傳感器技術(shù)與應(yīng)用 第5版 教學(xué)大綱

《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱課程名稱：傳感器技術(shù)與應(yīng)用課程性質(zhì)：專業(yè)核心課/專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)時學(xué)分：2學(xué)時/周，學(xué)時自定，2～4學(xué)分課程性質(zhì)和任務(wù)《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程是一門專業(yè)核心課程，旨在讓學(xué)生全面掌握傳感器的基本原理、構(gòu)造、特性以及應(yīng)用技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生具備在工業(yè)自動化、智能制造等領(lǐng)域中設(shè)計和應(yīng)用傳感器系統(tǒng)的能力。該課程具有以下性質(zhì)：基礎(chǔ)性：傳感器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)自動化、智能制造等領(lǐng)域中不可或缺的一部分，是相關(guān)專業(yè)學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識。實踐性：本課程不僅涉及傳感器理論知識的學(xué)習(xí)，還注重實踐操作能力的培養(yǎng)。通過實驗、實訓(xùn)等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生能夠親自動手操作傳感器，提高其實踐應(yīng)用能力。前沿性：隨著科技的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)也在不斷進步和完善。本課程將介紹一些新型的傳感器技術(shù)及其在工業(yè)中的應(yīng)用，讓學(xué)生了解傳感器技術(shù)的前沿動態(tài)。綜合性：本課程涉及的知識面較廣，包括物理學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)等多個領(lǐng)域。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識的能力。本課程的主要任務(wù)是讓學(xué)生了解和掌握各種傳感器的原理和應(yīng)用，包括傳感器的基本概念、工作原理、性能特點、測量電路和應(yīng)用實例等。同時，該課程也涉及誤差處理、彈性元件及抗干擾技術(shù)等方面的知識，旨在幫助學(xué)生全面了解傳感器技術(shù)及其在工業(yè)中的應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以獲得比較全面而系統(tǒng)的傳感器知識，為進一步學(xué)習(xí)專業(yè)課以及畢業(yè)后從事專業(yè)工作打下必要的基礎(chǔ)。同時，本課程也注重培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，使學(xué)生能夠熟練地應(yīng)用傳感器進行各種設(shè)計。2.教學(xué)目標(biāo)（1）知識目標(biāo)傳感器的基本工作原理；常用傳感器的外特性；常用典型傳感器的應(yīng)用電路；信號處理、變換接口電路的結(jié)構(gòu)及工作原理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及基本應(yīng)用。（2）素質(zhì)目標(biāo)具有較強的責(zé)任心，自覺踐行職業(yè)規(guī)范，能主動解決在項目實施過程中遇到的問題，具有鉆研精神，善于思考問題，具備團隊合作精神；在工作實踐中，敢于提出與別人不同的創(chuàng)新見解，也勇于放棄或修正自己的錯誤觀點。具有自主學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)的觀念。3.教學(xué)內(nèi)容與要求章節(jié)實訓(xùn)學(xué)時習(xí)題第1章傳感器概述1.1自動測控系統(tǒng)與傳感器1.2傳感器分類1.2.1按被測物理量分類1.2.2按傳感器工作原理分類1.3傳感器性能指標(biāo)1.3.1靜態(tài)特性1.3.2動態(tài)特性1.3.3性能指標(biāo)1.4實訓(xùn)1.4.1電子秤靜態(tài)特性測試1.4.2紅外線傳感器來人自動閃燈電路裝配與調(diào)試1.5習(xí)題第2章溫度傳感器2.1溫度測量概述2.2熱電偶傳感器2.2.1熱電偶測溫原理2.2.2熱電偶的結(jié)構(gòu)形式和標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶2.2.3熱電偶測溫及參考端溫度補償2.3金屬熱電阻傳感器2.3.1熱電阻的溫度特性2.3.2熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