《传感器原理》课程教学大纲

《传感器原理》课程教学大纲课程编号：06031002课程名称：传感器原理英文名称：SensorPrinciple课程类型:必修课课程性质：专业根底课总学时：64学 分：4

讲课学时：56 试验〔实践〕学时：8适用对象:仪器仪表、自动化、计算机专业先修课程：大学物理、电路根底、电子技术根底一、编写说明〔一〕制定大纲的依据本大纲是依据《大庆石油学院本科生培育方案04版测控技术与仪器专业本科培育目标和教学根本要求编写。〔二〕课程简介传感器是将各种非电量〔包括物理量、化学量、生物量等〕按确定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的装置。传感器技术是涉及传感〔检测〕原理的传感器件。传感器开发和应用的综合技术，随着现代测量、把握和自动化技术的进展，传感器技术越来越受到重视。本课程系统的阐述了传感器的根本原理及有关信号测量电路，内容丰富，颖、既有应用广泛的构造性传感器，又有正在进展的物性传感器和光导纤维传感器等。学生通过本课程的学习，可以获得比较全面而系统的传感器学问，为以后的工作打下一个坚实的根底。〔三〕课程的地位与作用传感器是现代检测技术和测控系统的首要部件。传感器原理是测控技术、电子信息、自动化、机械工程等专业的一门重要专业技术课。〔四〕课程性质、目的和任务本课程是“测控技术与仪器专业”的一门专业必修课程，通过本课程的学习使学生了解和把握各种非电量的物理信息的检测、转换和测量原理，为学生毕业后在各个行业从事信息检测和处理工作打下坚实的理论根底。〔五〕与其他课程的联系是测试技术、测控电子线路等课程的先修课程。〔六〕对先修课的要求本课程要求学生具有雄厚的物理学、电子技术根底，因此需在开设完上述两门课的根底上才能开设此课程。二、大纲内容〔一〕教学目的和任务

传感器的根本概念通过本章教学，使学生把握传感器及其静态特性和动态特性的定义、静态特性指标名称、线性度和灵敏度的定义，了解传感器迟滞、重复性等技术指标。〔二〕教学根本要求把握传感器及其静态特性和动态特性的定义把握传感器中敏感元件、传感元件、弹性元件灵敏度的定义了解周密度、准确度、准确度的定义及其关系了解弹性元件的形式及应用范围。〔三〕教学重点和难点重点：传感器及其静态特性和动态特性、灵敏度、线性度难点：传感器及其静态特性和动态特性、灵敏度、线性度〔四〕教学建议与说明由于本章是前言性质的内容，不要表达过于浅显的理论学问，应当把抽象的内容具体化，便于学生理解和承受。〔五〕教学内容传感器的定义及组成、敏感元件、传感元件，弹性元件、传感器静态特性和动态特性的定义、线性度和灵敏度、弹性敏感元件的输入量和输出量的类型、传感器的分类、传感器的数学模型。其次章电阻式传感器〔一〕教学目的和任务通过本章教学，使学生了解电位器及电阻应变片的构造，把握其工作原理和工作特性，把握信号测量电路——电桥。〔二〕教学根本要求把握电位器工作特性、线性和非线性电位器的定义、常用非线性电位器构造形式把握应变式传感器的组成及各局部的作用了解应变片的构造和分类，把握广泛使用的敏感珊形式和材料了解电阻应变片的工作原理把握电阻应变片灵敏系数和横向效应的定义、主要参数的名称及初始电阻和允许工作电流的定义、常用的初始电阻值〔三〕教学重点和难点重点：电位器构造和工作特性、电阻应变片灵敏系数、电阻应变片桥路难点：电阻应变片产生温度误差的主要缘由及线路补偿方法〔四〕教学建议与说明留意区分电阻应变片与电位器的差异。〔五〕教学内容电位器的构造、用途、分类、特性和非线性线绕电位器；电阻应变片的构造、材料、工作原理、特性、参数、温度误差、补偿方法、测量电桥、电阻应变仅、应变式传感器等。第三章 电容式传感器〔一〕教学目的和任务通过本章教学，使学生把握电容式传感器的构造形式及工作原理，把握电容式传感器的信号调理电路，了解影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施。〔二〕教学根本要求把握电容传感器的定义把握变间隙式电容传感器的工作原理、灵敏度与非线性误差的解决方法把握测量介质介电常数变化和介质的厚度变化的变介电常数式电容传感器原理图了解电容式传感器的优缺点，了解分布电容对其应用的影响〔三〕教学重点和难点重点：电容式传感器的工作原理、等效电路，电容式传感器的信号调整电路难点：电容式传感器的工作原理、等效电路，电容式传感器的信号调整电路〔四〕教学建议与说明电容式传感器广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的周密测量，且逐步应用于压力、压差、液面、料面、成分含量等方面的测量。多举实例使学生初步把握电容式传感器的原理及应用。〔五〕教学内容电容式传感器的构造原理及构造形式、电容式传感器的等效电路、电容式传感器的信号调整电路、影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施、电容式传感器的应用〔一〕教学目的和任务

