《测控电路》教学大纲

《测控电路》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05157261课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程：模拟电子技术、数字电子技术后续课程：测控仪器设计、测控系统综合设计适用专业：测控技术与仪器开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明本课程是测控技术与仪器专业本科学生的专业选修课。通过本课程的学习，使学生掌握基本的测控电路理论，掌握常用测控电路的分析、设计和应用方法，能够熟练运用电子技术解决测量与控制中的任务，并对测控系统整体及测控电路在其中的作用有一定能了解，为今后从事本专业的技术和研究工作打下坚实的基础。本课程注重基本理论知识的深入学习，重在培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，强调理论、分析设计方法、工程应用三者之间的协调，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：能理解测控电路系统及各特定单元电路的概念、功能、组成及其工作原理、性能特点，能识别各种测控单元电路的实现功能，并能解释其工作过程。课程目标2：能应用电路原理推导各种测控单元电路输入输出间关系表达式，提出实现特定功能性能所需满足的电路参数配置条件，分析影响测控电路性能的关键因素。课程目标3：具有获取课程相关信息和资源的能力；能根据特定功能性能要求，设计相应的测控电路单元或系统；具有较强的学习和适应能力，能够不断开拓创新。课程目标4：具有坚定正确的政治方向，热爱祖国，具有为国家富强昌盛而努力奋斗的坚强意志，有强烈的事业心和奉献精神，有高度的社会责任感和职业道德，具有较强的工匠精神；具有健康的体魄、良好的心理素质、正确的审美观念和劳动观念，形成良好的劳动习惯，能适应仪器仪表生产制造及应用环境；具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、价值效益意识、求实创新意识等专业素质。三、课程目标与毕业要求《测控电路》课程教学目标对测控技术与仪器专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析测控领域复杂工程问题，以获得有效结论。2.2能根据数学、自然科学和工程科学的基本原理分析测控领域复杂工程问题，并针对具体对象分析系统各个环节特性，获得多种解决方案。课程目标1：能理解测控电路系统及各特定单元电路的概念、功能、组成及其工作原理、性能特点，能识别各种测控单元电路的实现功能，并能解释其工作过程。课程目标2：能应用电路原理推导测控单元电路输入输出间关系表达式，提出实现特定功能性能所需的电路参数配置条件，分析影响测控电路性能的关键因素。M3.设计／开发解决方案：能够设计针对复杂测控工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统和单元（部件），并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3.2能够运用相关工程知识，设计满足特定工程需求的系统、单元（部件）。课程目标3：具有获取课程相关信息和资源的能力；能根据特定功能性能要求，设计相应的测控电路单元或系统；具有较强的学习和适应能力，能够开拓创新。课程目标4：具有坚定的政治方向，热爱祖国，具有为国家富强昌盛而努力奋斗的坚强意志，有强烈的事业心和奉献精神，有高度的社会责任感和职业道德，具有较强的工匠精神；具有健康的体魄、良好的心理素质、正确的审美观念和劳动观念，形成良好的劳动习惯，能适应仪器仪表生产制造及应用环境；具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、价值效益意识、求实创新意识等专业素质。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.绪论1.测控电路的功用及对测控电路的主要要求2.测控电路的输入信号与输出信号3.测控电路的类型与组成4.测控电路的发展趋势5.课程的性质、内容与学习方法教学要求：了解测控电路的功用和发展趋势；掌握测控电路的类型、组成及要求；掌握测控电路的输入输出信号。重点:测控电路类型和组成、输入输出信号。难点:对测控电路的要求。201、42.信号放大电路2.1集成运算放大器基础知识；2.2基本测量放大电路；2.3特殊功能放大电路。教学要求：了解用集成运算放大器组成的各种形式的放大电路，掌握其工作原理及运行特性；掌握分析基本测量放大电路的方法；掌握典型的特殊功能放大器的电路原理和分析方法。重点:测量放大电路的基本要求与类型、稳零放大电路、高输入阻抗放大电路、高共模抑制比放大电路；电桥放大电路。难点:隔离放大电路及增益可调放大电路。421、2、33.信号转换电路3.1电压电流转换电路3.2电压/频率转换电路3.3模拟数字转换电路教学要求：掌握电压电流转换电路的基本原理和设计方法；掌握电压/频率转换电路的基本原理和设计方法；掌握模拟数字转换电路的基本原理。重点:电压电流转换电路；电压/频率转换电路。难点:电压/频率转换电路；模拟数字转换电路。421、2、34.信号处理电路4.1电压比较器4.2峰值与绝对值检测电路4.3调制与解调电路4.4滤波电路教学要求：掌握电压比较器、峰值与绝对值检测电路的基本原理与电路设计方法；了解调制解调电路的基本工作原理；掌握各种滤波电路的基本原理与设计方法。重点:电压比较器；峰值与绝对值检测电路；滤波电路。难点:峰值与绝对值检测电路；调制与解调电路；滤波电路。441、2、35.信号细分与辨向电路5.1直传式细分电路5.2平衡补偿式细分电路教学要求：掌握直传式细分电路的基本原理；掌握平衡补偿式电路的基本原理。重点:直传式细分电路；平衡补偿式细分电路。难点:直传式细分电路；平衡补偿式细分电路。201、2、3控制输出与信号传输电路6.1功率开关驱动电路6.2继电器6.3电流环电路6.4串行通信接口电路教学要求：掌握功率开关驱动电路的基本原理及设计方法；掌握电流环电路的基本原理；掌握常用的串行通信接口电路的基本特点。