【教學(xué)大綱】傳感器技術(shù)

《傳感技術(shù)與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱一、教師或教學(xué)團(tuán)隊(duì)信息教師姓名職稱(chēng)辦公室電話(huà)電子信箱二、課程基本信息課程名稱(chēng)（中文）：傳感技術(shù)與應(yīng)用課程名稱(chēng)（英文）：SensingTechnology&Application課程性質(zhì)：□通識(shí)必修課□通識(shí)選修課□專(zhuān)業(yè)必修課√專(zhuān)業(yè)方向課□專(zhuān)業(yè)拓展課□實(shí)踐性環(huán)節(jié)課程類(lèi)別*：√學(xué)術(shù)知識(shí)性□方法技能性□研究探索性□實(shí)踐體驗(yàn)性課程代碼：12301641周學(xué)時(shí)：3總學(xué)時(shí)：48學(xué)分:3先修課程：模擬電路、數(shù)字電路開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)三、課程簡(jiǎn)介（課程在實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中的作用，課程在專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系中的位置，課程學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)具有的價(jià)值。課程主要內(nèi)容及知識(shí)結(jié)構(gòu)。）本門(mén)課程是應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程之一，是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可缺少的重要環(huán)節(jié)，注重傳感器工作原理及其應(yīng)用設(shè)計(jì)的全過(guò)程。本課程的目標(biāo)是培養(yǎng)本科生在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)如何綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)并予以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的能力，培養(yǎng)大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。基本內(nèi)容包括：傳感器的地位和作用、定義、分類(lèi)、發(fā)展趨勢(shì)、選用原則、一般特性等一些基礎(chǔ)知識(shí)；介紹了磁敏傳感器、溫度傳感器、光電傳感器、力敏傳感器和其它類(lèi)型的傳感器的工作原理、傳感器的結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)、檢測(cè)電路、典型應(yīng)用及檢測(cè)技術(shù)；多傳感器融合信息技術(shù)和現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)等新技術(shù)。本課程的主要特點(diǎn)是：注重原理的介紹。讓學(xué)生熟悉各種常見(jiàn)傳感器的基本工作原理，從而能夠知悉各種傳感器的基本特性和指標(biāo)特征，能夠?yàn)橐院髮?shí)際應(yīng)用中所涉及到的傳感器的準(zhǔn)確選型提供良好的知識(shí)指導(dǎo)。注重系統(tǒng)應(yīng)用方法的教學(xué)。這門(mén)課程不僅僅是原理的介紹，每種傳感器，我們會(huì)精選一些典型的應(yīng)用示例，并介紹一些實(shí)用的傳感器信號(hào)調(diào)理電路，使學(xué)生具備傳感器的初步應(yīng)用能力。密切聯(lián)系生產(chǎn)生活，注重傳感器在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中的實(shí)際應(yīng)用介紹。主要講授日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中常用或常見(jiàn)的傳感器，包括常見(jiàn)的力、熱、光、聲、位移等物理量以及一些濕度、氣體等化學(xué)量傳感器，以及一些新型的傳感器技術(shù)等。本課程中，學(xué)生能夠了解諸如自動(dòng)路燈，燃?xì)庑孤﹫?bào)警，銀行大門(mén)的自動(dòng)開(kāi)合，汽車(chē)自動(dòng)避障，炸彈智能引爆，飛機(jī)姿態(tài)自動(dòng)平衡，機(jī)械臂精準(zhǔn)定位，以及智能手機(jī)的觸控、指紋感應(yīng)、橫豎屏自動(dòng)轉(zhuǎn)換、電子羅盤(pán)等的工作原理。通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備利用傳感器技術(shù)解決一些工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的初步能力。四、課程目標(biāo)（課程教學(xué)要講授的核心知識(shí)、要訓(xùn)練的關(guān)鍵技能及須形成的綜合素養(yǎng)的目標(biāo)。）通過(guò)對(duì)傳感器的一般特性與分析方法，傳感器的工作原理、特性及應(yīng)用，檢測(cè)系統(tǒng)的基本概念的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析方法，能夠根據(jù)工程需要選用合適的傳感器，并能夠?qū)z測(cè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析、對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。主要任務(wù)：培養(yǎng)學(xué)生1.掌握各類(lèi)傳感器的基本理論，掌握幾何量、機(jī)械量及有關(guān)量測(cè)量中常用的各種傳感器的工作原理、主要性能及其特點(diǎn)；2.能合理地選擇和使用傳感器；3.掌握常用傳感器的工程設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)研究方法；4.了解傳感器的發(fā)展動(dòng)向。五、教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度安排*（滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)的第2條）（需要清晰地呈現(xiàn)每一章或教學(xué)單元的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求、授課形式和課后作業(yè)等，學(xué)生由此可以準(zhǔn)確地了解每一章或教學(xué)單元的學(xué)習(xí)任務(wù)，課后可根據(jù)教學(xué)進(jìn)程，規(guī)劃、開(kāi)展自主學(xué)習(xí)。）第1章緒論

