《传感器原理及应用2》课程教学大纲

《传感器原理及应用2》教学大纲一、课程基本信息课程名称传感器原理及应用SensorprincipleandApplication课程编码SCC520521030开课院部理学院课程团队传感与智能检测技术课程教学团队学分3.0课内学时56讲授32实验24上机0实践0课外学时0适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、大学物理（2-1）、大学物理（2-2）、电路与模拟电子技术、数字电子技术课程简介（限选）传感器技术是新技术革命和现代信息科学的重要基础，其应用已遍及社会各个领域。本课程是一门内容涉及知识面广，理论性、综合性和实践性强的专业选修课，课程主要内容有传感器技术基础、电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器、磁电式传感器、半导体传感器、波与辐射式传感器、数字式传感器，以及传感器原理及应用实验。通过理论与实验相结合的课程教学，使学生掌握常用传感器的工作原理和应用技术，培养学生应用传感器设计、组建测控系统的基本技能。在专业人才培养中具有提高学生相关专业基础理论的认知能力、增强学生从事传感与检测技术研究与应用工作的适应能力和开发创新能力的作用。Sensortechnologyisanimportantfoundationforthenewtechnologicalrevolutionandmoderninformationscience,anditsapplicationhasspreadtoallfieldsofsociety.SensorprincipleandApplicationisatheoretical,comprehensiveandpracticalprofessionalelectivecourse,whichalsoinvolvesawiderangeofknowledge.Themaincontentsofthecourseincludesensortechnologyfoundation,resistancestrainsensor,capacitivesensor,inductivesensor,piezoelectricsensor,photoelectricsensor,thermoelectricsensor,magnetoelectricsensor,semiconductorsensor,waveandradiationsensor,digitalsensor,sensorprincipleandapplicationexperiment.Throughthecourseteachingcombiningtheoryandexperiment,studentscanmastertheworkingprincipleandapplicationtechnologyofcommonlyusedsensors,andcultivatestudents'basicskillsindesigningsensorsandconstructingmeasurementandcontrolsystems.Inthetrainingofprofessionals,ithasthefunctionofimprovingstudents'cognitiveabilityofrelevantprofessionalbasictheories,enhancingstudents'adaptabilityanddevelopmentandinnovationabilityintheresearchandapplicationofsensinganddetectiontechnology.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握常用传感器的工作原理和应用技术，培养设计和组建传感检测系统的基本能力。 是3.13.12M2目标2：通过分组课程实验和传感器应用设计项目，培育创新实践能力和应用传感器的技术开发能力，培养团队协作意识和合作共事的能力。 是3.33.3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章传感器技术基础 本章重点难点：传感器的基本功能与组成，传感器的静态特性和动态特性。 /////21.1传感器技术概述传感器技术基本概念，传感器的基本功能与组成，传感器的分类，传感器技术的现状与发展趋势。 M11讲授//31.2传感器的基本特性传感器的静态特性，传感器的动态特性。M14讲授2作业41.3传感器的标定与选用传感器的标定，传感器的选用。M11讲授//5第2章电阻应变式传感器本章重点难点：金属电阻应变效应，压阻效应；电阻应变片的温度补偿；电阻应变片的测量电路。 /////62.1电阻应变片工作原理应变式传感器的基本概念，电阻应变片工作原理。M20.5讲授//72.2电阻应变片的分类电阻应变片的种类、材料及粘贴。M20.5讲授//82.3电阻应变片的基本特性弹性敏感元件的基本特性，电阻应变片的静态特性、动态特性，电阻应变片的温度特性M21讲授//92.4电阻应变片的测量电路电阻应变片的直流电桥和交流电桥测量电路。