传感器与工程测量-机制-课程教学大纲

【传感器与工程测量】【SensorandEngineeringMeasurement】一、基本信息（必填项）课程代码：【2080467】课程学分：【3】面向专业：【机械设计制造及其自动化】课程性质：【系级必修课】开课院系：机电学院机械工程系使用教材：【传感器技术与应用魏学业主编华中科技大学出版ISBN9787568050128】主要教材：【传感器技术与应用魏学业主编华中科技大学出版ISBN9787568050128】辅助教材：传感器与检测技术（第3版）胡向东机械工业出版社ISBN9787111587712参考教材：传感器技术与应用（第2版）贾海瀛高等教育出版社ISBN9787040529715课程网站：先修课程：【模电电路】，【数字电路】，【大学物理】，【电工技术基础】二、课程简介《传感器与工程测量》是一门综合性、实践性强的工程技术课程，旨在培养学生掌握传感器的基本原理、测量技术及其在工程领域中的应用。本课程将深入介绍各类传感器的结构、工作原理、性能特点以及选择和使用方法，同时还将探讨现代测量技术的基本理论和方法，包括测量误差分析、数据处理技巧以及测量系统的设计与实施。通过学习，学生不仅能够掌握传感器与测量技术的基础理论知识，还能够通过实验操作和项目实践，提升动手能力和解决实际问题的能力。此外，课程还将注重培养学生的创新思维和团队合作精神，为他们在未来的工程实践和科学研究中奠定坚实的基础。本课程适合工程类专业的本科生学习，尤其是土木工程、机械工程、电子工程等相关专业的学生。通过学习，学生将能够更好地理解和应用传感器与测量技术，为未来的职业发展和社会服务做好充分准备。三、选课建议本课程适合机械设计制造及其自动化专业、智能制造方向、工业机器人应用方向的本科生授课，要求学生具有数学、物理、化学、模拟电路、数字电路的基础知识。四、课程教学目标本课程为我校机械设计制造及其自动化专业、智能制造方向、工业机器人应用方向的专业课，通过本课程的学习，使学生了解传感器与检测技术的地位与作用，传感器与检测技术的基础知识，以及传感器与检测技术的应用示例。掌握测量的基础知识、传感器技术和检测技术的基础知识，以及他们的应用设计基础。为学生进行课题研究、撰写学位论文及毕业后从事控制工程、测控技术与仪器、检测技术与仪表、自动化方面等方面的进一步研究和实际应用打下坚实的理论基础。五、课程教学目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程教学目标L01、工程知识（工程论证要求1）L011.能将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决传感器技术问题的恰当表述教学目标1L012.能针对传感器建立合适的数学计算模型，并利用恰当的计算方式进行正确求解L02、问题分析（工程论证要求2）L021.能识别和判断复杂传感器技术等工程问题的关键环节和参数教学目标2L022.能认识到解决复杂传感器技术工程问题有多种方案可选择L023.能正确表达传感器技术工程问题的解决方案L024.能运用基本原理，分析互换性工程问题的影响因素，证实解决互换性工程问题的合理性L03、设计/开发解决方案（工程论证要求3）L031.能够通过建模进行传感器类型及相关技选择教学目标3L032.能够结合工程资料进行传感器技术工程方案进行优选标注，体现创新意识L04、研究（工程论证要求4）L041.能够基于传感器技术，根据对象特征，选择研究路线，设计可行的互换性实验方案教学目标4L042.、能选用或搭建实验装置，采用科学的实验方法，安全开展实验L043.能正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联，建模、分析和解释，获取合理有效的结论L05、工程与社会（工程论证要求6+思政L0411+L0413）L051.掌握相关国际标准和国家标准法规制定的依据，以及为什么要这样制定的理由L052.掌握标准化的意义及基本原理教学目标5L06、职业规范（工程论证要求8+思政L0413）L061.理解电气工程师职业道德和规范构成与培养L062.熟悉机电气工程师职业道德和规范的认知L063.