传感器技术学习指南

传感器技术学习指南
一、传感器技术课程的特点：
1、课程的重要性：传感器与检测技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备
与控制专业的技术基础课程，主要研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术课程。

传感技术是自动检测系统，更是控制系统的前哨，它广泛的应用于各个领域，在在促进生产发展和现代科技进步方面发挥着重要作用。

学生学好这门课程不仅能为后续课程打下好的基础，也对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用。

2、学科边缘性与课程内容的分散性：传感器技术是在物理、化学、生物等基本原理、现象
基础上，用数字化的眼光观察世界的方法。

有两点对学习传感器技术很重要，一是原理性，物理化学等学科的理论和现象很多，基本上都可以用来构造成传感器，因此，传感器技术涉猎的理论基础很广泛；二是方法论，传感器技术是适应现代控制技术发展的产物，是人类从不同视角、更定量地观察世界的方法和技术，强调定量性是本门学科的一个特点，并适应于信号的后处理技术，如AD转换技术，动态测量技术。

一方面由于世界的多样性，一方面也由于定量描述的“点视觉”特性，使人们只能从不同角度观察世界，因此，传感器技术缺乏系统性和连续性，并且很多情况下也表现出技巧性与创新性。

在实际应用中，传感器作为“感觉器官”，是将压力、温度、位移量等信息（或者被测量）转化成电信号。

而这些转化是利用物理学、化学、生物学现象和效应来进行的，被测量转化成电信号的方式是各种各样，也就是说各类传感器的工作原理不同。

因此本课程信息量大，涉及的范围较广，且各章节教学内容相对独立，缺乏连续性和系统性。

3、课程的实践性；传感器的实践性对于大学生学习传感器技术有不同的影响，简单来讲，
传感器技术深入现代生活，家庭生活中的灶具、冰箱、空调、电视、电话、热水器、汽车等日常生活离不开的物品中，与传感器习习相关，这些日常生活中的传感器便于学生很快理解传感器的适用性、作用；另一方面，传感器又深入人类生活中的各个领域，如飞机、舰船、遥感等众多的领域，仅从物理不现象来讲，涉及光、电、力、磁等从微观到宏观几乎所有的现象，本课程仅学习常见传感器的构成原理，但这并不妨碍学生有更广泛领域的研究与创新。

做为学生来讲，学习本课程时也应当特别注重实践和实验，亲自动手使用传感器，才能知道传感器的应该与其他电路如何连接，怎样才能正常工作；
另一方面，由于传感器门类繁杂，千变万化，本课程并不能包络万象，学生与教师都应当不断从传感器产业发展、个人生活和兴趣、个人的科研项目中总结出有利于教和学的素材来。

最后，也由于传感器的实中实践性，也决定了传感器的技巧性，学习和掌握通用传感器的原理、方法，并习惯于观察生活，从生活中汲取营养，在此基础上有所创新，是学习研究本课程的最高目标。

二、本课程的学习方法：
1、本知识点是本课程的基础知识，检测系统的组成及其相关概念这部分内容应以提高学生
的学习兴趣为主，宜采用互动学习方式，安排在实训室进行。

教师应事先准备好一个简单的检测系统，如用电桥来测位移，这样从一个实际存在的检测系统进行展开，介绍传感器与检测系统的组成、作用及在工业生产过程中的应用，可以边演示边讲解有关概念边让学生跟着操作，以增强讲课的直观性，更好地激发学生对本课程的学习兴趣和求知
欲望，从而更好地培养学生对本课程的兴趣；
2、案例教学。

传感器技术问题有一定的分析和处理能力，知晓传感器的工程设计方法和实
验研究方法。

所以在教学中注意分析各类传感器的区别与联系，利用大量的具体案例分析传感器的应用特点。

例如，教材中在介绍电阻应变式传感器是，主要是从传感器的结构、工作原理及测量电路几个方面进行分析介绍的，缺乏实际应用案例。

在教学中用幻灯片展示不同应用的实物图，譬如轮辐式的地中衡的称重传感器，日常生活中常见的悬臂梁式的电子秤、人体称、扭力扳手等。

用生动的动画显示不同应用下的传感器的反应，例如，进行常用传感器热电偶的学习时，展示各种类型热电偶的实物照片，补充热电偶安装的方式，以换热站控制系统为案例，分析热电偶在温度测量上的应用，重点讲解传感器的输出信号及与控制系统互连问题。