电感式传感器通过本章教学，使学生把握自感式和差动变压器式电感传感器的构造、工作原理，把握时得到较好线性度和灵敏度的条件。〔二〕教学根本要求把握单线圈变隙式和差动变隙式电感传感器的构造、工作原理、测量范围与灵敏度把握螺线管式差动变压器传感器的构造、线圈绕组的排列方式、工作原理、影响灵敏度的因素、改善线性度的方法、零点剩余电压把握差动变压器测量电路的名称及差动半波整流电路把握电涡流式传感器的根本构造及其与被测体经成测量系统的依靠关系测量位移时得到较好线性度和灵敏度的条件了解电涡流式传感器用于位移测量，并配用定频调幅式测量电路的〔三〕教学重点和难点重点：自感式、差动式、电涡流式电容传感器的工作原理及测量电路难点：自感式、差动式、电涡流式电容传感器的工作原理及测量电路〔四〕教学建议与说明在本章中可以把测量电路与测控电子线路的内容比照讲解。〔五〕教学内容单线圈变隙式和差动变隙式电感传感器的构造、工作原理、测量电路；差动变压器传感器的工作原理、输出特性、测量电路；电涡流传感器的工作原理、电涡流强度、测量电路〔一〕教学目的和任务

压电式传感器通过本章教学，使学生把握压电式传感器的工作原理，把握压电式传感器的等效电路和信号调整电路等，使学生初步把握压电式传感器的原理及应用。〔二〕教学根本要求把握压电效应、石英晶体的纵向压电效应的定义把握影响石英晶体外表电荷密度大小的因素把握压电陶瓷的构成、极化处理、工作原理、压电陶瓷式传感器的优点把握压电元件的等效电路和电荷放大电路了解压电式传感器的几种应用、优缺点和预载概念〔三〕教学重点和难点重点：压电式传感器的工作原理、等效电路、信号调整电路难点：压电式传感器等效电路、信号调整电路〔四〕教学建议与说明压电式传感器是基于某些电介质材料的压电材料，它是典型的有源传感器。本章着重是压电晶体和压电陶瓷两类压电材料。〔五〕教学内容压电式传感器的工作原理、压电材料、压电式传感器的等效电路、压电式传感器的信号调整电路。〔一〕教学目的和任务

热电式等测温传感器通过本章教学，使学生把握热电偶和热电阻的工作原理、构造及应用，生疏晶体管和集成温度传感器；使学生了解热电式传感器的原理及应用。〔二〕教学根本要求了解热电阻效应及其原理了解常用热电阻的类型和测量范围及其初始电阻数值把握热电偶、热电效应及热端和冷端的定义把握热电偶的组成及其产生的条件、热电偶的测温原理、中间导体定律把握选用热电极材料的规律、选用标准、热电偶的优点、热电偶按构造划分的种类〔三〕教学重点和难点重点：热电阻测温原理、测温线路及其接线方法；热电偶的测温原理、中间导体定律难点：热电阻效应及其原理、热电偶的测温原理、中间导体定律〔四〕教学建议与说明〔五〕教学内容热电阻效应及其原理、常用热电阻的类型和测量范围及其初始电阻数值、热电阻测温(电路图)、热电偶、热电效应、热电偶的组成及其产生的条件、热电偶的测温原理、中间导体定律热电偶的优点、热电偶按构造划分的种类〔一〕教学目的和任务

光电式传感器通过本章教学，使学生把握光电效应原理，把握光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管和晶体管等光电器件的构造和工作原理；使学生初步了解光电式传感器的原理及应用。〔二〕教学根本要求把握外光电效应、光电管的构造、测量光强度的工作原理、光电阴极材料的重要性了解半导体产生光导效应的临界光波长的限制把握硅光电池的构造、工作原理、光电特性了解光敏电阻的构造,把握光敏电阻的工作原理把握光敏二极管、光敏三极管的构造、工作原理、光电特性的特点〔三〕教学重点和难点重点：外光电效应、内光电效应、光导效应，光电管的构造、测量光强度的工作原理难点：外光电效应、内光电效应、光导效应〔四〕教学建议与说明光电式传感器是依据光电效应、利用光电器件将光学量转换成电学量的传感器。本章在阐述光电效应原理的根底上，重点介绍光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管等光电器件的应用实例，使学生初步了解光电式传感器的原理及应用〔五〕教学内容外光电效应、光电管的构造、测量光强度的工作原理、光电阴极材料、光电管的光谱特性、光电特性和暗电流、光电倍增管的构造图、光电倍增管的特性、内光电效应、光导效应(本征和非本征)、光敏电阻的构造、光敏电阻的工作原理、光敏二极管的构造、工作原理〔一〕教学目的和任务

