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文档简介
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-
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