传感器与检测技术课程教学大纲

“传感器与检测技术”课程教学大纲课程编号：09021370

课程名称：传感器与检测技术

Sensors And Measuring Technology

学时：64学分：3

适用专业：机械设计制造及其自动化

开课学期：6（春）

开课部门：机电工程教研室

先修课程：大学物理、高等数学、电子电工等

考核要求：考试

使用教材及主要参考书：

戴蓉主编，《传感器原理与工程应用》，电子工业出版社，2013年

郁有文等主编，《传感器原理及工程应用》，西安电子科技大学出版社，2005年

贾民平等主编，《测试技术》，高等教育出版社，2003年

Ramon Pallas-Areny等著，《传感器和信号调节》，清华大学出版社，2004年

一、课程的性质和任务

《传感器与测试技术》是一门多学科交叉而成的专业课程，随着科学技术的飞速发展，人们对信息资源的需要日益增长，要及时获取各种信息，解决工程、生产及科研中遇到的检测问题，必须合理的选择和应用各种传感器。本课程在讲清基本概念、基本理论的基础上，强调工程应用，强调实验教学，理论课与实验课比例为三比一。

本课程主要为相关专业的本科生、专科生重点介绍各种传感器的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的发展动向。

二、教学目的与要求

使学生初步掌握检测技术的基本知识。培养学生使用各类传感器的能力。使学生能够进一步应用传感器方面的知识解决工程检测中的具体问

题。对学科发展有初步认识，掌握基本的共性技术。

本课程学习基本要求为：

1、通过本课程的学习，学生应了解以下知识：

（1）传感器、检测系统组成、描述。

（2）自动检测的历史、发展。

（3）传感器测量的共性技术，传感技术的新发展。

（4）传感器的一般工程参数测量方法。

2、通过本课程的学习，学生应熟悉以下知识：

（1）传感器分类方法

（2）传感器动、静态特性的定义、测量方法。

（3）不同传感器等效、测量电路。

（4）传感器的数学模型建立和分析方法。

（5）各种物理效应和功能传感器基本特性。

3、通过本课程的学习，学生应掌握以下知识：

（1）常用传感器静态性能检测及数据处理方法；

（2）电桥测量、线性化处理及检测技术一般共性技术；

（3）R、C、L传感器基本原理、测量方法；

（4）主要固态传感器工作原理、测量电路；

（5）能设计一般工程参数的检测方法。

要求理解不同原理传感器的物理概念，常用的电路搭配；能够对常用传感器的性能进行检测并正确处理检测数据；掌握正确使用传感器的方法。了解传感器技术发展前沿状况，培养学生科学素养，提高学生分析解决问题的能力。

三、学时分配

四、教学中应注意的问题

本课程采用课堂教学为主、媒体教学、实验教学、学习讨论为辅的教学模式。在课堂上讲清不同原理传感器的物理概念，三部分之间合理联系。在一些章节对学科发展前沿增加讨论学习课，以培养学生科学素养，开课教师对本课程的相关科技前沿及时跟踪了解。设置开放性实验课，提高学生分析问题解决问题的能力。开放时间授课教师必须现场指导。

五、教学内容

第一章：绪论

1.基本内容：

A、自动检测技术概论

B、传感器概述

C、测量误差与数据处理

D、传感器的一般特性

E、传感器的标定和校准

2.教学基本要求：

A、了解自动检测技术的基本概念、，认识自动检测系统的组成和发展方向。

B、掌握传感器的定义、分类和组成

C、掌握测量误差的基本概念、能正确区分测量数据中各种误差。初步掌握测量数据处理的基本方法。

D、掌握传感器的静态特性指标的物理概念、主要指标、计算方法。

E、了解传感器的动态特性定义、一般数学模型、动态响应及动态特性指标。

F、了解传感器的动、静态标定基本方法。

3.教学重点难点：

重点：传感器的定义、分类和组成；测量误差的基本概念；随机误差的统计处理；传感器的静态特性的基本概念、主要指标、计算方法。

难点：测量误差的判别和处理方法。传感器的静态特性的基本概念、主要指标、计算方法。

4.教学建议：

增加传感器静态特性标定实验、结合国家标准（GB/T 15478-1995）学习传感器静态指标含义，对传感器的静态特性计算正确理解。

第二章：电阻式传感器原理与应用

1.基本内容：

A、应变式传感器：金属电阻应变片的工作原理、金属丝式应变片的结构与材料、应变片的主要特性、应变片的测量电路、应变式传感器的应用。

B、压阻式传感器：半导体的压阻效应、体型半导体应变片的结构、主要特

性、扩散硅压阻式压力传感器、压阻式加速度传感器、测量电路及温度补偿方法。

2.教学基本要求：

A、掌握电阻式传感器的工作原理，了解应变式传感器的弹性元件结构、原理、材料。

B、掌握基本测量电路及温度补偿方法。

C、会进行特性分析。

D、了解基本工程应用。

3.教学重点难点：

重点：应变效应、压阻效应的概念、应变片的温度误差及其补偿、金属箔式应变片主要特性、弹性元件结构特性。

难点：应变式传感器的结构、材料、基本的工程应用。

4.教学建议：

增加应变传感器工程应用的课后网络查询检索作业，在习题课上以点评的形式，共同学习讨论，使学生对本学科的最新发展有初步了解。

第三章：变阻抗式传感器原理与应用

1.基本内容：

A、自感式传感器：工作原理、变气隙式自感传感器、变面积式自感传感器、螺线管式自感传感器、自感式传感器测量电路、应用点评。

B、差动变压器：变隙式差动变压器、螺线管式差动变压器、差动变压器应用。

C、电容传感器：电容式传感器的工作原理、基本特性、特点及设计要点、等效电路、测量电路、工程应用。

C、电涡流式传感器：高频反射式电涡流式传感器、低频透射式电涡流式传感器、电涡流式传感器工程应用。

D、压磁式传感器：基本工作原理、压磁传感器的形式、传感器参数选取的基本原则、压磁传感器的误差。

2.教学基本要求：

A、掌握各类变阻式传感器的基本工作原理。

B、掌握各类变阻式传感器的基本测量电路和常用误差分析方法。

C、了解各类变阻式传感器的应用。

3.教学重点难点：

重点：掌握变阻式传感器的基本工作原理、测量电路、常用误差分析方法。

难点：变极距电容式传感器的测量电路、电涡流式传感器工作原理及应用。

4.教学建议：

实验时间占理论授课时间三分之一。建立课外学习小组，进行实际测试科研活动。