磁电式传感器通过本章教学，使学生把握霍尔式传感器、动圈式磁电传感器和磁阻式磁电传感器的工作原理和构造、信号调整电路、频率响应特性；使学生初步了解磁电式传感器的原理及应用。〔二〕教学根本要求把握霍尔效应的物理解释了解影响霍尔电势大小的因素把握霍尔元件外形构造、根本测量电路生疏用霍尔元件测量微位移的原理把握动圈式磁电传感器的工作原理和构造、信号调整电路、频率响应特性把握磁阻式磁电传感器的工作原理和构造、信号调整电路、频率响应特性〔三〕教学重点和难点重点：霍尔效应、霍尔元件根本测量电路、动圈式磁电传感器和磁阻式磁电传感器的工作原理和构造、信号调整电路、频率响应特性难点：霍尔效应、霍尔元件根本测量电路〔四〕教学建议与说明磁电式传感器也称为电磁感应传感器，是基于电磁感应原理，将运动速度转换成线圈中的感应电动势的传感器。在教学时应先生疏电磁感应。〔五〕教学内容霍尔效应、霍尔电势大小的因素、霍尔元件外形构造、根本测量电路、动圈式磁电传感器和磁阻式磁电传感器的工作原理和构造、信号调整电路、频率响应特性〔一〕教学目的和任务

辐射式传感器通过本章教学，使学生把握红外辐射、核辐射、超声波和激光传感器的根本构造和工作原理，生疏它们的应用。〔二〕教学根本要求把握红外辐射的根本定律了解红外探测器的组成构造把握超声波的根本特性及物理性质了解超声波传感器的构造把握核辐射的物理特性，了解核辐射传感器的组成构造了解激光的特性，生疏激光器及其特性〔三〕教学重点和难点重点：红外辐射根本定律、超声波根本特性、核辐射的物理特性、激光的特性难点：红外辐射根本定律、超声波根本特性、核辐射的物理特性、激光的特性〔四〕教学建议与说明本章内容较多，涉及大学物理学问较多，应布置学生复习相关学问。〔五〕教学内容红外辐射的根本定律、红外探测器的组成构造、超声波的根本特性及物理性质、超声波传感器的构造、核辐射的物理特性、核辐射传感器的组成构造、激光的特性、激光器及其特性、辐射式传感器的应用。〔一〕教学目的和任务

型传感器通过本章教学，使学生明确型的传感器在不断消灭，在实际工作中应了解传感器技术的进展，选用适宜的传感器，构造合理、有用的检测系统。本章对各种型传感器作简略介绍，指导学生进展自学。〔二〕教学根本要求了解传感器的进展趋势生疏目前消灭的型传感器的类型生疏型传感器的特点〔三〕教学重点和难点〔四〕教学建议与说明本章课时较少，内容较多，涉及面广，对局部内容只作概要性介绍，指导学生自学。〔五〕教学内容光导纤维传感器、激光传感器、仿生传感器、智能传感器、固态图象传感器、气体传感器、湿度传感器等三、试验〔实践〕环节及要求第一次试验应变式传感器试验要求：生疏传感器试验台完成应变式传感器的安装，电路连接试验并分析争论试验结果，完成试验报告其次次试验电感式传感器试验要求：1．观看差动变压器〔电感式传感器〕的构造完成传感器的安装、测量电路的连接、检查正确性试验并分析争论试验结果，完成试验报告第三次试验热电式传感器试验要求：1．生疏热电偶的构造和特性完成热电偶的安装、电路连接、并正确设置把握台的报警温度试验并分析争论试验结果，完成试验报告第四次试验磁电式传感器试验要求：1．观看霍尔式传感器的构造完成传感器的安装、电路连接试验并分析争论试验结果，完成试验报告。四、习题、课程争论及要求作业次数为1/6总学时，每次题量为1～2道题。通过作业，使学生准时复习所学过的重点内容。五、教学方法与手段在讲解中要着重讲明物理概念，联系实际，讲清构造，原理，特性，不必进展简洁的六、各教学环节学时安排序序号学时安排章节内容合计试验〔上机〕讲课习题课争论课其他1第一章传感器的根本概念332其