1.課時(shí)數(shù)：32.講授內(nèi)容：傳感器的定義、發(fā)展、應(yīng)用舉例；3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：了解傳感器的基本概念、發(fā)展歷史及現(xiàn)狀；4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)第2章傳感器的一般特性

1.課時(shí)數(shù)：32.講授內(nèi)容：傳感器靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的定義、線性度、靈敏度、精確度、溫漂、零漂等，傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：了解靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性；了解并會(huì)計(jì)算傳感器的線性度、靈敏度等參數(shù)；4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)第3章應(yīng)變式傳感器

1.課時(shí)數(shù)：62.講授內(nèi)容：金屬應(yīng)變式傳感器；半導(dǎo)體壓阻應(yīng)變式傳感器。3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、材料、工作原理、特性、參數(shù)、測(cè)量電橋、溫度誤差、補(bǔ)償方法等；4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)

第4章電容式傳感器1.課時(shí)數(shù)：62.講授內(nèi)容：電容式傳感器的工作原理、測(cè)量電路、應(yīng)用；3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握工作原理（變面積型、變介質(zhì)的介電常數(shù)型、變極間距離型、差動(dòng)電容型）；掌握測(cè)量電路（測(cè)量電橋、差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路、電容調(diào)頻電路、運(yùn)放測(cè)量電路）；學(xué)會(huì)主要性能分析及應(yīng)用舉例（誤差分析、靈敏度的提高、應(yīng)用舉例）4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)

第5章

電感式傳感器1.課時(shí)數(shù)：:62.講授內(nèi)容：自感式傳感器、差動(dòng)變壓器式電感傳感器、電渦流式電感傳感器、電感式傳感器的應(yīng)用；3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握自感式傳感器分類(lèi)、氣隙型自感傳感器、差動(dòng)型自感傳感器及其測(cè)量電路；掌握差動(dòng)變壓器式電感傳感器的基本工作原理、工作特性、測(cè)量電路；掌握高頻反射式電渦流傳感器、低頻透射式電渦流傳感器的基本原理。4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)

第6章

壓電式傳感器1.課時(shí)數(shù)：62.講授內(nèi)容：壓電式傳感器工作原理、等效電路和測(cè)量電路以及相關(guān)應(yīng)用舉例；3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握式傳感器工作原理（正壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)、石英晶體的壓電特性、壓電陶瓷的壓電現(xiàn)象）；掌握傳感器等效電路和測(cè)量電路（壓電晶片的連接方式、壓電傳感器的等效電路、壓電傳感器的測(cè)量電路）；了解壓電傳感器的應(yīng)用舉例（壓電式力傳感器、壓電式壓力傳感器、壓電式加速度傳感器）；4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)第7章數(shù)字式傳感器1.課時(shí)數(shù)：32.講授內(nèi)容：數(shù)字式傳感器的原理及應(yīng)用3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：了解碼盤(pán)式、光柵式傳感器，以及感應(yīng)同步器和振弦式傳感器的基本工作原理、測(cè)量電路；了解以上傳感器的應(yīng)用；4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)第8章熱電式傳感器1.課時(shí)數(shù)：32.講授內(nèi)容：熱電偶、