M20.5讲授2作业102.5应变式传感器的应用应变式力传感器，应变式压力传感器，应变式液体重量传感器，应变式加速度传感器。M10.5讲授1应用实例学习11第3章电容式传感器本章重点难点：电容式传感器的工作原理和测量电路。/////123.1电容式传感器的工作原理和结构变极距型电容传感器，变面积型电容传感器，变介质型电容传感器。M20.5讲授//133.2电容式传感器的灵敏度及非线性电容式传感器灵敏度，变极距式电容式传感器的非线性M20.5讲授//143.3电容式传感器的等效电路电容式传感器的等效电路M20.5讲授//153.4电容式传感器的测量电路电容式传感器常用的转换测量电路，包括调频电路、运算放大器式电路、二极管双T形交流电桥、脉冲宽度调制电路。M20.5讲授2作业163.5电容式传感器的应用电容式压力传感器，电容式加速度传感器，差动式电容测厚传感器。M11讲授1应用实例学习17第4章电感式传感器本章重点难点：差动变压器式传感器的工作原理、基本特性和测量电路。/////184.1自感式电感传感器自感式电感传感器的工作原理、基本特性、测量电路。M20.5讲授//194.2差动变压器式传感器差动变压器式传感器的工作原理、基本特性、测量电路。M20.5讲授//204.3电涡流式传感器电涡流式传感器的工作原理、基本特性、测量电路。M10.5讲授2作业214.4电感式传感器的应用自感式电感传感器应用，差动变压器式传感器应用，电涡流式传感器应用。M10.5讲授1应用实例学习22第5章压电式传感器本章重点难点：压电式传感器的工作原理和测量电路。/////235.1压电效应及压电材料压电效应，石英晶体压电材料，压电陶瓷压电材料，压电式传感器，压电元件的连接方式。M20.5讲授//245.2压电式传感器的测量电路压电元件的等效电路，压电式传感器的测量电路。M20.5讲授2作业255.3压电式传感器的应用压电式测力传感器，压电式加速度传感器，压电式报警传感器。M11讲授1应用实例学习26第6章光电式传感器本章重点难点：光电器件的基本原理，光纤传感器的工作原理，CCD的工作原理。/////276.1光电器件光电器件的基本原理，光敏电阻，光敏二极管和光敏晶体管，光电池，光电耦合器件，电荷耦合器件（CCD）。M22讲授2作业286.2光纤传感器光纤的基本结构、传光原理和基本特性，光纤传感器的工作原理和基本组成。M21讲授//296.3光电式传感器的应用光电传感器的应用，光纤传感器的应用。M11讲授1应用实例学习30第7章热电式传感器本章重点难点：热电偶的基本工作原理，热敏电阻的温度特性，集成温度传感器的测温电路。/////317.1热电式传感器概述热电式传感器的基本概念、主要种类、应用领域、发展状况。M20.5讲授//327.2热电偶传感器热电偶的测温原理、测量电路和应用。M20.5讲授2作业337.3热电阻传感器热电阻的工作原理、测温电路和应用。M20.5讲授//347.4热敏电阻传感器热敏电阻的温度特性、测量电路和应用。M20.5讲授2作业357.5集成温度传感器集成温度传感器的工作原理、测温电路和应用。M11讲授1应用实例学习36第8章磁电式传感器本章重点难点：霍尔式传感器的基本原理与霍尔元件的基本特性。/////378.1磁电感应式传感器磁电感应式传感器的工作原理、基本特性、测量电路。M21讲授//388.2霍尔式传感器霍尔式传感器的基本原理，霍尔元件的基本结构和特性。M20.5讲授2作业398.3磁电式传感器的应用磁电感应式传感器应用，霍尔式传感器应用。M10.5讲授1应用实例学习40第9章半导体传感器本章重点难点：半导体传感器的工作原理，半导体色敏传感器的基本特征。/////419.1半导体气敏传感器半导体气敏传感器的工作原理、基本结构和应用。M21讲授2作业429.2半导体湿敏传感器半导体陶瓷湿敏电阻的导电机理，典型半导体陶瓷湿敏元件，半导体湿敏传感器应用。M10.5讲授1应用实例学习439.3半导体色敏传感器半导体色敏传感器的基本原理与主要特征，半导体色敏传感器应用。M20.5讲授//44第10章波与辐射式传感器本章重和难点：微波传感器的基本测量原理，热释电探测器的工作原理，核辐射探测器的工作原理。/////4510.1超声波传感器超声波的基本特性，压电式超声波传感器的工作原理和基本结构，超声波传感器的典型应用。M20.5讲授2作业4610.2微波传感器微波的基本特性，微波传感器的基本测量原理和主要组成部分，微波传感器的应用。M10.5讲授1应用实例学习4710.3红外辐射传感器红外辐射的基本特性，红外传感器的基本结构，红外探测器的工作机理，红外传感器的应用。M21讲授2作业4810.4核辐射传感器核辐射的基本性质，核辐射传感器的基本组成，核辐射探测器的工作原理，核辐射传感器的应用。M21讲授//49第11章数字式传感器本章的重点难点：光栅传感器的原理和测量位移方法；辨向原理和细分电路；编码器原理和测量角度的方法。/////5011.1光栅传感器光栅与莫尔条纹；光栅传感器的组成；辨向原理和细分电路。