传感与检测技术2016课件 传感与检测技术课程计划内容-2014复习用学习资料

2014年《传感与检测技术》课程教学计划内容要点（可用作复习大纲）一、绪论1、传感与检测技术的地位、作用：传感器的位置与重要性，检测技术的具体作用与重要性；2、基本概念：测量、检测技术、传感器的定义与内涵；3、传感器的组成、分类：组成环节及各环节的作用、分类及其原因与意义；4、检测系统的一般构成：主要功能环节；5、检测技术的主要研究内容：原理、方法、系统、数据分析；6、检测方法分类：直接与间接测量及特点、绝对与相对测量及特点、开环与闭环测量及特点；偏差法、零位法、微差法及其特点；7、发展状况：传感器技术的发展状况、检测技术发展状况。二、误差理论及数据处理（不作要求）1、测量误差基本理论：定义和名词、来源、性质与分类、表示方法、测量精度2、数据处理：算术平均法、异常数据剔除、最小二乘法、函数误差计算、微小误差准则三、传感器与检测系统技术基础1、传感器的数学模型：理想传感器、静态模型、线性关系及其益处、动态模型、传递函数；2、静态特性与指标：线性度（工作直线拟合法与相应线性度及特点）、灵敏度、重复性、迟滞、分辨力、精度，决定工作能力的指标、衡量精度性能的指标；3、动态特性与性能指标：研究目的与方法、频响特性及性能指标、一、二阶系统的参数及取值；4、实现不失真测量的条件：幅值条件、相位；5、改善性能的措施*：结构、材料及参数的选择，差动技术、平均技术、稳定性处理、抗干扰、消减系差的测量方法、补偿与校正；6、传感器的标定*：概念、系统组成与要求、静态标定目的、关键和一般过程、动态标定目的四、电阻应变式传感器1、原理：应变效应、灵敏系数、材料影响与特点；2、应变片结构、种类、命名及黏贴*（不作要求）3、应变片的主要特性：灵敏系数、横向效应、动态响应、温度效应及温度补偿；4、测量电路-直流电桥：类型、电压灵敏度、非线性及补偿、温度补偿；5、应用：方式及特点，柱式和梁式力传感器的结构、特点，布片与电路连接；6、压阻式传感器：原理、结构，测量桥路与温度补偿。五、电容式传感器1、性能特点2、原理与结构类型及性能特点：变极距、变面积、变介质型结构与性能特点，差动结构与特点；3、等效电路与特殊问题：等效电路与特点，寄生电容、外界干扰与技术处理措施；4、测量电路：类型（电桥、调频、脉宽调制、运算放大）与特点；5、应用：性能优势，应用方式与典型实例方案六、电感传感器1、自感式传感器：原理、类型与结构、基本测量电路-电桥、应用；2、互感式传感器：原理结构、误差（零残电压）与因素、测量电路（相敏整流、相敏检波），典型应用；3、电涡流传感器：结构原理、类型与性能特点(系统构成、灵敏度影响因素)，电路、应用方案七、压电传感器1、原理：压电效应、正逆效应；2、器件与材料：主要材料与特点、方向性；3、等效电路和测量电路：电压源与电荷源，前置放大的作用、类型及特点、灵敏度及影响因素；4、合理使用：串、并联及特点、参数关系、适用场合；5、应用：加速度传感器、力传感器，典型应用。八、超声式传感器1、超声检测的物理基础：超声波的性能与特征（反射、穿透）；2、超声传感器：传感的原理、探头结构（直立、倾斜）及特点；3、电路：典型电路构成模块；4、应用：基本方法、特点（影响因素）。九、磁电式传感器1、类型与基本原理：动圈式、磁阻式及其特点；2、典型应用与测量电路十、霍尔式传感器1、原理与器件：霍尔效应、器件与材料、灵敏度与影响因素、主要技术参数；2、温度影响和不等位电势：产生原因、补偿方法；3、基本测量电路：串联、并联，驱动方式、输出；4、集成器件：开关型、线性型及特点5、应用：直接应用，间接应用与条件，典型应用。十一、热电式传感器热电偶传感器：热电效应、工作定律及作用、结构与种类、冷端处理问题与方法、应用；热电阻：金属热电阻及特点与测量电路、热敏电阻及其特点、应用方法。十二、光电式传感器1、光电效应：种类与对应器件；2、光电元件特点与特性：光电导器件、光伏器件、光电池，器件的工作特性(光照、光谱、时间、温度、伏安)，光源及特点；3、典型器件：光耦、开关、CCD的特点与应用；4、光电式传感器的应用：构成、类型、应用方法与典型应用；5、红外与红外探测器：概念、特点，测温原理、特性参数，光子型、热电型（热释电）；6、红外传感器应用：典型应用7、光纤波导原理：结构、种类、传光原理、参数(NA)；8、光纤传感器：组成成分、传感器类型；9、光纤传感器工作原理：信号调制的方式及特点；10、光纤传感器应用：典型应用方案十三、化学传感器气敏传感器：概述、工作机理与分类、电阻型半导体气敏元件结构、性能（灵敏度、选择性）影响因素、性能参数，非电阻型半导体气敏器件结构，应用；湿度传感器：湿度概念、表示法、分类、半导体陶瓷湿敏电阻感湿机理、器件特性参数、陶瓷湿敏传感器结构、应用问题-电源、加热器；离子敏传感器（不作要求）：ISFET的原理、结构、等效电路、性能参数、离子敏感膜、应用-溶液的电解质浓度。