传感器技术与应用

《传感器技术与应用》教学大纲

第一部分教学大纲说明

一、课程性质

传感器技术与应用属于电子信息科学与技术本科专业的专业课，是一门专业必修课。注重于培养学生理解使用传感器并设计电子产品的能力。

二、教学目的和要求

教学目的：通过本课程学习和实践,使学生熟悉和掌握常用的传感器的基本原理和使用方法。教学要求：（1）知识要求：重点掌握常用的常用传感器的原理、性能和使用方法,了解传感器的发展动态。（2）能力要求：培养和提高学生的选择传感器、理解传感器原理、并使用传感器进行设计的能力,为今后电路设计和工作奠定坚实基础。

三、学分和课时分配

课时分配表

说明：该课时分配只有理论课没有实验课，同时不包含五一、十一机动时间和复习考试时间，特此申明！

四、适用范围

该大纲限定适用于电子信息科学与技术专业本科生，专科学生和研究生以及其它专业不适用。

第二部分教学内容

第一章传感器的特性（2课时）

教学目的和要求

目的：熟悉传感器的基本概念，组成分类和应用领域及国内外概况，掌握传感器的静态特性和动态特性。

教学重点和难点

重点：什么是传感器，传感器的组成和分类

难点：传感器的静态特性和动态特性

教学内容

第一节传感器的组成与分类（1课时）

一、传感器的组成

二、传感器的分类

第二节传感器的基本特性（1课时）

一、静态特性

二、动态特性

复习思考题

1、什么是传感器，传感器的基本概念

2、传感器的组成与分类

3、什么是传感器的静态特性，什么是传感器的动态特性。

第二章热电传感器（8课时）

教学目的和要求

目的：熟练掌握各类热电传感器包括：热电偶传感器、热电阻是温度传感器、PN结型温度传感器、集成电路温度传感器、及热释电式温度传感器等的工作原理、特性特点、典型应用。

重点：热电偶传感器等温度传感器的工作原理、特性特点、典型应用及温度补偿方法及原理

难点：PN结型温度传感器、集成电路温度传感器工作原理

教学内容

第一节热电势式测温传感器（2课时）

一、工作原理

二、热电偶中引入第三导体

三、标准热电极

四、热电偶冷端温度误差及其补偿

五、常用热电偶的特性

六、热电偶的测量电路

第二节热电阻式温度传感器（1课时）

一、金属测温电阻器

二、半导体热敏电阻器

第三节PN结型测温传感器（1课时）

一、温敏二极管及其应用

二、温敏晶体管及其应用

第四节集成电路温度传感器（2课时）

一、基本原理及PTAT核心电路

二、电压输出型

三、电流输出型

四、可编程集成数字温度传感器

第五节热释电式传感器（1课时）

一、热释电效应及其机理

二、热释电红外传感器

三、热释电探测模块

四、典型应用

第六节热电传感器应用实例（1课时）

复习思考题

1、什么是热释电，热电偶基本原理

2、金属热电偶和半导体热电偶的特点

3、PN结型测温传感器和集成电路温度传感器的原理及应用

4、热释电传感器原理

第三章应变传感器（2课时）

目的：熟练掌握各种应变传感器的内部结构、基本原理和使用方法包括及温度补偿方法及原理。

教学重点和难点

重点：金属应变原理、温度补偿方法及原理。

难点：薄膜应变传感器的结构

教学内容

第一节电阻应变传感器（1课时）

一、应变片的结构和类型

二、常用的应变片

第二节薄膜应变电阻及传感器（1课时）

一、薄膜分类

二、薄膜的工作原理

三、薄膜应变传感器的特点

四、电阻应变传感器使用中应注意的一些问题

五、电阻应变传感器应用——起重量限制器

复习思考题

1、金属应变的基本原理和计算方法

2、应变传感器的基本应用温度补偿

3、应用应变传感器测量加速度的工作原理

第四章磁敏传感器（4课时）

教学目的和要求

目的：理解霍尔效应和磁阻及形状效应基本原理；熟练掌握各种磁敏传感器的内部结构、基本原理和使用方法包括及温度补偿方法及原理

教学重点和难点

重点：理解和掌握霍尔效应和磁阻现象及形状效应的原理。

难点：磁敏二极管基本原理的理解

教学内容

第一节磁敏传感器的物理基础——霍尔、磁阻、形状效应（1课时）

一、基础知识

二、霍尔效应

三、磁阻效应

四、形状效应

第二节霍尔元件（0.5课时）

一、霍尔元件的工作原理

二、霍尔元件的结构

三、基本电路

四、电磁特性

五、误差分析及误差补偿

第三节磁阻元件（0.5课时）

一、长方形磁阻元件

二、科尔宾元件

三、平面电极元件

四、nSb-NiSb共晶磁阻元件

五、曲折形磁阻元件

六、磁阻元件的温度补偿

第四节磁敏二极管（0.5课时）

一、磁敏二极管的结构

二、磁敏二极管的工作原理

三、磁敏二极管的特性

四、磁敏二极管的补偿技术

第五节磁敏三极管（0.5课时）

一、磁敏三极管的结构

二、磁敏三极管的工作原理

三、磁敏三极管的特性

四、温度补偿技术

第六节磁敏传感器的应用（1课时）

一、霍尔元件的应用

二、磁阻元件的应用

复习思考题

1、霍尔传感器的内部结构、基本原理、温度补偿电路和使用方法

2、磁阻元件的基本原理、内部结构、温度补偿电路和使用方法

第五章压电效应（4课时）

教学目的和要求

目的：掌握压石英晶体电效应的基本原理；熟练掌握压电传感器器的材料类型、内部结构、基本原理、等效电路和使用方法。

教学重点和难点

重点：石英晶体电效应的基本原理、正压电效应及逆压电效应、压电传感器应用。

难点：压电材料切形，压电传感器等效电路