检测技术与仪表 教学大纲

第页检测技术与仪表一、课程说明课程编号：090129Z10课程名称：检测技术与仪表/MeasuringTechnologyandInstrument课程类别：专业课学时/学分：64/4（其中实验学时：16）先修课程：大学物理、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、误差理论与数据处理等适用专业：自动化教材、教学参考书：1.孙传友.现代检测技术及仪表（第2版）.北京：高等教育出版社.2013年；2.张毅.自动检测技术及仪表控制系统（第3版）.北京：化学工业出版社.2012年；3.李邓化等.智能检测技术及仪表（第2版）.北京：科学出版社.2012年；4.余成波.传感器与现代检测技术（第2版）.北京：清华大学出版社.2014年；5.王俊杰编.检测技术与仪表（第2版）.武汉：武汉理工大学出版社.2009年；6.周杏鹏.现代检测技术（第2版）.北京：高等教育出版社.2010年。二、课程设置的目的意义检测技术与仪表是自动化本科专业的专业课程，通过本课程的教学使学生掌握检测系统的基本构成和特性、各类常用传感器的原理、常见参量的检测技术，以及过程控制仪表的原理、选型和使用方法，使学生建立检测技术与系统的整体概念，掌握自动检测系统的一般设计原则和提高系统性能的方法。为后续过程控制系统、运动控制系统、楼宇自动化及智能建筑等课程的学习打好基础。为学生从事与测量、控制与仪表相关领域的设计和研究工作奠定知识基础，同时培养和提高学生分析、解决实际问题的能力和创新能力。三、课程的基本要求知识：1.掌握检测技术与仪表基础知识和概念、检测系统的基本特性、检测系统构成的一般理论和系统性能分析基本方法；2.掌握常用传感器（阻抗型、电压型、半导体管、数字式、新型传感器等）的基本原理、常见非电量的电测方法；；3.掌握常用几何量（位移、倾角、厚度、物/液位）、机械量（转速、振动、力与荷重、力矩）、热工量（压力与差压、温度、流量）的电测法，以及过程控制和运动控制领域常用的检测技术；4.掌握检测信号数据处理技术、检测系统抗干扰技术；5.掌握过程测控仪表的组成和工作原理；6.了解检测领域新技术。能力：能够依据检测系统设计方法和仪表选型原则，根据实际系统的功能、性能和使用环境等要求，综合应用检测技术与仪表及相关先修课程知识，设计、开发实际需要的自动检测或控制系统。能够对所设计的检测系统进行硬件选型和算法、软件设计，对系统性能进行分析和改进。在学习、讨论和解决检测系统与仪表实际问题的过程中，积累经验知识并培养创新意识，提高发现、分析、解决问题的能力。素质：认识本课程工程实践性强、技术更新快的特点，熟知检测系统构成方式、方法、仪表选型的多样性，以及信息转换与处理方式对检测性能与系统实现的重要性。建立根据应用背景与需求，从多种适用的原理、结构与实现方式中确立解决方案的思维模式和创新意识。通过课程内外的学习与实践，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展的素质。四、教学内容、重点难点及教学设计章节教学内容总学时学时分配教学重点教学难点教学方案设计（含教学方法、教学手段）讲课(含研讨)实践第1章绪论22检测技术与仪表概述；传感器概述对相关定义的内涵认识教学思路：通过实例介绍、名人名言结合图文介绍检测技术与仪表的地位、作用、内容及发展趋势。教学模式：课堂讲授、提问和讨论、课外文献查阅。第2章检测系统组成与基本特性22检测系统组成、主要特性与技术指标检测系统构成与设计、动态特性教学思路：通过实例介绍与分析、讨论，引入检测系统组成、主要特性与技术指标。教学模式：课前导学、课堂讲授与讨论、文献查阅等。第3章阻抗型传感器1046电阻式、电容式、电感式传感器传感器性能特点与改善方法教学思路：图文结合介绍传感器原理、基本结构和特点；以数学描述分析主要参数特性；结合实例介绍测量方案及应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第4章电压型传感器642磁电式、压电式传感器；热电偶传感器、霍尔传感器前置放大的作用、类型及适用性教学思路：图文结合介绍传感器原理、基本结构和特点；结合实例介绍测量方案及应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第5章半导体管传感器22半导体管传感器、半导体集成传感器工作原理、温度补偿电路教学思路：图文结合介绍传感器原理、基本结构和特点；结合实例介绍测量方案及应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第6章数字式传感器22编码器，频率式传感器二进制码与循环码转换，传感器辨向法教学思路：图文结合介绍传感器原理、基本结构和特点；结合实例介绍测量方案及应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第7章新型传感器44光纤、红外、超声波与核辐射传感器传感器性能特点与实现方式教学思路：图文结合介绍传感器原理、基本结构和特点；结合实例介绍测量方案及应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第8章几何量电测法44位移、倾角、厚度、物(液)位电测法光学衍射法测微小尺寸原理与其实现、物位测量法教学思路：通过实例介绍与分析、讨论，引入几何量测量方案及其应用。