)2.4熱敏電阻2.4.1熱敏電阻的(Rtt)特性2.4.2負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的性能2.4.3負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度方程2.4.4負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的主要特性2.5半導(dǎo)體溫度傳感器2.5.1二極管溫度傳感器2.5.2晶體管溫度傳感器2.6集成溫度傳感器2.6.1集成溫度傳感器基本工作原理2.6.2電壓輸出型集成溫度傳感器2.6.3電流輸出型集成溫度傳感器2.7溫度傳感器應(yīng)用實例2.7.1雙金屬溫度傳感器溫度計2.7.2熱電偶用于電加熱爐溫度控制2.7.3熱敏電阻4通道溫度測量電路2.7.4集成溫度傳感器的應(yīng)用2.7.5家用空調(diào)專用溫度傳感器2.7.6電冰箱、電冰柜專用溫度傳感器2.7.7熱水器專用溫度傳感器2.7.8汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)專用溫度傳感器2.8實訓(xùn)2.8.1熟悉集成溫度傳感器的性能指標(biāo)2.8.2電冰箱溫度超標(biāo)指示電路的裝配與調(diào)試2.9習(xí)題第3章力傳感器3.1彈性敏感元件3.1.1彈性敏感元件的特性3.1.2彈性敏感元件的分類3.2電阻應(yīng)變片傳感器3.2.1電阻應(yīng)變片的工作原理3.2.2電阻應(yīng)變片的分類3.2.3電阻應(yīng)變片的測量電路3.3壓電傳感器3.3.1石英晶體的壓電效應(yīng)3.3.2壓電陶瓷的壓電效應(yīng)3.3.3壓電元器件的并聯(lián)和串聯(lián)3.3.4壓電測力傳感器結(jié)構(gòu)3.3.5單片集成硅壓力傳感器3.4電容式傳感器3.4.1變極距式電容傳感器3.4.2變面積式電容傳感器3.4.3變介電常數(shù)式電容傳感器3.5電感式傳感器3.5.1自感式傳感器3.5.2互感式傳感器3.6加速度傳感器3.6.1加速度傳感器的組成3.6.2ADXL320雙軸加速度傳感器3.6.3物體移動或傾倒報警電路3.6.4MMA1220D單軸加速度傳感器3.7力傳感器應(yīng)用實例3.7.1燃?xì)庠顗弘娋w點火器3.7.2帶溫度補償?shù)膲毫﹄娮娱_關(guān)3.7.3電阻應(yīng)變片稱重傳感器3.7.4指套式電子血壓計3.7.5CLYZ320型力敏傳感器3.7.6手機和平板電腦的橫豎顯示轉(zhuǎn)換3.8實訓(xùn)3.8.1電阻應(yīng)變片力傳感器的裝配與調(diào)試3.8.2LED條圖顯示壓力計電路的裝配與調(diào)試3.9習(xí)題第4章光電式傳感器4.1光電效應(yīng)4.1.1外光電效應(yīng)4.1.2內(nèi)光電效應(yīng)4.1.3光生伏打效應(yīng)4.2光電器件4.2.1光電管和光電倍增管4.2.2光敏電阻4.2.3光電二極管和光電晶體管4.2.4光電池4.2.5光電元器件的特性4.2.6光耦合器件4.3紅外線傳感器4.3.1概述4.3.2熱釋電型紅外傳感器4.4色彩傳感器4.5CZGGD500系列紫外火焰?zhèn)鞲衅?.6核輻射傳感器4.7光纖傳感器4.7.1光纖傳感元器件4.7.2常用光纖傳感器4.7.3光纖傳感器水源檢測設(shè)備4.8光傳感器應(yīng)用實例4.8.1自動照明燈4.8.2物體長度及運動速度的檢測4.8.3紅外線自動水龍頭4.8.4手指光反射測量心率方法4.8.5條形碼與掃描筆4.8.6插卡式電源開關(guān)4.8.7虛擬現(xiàn)實三維空間跟蹤球4.9實訓(xùn)4.9.1熟悉常用光敏元器件的性能指標(biāo)4.9.2測光文具盒電路的裝配與測試4.10習(xí)題第5章圖像傳感器5.1CCD圖像傳感器5.1.1CCD5.1.2CCD圖像傳感器的結(jié)構(gòu)及原理5.1.3CCD圖像傳感器的應(yīng)用5.2CMOS圖像傳感器5.2.1CMOS型光電轉(zhuǎn)換器件5.2.2CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)及原理5.2.3CMOS圖像傳感器的應(yīng)用5.3CCD和CMOS圖像傳感器應(yīng)用實例5.3.1證件自動打印機5.3.2數(shù)字?jǐn)z像機5.3.3數(shù)碼相機5.3.4平板電腦和手機攝像頭5.3.5車輛牌照自動識別5.3.6光纖內(nèi)窺鏡5.3.7二維碼與識讀設(shè)備5.4實訓(xùn)5.4.1工作現(xiàn)場圖像傳輸網(wǎng)絡(luò)的安裝與調(diào)試5.4.2汽車倒車提醒和后視電路的裝配與調(diào)試5.5習(xí)題第6章霍爾傳感器及其他磁傳感器6.1霍爾傳感器工作原理6.1.1霍爾效應(yīng)6.1.2霍爾元器件的主要技術(shù)參數(shù)6.2霍爾傳感器6.2.1霍爾開關(guān)集成傳感器6.2.2霍爾線性集成