十四、数字式传感器概述：定义、特点、分类；光电编码器：结构及分类、增量式和绝对式的工作原理、特点、应用；光栅传感器：光栅结构、莫尔条纹及其作用，辨向原理，系统组成、应用特点；十五+十六、智能传感器和网络化标准（不作要求）1、智能传感器：概念、特点、功能、实现方式；2、接口标准：组成、作用、特点。十七、电学参量测量1、电压的数字测量：重要性，数字电压表的结构与应用方法（量程、分辨力、显示）；交流电压的测量方法（不作要求）；2、电流的间接测量：欧姆法；电流-磁场转换法-利用霍尔效应测电流的两种方法及其异同；3、电阻的测量：按阻值分类与相应测量法及特点，应用；4、电感、电容、电功率的测量（不作要求）：电桥法、谐振法测电容、电感；功率测量；5、频率/周期的测量方法：测频法和测周法、计数法的误差特点，测频系统的一般构成，提高精度的措施与方法-多周期同步；6、相位差的测量：脉冲计数法与误差特点及影响因素、提高精度的方法；基于FFT的方法和相关计算的测相法。十八、力、压力和力矩1、力的测量：一般方法的原理，电阻应变式测力方法、与压磁式、压电式测力的应用差异；2、力矩的测量：传递法及其系统组成、测量方法、误差、特点；3、压力的测量：电气式压力测量方法与装置及特点。十九、几何量、运动量测量1、长度测量：基本原则（阿贝）、非接触式尺寸测量、微小尺寸测量的技术方法；2、位移测量：位移、厚度测量与常用传感器；3、物位测量：概念、方法、类型（机械、电容、超声、磁致伸缩）及性能特点，适用场合；4、速度与转速的测量方法：时间、位移计算法(光闸、相关、空间滤波器)及特点、电磁式测速法，多普勒测速法；常用的电子式转速测量传感器-光电式、变磁阻式、电涡流式、霍尔式的原理与特点，数字式测量法与系统组成；6、加速度测量：基于压电式、电阻式、光纤式等不同加速度传感器的测量类别、要点与特点。二十、温度测量1、概述：温度与温标、测温的特殊性与方法分类及特点；2、接触式测温：膨胀式的原理、特点，集成温度传感器的基本电路、器件类型、应用；3、非接触式测温：辐射式、亮度式、比色式温度计原理、特点、与真实温度的差异及修正。二十一、流量测量1、概述：体积流量、质量流量和测量方法；2、转速/速度法流量：涡轮式、电磁式流量传感器的原理、结构、影响因素、应用特点；3、差压法测流量：节流式、转子式流量传感器的工作原理、结构、影响因素、应用特点；4、测频法测流量：激光多普勒频移流速测量原理与应用特点，光纤漩涡流量及原理、特点，5、时差法测流量：超声波流量传感器的原理、特点。二十二、测量信号的调理处理1、放大电路：比例和差动、仪表、PGA和隔离放大、高输入阻抗和高共模抑制比等放大器的特点与适用场合；2、信号变换：电压/电流、交/直（交流-有效值）、V/F、电压-脉宽变换等变换电路的特点与适用场合；3、滤波电路（不作要求）：滤波器概念、分类、功能、组成；主要参数与特征频率以及幅频特性、性能逼近的方法；RC有源电路模式*。4、调制解调：方法；类型(调幅、调频、脉冲调宽)与基本原理、实现方式与性能特点异同；5、非线性校正和补偿的（硬件）方法*（不作要求）二十三、检测算法1、常见数字滤波算法：平均、中值、惯性滤波、（加权）递推平均等算法的功能与特点；2、克服系差的软件算法：非线性校正（线性插值法）；3、量程切换与标度变换：切换量程的方法、标度变换的计算（线性与非线性）。二十四、抗干扰技术与自动检测系统设计1、抗干扰技术：干扰类型、形成条件，四种典型耦合方式，串扰与共扰；抑制干扰的措施(典型屏蔽技术及实现方法)；接地技术-装置接地、电路接地、系统内印制板电路接地的不同方式、检测系统的接地、浮空；其他措施(隔离、滤波)、脉冲电路的噪声抑制。2、检测系统组建原则与性能评价设计方法（不作要求）：一般设计步骤、组建原则及性能评价、传感器选用原则二十五、典型检测系统方案*（不作要求）电子皮带秤注：不作要求-