传感器技术与应用 第5版 教学大纲

《传感器技术与应用》课程教学大纲课程名称：传感器技术与应用课程性质：专业核心课/专业基础课学时学分：2学时/周，学时自定，2～4学分课程性质和任务《传感器技术与应用》课程是一门专业核心课程，旨在让学生全面掌握传感器的基本原理、构造、特性以及应用技术，培养学生具备在工业自动化、智能制造等领域中设计和应用传感器系统的能力。该课程具有以下性质：基础性：传感器技术是现代工业自动化、智能制造等领域中不可或缺的一部分，是相关专业学生必须掌握的基础知识。实践性：本课程不仅涉及传感器理论知识的学习，还注重实践操作能力的培养。通过实验、实训等环节，让学生能够亲自动手操作传感器，提高其实践应用能力。前沿性：随着科技的不断发展，传感器技术也在不断进步和完善。本课程将介绍一些新型的传感器技术及其在工业中的应用，让学生了解传感器技术的前沿动态。综合性：本课程涉及的知识面较广，包括物理学、电子学、材料科学等多个领域。通过本课程的学习，可以培养学生综合运用多学科知识的能力。本课程的主要任务是让学生了解和掌握各种传感器的原理和应用，包括传感器的基本概念、工作原理、性能特点、测量电路和应用实例等。同时，该课程也涉及误差处理、弹性元件及抗干扰技术等方面的知识，旨在帮助学生全面了解传感器技术及其在工业中的应用。通过本课程的学习，学生可以获得比较全面而系统的传感器知识，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。同时，本课程也注重培养学生的实际操作能力，使学生能够熟练地应用传感器进行各种设计。2.教学目标（1）知识目标传感器的基本工作原理；常用传感器的外特性；常用典型传感器的应用电路；信号处理、变换接口电路的结构及工作原理。无线传感器网络体系结构及基本应用。（2）素质目标具有较强的责任心，自觉践行职业规范，能主动解决在项目实施过程中遇到的问题，具有钻研精神，善于思考问题，具备团队合作精神；在工作实践中，敢于提出与别人不同的创新见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点。具有自主学习和终生学习的观念。3.教学内容与要求章节实训学时习题第1章传感器概述1.1自动测控系统与传感器1.2传感器分类1.2.1按被测物理量分类1.2.2按传感器工作原理分类1.3传感器性能指标1.3.1静态特性1.3.2动态特性1.3.3性能指标1.4实训1.4.1电子秤静态特性测试1.4.2红外线传感器来人自动闪灯电路装配与调试1.5习题第2章温度传感器2.1温度测量概述2.2热电偶传感器2.2.1热电偶测温原理2.2.2热电偶的结构形式和标准化热电偶2.2.3热电偶测温及参考端温度补偿2.3金属热电阻传感器2.3.1热电阻的温度特性2.3.2热电阻传感器的结构2.4热敏电阻2.4.1热敏电阻的(Rtt)特性2.4.2负温度系数热敏电阻的性能2.4.3负温度系数热敏电阻的温度方程2.4.4负温度系数热敏电阻的主要特性2.5半导体温度传感器2.5.1二极管温度传感器2.5.2晶体管温度传感器2.6集成温度传感器2.6.1集成温度传感器基本工作原理2.6.2电压输出型集成温度传感器2.6.3电流输出型集成温度传感器2.7温度传感器应用实例2.7.1双金属温度传感器温度计2.7.2热电偶用于电加热炉温度控制2.7.3热敏电阻4通道温度测量电路2.7.4集成温度传感器的应用2.7.5家用空调专用温度传感器2.7.6电冰箱、电冰柜专用温度传感器2.7.7热水器专用