030242002-现代传感技术-赵延东

《现代传感技术》课程教学大纲

课程代码：030242002

课程英文名称：Principles and Applications of New Type sensor

课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0

适用专业：测控技术与仪器

大纲编写（修订）时间：2011.7

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

《现代传感技术》是测控技术与仪器专业的选修课，教授学生掌握有代表性的现代传感技术，了解传感器发展的新动态，明确传感技术发展的方向，将来在测试领域有所作为。同时还承担着素质教育和工程教育的基本职责。针对基本任务，该课程的知识系统结构应围绕有代表性的现代传感技术所涉及的技术要点和技术难点的理解与掌握来展开。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

本课程要求学生了解新型传感效应，新型敏感材料及新加工工艺。掌握新型固态光电传感器，电荷耦合器件，光纤传感器，化学传感起，机器人传感器等新型传感器，对新型传感器的原理要有较深的理解，对相应的外围电路有一些了解。

（三）实施说明

素质教育要求在本课程教学过程中，站在培养人才的整体高度上，去看待本课程所应承担的职责。在讲授具体内容时，也要求分清每一部分内容在课程整体中所处的地位，对不同内容采用相应的处理方法，只有这样才能在大纲的具体实施中事半功倍，取得好的教学效果。

（四）对先修课的要求

电路（A）、模拟电子技术（A）、数字电子技术（A）、自动控制原理、电子测量技术。

（五）对习题课、实验环节的要求

要提高学生的基本素质，必须合理选取教材，启发和引导学生从被动吸收知识的状态下，转化到主动索取知识的状态中来。要注重方法的传授和能力的培养，而不纠缠细节，这样就可以将学生的注意力引导到教学的主题上来，在明确学习的目的后，学生就有能力去索取和掌握自己需要的知识，便于充分的调动学生的内在潜力，培养出高质量的技术人才。

（六）课程考核方式

1.考核方式:考查

2.考核目标:在掌握新型传感器基本原理的基础上，注重对具体应用问题的分析，理解。

3.成绩构成:本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占30%，期末考试成绩占70%。

（七）参考书目

《现代传感器技术基础》,相宝清编,中国铁道出版社,2001

《现代新型传感器原理与应用》,刘迎春,国防工业出版社,1998

《新型传感器原理及应用》,王元庆,机械工业出版社，2002

二、中文摘要

本课程是测控技术与仪器专业的选修课,主要介绍新型传感器的工作原理、结构、特性等基本知识，并进一步介绍了各类传感器的典型外围电路，传感器信号的引出、放大、补偿等应用知识。本课程理论与实践相结合，具有很强的实用性。

三、课程学时分配表

四、教学内容及基本要求

第01部分综述

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

具体内容:

1、新型传感效应

2、新型敏感材料

3、新加工工艺

重点:

1、光效应、磁效应、

2、半导体敏感材料、光导纤维、高分子材料、石英晶体

3、薄膜加工工艺、光学曝光微加工工艺

难点:

各种效应的原理

习题:

1.新型传感效应和敏感材料有那些?

2.光电导和光伏效应的原理.

3.光纤制造工艺,传输原理,全反射条件.

4.薄膜加工工艺有那些?何谓淀(沉)积?

第02部分新型固态光电传感器

总学时(单位：学时):3 讲课:3 实验:0 上机:0

具体内容:

1、普通光敏器件阵列

2、自扫描光电二极管阵列

3、光电位置传感器

4、输液过程中的光点传感器

重点:

各种光电传感器的工作原理、特性及应用

难点:

工作条件对各种光电传感器的影响

习题:

阅读光电传感器的应用资料。

第03部分电荷耦合器件（CCD）

总学时(单位：学时):3 讲课:3 实验:0 上机:0 具体内容:

1、CCD的物理基础

2、CCD的工作原理

3、CCD器件

重点:

1、CCD的物理基础

2、CCD的工作原理

3、CCD器件

难点:

CCD的工作原理

习题:

1.电荷存储的3个过程

2.线阵和面阵的SSPD特点.

3.一维PSD的原理及转换电路

4.由图2-25分析说明X1的求解条件和结果(2-22) 第04部分光纤传感器

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容:

1、光纤传感原理

2、常见光纤传感器

3、光纤传感器应用

重点:

1、光纤传感原理

2、常见光纤传感器

难点:

光纤传感原理

习题:

1.光纤传感器的类型、特点及调制方法。

2.分析说明图4-10的温度传感器各部分原理.

3.简述光纤传感器在混凝土主体测量领域的应用. 第05部分集成传感器

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容:

1、集成压敏传感器

2、集成温敏传感器

3、集成磁敏传感器

4、集成传感器应用

重点:

各种集成传感器的结构、工作原理、特性及应用。难点:

各种集成传感器的工作原理及应用

习题:

1.参见图5-3集成压敏传感器测量电路，根据式5-8计算当

Up=2V,Ua=0.6V,Cp=3pF,C0=1.7pF,一个大气压（1.33X10-3Pa）下，Cx=3.1pF,则U0=？

2.见图5-10b,用两点校正法，若测温范围为-50~+150℃；对应输出电压为0~10V,则输出温度系数为多少？

3.开关型集成磁敏传感器的滞环特性是如何形成的?有什么好处?

4.结合书中图5-19和5-20说明CCFL的温度控制原理和风扇监测原理

第06部分化学传感器

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

具体内容:

1、离子敏传感器

2、气敏传感器

3、湿敏传感器

4、工业废水排放的自动监测

重点:

1、各种化学传感器的原理和应用

2、工业废水排放的自动监测

难点:

各种化学传感器的工作原理。

习题:

1.离子敏场效应管、气敏MOS晶体管与普通MOS管在结构上有何区别？

2.电阻式气敏传感器的原理,结构和特点.

3.说明湿敏传感器的种类,陶瓷传感器的原理和特点.

4.说明图6-23PH值测量电路的测量过程,并说明使用3个传感器的原因.

第07部分机器人传感器

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

具体内容:

1、功能和分类

2、机器人视觉传感器

3、机器人触觉传感器

4、机器人接近觉传感器

重点:

1、机器人视觉传感器

2、机器人触觉传感器

3、机器人接近觉传感器

难点:

1、机器人视觉传感器

2、机器人触觉传感器

3、机器人接近觉传感器

习题:

1.机器人传感器的种类和特点.

2.机器人视觉图像处理分哪两个过程?如何确定二值化阈值?

3.触觉传感器的种类和作用.