《传感器与检测技术》课程教学大纲

《传感器与检测技术》课程教学大纲课程代码：ABJD0442课程中文名称:传感器与检测技术课程英文名称：SensorandDetectingTechnology课程性质：必修课程学分数：2.5学分课程学时数：40学时授课对象：机械电子工程本课程的前导课程：高等数学、大学物理、模拟电子、数字电子一、课程简介自动检测技术是工业自动化生产技术工作中不可缺少的重要环节，自动检测技术课程是本科电气工程及其自动化专业、机电一体化等专业的专业课程。学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得误差理论、传感器、自动检测工程应用及抗干扰技术等方面的基本知识和基本技能。二、教学基本内容和要求本课程分为检测基本理论、传感器原理及应用和自动检测技术综合应用等几部分。（一）绪论1.了解检测及传感器的含义及工业检测涉及的内容；2．理解自动检测系统的组成。（二）检测技术的基本概念1.了解几种测量方法的分类；2.掌握绝对误差、相对误差及精度的计算；3.了解随机误差的概念及处理方法；4.了解传感器的分类、组成及特性。重点与难度：对误差、相对误差及精度的计算。（三）电量测量1.掌握频率、时间与相位的测量；2.掌握交流电压的测量；3.了解频域测量；4.了解阻抗测量。重点与难点：频率、时间与相位的测量，交流电压的测量。（四）电阻式传感器1．了解电阻应变式传感器的分类、特性及应用；2．了解掌握测量应变、拉力、荷重、转矩的方法及计算。重点与难点：测量应变、拉力、荷重、转矩的方法及计算。（五）热电阻传感器1．了解金属热电阻的分类、特点及接线方法；2．了解热敏电阻的分类、特性及应用。（六）气敏、湿敏电阻传感器1．了解气敏电阻传感器的结构、工作原理及应用；2．了解湿敏电阻传感器的结构、原理及应用。（七）自感传感器1．了解自感传感器的分类及特点；2．了解自感传感器转换桥路及应用。（八）差动变压器传感器1．了解差动变压器结构、工作原理及差动整流电路；2．了解变换压力的弹性敏感元件结构及特点；3．掌握电感测微仪的结构及应用。重点与难点：电感测微仪的结构及应用。（九）电涡流传感器1．了解电涡流传感器工作原理、结构及特点；2．理解电涡流传感器的转换电路及应用；3．掌握接近开关的概念、结构、分类、特点及用途。重点：接近开关的结构、分类和特点（十）电容传感器1．了解电容传感器工作原理、分类及转换电路；2．掌握电容传感器的应用；3．掌握差压式流量计的原理及结构。重点：差压式流量计的原理及结构。（十一）压电传感器1．了解压电效应及电荷放大器原理；2．理解振动的基本概念及脉动力、振动加速度的测量；（十二）超声波传感器1．了解超声波的特性；2．了解超声探头的构造和应用；3．掌握超声探伤的方法。（十三）霍尔传感器1．了解霍尔效应及霍尔传感器的参数；2．理解霍尔集成电路的结构、特性、分类及特性曲线。3．掌握霍尔传感器的三类应用；4．了解磁敏电阻传感器的原理及应用；5．掌握常用接近开关的分类及霍尔接近开关的应用。重点与难点：霍尔集成电路的结构、特性、分类及特性曲（十四）热电偶传感器1．了解热电效应及热电偶结构；2．掌握常用热电偶的型号特点及选用方法。3．了解冷端延长的方法及补偿导线的用途；4．掌握计算修正法。重点与难点：热电效应及热电偶结构。（十五）光电传感器1．了解光电效应的三种类型；2．掌握光敏电阻、光敏二极管、三极管的原理及应用；3．理解光电传感器的四大类型的应用；4．掌握光电开关及应用。5．了解光纤传感器的原理及应用；6．了解图像传感器的原理及应用。重点与难点：光电效应、光敏电阻、光敏二极管、三极管的原理。（十六）数字式传感器了解角编码器的原理及应用；1.了解光栅传感器的原理及应用；2.了解磁栅传感器的原理及应用；3.了解容栅传感器的原理及应用；4.掌握以上几种传感器的位置测量方法的计算。(十七)抗干扰技术1.掌握信噪比的概念及计算；2.了解常见干扰的种类及防护；3.掌握传感器电路中的电磁兼容原理及控制技术。重点与难点：信噪比的概念及计算，电磁兼容原理及控制技术。(十八)检测技术的综合应用1．了解智能化仪表的特点及构成；2．了解智能化仪表的总线结构；3．理解由工控机组成的检测系统；4．理解由单片机组成的智能化检测系统；5．了解检测技术在数控技术、机器人、现代汽车、智能楼宇中的应用。三、实验教学内容及基本要求实验1金属箔式应变片—半桥性能实验实验内容：连接电路并放置砝码，记录不同重量对应的电压值，分析这些参数直接的特性曲线。实验要求：提交的实验报告中应包括特性曲线及结果分析。实验2压阻式压力传感器的压力测量实验实验内容：在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生压力，电阻条的电阻率产生很大的变化，引起电阻的变化，其输出电压的变化反映了所受到的压力的变化。实验要求：记录数据并计算本系统的灵敏度和非线性误差。实验3电容式传感器的位移特性实验实验内容：了解电容式传感器的结构及其特点。掌握位移与电容之间的关系。实验要求：计算电容传感器的系统灵敏度和非线性误差。实验4直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验实验内容：了解霍尔式传感器的原理与应用，掌握位移和霍尔电势之间的关系。实验要求：作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。实验5电涡流传感器位移特性实验实验内容：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。掌握电涡流传感器测位移的方法实验要求：作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。实验6温度传感器的温度特性实验实验内容：了解温度传感器的特性与应用，掌握测温度的原理。实验要求：记录数据，分析数据。四、教学方法与手段采用多媒体教学手段，以循序渐进和启发式的教学方法使学生由浅入深地掌握本课程的知识。五、教学学时分配章节与内容课时作业绪论1测量的基本概念1测量误差计算1传感器的特性指标13电阻应变式传感器原理11应变式传感器的应用21热电阻传感器及应用11气敏、湿敏电阻传感器11自感传感器原理11差动变压器传感器11电感传感器应用21电涡流传感器原理1电涡流传感器的应用1接近开关11电容传感器及应用21压力、流量测量1压电传感器及应用2超声波传感器及应用21霍尔传感器及应用11热电偶传感器及应用21光电效应及元件1光电元件应用电路分析1光电传感器的应用11角编码器1光栅、磁栅、容栅及应用21合计3217六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法：考查，平时