教学模式：课堂讲授、以提问、讨论。第9章机械量电测法954转速、振动、力与荷重、力矩的电测法时间位移测速法和多普勒测速法及其差异、数字式测速系统的构成及应用教学思路：通过实例介绍与分析、讨论，引入机械量测量方案及其应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第10章热工量电测法55压力和差压、温度、流量的电测法测量原理与系统构成教学思路：通过实例介绍与分析、讨论，引入热工量测量方案及其应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第11章成分与含量的电测法22水分和湿度、密度和浓度监测，气体分析与检测气体成分检测教学思路：通过实例介绍与分析、讨论，引入成分与含量的测量方案及其应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第12章电学参量测量技术22电压、电流、阻抗、功率、频率/时间周期/相位差的测量计数式测频、测周和测相法教学思路：通过实例介绍与分析、讨论，引入电学参数的测量方案及其应用。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第13章检测信号数据处理技术22数字滤波、标度变换、零位调整、量程切换、非线性校正数字滤波、标度变换、非线性校正教学思路：通过实例介绍与分析、讨论，引入检测信号数据处理技术。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第14章检测系统抗干扰技术22干扰类型、来源、产生及耦合方式、抑制干扰与技术抗干扰措施教学思路：通过实例介绍与分析、讨论，引入检测系统抗干扰技术。教学模式：课堂讲授、提问、讨论。第15章过程控制仪表1064变送器、调节器、执行器、防爆仪表调节器、执行器、防爆仪表教学思路：以图、表、文结合讲解过程控制仪表组成、结构、特点与应用。教学模式：课堂讲授、提问和讨论。第16章现代检测新技术虚拟仪器、软测量技术软测量技术课外自学、文献资料查阅注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求实验名称实验内容学时基本要求电阻应变片的工作原理与应变电阻测量方法实验设备认识与基本操作；应变电阻的结构与基本用法认识；测量电桥与电阻测量2熟悉实验系统与使用操作；了解电阻应变片的工作原理，以及应变片单臂、半桥、全桥输出时工作特点及性能，掌握应变电阻测量方法。通过处理试验数据和撰写实验报告，学习和掌握对实验结果的科学评价与正确报告方法。差动变压器的原理、性能与应用差动变压器的基本性能测试；差动变压器零点残余电压补偿与测量电路特性；差动变压器测位移2了解差动变压器的基本结构、工作原理和特性、以及差动变压器零点残余电压概念及补偿方法。电涡流传感器的工作原理与应用电涡流位移传感器特性测试；被测体对电涡流传感器特性的影响；电涡流传感器的应用2了解电涡流传感器的系统构成特点、输出特性；通过位移测量和振动测量输出特性比较，加深对传感器应用方法与适用性的理解。霍尔式传感器原理与应用霍尔传感器的基本原理与构成；线性霍尔式位移传感器的特性测试；开关型霍尔式传感器测转速2了解线性与开关型霍尔式传感器的基本原理、构成与特性；比较线性位移测量和转速测量两种系统的构成与输出信号，增强对同种敏感原理、不同工作方式的传感器的构成与性能异同的认识。磁电式、光电式转速传感器磁电式传感器与转速测量；光电式传感器与转速测量2了解磁电式、光电式传感器测量转速的原理和方法，增强对传感器测量方案多样性和适用性的认识。理解调制盘在转速传感器中的功能。力参量的检测电阻应变式力传感器的系统结构；应变式力传感器在称重的应用2了解电阻应变式力传感器的系统结构、应变式力传感器在电子秤中的应用原理。了解综合利用传感器结构与检测电路构成实用系统和进行实验测试的方法。电动执行器的特性及性能电动执行器的测试和校验2通过对电动执行器的测试和校验，了解电动执行器的结构原理、输入输出特性和使用、校验方法，理解其相关特性及性能指标含义。PID调节器参数特性对调节器的比例度、积分时间、微分时间等参数进行整定。2熟悉调节器的结构、工作原理和参数整定方法，了解其对系统调节性能的影响。六、考核方式及成绩评定考核方式为笔试和平时成绩。笔试依据期末考试成绩，重点检查学生对本课程基本知识及一般方法的掌握程度和问题分析与应用设计等解决实际问题的能力。平时成绩主要考察学习主动性、课堂练习