《传感器技术与应用》教学大纲

《传感器技术与应用》教学大纲
英文名称：Technology of Sensor
学分：2学分学时：32学时理论学时：28学时实验学时：4学时
先修课程：高等数学、大学物理、电路分析基础
适用专业：电信专业、电子专业、自动化专业
教学目的：
通过学习本门课程，使学生理解传感器的基础知识和各种传统传感器的基本原理，初步掌握传感器系统设计原理，对传感器的发展和现状有初步了解，了解现代新型传感器的类型和工作方式、原理。

使学生初步掌握传感器系统的应用、开发的综合技术。

教学要求：
本课程的教学侧重于对传统传感器的工作原理、特性的理解，对传感器的技术参数要会求取，对于常用传感器的测量电路要会计算；掌握传感器误差及误差补偿的相关技术。

初步了解近代传感器技术及其工作原理。

教学内容：
绪论（1学时）
1、传感器的作用
2、传感器及传感技术
3、传感器的组成
4、传感器的分类
5、传感器的发展新趋势
基本要求：
初步了解传感器的概念和结构方式及传感器技术的作用和前景。

重点:
传感器的概念与组成。

难点:
传感器的组成。

第一章传感器的一般特性（2学时）
1、传感器的静态特性
线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、重复性、零点漂移、温漂
2、传感器的动态特性
动态特性的一般数学模型、传递函数、传感器的动态响应及其动态特性指标
基本要求：
初步了解传感器的静态特性和动态特性，掌握基本概念
重点：
传感器的动、静态特性
难点：
传感器的动态特性
第二章电阻应变式传感器（5学时）
1、电阻应变式传感器
金属应变片式传感器、压阻式传感器
2、热电阻
常用热电阻、热电阻结构、热电阻测温线路
3、热敏电阻
热敏电阻的结构与材料、基本参数、主要特性、热敏电阻器的应用
基本要求：
掌握电阻应变式传感器的工作原理，常用的热电阻及其热电阻结构，热敏电阻的结构与材料、基本参数、主要特性、热敏电阻器的应用，了解压阻传感器的基本工作原理重点：
应变式传感器的基本工作原理、热电阻及其热电阻结构，热敏电阻的结构与材料、基本参数、主要特性、热敏电阻器的应用
难点：
应变式传感器的基本工作原理，压阻传感器的基本工作原理
第三章电容式传感器（5 学时）
1.电容式传感器的工作原理
变面积型、变介质型、变极距型
2.电容式传感器测量电路
等效电路、测量电路
3.电容式传感器的误差分析
温度对结构尺寸的影响、电容电场的边缘效应、寄生与分布电容的影响
4.电容式传感器的应用
电容式差压变送器、电容式测微仪、电容式液位计
基本要求：
掌握电容式传感器的分类、结构和工作原理、测量电路，电容式传感器的应用。

重点：
电容式传感器的原理、各种测量电路和应用
难点：
掌握几种测量电路，电容式传感器的误差分析和电容式传感器的应用
第四章电感式传感器（4学时）
1.自感式传感器
气隙型电感传感器的工作原理和特性分析、螺管型传感器、电感线圈的等效电路、测量电路
2.互感式传感器（差动变压器）
结构原理和等效电路、提高灵敏度的措施、误差因素分析、测量电路及其应用
3.电涡流式传感器
结构和工作原理、等效电路、测量电路及其应用
基本要求：
掌握气隙型电感传感器的工作原理和电感线圈的等效电路、测量电路，互感式传感
器的结构原理和等效电路，电涡流传感器的结构和工作原理、等效电路、测量电路及其应用，了解螺管型传感器、互感式传感器的变换特征、误差因素分析。

重点：
气隙型电感传感器的工作原理和电感线圈的等效电路，互感式传感器的结构原理，电涡流传感器的结构和工作原理。

难点：
自感式、互感式、电涡流式、传感器的原理和测量电路及其误差。

第五章数字式传感器（2学时）
1.码盘式传感器
工作原理、码制和码盘、二进制码与循环码的转换、应用
2.光栅传感器
光栅传感器的结构原理、莫尔条纹形成的原理和特点、光栅常用的电路、辨向原理、细分技术
基本要求：
掌握光栅传感器的结构原理，了解马盘式传感器的工作原理和莫尔条纹的原理特点，辨向原理和细分技术。

重点：
光栅传感器的结构原理
难点：
马盘式传感器工作原理、码制和马盘、二进制码与循环码的转换，莫尔条纹形成的原理和特点、光栅常用的电路、辨向原理、细分技术
第六章热电式传感器（4学时）
1.热电偶的工作原理
热电效应，热电偶基本定律
2.常用热电偶及结构
常用热电偶，热电偶结构
3.热电偶冷端温度补偿
补偿导线法、冷端温度计算校正法、冰浴法、补偿电桥法
4.热电偶测温误差分析
沿测温元件导热引起的误差、热惯性引起的误差、分度误差
基本要求：
掌握热电效应，热电偶基本定律，常用热电偶及结构，热电偶冷端温度补偿方法及热电偶测温误差分析
重点：
热电效应，热电偶基本定律，常用热电偶及结构，热电偶冷端温度补偿方法难点：
热电偶冷端温度补偿方法及热电偶测温误差分析
第七章固态传感器（5学时）
1.磁敏传感器
霍尔元件、霍尔系数和灵敏度、材料及结构特点、基本电路形式、电磁特性、误差
分析及其补偿、应用
2.光敏传感器
光电效应、光敏电阻、光电池、光电传感器的类型和应用
3.气体传感器
接触燃烧式气体传感器、半导体气体传感器及气体传感器的应用
4.湿度传感器
湿度表示方法、陶瓷湿度传感器、高分子湿度传感器及湿度传感器的测量电路基本要求：
掌握霍尔效应、光电效应、光敏电阻、光电池的基本原理，了解几种气体传感器和湿度传感器的原理和应用
重点：
霍尔效应、光电效应、光敏电阻、光电池的基本原理
难点：
霍尔效应、光电效应、光电池的基本原理，几种气体传感器和湿度传感器的原理实验项目：
实验一：电容式传感器的位移特性实验（2学时）验证
基本要求：
电容式传感器的结构与测量原理，转换电路的实现，误差主要来源，测位移的实现原理与优点。

重点：
实验二：直流激励时霍尔式传感器位移特性实验（2学时）验证
基本要求：
霍尔元件特性与结构特点，调零方法。

重点：
霍尔元件特性与结构特点，误差原因。

参考教材：
1、贾伯年主编，《传感器技术》，2000
2、王洪业编著，《传感器技术》，湖南科学出版社，1985
3、徐同举编著，《新型传感器基础》，机械工业出版社，1987
4、何伟仁、王恒、宋增福编著，《传感器新技术》，中国计量出版社，1989
执笔人：权义萍。