工业机器人技术专业《传感器与检测技术》课程标准

《传感器与检测技术》课程标准二级学院：智能制造与信息工程学院执笔人：罗剑审核人：制定日期：2022年7月陕西能源职业技术学院一、课程信息表1课程信息表课程名称《传感器与检测技术》开课院部智能制造与信息工程学院课程代码考核性质考试前导课程《电工电子技术》后续课程《工业机器人系统集成与维护》、《PLC与电气控制技术》总学时52课程类型理论课是□实践课是□理论+实践是□理实一体化是R适用专业工业机器人技术、电气自动化技术二、课程性质本课程是智能专业（群）内工业机器人技术专业的一门专业必修课，采用理实一体化的教学方式，对接专业人才培养目标，面向电气设备安装工、生产线操作工、控制系统系统运维人员等工作岗位，培养学生选择、应用、调试和维护各类传感器，构建各种检测系统和对自动检测系统的分析、调试能力。为岗位需求提供职业能力，为培养技术技能人才提供保障。2.课程功能定位表2课程功能定位分析对接的工作岗位对接培养的职业岗位能力三、课程目标与内容1.课程总目标通过本门课程的学习，使学生获得自动检测技术的一些基本概念、基本理论和方法，学生通过运用自动检测技术的技术方法、思维方式结合具体情况进行实践，能达到理论联系实际、活学活用的基本目标，提高其实际应用技能，并使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的项目分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识。2.课程具体目标知识目标通过学习，学生能够熟悉掌握电阻式、压电式、磁电式、电容式、电感式等常用传感器的基本物理效应、工作原理及其典型结构，掌握实际工程应用中自动检测环节常用的各种传感器的使用、安装方法及校验方法，并建立完整的自动检测技术概念，了解自动检测系统的分析、调试的方法。技能目标（1）能够根据检测要求合理选用各种类型的传感器并正确安装；（2）能够根据被测信号的特点，用不同类型的传感器设计合理的检测电路；（3）能够根据生产工艺要求对检测环节进行参数、技术指标的测试与校正；（4）能够根据系统的设计要求及技术指标分析和调试自动检测系统。素质目标（1）通过学习养成积极思考问题、主动学习的习惯；（2）通过学习培养较强的自主学习能力和解决问题的能力；（3）通过学习学会收集、分析、整理参考资料的技能，培养对新技术信息的掌握能力；（4）通过学习能够设计一般工作计划，行动方案；（5）通过学习培养学生掌握安全生产、文明生产与环境保护的相关规定及内容；通过学习培养良好的团队合作精神，乐于助人；（6）通过学习养成养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风。表3课程教学目标与内容序号毕业要求指标点知识目标技能目标素质目标教学内容1熟悉电气设备、仪器仪表的参数标准。1.了解自动检测系统基本概念；2.掌握传感器基本知识。1.能够指出系统组成并画组成框图；2.能够进行传感器性能评估、校准与误差处理。通过学习养成积极思考问题、主动学习的习惯；具备查阅资料的能力。1.自动检测系统；2.传感器基本知识。2掌握常见传感器工作原理和选型、安装、日常调校的方法；能按照图纸进行元件布设与插件。掌握电阻应变式传感器、电容式、电感式、磁电式、压电式、光电式等传感器的原理、结构、使用方法。1.能够独立完成金属应变片直流单臂、半桥、全桥电路的搭建；2.能够根据行业规范对传感器进行安装、调试；3.能够对所学各种压力传感器进行识别、选型、使用。通过学习培养良好的团队合作精神，严谨的工作作风。1.电阻应变式传感器结构，分类，原理、电路及典型应用；2.电容式传感器结构，分类，原理、电路及典型应用；3.电感式传感器结构，分类，原理、电路及典型应用；4.电动势式传感器，包括磁电、压电、霍尔传感器的结构原理及典型应用；4.光电式传感器结构，分类，原理、电路及典型应用；3掌握常见传感器工作原理和选型、安装、日常调校的方法。1.掌握温度的标定及检测方法；2.掌握常见温度传感器的原理、结构、使用方法。3.掌握流量检测的意义及方法；4.掌握常见流量传感器的测量原理及使用方法；5．掌握常见数字式传感器的检测原理及使用方法。1.能初步构建温度、流量、物位、压力等工业物理量的检测系统；2.能够温度、流量、压力、位移检测系统及传感器进行正确安装。通过学习培养学生掌握安全生产、文明生产与环境保护的相关规定及内容。1.温度检测，包括热电阻、热电偶、热敏电阻、集成温度传感器和红外测温；2.流量检测，包括直接式、差压流量计、转子流量计、旋涡流量计、容积式流量计的流量检测原理、方法和注意事项；3.数字式传感器，包括光栅、磁栅、光电码盘等常用于机械位移检测的传感器原理及使用注意事项。