量电路、认识电阻式传感器的赔偿方法和用途。1、本章学习要求1）应熟习的内容电位器式传感器、应变式传感器和压阻式传感其的基本定义和工作原理

16、。2）应掌握的内容电位器式传感器的构造和工作原理、输出特色；应变片式传感器的构造和工作原理、电阻应变片的特色、丈量电路、温度赔偿；压阻式传感器的构造和压电效应原理，固态压阻传感器的丈量电路。2、本章重点难点分析1）重点电位器式传感器、应变式传感器和压阻式传感其的基本定义和工作原理。各样电阻式传感器的构造以及丈量电路。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丈量电路以及温度赔偿方法。经过达成下边作业能够更详尽地理解和掌握。1）应变片是由哪几部分构成的？其核心部分是什么？2）什么叫应变效应？利用应变效应解说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

17、）简要说明应变式传感器的构成和主要用途。5）为何应变式传感器大多采纳直流不均衡电桥为丈量电路？该电桥为何又都采纳半桥和全桥两种方式？6）应变片在使用的时候，为何会产生温度偏差？如何减小它？3、本章典型例题分析?例题1电阻应变片的敏捷系数为K=2.0，沿纵向黏贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的E=21011N/,求钢柱受10t拉力作用的时候，应变片电阻的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向黏贴，受相同拉力作用时，应变片电阻相对变化量为多少？Ar20.0019625m2若应变片沿圆周方向黏贴，则103F9.810NRRFF4RRKKxyKKAE4.9910AEyxRKy1.5104R第三章

18、变磁阻式传感器本章学习电感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器的构成和工作原理及应用。要求掌握这三种变磁阻式传感器的构造和工作原理、丈量电路。认识三种变磁阻传感器各自的特色和用途。1、本章学习要求1）应熟习的内容自感式电感传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器的定义以及工作原理。2）应掌握的内容自感式电感传感器的分类、原理以及丈量电路；差分变压器式传感器的工作原理以及测量电路；电涡流的产生原理以及电涡流式传感器的构造和丈量电路。2、本章重点难点分析1）重点变磁阻式传感器的基本构造和工作原理，理解各样变磁阻式传感器将非电量信号转变成电量信号的过程。2）难点电涡流的产生以及电涡流传感器

19、的工作原理及丈量电路。经过达成下边作业能够更详尽地理解和掌握。1）说明单线圈和差分变磁阻式传感器的主要构成、工作原理和基本特色。2）为何螺管型电感传感器比变空隙性电感传感器有更大的测位移范围？3）依据单线圈和差分螺管型电感传感器的基本特色，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构成和工作原理及应用。要求掌握这三种电容式传感器的构造和工作原理、丈量电路。认识三种电容传感器各自的特色和用途。1、本章学习要求1）应熟习的内容电容式传感器的构成和工作原理。2）应掌握的内容电容式传感器的分类和特色以及其输入和输出的关系，电容式传感器

20、的丈量电路。2、本章重点难点分析1）重点电容式传感器的基本定义，电容式传感器的分类和工作原理。2）难点电容式传感器的丈量电路以及保持电容式传感器特色坚固的方法。经过达成下边作业能够更详尽地理解和掌握。1）电容式传感器有几各样类？简述每各样类各自的特色和合用的场合。2）为何变面积型电容传感器的测位移范围较大？3）如何改良变极距型电容传感器的非线性？并解说原由4）说明介电常数型电容传感器的主要长处和应用范围。3、本章典型例题分析例题1已知变面积型电容传感器两极板间距离为10，极板间介质介电常数为=50F/m，两极板会合尺寸相同，为3020，在外力作用下，此中可动极板在地点上向外挪动10，试求电容变