在介绍光电池传感器时补充用于控制的干手器、用于检测的光电式数字转速表及照度表的应用案例，通过案例是同学们对传感器应用的认识更加深入。

3、了解现有成熟产品。

根据培养工程应用型人才的目标，本课程教学的首要目的是使学生
能够合理选择传感器，结合相关的网络资源，如中国检测技术网、各传感器生产企业官网、淘宝网，让学生从网上获取传感器产品的原理知识、价格、产业发展等更为丰富的相关知识，以取得良好的教学效果，为今后的学习、应用、工作和创新开辟广泛的知识来源和思维方法。

4、结合电路、信号与系统、误差原理等课程，通过实验过程的实际操作，使学生基本掌握
电桥模块、电压表、直流电源等测量仪表的使用方法和操作技能。

5、利用学校的科研实力、学生SRTP项目，加强学生的实践能力。

学生可在学习本课程的
同时申请科研实训项目，由指导老师指导，学生负责完成。

在这些项目中，譬如智能车项目、数据采集系统实现等项目中都包含传感器与检测技术的应用，学生在完成项目的同时可集思广益，有所创新，提高学生的实践能力，同时也为今后的教学提供很好的实例素材。

三、传感器技术分类指导
1．电阻式传感器的应用十分广泛，涉及温度、力、压力、气体成分、加速度、位移等物理量的检测，为增强学生的感性认识，教师应准备好各种类型的电阻式传感器，如电阻应变片、压阻式、气敏电阻等等，通过某一具体的电阻传感器测量电路(如电阻应变片测量应变)的演示使同学们在操作中学习，在不知不觉中学会电桥的调零技巧及电压表、频率计的使用等基本操作技能，增强学生的感性认识十分重要。

学生在实验时可能会遇到如测量信号找不到、不会调节电桥零点等各种问题，这时教师一方面要耐心地讲解，仔细示范；另一方面，也要注意培养学生严肃认真的学习态度，培养他们的耐心。

在此基础上重点讲授压力、温度、气敏传感器的工作原理及其应用，尤其是介绍各种新型敏感材料对检测技术的影响(如气敏、湿敏等新材料新工艺)，并将教学重点与能力培养相结合，向各种传感器的测量电路倾斜，以培养学生查阅器件手册、了解查找器件的常用途径、器件的使用方法等实际操作技能和设计应用能力。

2．电容式和电感式传感器也是常用检测元件，与检测实践联系密切，学习时应从某个电容式或电感式检测电路出发，进行同步操作并讲解其结构原理，然后重点介绍各种电容式和电感式传感器的类型与特性，在此基础上详细讲解通过传感器获取信息与进行信号提取的常用电路，让学生了解其应用方法，最后再各安排一个实训来进一步提高学生应用这两种传感器设计检测装置的能力。

3．热电偶广泛应用于温度信号的拾取，由于温度是工业生产过程中一个很重要的参数，因
此，它在工业过程的自动控制中应用十分广泛，它主要用于对高温超高温或低温的测量。

拟将理论教学中有关热电偶结构及实用测量电路部分安排在实训室进行，结合操作把它的几种结构形式及其性能特点讲透。

使学生较好地掌握不同结构形式的热电偶在使用性能上的差异，会正确合理地选用；学会热电偶在使用时的连接方法，掌握不同接法的区别，能根据测量要求正确选择。

至于它的几个常用定理及冷端补偿部分可在教室进行。

为了进一步培养学生的操作技能和实际应用能力，安排两个有关热电偶应用的实训。

通过实训使学生掌握热电偶的安装、使用及校验方法；掌握热电偶并联和串联时的不同测量特性并会正确选用。

4．现代传感器层出不穷，且仍在不断发展，限于实训室条件，本模块安排部分理论课在实训室进行，结合实训室现有的光电式、红外式和霍尔式传感器讲解它们的结构原理和性能特点，并让同学们进行测量转速和计数等方面的实际操作；再结合网络，查找一些最新传感器资料作为补充。

对于超声、激光及微生物等传感器侧重于介绍它们的基本原理和应用前景，作为知识的拓展。

然后安排实训培养学生对新型传感器的选择和应用能力，掌握光电开关的选型和应用场合，如电路控制、产量计件等；掌握霍尔传感器应用电路的设计，会合理选用此类传感器，如无级调速、电子称重等。