傳感器技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)大綱

1、傳感器及應(yīng)用教學(xué)大綱一、課程說(shuō)明課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)核心課課程描述：“傳感器技術(shù)”是電子、機(jī)電與自動(dòng)控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課，是必修課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能了解傳感器的基本概念、傳感器的構(gòu)成、傳感器工作的有關(guān)定律、傳感器的作用、傳感器和現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。其作用是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)解決生產(chǎn)實(shí)際中信息采集與處理問(wèn)題的能力，為工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。知識(shí)目標(biāo)：掌握主要傳感器的原理、特性，各種應(yīng)用條件下傳感器的選用原則和應(yīng)用電路設(shè)計(jì)。技能目標(biāo)：獨(dú)立分析、解決傳感器方面問(wèn)題的能力；利用網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)手冊(cè)、廠商名錄等獲取和查閱傳感器技術(shù)資料的能力。素

2、質(zhì)目標(biāo)：具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，不斷進(jìn)行創(chuàng)新。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：課程重點(diǎn)：電阻式、電感式傳感器的原理與應(yīng)用，霍爾式傳感器，電流、電壓傳感器。課程難點(diǎn)：各種傳感器的溫度誤差與補(bǔ)償，電容式傳感器的屏蔽技術(shù)，光纖傳感器的原理。適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)電一體化、電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)時(shí)數(shù)：80學(xué)時(shí)二、教學(xué)目的與內(nèi)容1傳感器技術(shù)基礎(chǔ)(2學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：明確“傳感器技術(shù)”在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的地位，課程的性質(zhì)、任務(wù)和大體內(nèi)容，傳感器在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中的作用。了解檢測(cè)技術(shù)與傳感器的定義、組成、作用和分類(lèi)，了解傳感器的靜、動(dòng)態(tài)特性，掌握傳感器常用的技術(shù)指標(biāo)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：傳感器的定義、組成和作用教學(xué)難點(diǎn)：傳感器的技術(shù)指

3、標(biāo)教學(xué)內(nèi)容：1)傳感器簡(jiǎn)介(1)傳感器的定義(2)傳感器的組成與作用2)傳感器的分類(lèi)(1)按工作原理分(2)按被測(cè)量分(3)按輸出信號(hào)性質(zhì)分3)傳感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo)(1)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性(2)主要技術(shù)指標(biāo)2電阻式傳感器(6學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：理解電阻式傳感器的組成和基本原理，了解電阻式傳感器的常用類(lèi)型。掌握應(yīng)變片式傳感器的形式、特點(diǎn)、應(yīng)用方法和轉(zhuǎn)換電路。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：電阻式傳感器的組成和基本原理教學(xué)難點(diǎn)：電阻應(yīng)變片的工作原理教學(xué)內(nèi)容：1)電位器式傳感器(2學(xué)時(shí))(1)電位器式傳感器的基本工作原理(2)電位器式傳感器的輸出特性(3)電位器式傳感器的特性(4)電位器式位移傳感

4、器2)應(yīng)變式傳感器(2學(xué)時(shí))(1)電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和工作原理(2)電阻應(yīng)變片的特性(3)測(cè)量電路(4)溫度誤差與補(bǔ)償3)壓阻式傳感器(2學(xué)時(shí))(1)壓阻效應(yīng)(2)結(jié)構(gòu)與特性(3)固態(tài)壓阻傳感器測(cè)量電路(4)溫度補(bǔ)償3變磁阻式傳感器(4學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：掌握三種變磁阻式傳感器(電感式傳感器、差分變壓器式傳感器、電渦流式傳感器)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，了解上述傳感器將非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程，了解三種變磁阻式傳感器的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍和應(yīng)用情況。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：三種變磁阻式傳感器(電感式傳感器、差分變壓器式傳感器、電渦流式傳感器)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。教學(xué)難點(diǎn)：電渦流式傳感器教學(xué)內(nèi)容：

5、自感式傳感器(1學(xué)時(shí))自感式傳感器的工作原理自感式傳感器的測(cè)量電路差分變壓器式傳感器(1.5學(xué)時(shí))差分變壓器式傳感器工作原理測(cè)量電路電渦流式傳感器(1.5學(xué)時(shí))(1)電渦流式傳感器的工作原理(2)電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)(3)電渦流式傳感器的測(cè)量電路4)電渦流式傳感器應(yīng)用舉例4電容式傳感器(4學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：掌握電容式傳感器的組成和工作原理，了解電容傳感器的測(cè)量電路和基本使用方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：電容式傳感器的組成和工作原理教學(xué)難點(diǎn)：保持電容傳感器特性穩(wěn)定的方法教學(xué)內(nèi)容：1)電容式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性(1學(xué)時(shí))(1)變面積型電容式傳感器(2)變極距型電容式傳感器(3)變介電