温度传感器2.7.8汽车发动机控制系统专用温度传感器2.8实训2.8.1熟悉集成温度传感器的性能指标2.8.2电冰箱温度超标指示电路的装配与调试2.9习题第3章力传感器3.1弹性敏感元件3.1.1弹性敏感元件的特性3.1.2弹性敏感元件的分类3.2电阻应变片传感器3.2.1电阻应变片的工作原理3.2.2电阻应变片的分类3.2.3电阻应变片的测量电路3.3压电传感器3.3.1石英晶体的压电效应3.3.2压电陶瓷的压电效应3.3.3压电元器件的并联和串联3.3.4压电测力传感器结构3.3.5单片集成硅压力传感器3.4电容式传感器3.4.1变极距式电容传感器3.4.2变面积式电容传感器3.4.3变介电常数式电容传感器3.5电感式传感器3.5.1自感式传感器3.5.2互感式传感器3.6加速度传感器3.6.1加速度传感器的组成3.6.2ADXL320双轴加速度传感器3.6.3物体移动或倾倒报警电路3.6.4MMA1220D单轴加速度传感器3.7力传感器应用实例3.7.1燃气灶压电晶体点火器3.7.2带温度补偿的压力电子开关3.7.3电阻应变片称重传感器3.7.4指套式电子血压计3.7.5CLYZ320型力敏传感器3.7.6手机和平板电脑的横竖显示转换3.8实训3.8.1电阻应变片力传感器的装配与调试3.8.2LED条图显示压力计电路的装配与调试3.9习题第4章光电式传感器4.1光电效应4.1.1外光电效应4.1.2内光电效应4.1.3光生伏打效应4.2光电器件4.2.1光电管和光电倍增管4.2.2光敏电阻4.2.3光电二极管和光电晶体管4.2.4光电池4.2.5光电元器件的特性4.2.6光耦合器件4.3红外线传感器4.3.1概述4.3.2热释电型红外传感器4.4色彩传感器4.5CZGGD500系列紫外火焰传感器4.6核辐射传感器4.7光纤传感器4.7.1光纤传感元器件4.7.2常用光纤传感器4.7.3光纤传感器水源检测设备4.8光传感器应用实例4.8.1自动照明灯4.8.2物体长度及运动速度的检测4.8.3红外线自动水龙头4.8.4手指光反射测量心率方法4.8.5条形码与扫描笔4.8.6插卡式电源开关4.8.7虚拟现实三维空间跟踪球4.9实训4.9.1熟悉常用光敏元器件的性能指标4.9.2测光文具盒电路的装配与测试4.10习题第5章图像传感器5.1CCD图像传感器5.1.1CCD5.1.2CCD图像传感器的结构及原理5.1.3CCD图像传感器的应用5.2CMOS图像传感器5.2.1CMOS型光电转换器件5.2.2CMOS图像传感器的结构及原理5.2.3CMOS图像传感器的应用5.3CCD和CMOS图像传感器应用实例5.3.1证件自动打印机5.3.2数字摄像机5.3.3数码相机5.3.4平板电脑和手机摄像头5.3.5车辆牌照自动识别5.3.6光纤内窥镜5.3.7二维码与识读设备5.4实训5.4.1工作现场图像传输网络的安装与调试5.4.2汽车倒车提醒和后视电路的装配与调试5.5习题第6章霍尔传感器及其他磁传感器6.1霍尔传感器工作原理6.1.1霍尔效应6.1.2霍尔元器件的主要技术参数6.2霍尔传感器6.2.1霍尔开关集成传感器6.2.2霍尔线性集成传感器6.3其他磁传感器6.3.1磁阻元器件6.3.2磁敏二极管6.3.3磁敏晶体管6.4霍尔传感器及其他磁传感器应用实例6.4.1霍尔汽车无触点点火器6.4.2霍尔无刷直流电动机6.4.3磁卡及磁卡阅读器6.4.4地震动传感器6.5实训6.5.1干簧管开门播放音乐电路的装配与调试6.5.2磁感应强度测量仪电路的装配与调