掌握电气工程师职业道德和规范对问题分析原则教学目标6六、课程内容序号单元（章节）知识点能力要求推荐学时1基础知识测量的基本概念和分类了解4电参数测量的基本原理和方法理解非电量参数测量的分类和基本原理掌握测量电路的介绍掌握自动检测系统的组成理解2电阻式传感器电阻式温度传感器的原理掌握6应变电阻式传感器的原理掌握热敏式传感器的原理掌握测量电路和应用掌握3电感式和电容式传感器电感式传感器的原理和特性掌握6电容式传感器的原理和特性掌握两种传感器的测量电路和应用掌握4热电偶传感器热电偶传感器的组成掌握4热电偶传感器的基本原理掌握热电偶传感器的基本特性掌握热电偶传感器的测量电路和应用掌握5压电式传感器和霍尔式传感器压电式传感器的原理掌握4压电式传感器的测量电路和应用掌握霍尔式传感器的原理掌握霍尔式传感器的测量电路和应用掌握6流量式传感器流量的基础知识、常用的流量传感器和流量计理解4流量传感器和流量计的主要组成、工作原理和测量方法掌握7超声波传感器和红外传感器超声波传感器的原理掌握4起声波传感器的应用掌握红外传感器的原理掌握红外传感器的应用掌握8光电式传感器光电效应及光电传感器的分类理解4电荷藕合传感器（CCD）、光电编码器、计量光栅等传感器的原理及应用掌握9化学传感器和集成式温度传感器气敏传感器和湿敏传感器，介绍两种传感器的基本概念和分类，给出他们的工作原理和典型应用理解4AD590集成式温度传感器、DS18B20集成式温度传感器，并重点分析每种温度传感器的基本原理和典型应用掌握10检测技术基础知识检测技术的基本概念部分，主要讲解检测技术的定义、作用和发展方向了解4系统误差、随机误差和粗大误差从发现误差的角度进行讲解，同时对测量不确定度进行讲解掌握最小二乘法、一元线性拟合、多元线性拟合和曲线拟合的基本理论掌握11温度和振动参数检测技术温标及其测温的方法掌握2振动的分类，要测量的基本参数，单自由度系统和由基础去过产生的受迫振动原理，测量方法和应用掌握12物位检测技术物位测量的分类了解1液位的检测方法和料位的检测方法。掌握13运动量检测技术运动量检测包括的范围了解1几个运动量参数的检测方法和一些应用实例掌握七、课内实验名称及基本要求（选填，适用于课内实验）序号实验项目名称目标要求与主要内容实验时数实验类型1光电传感器实验理解和掌握光电传感器的基本工作原理。学会如何正确连接和使用光电传感器。通过实验验证光电传感器的基本特性，如光照强度与输出电压或电流的关系。2验证型2霍尔电流传感器实验理解和掌握霍尔效应的基本原理以及霍尔传感器的工作原理。学会如何识别不特定故障，并排除故障后正确连接和使用霍尔电流传感器。通过实验验证霍尔电流传感器与被测电流之间的关系，并理解其测量原理。2综合型3红外温度传感器实验理解掌握红外温度传感器的工作原理及其特点。学会如何识别不特定故障，并排除故障后正确连接和使用红外温度传感器。通过实验验证红外温度传感器与温度之间的对应关系，了解其在不同温度下的输出特性。2综合型4视觉传感器实验理解和掌握视觉传感器（如摄像头、图像传感器等）的基本工作原理和性能指标。学会识别不特定故障，并排除故障后正确连接和使用视觉传感器，包括摄像头的安装和调试。通过实验验证视觉传感器在图像捕捉、处理和识别方面的能力。2综合型5温湿度传感器实验学会如何正确连接和使用温湿度传感器。通过实验验证温湿度传感器在实际环境中的性能，包括测量范围、准确性和稳定性。培养学生的实验操作能力、数据处理能力和观察分析能力。2综合型6PT100温度传感器实验学会如何正确连接和使用PT100温度传感器。学会如何识别不特定故障，并排除故障后正确验证PT100温度传感器在不同温度下的电阻值变化，并了解其与温度之间的对应关系。培养学生的实验操作能力、数据处理能力和观察分析能力。2综合型7振动幅值传感器实验学会如何正确连接和使用振动幅值传感器。学会如何识别不特定故障，并排除故障后正确验证振动幅值传感器在测量机械振动中的应用，了解其测量范围和精度。培养学生的实验操作能力、数据处理能力和观察分析能力。2综合型8气压传感器实验学会如何正确连接和使用气压传感器。学会如何识别不特定故障，并排除故障后正确验证气压传感器在不同气压条件下的输出响应，评估其测量精度和稳定性。培养学生的实验操作能力、数据处理能力和观察分析