4掌握常见传感器工作原理和选型、安装、日常调校的方法。1.熟悉相关行业的常见标准、规程；2.了解传感器及检测技术的发展趋势能对案例中的监控系统进行分析、基本参数判断辩证思维、保护环境、安全施工传感器综合应用案例：楼宇监测监控系统，煤矿安全监控系统，汽车监控系统表4课程教学安排序号项目任务教学内容重点、难点课程思政元素学时11.检测技术基础知识1.1自动检测系统认识1.1.1自动检测系统组成1.1.2自动检测系统控制环节特性重点：自动检测系统的组成难点：自动检测系统的组成各个结构的功能传感器在检测系统的作用突出反应核心部件的功能，映射中国共产党引导中国人民走向民族复兴的必要性；传感器的产业发展和高科技民族工业相对落后的现状激发学生的爱国情怀；国家2025中国制造发展战略和智能制造中传感器在技术层面所起到的核心作用，使学生树立基于行业的远大理想。21.2数据处理1.2.1.误差的表示1.2.2.误差的分类1.2.3.误差的处理重点：误差的性质分类难点：随机误差的数据结果表达21.3认识传感器1.3.1传感器定义、组成1.3.2传感器静态特性指标1.3.3传感器动态特性指标重点：传感器的组成及其分类难点：传感器的特性指标222.电阻式传感器2.1应变式传感器的测量原理2.1.1电阻应变片的结构2.1.2电阻应变片的分类重点、难点：电阻应变传感器的基本原理分类传感器在大国重器中的典型工业应用提升学生的民族自豪感；电路分析过程锻炼学生精益求精职业态度；传感器技术参数及选型中量程、准确度、稳定性存在的辩证逻辑的理解；传感器的安装维护要求学生严谨踏实的工作作风和安全生产、规范作业意识；传感器在高新科技领域的应用方法和数据融合综合应用技术锻炼学生的创新思维。22.2电阻应变片的测量电路及误差补偿2.2.1电桥平衡2.2.3电桥输出分析2.2.3误差补偿分析重点：全桥测量电路输出特性难点：温度误差补偿的原理及方法22.3电阻式传感器的应用2.3.1力的测量2.3.2液位测量2.3.3其他应用重点、难点：电阻应变片的粘贴方式233.电感式传感器3.1差动变压器式传感器3.1.1自感式传感器3.1.2差动变压器式传感器3.1.3差动变压器式传感器测量电路重点：差动螺线管零点残余电压的消除难点：相敏检波电路23.2电涡流式传感器3.2.1工作原理3.2.2涡流特性3.2.3电涡流传感器应用重点：涡流基本特性难点：高频反射原理244.电容式传感器4.1电容传感器测量原理4.1.1自容式传感器分类及输出特性4.1.2差动电容重点：电容传感器分类难点：差动原理24.2电容传感器的测量电路4.2.1电容传感器输出电路4.2.2电容式传感器的应用重点：双T型交流电桥难点：非线性误差的消除255.电动势式传感器5.1磁电式传感器5.1.1工作原理5.1.1基本特性5.1.1测量电路及应用重点：磁电原理难点：误差补偿方法25.2压电式传感器5.2.1压电效应及压电材料5.2.2压电式传感器测量电路5.2.3压电式传感器应用重点：压电材料特性难点：等效电路45.3霍尔式传感器5.3.1霍尔效应及元件5.3.2霍尔元件基本特性5.3.3霍尔传感器应用重点：霍尔效应难点：霍尔元件温度补偿方法266.光电式传感器6.1光电器件6.1.1光电效应6.1.2光电倍增管、光电管6.1.3光敏晶体管、光电池重点：不同器件的应用差别难点：各元件光电特性26.2光电耦合器件及光纤6.2.1电荷耦合器件6.2.2光导纤维重点：光纤传光原理难点：电荷耦合器件原理277.温度检测7.1热电阻、热电偶7.1.1温度与温标7.1.2热电阻式传感器7.1.3热电偶传感器重点：热电阻传感器和热电偶传感器难点：热电偶的冷端补偿47.2热敏电阻、集成温度传感器7.2.1热敏电阻7.2.2集成温度传感器AD590和智能温度传感器。重点：热敏电阻材料难点：集成温度传感器的应用27.3非接触式测温7.3.1热辐射基本定律7.3.2基尔霍夫定律7.3.3黑体辐射定律重点：辐射式高温测量难点：热辐射基本定律288.流量检测8.1差压流量计8.1.1流量的定义、检测方法、分类8.1.2差压测量原理：节流现象8.1.3组成及安装重点：节流现象难点：差压测量输出28.2其他流量计8.2.1电磁流量计8.2.2旋涡流量计8.2.3涡街流量计8.2.4超声波流量计重点：各类流量计原理难点：各类流量计的使用场合及要求28.3质量流量8.3.1直接式8.3.2间接式重点、难点：间接输出关系299.数字式传感器9.1光栅传感器9.1.1光栅测距原理9.1.2细分及辨向技术重点：光栅测量原理难点：辨向电路29.2光电编码器9.2.1光电码盘9.2.2光电码盘的应用重点、难点：光电编码器的角位移与数字量输出的关系29.3感应同步器9.3.2磁栅测量原理9.3.2感应同步器信号处理方式9.3.3感应同步器的应用重点、难点：感应同步器测量原理21010.