6、常數(shù)型電容式傳感器2)測(cè)量電路(2學(xué)時(shí))(1)變壓器電橋電路(2)差分脈沖調(diào)寬電路(3)運(yùn)算放大器電路3)保持電容傳感器特性穩(wěn)定的方法(1學(xué)時(shí))(1)減小邊緣效應(yīng)的影響(2)減小寄生電容的影響5霍爾式傳感器（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求：掌握霍爾式傳感器的工作原理，了解霍爾元件、霍爾效應(yīng)和主要特性，掌握其測(cè)量電路，了解霍爾傳感器的誤差與補(bǔ)償方法和應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：霍爾式傳感器的工作原理及測(cè)量電路。教學(xué)難點(diǎn)：霍爾傳感器的誤差與補(bǔ)償方法和應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：1）霍2）爾傳感器的工作原理（1學(xué)時(shí)）（1）霍爾元件和霍爾效應(yīng)（2）霍爾元件的主要特性3）霍4）爾傳感器的基本測(cè)量電路（2學(xué)時(shí)）將被測(cè)量量

7、轉(zhuǎn)換為磁感應(yīng)強(qiáng)度B將被測(cè)量量轉(zhuǎn)換為控制電流I將被測(cè)量量轉(zhuǎn)換為B與I的乘積5）霍6）爾傳感器的誤差與補(bǔ)償（1學(xué)時(shí)）零位誤差與補(bǔ)償溫度誤差與補(bǔ)償6壓電式傳感器（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求：理解壓電式傳感器的工作原理， 從物理和數(shù)學(xué)概念上了解石英晶體和壓電陶瓷兩種壓電材料將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程，學(xué)會(huì)分析壓電式傳感器在測(cè)量過(guò)程中的等效電路。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：壓電式傳感器的工作原理，壓電效應(yīng)。教學(xué)難點(diǎn)：壓電效應(yīng)。教學(xué)內(nèi)容：壓電效應(yīng)與壓電材料（1學(xué)時(shí)）（1）壓電效應(yīng)（2）壓電材料壓電式傳感器的工作原理（2學(xué)時(shí)）壓電元件的結(jié)構(gòu)形式壓電式加速度傳感器壓電式壓力傳感器壓電式傳感器的等效電路和測(cè)量電路（

8、2學(xué)時(shí)）（1）壓電式傳感器的等效電路(2)壓電式傳感器的測(cè)量電路壓電式傳感器的應(yīng)用(1學(xué)時(shí))(1)壓電式金屬加工切削力測(cè)量(2)壓電式玻璃破碎報(bào)警器7熱電式傳感器(4學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：了解熱電偶、熱電阻的原理、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；掌握半導(dǎo)體熱敏電阻的原理與應(yīng)用特點(diǎn)。了解熱電式傳感器的測(cè)量原理和方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：熱電式傳感器的原理及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償教學(xué)內(nèi)容：1)熱電偶傳感器(1.5學(xué)時(shí))(1)熱電偶材料與常用熱電偶(2)熱電偶的工作原理(3)熱電偶冷端溫度補(bǔ)償2)金屬熱電阻傳感器(1.5學(xué)時(shí))(1)金屬熱電阻測(cè)溫原理(2)金屬熱電阻的材料(3)金屬熱電阻的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用3

9、)熱敏電阻(1學(xué)時(shí))(1)熱敏電阻的工作原理(2)熱敏電阻的主要特性與參數(shù)8光電式傳感器(4學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：理解光電傳感器利用的各種效應(yīng)的機(jī)理；明確各種光電式傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：光電式傳感器的原理及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：紅外光傳感器教學(xué)內(nèi)容：1)光電效應(yīng)(1學(xué)時(shí))2)光電器件(2學(xué)時(shí))(1)光敏電阻(2)光電二極管和光電晶體管(3)光電池(4)光電耦合器3)紅外光傳感器(1學(xué)時(shí))(1)紅外光傳感器的原理和類(lèi)型(2)紅外探測(cè)器9光纖傳感器(6學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：掌握光纖的基本知識(shí)和傳光原理，掌握各種功能型和非功能型光纖傳感器的基本原理，了解光纖傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