21、化量和传感器敏捷度各为多少？设动极板相对定极板沿长度0方向平移时，则电容为CC0C0rl0lb00式中C00rl0b0/0为初始电容。电容的相对变化量为ClC0l0C3106FkCb104F/ml0式中l0为极板的长度，l为极板向外挪动距离，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传感器的构成和工作原理及应用。要求掌握霍尔传感器的构造和工作原理、丈量电路。认识霍尔传感器的偏差赔偿方法和用途。1、本章学习要求1）应熟习的内容霍尔传感器的构造和工作原理。2）应掌握的内容霍尔元件、霍尔效应的定义以及霍尔式传感器的工作过程、丈量电路。霍尔式传感器的偏差与赔偿。2、本章重点难点

22、分析（1）重点霍尔元件与霍尔效应，霍尔式传感器的工作原理以及基本构造，霍尔式传感器的丈量电路。2）难点霍尔式传感器的丈量电路以及存在的偏差。霍尔式传感器在存在偏差此后的几种赔偿方法（不等位电势和温度偏差）。（1）试述霍尔电压成立的过程。霍尔电压的大小和方向与哪些要素有关？（2）霍尔元件主要有哪些技术指标？分别是如何定义的？（3）霍尔元件存在不等位电势的主要原由有哪些？如何对其进行赔偿？（4）为何霍尔元件要要进行温度赔偿？主要有哪些赔偿？赔偿的原理是什么？3、本章典型例题分析例题1为丈量霍尔元件的敏捷系数KH,现施加B=0.1T的外磁场，调理RP使IC=50mA,测得输出电压UH=25mV,试求

23、该霍尔元件的敏捷度系数。因为EH=KHIBcos，KH=5mV/mAT第六章压电式传感器本章学习压电传感器的构成和工作原理及应用。要求掌握压电传感器的基本源理、丈量电路。认识压电传感器的用途。1、本章学习要求1）应熟习的内容压电效应的定义以及产生电压的原理，压电资料的分类以及其主要特色参数。压电式传感器的构造和工作原理。2）应掌握的内容压电式传感器的工作原理与内部构造；压电晶体和压电陶瓷的差别与联系；压电式传感器的两种等效电路和丈量电路；压电式传感器的应用。2、本章重点难点分析1）重点压电效应与压电资料；压电晶体与压电陶瓷的差别；压电式传感器的工作原理、等效电路与丈量电路。2）难点压电传感器的

24、两种等效电路，电荷放大器的构成与构造。压电式传感器的丈量电路与具体应用。经过达成下边作业能够更详尽地理解和掌握。（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轴的名称及其特色是什么？3）简述压电陶瓷的构造及其特色。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）简述压电式加快度传感器的工作原理。第七章热电式传感器本章学习热电式传感器的构成和工作原理及应用。要求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变换为电量变换的过程、构造和特色。认识热电传感器的用途。1、本章学习要求1）应熟习

25、的内容热电偶传感器、金属热电阻传感器和热敏电阻的工作原理与构造。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变换为电量变化的过程、构造和特色、以及在温度丈量中的详尽计算方法。2、本章重点难点分析1）重点热电偶传感器、金属热电阻传感器和热敏电阻的工作原理与构造，温度丈量中热电动势和温度之间的计算方法。2）难点热电偶传感器、金属热电阻传感器和热敏电阻的差别、在温度丈量中的详尽电路以及热电势和温度的换算方法。1）什么是热电效应？热电偶测温回路的热电动势由那两部分构成？2）热电偶温度传感器主要有哪几部分构成？各部分起什么作用？3）试比较金属热电阻和半导体热敏电阻的异同。3、

26、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t0=20，现测得热电势为11.710mv，求热端温度为多少摄氏度？查表得E20,00.113mVET,0ET,20再用11.823mV反查分度表可得977，即为实质热端温度1190例题2铜康铜热电偶测温，冷端30度，未调零时进行测温，丈量值为320度，若以为实质温度是350度对不对？为何？正确温度是多少？由ET,0ET,T0ET0,0320度的热电动势为16.030mV30度的热电动势为1.196故总的热电动势为17.226mV查表可得实质温度为：340度例题3已知分度号为K的热电偶热端温度为t=800，冷端温度为t0=30,求回路实质总