传感器综合应用10.1综合应用案例分析10.1.1楼宇综合自动化系统10.1.2煤矿安全监控系统10.1.3汽车综合监控系统重点：系统结构及传感器的重要作用难点：安装布设要求通过对质量、规则、标准、流程的执着追求，从而不断提升传感器产品的品质；提升学生综合分析及自主学习查阅资料的意识。2四、课程考核课程考核采用过程考核和考试相结合。考核方式和混合教学模式相适应，全面考核学生的学习态度、学习过程以及学生的工作能力等，以达到检验教学效果和促进教学的目的。每项考核内容各有侧重，既增进学生对专业理论知识的掌握，又要强调学生对知识的综合应用能力的掌握，以凸显课程教学培养目标。课程总成绩（100%）=过程性考核成绩（70%）+考试成绩（30%）。过程性考核成绩（70%）=出勤、课堂表现（20%）+作业（20%）+课内实验（实训）任务（30%）。出勤、课堂表现成绩=出勤成绩+课堂表现成绩，出勤成绩=20×签到次数/上课总次数，课堂表现优秀+1、表现差-1，出勤、课堂表现成绩不低于0分、不高于20分；作业成绩=0.2×∑项目作业分数/项目数；课内实验（实训）成绩=0.3×∑项目实验（实训）分数/项目数。五、实施要求1.授课教师基本要求传感器与自动检测技术课程教学，要求一支专兼教师比例，学缘结构，年龄结构，职称及职业资格结构合理的教学团队。授课教师应具有电气类和控制类专业本科及以上学历，助教及以上职称，具有高等教师资格，（1）课程负责人：要求“双师型”素质，具备高校教师资格证书，具备硕士研究生或以上学历或学位，讲师或以上职称，五年以上教学经历。（2）任课教师：具备相关专业本科或以上学历，具备高校教师资格证书，助教或以上职称，熟悉自动控制系统和传感器原理、结构、选型及使用。通过各种渠道，提升教师职教理论水平和专业技术水平，培养教师综合职教能力；结合“工读交替”，鼓励教师企业实践与挂职锻炼；鼓励教师参加国内进修培训；走出去、请进来相结合；鼓励青年教师参加各种教学竞赛；密切校企合作，优化师资结构。2.实践教学条件要求为了保证理论与实践操作密切结合，本课程需要制图测绘专用教室，可满足机械制图实践教学使用。（1）校内实训室表5传感器与检测实训室实训室（中心）名称传感与检测实训室面积60m2序号核心设备数量备注1传感器系统综合实验装置12台2CRT数字读出示波器12个3电脑12台4各类传感器模块12套（2）校外实习基地表6电机与电气控制课程校外实习基地序号校外实训基地名称合作企业名称校外实训基地功能接纳学生人数备注1陕西能源职业技术学院天津安捷物联科技股份有限公司校外实习基地天津安捷物联科技股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习40紧密合作型2陕西能源职业技术学院华羿微电子股份有限公司校外实习基地华羿微电子股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习100一般合作型3陕西能源职业技术学院西安西拓电气股份有限公司校外实习基地西安西拓电气股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习20一般合作型4陕西能源职业技术学院陈家山煤矿校外实习基地铜川矿务局陈家山煤矿认识实习、毕业实习、顶岗实习100紧密合作型5陕西能源职业技术学院陕西润中清洁能源有限公司校外实习基地陕西润中清洁能源有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习80紧密合作型3.教学方法与策略传感器与自动检测是一门理论与实践相结合的课程，为突出课程的实践性和职业性，本课程倡导教学方法的多样化。力图通过教师、学生和企业兼职教师密切配合，综合运用各种方法共同完成学习目标与任务。本课程主要采用项目导向、任务驱动法方法，辅助采用案例教学、学生互评、专题讲座、企业实习、参观等方法。（1）项目导向、任务驱动在课程中根据不同企业生产需要，选定若干传感器应用检测电路设计项目，以此为导向，让学生完成电路设计的整个过程，以培养学生电子产品的设计装配岗位应有的技能。在课程（工作过程）的每个阶段，制定具体任务，使学生根据指定的要求设计不同的方案，并挑选出最佳方案制作完成电路并调试成功。（2）过程评价每制作一个电路，各组同学进行互评，相互查缺补漏，以达到知识互补，培养团队协作能力，同时作为过程评价和项目驱动的重要形式。（3）案例教学在课堂引入大量的案例进行教学，使学生对各类传感器应用检测电路设计流程有充分的了解。扩展学生对各类电路了解的知识面。（4）专题讲座邀请企业高级技术人员和研究人员定期到校举办讲座，介绍最新的产品技术发展动态，和师生进行近距离的交流，邀请企业人员