10、。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：光纖的基本知識(shí)和傳光原理，功能型和非功能型光纖傳感器的基本原理教學(xué)難點(diǎn)：功能型光纖傳感器的基本原理教學(xué)內(nèi)容：1)光纖傳感器基礎(chǔ)(2學(xué)時(shí))(1)光纖的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)(2)光調(diào)制與解調(diào)技術(shù)(3)光纖傳感器的分類(lèi)2)功能型光纖傳感器(2學(xué)時(shí))(1)相位調(diào)制型光纖傳感器(2)光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器3)非功能型光纖傳感器(1學(xué)時(shí))(1)傳輸光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器(2)反射光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器4)光纖傳感器的應(yīng)用(1學(xué)時(shí))(1)光纖加速度傳感器(2)光纖磁場(chǎng)傳感器10測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)(2學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：掌握測(cè)量的基本概念和基本測(cè)量方法，掌握測(cè)量精度的概念和計(jì)算，了解測(cè)量誤差的分類(lèi)

11、和測(cè)量誤差的估計(jì)以及校正方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：測(cè)量的基本概念和基本測(cè)量方法，測(cè)量精度的概念和計(jì)算教學(xué)難點(diǎn)：測(cè)量誤差的分類(lèi)和測(cè)量誤差的估計(jì)以及校正方法教學(xué)內(nèi)容：1)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)(0.5學(xué)時(shí))(1)測(cè)量的基本概念(2)測(cè)量方法(3)測(cè)量系統(tǒng)2)測(cè)量誤差(1.5學(xué)時(shí))(1)測(cè)量誤差的表示方法(2)測(cè)量誤差的分類(lèi)(3)測(cè)量精度與分辨率(4)測(cè)量誤差的估計(jì)和校正11溫度與壓力測(cè)量系統(tǒng)(4學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：掌握測(cè)溫系統(tǒng)的定義和工作原理，掌握熱電阻、熱電偶和輻射式測(cè)溫原理，了解光導(dǎo)纖維測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫原理。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：測(cè)溫系統(tǒng)的定義和工作原理，熱電阻、熱電偶、輻射式測(cè)溫原理教學(xué)難點(diǎn)

12、：光導(dǎo)纖維測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫原理教學(xué)內(nèi)容：1)溫度測(cè)量系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))(1)金屬熱電阻傳感器測(cè)溫(2)熱敏電阻傳感器測(cè)溫與溫度控制(3)熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)(4)輻射式測(cè)溫系統(tǒng)2)壓力測(cè)量系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))(1)應(yīng)變片式力值測(cè)量(2)壓電式壓力測(cè)量(3)電阻應(yīng)變片壓力傳感器(4)電容式差壓壓力變送器(5)霍爾式壓力測(cè)量12位移與速度測(cè)量系統(tǒng)(4學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：掌握位移測(cè)量系統(tǒng)和速度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理，了解加速度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：位移測(cè)量系統(tǒng)和速度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理教學(xué)難點(diǎn)：測(cè)速發(fā)電機(jī)和電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)的原理教學(xué)內(nèi)容：1)位移測(cè)量系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))(1)電感式位移測(cè)量(2)電容式

13、位移測(cè)量(3)霍爾式位移測(cè)量和接近開(kāi)關(guān)(4)電渦流式位移測(cè)量2)速度測(cè)量系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))(1)磁電感應(yīng)式速度測(cè)量(2)光電式轉(zhuǎn)速計(jì)(3)測(cè)速發(fā)電機(jī)(4)電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)(5)應(yīng)變片式加速度計(jì)(6)壓電式加速度計(jì)(7)電容式加速度計(jì)13物位與流量測(cè)量系統(tǒng)(4學(xué)時(shí))教學(xué)目的與要求：掌握物位和流量測(cè)量的基本方法，了解常用物位與流量測(cè)量?jī)x器的構(gòu)成原理和使用方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：物位和流量測(cè)量的基本方法教學(xué)難點(diǎn)：流量測(cè)量?jī)x器的原理與使用教學(xué)內(nèi)容：1)物位測(cè)量系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))(1)浮力式液位計(jì)(2)靜壓式物位測(cè)量(3)電容式物位測(cè)量(4)超聲式物位測(cè)量2)流量測(cè)量系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))(1)流量概述和測(cè)量方法(2)差壓式流量計(jì)(3)容積式流量計(jì)(4)速度式流量計(jì)(5)振動(dòng)式流量計(jì)(6)電磁流量計(jì)(7)質(zhì)量流量計(jì)(8)光纖傳感器測(cè)量流量三、教學(xué)建議建議課時(shí)安排：理論+實(shí)驗(yàn)(學(xué)時(shí))1傳感器技術(shù)基礎(chǔ)2+02電阻式傳感器6+03變