重点:功率开关驱动电路；电流环电路；串行通行接口电路。难点:功率开关驱动电路；串行通信接口电路。402、3、4测控电路的设计与实现7.1测控电路中的抗干扰技术7.2测控电路设计的基本思路与方法7.3测控电路应用实例教学要求：了解测控电路中常用的抗干扰设计方法；了解测控电路设计的基本思路与方法。重点:测控电路应用实例。难点:测控电路中的抗干扰技术；测控电路设计的基本思路与方法。4合计2482.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.电桥放大电路实验内容：设计、搭建电桥放大电路并进行测试、数据分析比较。实验要求：了解电桥放大电路的外部特性和主要参数，掌握电桥放大电路的工作原理、主要参数和基本设计调试方法，掌握电路测试数据的分析方法。21、2、32.电压/频率转换电路实验内容：设计、搭建电压/频率转换电路并进行测试、数据分析比较。实验要求：了解电压/频率转换器的工作原理和压频转换芯片的外部特性，掌握压频转换电路的设计、调试和数据分析方法。21、2、33.电压比较器实验内容：设计、搭建电压比较器并进行测试、数据分析比较。实验要求：了解电压比较器的工作原理和应用场合，掌握设计和调试其电路的基本方法，掌握电路测试数据的分析方法。21、2、34.滤波电路实验内容：设计、搭建滤波电路并进行测试、数据分析比较。实验要求：掌握滤波电路的基本原理，学会设计滤波电路，掌握其电路的调试和数据分析方法，深刻理解截止频率的概念。21、2、3合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、网络资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。课堂授课主要以引导式教学方式为主，根据工程实际提出问题，再以原有专业基础知识（模电、数电）分析问题，引导学生提出初步解决方案，再分析方案优缺点，进一步优化方案直至得到完整实用的测控电路单元或系统，提高学生的设计能力和知识掌握的牢靠度；课堂授课注重工程实例讲解，启发学生多做各种测控电路单元或系统的比对分析及选型训练，提高学生的工程应用能力。在实验教学环节中，采用教师讲授和学生动手操作的方法，通过启发式教学、讨论式教学进一步培养学生网络化控制系统分析设计的基本理论、基本知识和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用软硬件设备；实验结束后，按规定对设备进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：史红梅.测控电路及应用[M].武汉:华中科技大学出版社.2019.2.参考书：（1）郝晓剑.测控电路设计与应用（第3版）[M].北京:电子工业出版社，2017.（2）李醒飞.测控电路[M].北京:机械工业出版社.2017.（3）徐耀松.测控电路及应用[M].北京:电子工业出版社.2018.3.期刊：（1）DmitriyProschenko,SergeyGolik,AlexeyChekhlenok,IrinaPostnova,YuriShchipunov,YuriKulchin.ASimpleSwitchedEthernetProtocolforHardReal-TimeCommunication[J].AdvancedMaterialsResearch.2013(677)：238-241.（2）\t"/kcms2/article/_blank"钱炳芸.基于单片机的模拟信号测控电路设计[J].\t"/kcms2/article/_blank"廊坊师范学院学报(自然科学版).\t"/kcms2/article/_blank"2019(04)：42-44.（3）张玉萍,李辰.“测控电路”课程的教学改革[J].电气电子教学学报.2018(12)：56-58.（4）孙红鸽,臧义,刘建娟.测控专业课程实践环节循环运行模式研究[J].电气电子教学学报.2021(10):46-48.（5）\t"/kcms2/article/_blank"涂云婷.双加热电阻柔性MEMS流速传感器的测控电路[J].\t"/kcms2/article/_blank"微纳电子技术.\t"/kcms2/article/_blank"2022(04)：341-3474.网络资源：（1）仪器仪表学报，中国仪器仪表学会，.（2）测控技术，北京长城航空测控技术研究所，（3）电测与仪表，哈尔滨电工仪表研究所，（4）测控网，七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标1234过程性考核课堂表现4（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√1111实验12（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√2352作业12（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√2451期中测试12（1）学期期中进行一次期中测试，满分100分。（2）以测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√2451期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核测控电路的组成及其工作原理，各部分电路的基本分析。（3）考试题型为：选择题、填空题、判断题、读图分析、简答和设计题等。√√√√1515255合计：100分22274110八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以作业评价、课堂讨论、课内实验、期中测试和期末大作业等方式对学生进行考核评价。考核总成绩由期末大作业成绩和过程性评价成绩组成。其中：期末大作业成绩为100分（权重60%），大作业题型主要以名词解释、简答题、分析题和设计题为主，主要考核学生对课程核心知识的综合掌握程度和分析应用能力；作业评价、课堂讨论、课内实验和期中测试等过程性评价成绩为100分（权重40%）。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现10笔记完整，积极