電阻溫度傳感器、PN結(jié)型溫度傳感器；3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握熱電效應(yīng)、熱電偶基本定律、熱電偶實(shí)用測(cè)量電路、熱電偶冷端溫度誤差及補(bǔ)償方法、熱電偶的應(yīng)用；了解常用的金屬熱電阻、常用的半導(dǎo)體熱敏電阻；了解溫敏二極管及其應(yīng)用、溫敏三極管及其應(yīng)用、集成溫度傳感器；4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)第9章光電式傳感器1.課時(shí)數(shù)：32.講授內(nèi)容：光電式傳感器的工作原理；光電耦合圖像傳感器、光纖傳感器的基本結(jié)構(gòu)；3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握光電效應(yīng)，光電管和光電倍增管，光電池、光敏二極管，

CCD與CMOS傳感器，位置傳感器；了解光電傳感器、光電耦合圖像傳感器、光纖傳感器的基本結(jié)構(gòu)；了解以上各種傳感器的應(yīng)用；4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)第10章

磁電式傳感器1.課時(shí)數(shù)：62.講授內(nèi)容：霍爾傳感器、半導(dǎo)體磁敏傳感器、巨磁電阻效應(yīng)等；3.學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握霍爾傳感器、半導(dǎo)體磁敏傳感器(磁敏二極管、磁敏三極管)的工作原理和應(yīng)用；了解巨磁電阻傳感器、磁通門(mén)傳感器等其他磁性傳感器的基本原理和應(yīng)用4.教學(xué)方法：以課堂教授為主，多媒體教學(xué)輔助；5.課外學(xué)習(xí)要求：無(wú)

教學(xué)進(jìn)度及課后作業(yè)如下表所示：教學(xué)周次授課內(nèi)容課時(shí)學(xué)習(xí)要求課后作業(yè)1緒論（1.1-1.5）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題2傳感器的一般特性（2.1-2.3）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題3國(guó)慶放假3無(wú)無(wú)4應(yīng)變式傳感器（3.1）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題5應(yīng)變式傳感器（3.2）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題6電容式傳感器（4.1-4.2）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題7電容式傳感器（4.2-4.4）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題8自感式傳感器（5.1-5.2）。3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題9自感式傳感器（5.2-5.3）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題10壓電式傳感器（6.1-6.2）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題11壓電式傳感器（6.3-6.4）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題12數(shù)字式傳感器（7.1-7.4）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題13熱電式傳感器（8.4-8.4）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題14光電式傳感器（9.1-9.4）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題14磁敏傳感器（10.1-10.3）3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題15磁敏傳感器3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)課后習(xí)題16習(xí)題課以及復(fù)習(xí)和答疑等3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)六、修讀要求（滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)的第3條）（課程學(xué)習(xí)應(yīng)遵守的紀(jì)律，學(xué)術(shù)誠(chéng)信要求，課堂內(nèi)外學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，教師對(duì)學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的期待等。不論文科或理科、工科專(zhuān)業(yè)，都應(yīng)把一定數(shù)量的深度閱讀和寫(xiě)作作為課程學(xué)習(xí)的基本要求，給予明確說(shuō)明。）要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、獨(dú)立地完成每節(jié)課布置的作業(yè)，善于總結(jié)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決，形成獨(dú)立思考與解決問(wèn)題的能力。七、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方案（滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)的第4、5、6條）（課程過(guò)程性的、終結(jié)性的考核與評(píng)價(jià)規(guī)則，包括評(píng)價(jià)形式和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，一般包括課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、課程實(shí)踐及期末考評(píng)等部分。教師應(yīng)逐步提高學(xué)期教學(xué)過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)和能力提高的評(píng)價(jià)比重，降低期末考試環(huán)節(jié)在課程評(píng)價(jià)中的比重。過(guò)程性評(píng)價(jià)和期末考試，都要注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)步、學(xué)生習(xí)得和掌握創(chuàng)造性問(wèn)題解決能力、獨(dú)立思考和批判性思維能力等高階認(rèn)知能力的評(píng)價(jià)。）由出勤率、平時(shí)作業(yè)、課堂參與度和期末考試等組成，前三項(xiàng)占30%，期末考試占70%。八、課程資源（教材；補(bǔ)充