27、热电动势？E800,0E800,30E30,033.277mVE30,01.203mVE800,3032.074mV第八章光电式传感器掌握光电式传感器的基本源理，认识光敏电阻、光电晶体管、光电池的光谱特色和将光信号变换成电信号的过程，明确各样光电式传感器各自的特色和应用范围。1、本章学习要求1）应熟习的内容光电效应以及光电器件的工作原理与构造。2）应掌握的内容光电效应的详尽分类以及各自的定义，光敏电阻、光电二极管和晶体管的工作原理以及丈量电路，光电式传感器的工作原理。光电器件的伏安特色、温度特色以及光谱特色。2、本章重点难点分析1）重点光电效应（光电导效应、光伏效应和光电发射效应）与光电器件的

28、原理和构造。2）难点光敏电阻、光电二极管和晶体管的工作原理以及丈量电路，光电式传感器的工作原理。光电器件的伏安特色、温度特色以及光谱特色。经过达成下边作业能够更详尽地理解和掌握。1）什么叫内光电效应、外光电效应、光生伏殊效应？2）试述用光敏电阻检测光的原理3）简述光电二极管和光电晶体管、光电池的构造特色和工作原理。4）当光源波长为m时，宜采纳哪几种光电器件做丈量元件。第九章光纤传感器光纤传感器的基本工作原理是未来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光互相作用后，致使光的光学性质（如光的强度、波长、频次、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解

29、调后，获取被测参数。1、本章学习要求1）应熟习的内容光纤的构造和传光原理、光纤传感器的分类。2）应掌握的内容光的调制与解调技术、功能型光纤传感器和非功能型传感器的原理与应用。2、本章重点难点分析1）重点光的调制与解调技术、光纤传感器的分类与工作原理。2）难点光纤传感器的分类与工作原理、光的调制技术（相位调制、强度调制以及偏振态调制的定义与方法）。经过达成下边作业能够更详尽地理解和掌握。1）说明光纤的构成并分析传光原理2）光纤的数值孔径NA的物理意义是什么？NA取值大小有什么作用？3）说明光纤传感器的分类4）非功能型光纤传感器的分类和特色是什么。第十章丈量技术基础知识本章学习丈量的基本见解、丈量

30、方法、偏差分类、丈量结果的数据统计办理。要求掌握丈量的基本见解和方法，掌握丈量精度的见解和计算，认识丈量偏差的分类、预计以及校订方法1、本章学习要求1）应熟习的内容丈量的基本见解、丈量方法与系统；丈量偏差的分类与发现和校订方法。2）应掌握的内容丈量的基本见解与分类。2、本章重点难点分析1）重点丈量的基本见解与分类，偏差的定义与分类。2）难点丈量偏差的分类，丈量偏差的发现与校订方法。经过达成下边作业能够更详尽地理解和掌握。1）丈量的定义及其内容是什么？2）直接丈量和间接丈量的定义是什么？3）有几种直接丈量的方法，它们各自是怎么定义的？4）仪表有几个精度指标？其各自是如何定义的？第十一章温度与压力测试系统本章学习坚固与压力的丈量方法与系统。要求掌握金属热电阻、热敏电阻、热电偶传感器测温系统的定义和工作原理，掌握辐射式测温原理，认识光导纤维测温系统的测温原理。关于压力丈量部分，要求掌握应变片、压电、电阻应变片、电容式的传感器丈量方法。1、本章学习要求1）应熟习的内容温度与压力丈量的方法与种类。2）应掌握的内容金属热电阻、热敏电阻、热电偶传感器测温系统的定义和工作原理，掌握辐射式测温原理，认识光导纤维测温系统的测温原理。关于压力丈量部分，要求