传感器与检测技术I课程教学大纲

传感器与检测技术I课程教学大纲课程中文名称：传感器与检测技术Ⅰ课程英文名称：DetectionandInstrumentⅠ课程编号：C1262应开课学期：6学时数：40（32+8）学分数：2.5适用专业：自动化课程类型：专业核心课程、必修先修课程：电路原理、电子技术基础一、课程性质本课程是自动化专业的专业核心课程和学位课。“传感器与检测技术”是讲述传感器的原理、应用以及检测系统的一系列技术，是当今社会提取信息的关键技术，也是现代控制、信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段，广泛应用于测量与控制领域，可以较好的培养学生分析问题、解决问题的能力，也是提高学生动手能力的重要环节；是可以培养学生的工程素养的重要课程，有助于培养学生的逻辑思维，同时具有较强的交叉领域知识，利于培养学生的综合运用知识的能力。二、课程目标通过本课程的学习，学生应掌握传感器以及检测系统的基本概念和传感器基本特性；掌握各大类传感器的原理，测量电路，非线性问题以及应用情况；学会误差分析，数据处理的基本方法；了解测控技术所需要的应用软件；了解测控系统的组成结构和何其特征，能够以小组为单位，完成课程作业：根据系统的测量要求以及技术指标，独立设计测控系统并进行可行性分析；设计中应有对环境及经济等方面的综合考虑，通过验证性的多项实验，加强对课程知识的理解和把握。通过前沿知识的获取，了解当前社会工业发展变革形势下传感器技术研究所面临的复杂问题及未来发展趋势，培养开拓创新意识。三、课程目标与毕业要求的对应关系课程对毕业要求的支撑课程教学目标、达成途径和评价依据等3．掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识，具有系统的工程实践学习经历；了解本专业的前沿发展现状和趋势；教学目标：掌握各类传感器的的基本原理，具有工程规范意识，能够了解新型传感器和新型测量系统的知识；达成途径：课堂讲解，课堂讨论（翻转课堂），网络作业。评价依据：课堂提问；课程报告。评价方式：评估课堂回答问题的正确性与完整性；评估课程报告的规范性和正确性。4．具备设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析；教学目标：学会使用各种传感器与能够根据需求设计监测与检测系统，学会使用各种传感器设计各种物理量的检测系统，能对系统试验结论进行分析。达成途径：课堂讲解，在课堂上介绍传感器知识，并进行实际应用的实例介绍。实验教学。评价依据：课堂提问；课程报告，实验报告分析。评价方式：评估课堂回答问题的正确性与完整性；评估课程报告的规范性和正确性。10．具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力。教学目标：适当提供英文文献资料供学生阅读学习，通过团队形式的讨论和实验培养竞争合作能力。达成途径：网络资源学习的自学及课程论坛讨论；讨论课堂。评价依据：网络视频学习情况；专题讨论的英语汇报等；小组学习。评价方式：评估作业的整洁性和正确性，给出适当的成绩；针对网络学习报告进行分析和评判，给出相应的成绩；根据专题讨论的团体英语汇报和个人表现给出成绩；评估小组学习中的表现。四、教学内容、学时安排和基本要求第一章传感器以及检测系统的基本概念（1学时）重点难点：传感器的概念与基本结构。（1）了解检测系统的构成及其各组成部分功能；（2）掌握传感器的概念与基本结构；（3）掌握检测技术的发展趋势。第二章传感器的基本特性（1学时）重点难点：静态特性、动态特性。