傳感器6.3其他磁傳感器6.3.1磁阻元器件6.3.2磁敏二極管6.3.3磁敏晶體管6.4霍爾傳感器及其他磁傳感器應(yīng)用實例6.4.1霍爾汽車無觸點點火器6.4.2霍爾無刷直流電動機6.4.3磁卡及磁卡閱讀器6.4.4地震動傳感器6.5實訓(xùn)6.5.1干簧管開門播放音樂電路的裝配與調(diào)試6.5.2磁感應(yīng)強度測量儀電路的裝配與調(diào)試6.6習(xí)題第7章位移傳感器7.1機械位移傳感器7.1.1電位器式機械位移傳感器7.1.2電容式機械位移傳感器7.1.3螺線管電感式機械位移傳感器7.1.4差動變壓器式機械位移傳感器7.2光柵位移傳感器7.2.1莫爾條紋7.2.2光柵位移傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理7.2.3光柵位移傳感器的應(yīng)用7.3磁柵位移傳感器7.4熱釋電式自動門開關(guān)電路7.5磁電式轉(zhuǎn)速傳感器7.6導(dǎo)電式液位傳感器7.7流量及流速傳感器7.7.1電磁式流量傳感器7.7.2渦輪式流速傳感器7.8降雨量測量7.9實訓(xùn)7.9.1燈光照射測轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速7.9.2太陽能熱水器水位報警器的裝配與調(diào)試7.10習(xí)題第8章氣體和濕度傳感器8.1氣體傳感器8.1.1半導(dǎo)體氣體傳感器8.1.2固體電解質(zhì)式氣體傳感器8.1.3接觸燃燒式氣體傳感器8.1.4電化學(xué)式氣體傳感器8.1.5集成型氣體傳感器8.1.6煙霧傳感器8.2濕度傳感器8.2.1概述8.2.2陶瓷濕度傳感器8.2.3有機高分子濕度傳感器8.2.4半導(dǎo)體濕度傳感器8.2.5含水量檢測8.3氣體和濕度傳感器的應(yīng)用8.3.1煤氣濃度檢測電路8.3.2柔性傳感器8.3.3自動去濕裝置8.3.4空氣濕度檢測電路8.4實訓(xùn)8.4.1結(jié)露報警電路的裝配與調(diào)試8.4.2酒精測試儀電路的裝配與調(diào)試8.5習(xí)題第9章幾種新型傳感器9.1生物傳感器9.1.1概述9.1.2生物傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)9.1.3生物芯片9.2無線電波與微波傳感器9.2.1無線電波特性9.2.2微波水分計9.2.3微波溫度傳感器9.2.4多普勒雷達測速9.2.5ETC9.2.6非接觸式公交IC卡和讀寫器9.3超聲波傳感器9.3.1超聲波傳感器的物理基礎(chǔ)9.3.2超聲波換能器及耦合技術(shù)9.3.3超聲波傳感器的應(yīng)用9.4機器人傳感器9.4.1機器人與傳感器9.4.2機器人傳感器的分類9.4.3觸覺傳感器9.4.4接近覺傳感器9.4.5視覺傳感器9.4.6聽覺、嗅覺、味覺及其他傳感器9.5語音識別和人像識別9.5.1語音識別9.5.2人像識別9.6指紋傳感器9.6.1指紋識別技術(shù)9.6.2指紋傳感器FCD4B149.7觸摸屏9.7.1觸摸屏技術(shù)9.7.2多點觸控滑屏的應(yīng)用9.8微機電系統(tǒng)9.8.1微機電系統(tǒng)的特點9.8.2聲表面波叉指換能器9.8.3叉指換能器振蕩器式微傳感器9.9實訓(xùn)9.9.1參觀、使用和體會新型傳感器的功能9.9.2敲擊報警器電路的裝配與調(diào)試9.10習(xí)題第10章智能傳感器10.1智能傳感器概述10.1.1智能傳感器的功能10.1.2智能傳感器的層次結(jié)構(gòu)10.2計算型智能傳感器10.3特殊材料型智能傳感器10.4幾何結(jié)構(gòu)型智能傳感器10.5多傳感器融合系統(tǒng)10.5.1多傳感器融合10.5.2數(shù)據(jù)融合10.5.3空中交通管制多傳感器融合系統(tǒng)10.5.4四旋翼飛行器自穩(wěn)多傳感器融合系統(tǒng)10.6模糊傳感器10.6.1模糊語言和模糊傳感器結(jié)構(gòu)10.6.2模糊傳感器的應(yīng)用10.7智能傳感器實例10.7.1DSTJ3000智能壓力傳感器10.7.2氣象參數(shù)測試儀10.7.3汽車制動性能檢測儀10.7.4輪速智能傳感器10.7.5車載信息系統(tǒng)10.7.6虛擬儀器10.8實訓(xùn)10.8.1模糊洗衣機體驗10.8.2智能壓阻壓力傳感器體驗10.9習(xí)題第11章傳感器網(wǎng)絡(luò)11.1傳感器網(wǎng)絡(luò)概述11.2傳感器網(wǎng)絡(luò)信息交換體系11.3OSI開放系統(tǒng)互連參考模型11.3.1OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)11.3.2OSI參考模型各層規(guī)范的功能11.4傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議11.4.1汽車協(xié)議11.4.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議11.4.3