试6.6习题第7章位移传感器7.1机械位移传感器7.1.1电位器式机械位移传感器7.1.2电容式机械位移传感器7.1.3螺线管电感式机械位移传感器7.1.4差动变压器式机械位移传感器7.2光栅位移传感器7.2.1莫尔条纹7.2.2光栅位移传感器的结构及工作原理7.2.3光栅位移传感器的应用7.3磁栅位移传感器7.4热释电式自动门开关电路7.5磁电式转速传感器7.6导电式液位传感器7.7流量及流速传感器7.7.1电磁式流量传感器7.7.2涡轮式流速传感器7.8降雨量测量7.9实训7.9.1灯光照射测转盘转速7.9.2太阳能热水器水位报警器的装配与调试7.10习题第8章气体和湿度传感器8.1气体传感器8.1.1半导体气体传感器8.1.2固体电解质式气体传感器8.1.3接触燃烧式气体传感器8.1.4电化学式气体传感器8.1.5集成型气体传感器8.1.6烟雾传感器8.2湿度传感器8.2.1概述8.2.2陶瓷湿度传感器8.2.3有机高分子湿度传感器8.2.4半导体湿度传感器8.2.5含水量检测8.3气体和湿度传感器的应用8.3.1煤气浓度检测电路8.3.2柔性传感器8.3.3自动去湿装置8.3.4空气湿度检测电路8.4实训8.4.1结露报警电路的装配与调试8.4.2酒精测试仪电路的装配与调试8.5习题第9章几种新型传感器9.1生物传感器9.1.1概述9.1.2生物传感器的工作原理及结构9.1.3生物芯片9.2无线电波与微波传感器9.2.1无线电波特性9.2.2微波水分计9.2.3微波温度传感器9.2.4多普勒雷达测速9.2.5ETC9.2.6非接触式公交IC卡和读写器9.3超声波传感器9.3.1超声波传感器的物理基础9.3.2超声波换能器及耦合技术9.3.3超声波传感器的应用9.4机器人传感器9.4.1机器人与传感器9.4.2机器人传感器的分类9.4.3触觉传感器9.4.4接近觉传感器9.4.5视觉传感器9.4.6听觉、嗅觉、味觉及其他传感器9.5语音识别和人像识别9.5.1语音识别9.5.2人像识别9.6指纹传感器9.6.1指纹识别技术9.6.2指纹传感器FCD4B149.7触摸屏9.7.1触摸屏技术9.7.2多点触控滑屏的应用9.8微机电系统9.8.1微机电系统的特点9.8.2声表面波叉指换能器9.8.3叉指换能器振荡器式微传感器9.9实训9.9.1参观、使用和体会新型传感器的功能9.9.2敲击报警器电路的装配与调试9.10习题第10章智能传感器10.1智能传感器概述10.1.1智能传感器的功能10.1.2智能传感器的层次结构10.2计算型智能传感器10.3特殊材料型智能传感器10.4几何结构型智能传感器10.5多传感器融合系统10.5.1多传感器融合10.5.2数据融合10.5.3空中交通管制多传感器融合系统10.5.4四旋翼飞行器自稳多传感器融合系统10.6模糊传感器10.6.1模糊语言和模糊传感器结构10.6.2模糊传感器的应用10.7智能传感器实例10.7.1DSTJ3000智能压力传感器10.7.2气象参数测试仪10.7.3汽车制动性能检测仪10.7.4轮速智能传感器10.7.5车载信息系统10.7.6虚拟仪器10.8实训10.8.1模糊洗衣机体验10.8.2智能压阻压力传感器体验10.9习题第11章传感器网络11.1传感器网络概述11.2传感器网络信息交换体系11.3OSI开放系统互连参考模型11.3.1OSI参考模型的层次结构11.3.2OSI参考模型各层规范的功能11.4传感器网络通信协议11.4.1汽车协议11.4.2工业网络协议11.4.3