掌握传感器的静态特性与传感器指标；掌握传感器的动态特性；第三章电阻式传感器（6学时，含2学时实验）重点难点：应变片工作原理、温度误差的补偿方法掌握应变片工作原理、转换电路的形式；掌握直流电桥的计算，温度误差的补偿方法；理解应变片的主要特性，应变片应用举例，了解应变片类型；能力拓展——电子血压计的设计。第四章电感式传感器（8学时，含4学时实验）重点难点：自感式传感器、电涡流传感器掌握自感式传感器结构特性、工作原理及差动电感传感器测量电路输出特性；了解差动变压器式传感器工作原理，等效电路、转换电路、应用举例；理解电涡流传感器的工作原理、等效电路及应用；能力拓展——滚珠直径分选装置的设计。第五章电容式传感器（4学时）重点难点：电容式传感器测量电路、转换电路掌握电容式传感器工作原理和结构类型，电容式传感器的特点；理解测量转换电路，测量原理以及特点；了解电容式传感器的应用。第六章压电式传感器（2学时）重点难点：压电式传感器工作原理，电荷放大电路和电压放大电路掌握压电式传感器工作原理，电荷放大器和电压放大器作用、特征；理解压电转换元件具有的自发电和可逆重要性，电荷放大器和电压放大器的电路形式和输出特性；了解压电传感器的结构和应用以及选用原则。第七章磁敏式传感器（4学时，含2学时实验）重点难点：磁电式传感器的基本原理、霍尔式传感器工作原理了解磁电式传感器的基本原理和应用；掌握霍尔式传感器工作原理、误差及其补偿；理解霍尔元件及材料，霍尔元件基本特性；了解霍尔式传感器的应用。第八章热电势传感器（4学时）重点难点：热电偶工作原理、冷端处理方法和测量电路，热电偶的基本定律，分度表的使用方法掌握热电偶工作原理，冷端处理方法测量电路；热电偶的基本定律以及应用情况；掌握热敏电阻热电阻的温度系数特征，接线方法；了解热电偶、热电阻、热敏电阻结构和材料、基本参数、主要特性和应用。第九章光电式传感器（4学时）重点难点：光电效应、光敏电阻；光电编码器原理与应用掌握光电式传感器的基本形式，掌握光电效应及光敏电阻的应用；了解光电耦合器及其应用；了解光纤及其传光原理，掌握光纤传感器的分类和应用；掌握光电编码器原理，了解光电式编码器的应用。第十章辐射式传感器（2学时）重点难点：超声波传感器的测量原理及特性；掌握电磁波谱各波段的特性。了解红外及微波传感器的工作原理。掌握超声波传感器的测量原理及特性，了解超声波传感器的典型应用。第十八章测量不确定度与回归分析（2学时）重点难点：测量误差概念与处理，测量不确定度与回归分析；了解测量误差基本概念与基本特性；掌握各种测量误差处理方法；了解测量不确定度基本概念与计算方法；掌握最小二乘回归分析方法。第二十章测量系统的组成（2学时）重点难点：系统的组成；了解Labview应用软件；掌握测量系统的基本组成；掌握测量系统设计的基本思路和器件选型的指标要求；能力拓展——测控系统的设计。五、课程的其它教学环节序号教学环节教学内容学时数1课程报告传感器调研02能力拓展自选题目小组完成，汇报组队完成一个检测系统设计，进行实物制作或仿真调试03项目实例介绍滚珠径分选装置；烘箱测量装置；无损探伤04平时作业以及作业讲解和复习1、电阻应变片灵敏度系数求解（3.5），电桥灵敏度计算（3.7,3.8）2、变气隙厚度传感器灵敏度计算（4.3），差动电感电桥灵敏度计算（4.5）3、电容是传感器灵敏度计算（5.2）4、压电式传感器（6.12）5、热电式传感器（8.9,8.10）6、光电编码器（9.22）05实验一电阻传感器实验（验证型）2实验二电感传感器实验（验证型）2实验三电涡流传感器实验（验证型）2实验四霍尔传感器实验（验证型）2六、教学方法与手段本课程教学主要采用讲授、多媒体教学、计算机仿真、团队合作、实物制作、实验等教学方法与手段。七、推荐教材和教学参考资源教材：1. 胡向东，传感器与检测技术（第二版），机械工业出版社，2013.参考书：1. 贺良华等，现代检测技术，华中科技大学，20082. 梁森等，自动