《自动检测技术》课程教学大纲

《自动检测技术》课程教学大纲

课程代码：060132013

课程英文名称：Automatic Measurement Technology

课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0

适用专业：自动化

大纲编写（修订）时间：2017.11

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

本课程是自动化专业的选修课。自动检测技术是工业自动化生产技术工作中不可缺少的重要环节，学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得误差理论、传感器、自动检测工程应用中主要参数的检测技术等方面的基本知识和基本技能,为学生毕业后进一步从事自动化专业工作打下必要的基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

1.基本知识：要求学生掌握自动检测系统的构成和基本特性,各类传感器的基本结构和工作原理,了解流程工业中参数检测的最新技术。

2.基本能力：通过本课程的教学，要培养和提高学生的自学能力,对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。其次，要培养学生提高分析能力（主要是对测试系统的测量误差分析能力的培养）。最后，要具备联想与类比的设计能力以建立创新思维的体系。

3.基本技能:通过学习使学生具备常用传感器的测量和使用技能，学会在系统中合理的使用传感器。

（三）实施说明

1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。

2．教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。

（四）对先修课的要求

本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有电路、模拟电子技术、数字电子技术等。本课程将为专业课、课程设计以及毕业设计的学习打下良好基础。

（五）对习题课、实验环节的要求

1．对重点、难点章节（如：测量不确定度的评定、热电阻测温电桥、涡轮流量计特性分析等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。 2．课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及设计计算方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，熟悉标准、规范等的作用，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。

3．在实验条件允许的情况下，进行适量课外实验。

（六）课程考核方式

1．考核方式：考查

2．考核目标：在考核学生自动检测系统基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生对测量系统的测量误差分析及处理的能力、对流程工业中主要参数的测量原理和测量方法的掌握情况。

3．成绩构成：最终理论考试、平时成绩（包括作业情况、出勤情况、提问、小测验等）的总和。

平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。

（七）参考书目

1．《自动检测技术》第二版，王化祥编著，化学工业出版社，2009年。

2.《自动检测技术》，张欣欣等编，清华大学出版社，2006年。

3．《自动检测技术及应用》第二版，梁森等编著，机械工业出版社，2012年。

4．《检测与转换技术》第三版，常建生等编，机械工业出版社，2001。

5．《自动检测技术及仪表控制系统》第三版，张毅等编著，化学工业出版社，2012年。

二、中文摘要

本课程是自动化专业学生选修的一门专业基础课程。课程通过对自动检测的基本概念、检测系统基本特性、测试系统的测量误差分析及处理的讲授，使学生能从测量系统的角度对测量误差、测量精度和测量系统特性及可靠性有一个总体的了解。课程主要内容包括流程工业中主要的参数，如温度、压力、液位、流量等参数的检测技术。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。

三、课程学时分配表

四、教学内容及基本要求

第1部分绪论

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

第1.1部分自动检测系统的组成与功能，检测系统的分类，检测技术的发展。（讲课2学时）具体内容:

1) 明确本课程的内容、性质和任务；

2) 了解自动检测技术概念及发展概况；

3) 掌握自动检测系统的组成。

重点:

自动检测系统的组成。

第2部分检测系统的基本特征

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

第2.1部分检测系统的特性及性能指标（讲课2学时）

具体内容:

1) 掌握检测系统的静态特性，灵敏度，精度，可靠性等等；

2) 掌握检测系统的动态特性，动态误差，频率特性等等。

重点:

检测系统的灵敏度。

难点:

检测系统的频率特性分析。

第3部分测量误差与数据处理

总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0

第3.1部分误差的基本概念（讲课2学时）

具体内容:

测量误差的定义，误差来源，误差的分类，测量的准确度、精密度。

第3.2部分随机误差（讲课2学时）

具体内容:

1) 掌握随机误差的正态分布性质；

2) 了解正态分布密度函数与概率积分。

第3.3部分有限次测量误差分析与处理（讲课2学时）

具体内容:

1) 掌握算数平均值原理、真值的估计；

2) 了解均方根误差的估计与贝塞尔公式；

3) 掌握测量结果的置信度；

4) 了解测量结果的误差评价；

5) 掌握小子样误差分布——t分布。

第3.4部分测量不确定度，测量数据的处理（讲课2学时）

具体内容:

1) 了解测量不确定度的基本概念；

2) 掌握测量不确定度的评定；

3) 了解最小二乘法处理方法。

重点:

测量结果的置信度，小子样误差分布——t分布。

难点:

测量不确定度的评定。

第4部分压力测量

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

第4.1部分概述，液柱式压力计（讲课2学时）

具体内容:

1) 了解压力的基本概念，压力测量系统的分类；

2) 了解液柱式压力计的原理。

第4.2部分电远传式压力计（讲课2学时）

具体内容:

1) 掌握电阻应变式压力变送器；

2) 了解电容式压力（差压）变送器。

重点:

电阻应变式压力变送器。

难点:

电阻应变式压力变送器。

第5部分温度测量

总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0

第5.1部分概述（讲课2学时）

具体内容：

1) 了解温度的概念；

2) 掌握温标。

第5.2部分热电偶测温（讲课2学时）

具体内容：

1) 了解热电效应；

2) 了解热电偶基本定律；

3) 掌握热电偶的参比端（冷端）温度补偿。

第5.3部分热电阻测温（讲课2学时）

具体内容：

1) 了解热电阻的材料，热电阻的类型；

2) 了解半导体电热阻；

3) 掌握热电阻测温电桥。

重点:

热电偶的参比端（冷端）温度补偿，热电阻测温电桥。难点:

热电阻测温电桥。

第6部分流量测量

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

第6.1部分概述，容积式流量计（讲课2学时）

具体内容：

1) 了解流量测量中常用的参数，管内流动基本知识，流量测量仪表分类；

2) 了解容积式流量计的测量原理与结构。

第6.2部分浮子流量计,涡轮流量计（讲课2学时）

具体内容：

1) 了解浮子流量计的刻度换算；

2) 掌握涡轮流量计特性分析。

第6.3部分旋涡流量计，电磁流量计,节流式流量计（讲课2学时）具体内容：

1) 了解旋涡流量计测量原理；

2) 了解电磁流量计的测量原理、励磁方式和结构；

3) 了解节流式流量计。

重点:

涡轮流量计特性分析。

难点:

电磁流量计的励磁方式。

第7部分物位测量

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

第7.1部分浮力式液位测量，静压式液位测量（讲课2学时）

具体内容:

1) 了解浮力式液位测量的测量原理；

2) 掌握静压式液位测量的测量原理、压差式液位计。

第7.2部分电容式液位测量，超声波物位测量（讲课2学时）

具体内容:

1) 了解导电液体的液位测量、非导电液体的液位测量原理；

2) 了解超声波物位测量的测量原理和测量方法。

重点:

差压式液位计的零点迁移问题。

难点:

超声波物位测量。