M21讲授2作业5111.2编码器光电式编码器；磁编码器；编码器的应用M10.5讲授1应用实例学习5211.3感应同步器感应同步器结构原理；信号处理方法；感应同步器位移测量系统M20.5讲授//53第12章实验课内实验/24///54实验1晶体管温度计的设计与制作了解半导体晶体管的温度特性；了解晶体管温度传感器的结构、工作原理及响应特性；掌握晶体管温度传感器电压——温度特性的测量方法；了解电子温度计的电路结构和设计方法。M34实验4报告55实验2反射式光纤位移传感器测距原理实验了解光纤传输的基本原理；了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能；利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。M34实验4报告56实验3光敏电阻静态特性研究了解光敏电阻的工作原理；掌握光敏电阻的光电特性，光谱响应特性，频率特性等基本特性；理解光敏电阻的一般应用。M34实验4报告57实验4精度二极管检波特性实验了解精密二极管的工作原理与使用条件；比较精密二极管与普通二极管的检波特性；学习信号发生器、交流毫伏表及数字电压表的使用。M34实验4报告58实验12压电传感器的动态响应及前置放大器综合实验掌握压电式传感器的原理、结构及应用；掌握电压放大器的原理和使用，研究引线电容对电压放大器的影响；掌握电荷放大器的原理和使用。M34实验4报告59实验7光电耦合传感器特性综合实验了解对射式光开关的工作原理及其特性；了解反射式光开关的工作原理及其特性；采用对射式光开关进行转速测量；采用反射式光开关实现光音频调制/解调。M34实验4报告60实验5霍尔传感器特性研究及其应用了解霍尔效应原理以及研究霍尔传感器的特性；学习用“对称测量法”消除霍尔传感器副效应的影响；学会测定霍尔传感器的导电类型，会计算载流子浓度和迁移率。M34实验4报告61实验6滤波器的频率特性研究理解低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）和带通滤波器（BPF）的信号传输特性（幅频特性和相频特性），学会计算滤波器的截止频率；学习用双踪示波器测量相移的方法；学习交流毫伏表、数字电桥的使用。M34实验4报告62实验9电涡流传感器的静态特性测量及转速测量应用了解电涡流传感器的原理及被测体材料对涡流传感器的影响；学会用示波器观察激振状态下的调制波形；学会用频率计、转速表测量转速。M34实验4报告63实验8压控振荡器的设计与应用了解压控振荡器（VCF）的工作原理；学习函数信号发生器的使用；了解虚拟仪器的设计方法。M34实验4报告64实验11移相器与相敏检波器理解移相器和相敏检波器的工作原理；学习双通道信号源使用；学习用双踪示波器测量相移的方法。M34实验4报告65实验10应变片式电子秤的设计与制作掌握应变片的特性和测试方法；学会用应变片组成测量电桥，并测试电桥的检测灵敏度。M34实验4报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置2~3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对传感器技术基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有分析题和计算题。10%2实验1.本课程24个学时实验，共6次实验。2.成绩采用百分制，根据实验情况评分。3.考核学生对传感器知识技术掌握程度和传感器应用能力。30%3大作业1.本课程要求学生完成一个非电量测试系统设计的课程论文。2.根据论文完成的情况评分。10%4考勤随机点名、刷卡点名等。5%5课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况。5%6期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。3.主要考核学生对传感器技术基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、计算题和设计题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业15%A-按时提交作业，对半导体物理与器件等知识点理解无误；B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误；C-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误；D-不按时提交作业，或对上述知识点理解存在大量错误。2M2实验100%A-实验有创新。B-实验内容比较完整，报告规范。C-实验内容尚可，报告规范。D-实验内容一般，报告欠规范。3M1大作业15%A-按时提交课程论文，选题先进，论文格式符合规范，调研充分；B-按时提交课程论文，选题较为先进，论文格式基本符合规范，调研比较充分；C-论文格式存在问题，调研不充分等；D-存在抄袭等现象。4/考勤50%A-全勤；B-缺勤1次；C-缺勤2次；D-缺勤3次及以上。5/课堂表现50%A-积极参与课堂互动；B-偶尔参与课堂互动；C-不参与课堂互动；D-破坏课堂教学秩序。6M1期末考试70%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|《传感器原理及工程应用》（第四版）,