传感器与检测技术课程教学大纲

《传感器与检测技术》课程教学大纲一、课程的性质、课程设置的目的及开课对象本课程是机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）学生的重要专业课程。本课程设置的目的是通过对传感器的一般特性与分析方法，传感器的工作原理、特性及应用，检测系统的基本概念的学习，通过本课程的学习，使学生掌握检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，并能够对检测系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理。开课对象：机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）本科生。二、先修课程：高等数学、工程数学、电子技术、数字电子技术等。三、教学方法与考核方式1.教学方法：理论教学与实验教学相结合。2.考核方式：闭卷考试。四、学时分配总学时48学时。其中：理论38学时，实验10学时五、课程教学内容与学时（一）传感器与检测技术概念传感器的组成、分类及发展动向，技术的定义及应用。重点：传感器与检测技术的目的和意义。教学方法：课堂教学和现场认识教学相结合。（二）传感器的特性1.传感器的静态特性2.传感器的动态特性及其响；重点：传感器的静态特性与动态特性的性质。难点：工艺计算与平面布置；微机联网控制系统。广度：本章主要讲述传感器特性的基础知识。深度：主要讲述传感器的特性，不涉及复杂的内容。教学方法、手段：课堂教学、多媒体教学，强化实际操作。（三）电阻式传感器1.电位器式传感器的主要特性及其应用2.应变片的工作原理3.应变片式电阻传感器的主要特性及应用重点：理解电位器式传感器、应变片式传感器的工作原理，掌握它们的性能特点，了解其常用结构形式及应用。难点：线性与非线性电位器的测量原理，应变片式传感器的测量原理、温度误差及其补偿。广度：本章主要电阻式传感器的检测方法。深度：主要讲述了电位器式传感器及应变片式传感器的工作原理及使用方法。教学方法、手段：课堂教学、实操训练、多媒体教学，强化实际操作。（四）电感式传感器1.自感式传感器的工作原理、等效电路与转换电路，自感式传感器的特点及其应用。2.变压器式传感器的工作原理、等效电路及其特性3.差分变压器式传感器的测量电路及其应用4.涡流式传感器的工作原理、转换电路及其应用5.压磁式传感器的工作原理、结构形式及其应用6.感应同步器的工作原理、测量方法及误差分析重点：理解自感式、差动变压器式、涡流传感器的工作原理，掌握其性能特点，了解其应用。广度：本章主要讲述自感式、差动变压器式、涡流传感器的工作原理和检测方法。深度：主要讲述常用的电感式传感器。教学方法、手段：课堂教学、实操训练、多媒体教学，强化实际操作。（五）电容式传感器1.电容式传感器的工作原理及类型2.电容式传感器的灵敏度及非线性3.电容式传感器的特点及等效电路4.电容式传感器的设计要点，转换电路5.电容式传感器的应用重点：理解各种形式电容传感器的工作原理，掌握其性能特点，了解其应用。难点：电容式传感器的等效电路及特性。广度：本章主要讲述电容式传感器的检测原理及方法。深度：主要讲述电容式传感器的检测方法、电路及误差分析方法。教学方法、手段：课堂教学、多媒体教学，分组讨论、强化实际操作。（六）磁电式传感器1.磁电感应式传感器的工作原理、结构特性，动态特性分析2.磁电感应式传感器的测量电路3.霍尔式效应与霍尔元件4.霍尔元件的构造及测量电路5.霍尔元件的补偿电路6.霍尔传感器的应用举例重点：理解磁电感应式传感器、霍尔元件的工作原理，转换电路，掌握其性能性点。难点：霍尔式传感器工作原理及应用。广度：本章主要讲述磁电式传感器检测方法及数据处理方法。深度：主要讲述霍尔传感器的检测方法及应用。教学方法、手段：课堂教学、实操训练、分组讨论、多媒体教学，强化实际操作。（七）压电式传感器1.压电效应2.压电材料3.压电式传感器的等效电路及测量电路4.压电式传感器的应用重点：了解压电式传感器的工作原理，掌握常用压材料及其性能特点，理解其转换电路。难点：压电式传感器的等效电路及测量电路。广度：本章主要讲述压电式传感器的工作原理、等效电路及测量电路。深度：主要讲述常用压电式传感器的检测方法及技术要求，不涉及复杂的内容。教学方法、手段：课堂教学、实操训练、分组讨论、、多媒体教学，强化实际操作。（八）光电式传感器1.光电效应2.光电器件及其特征3.光电式传感器及其测量电路4.光电式传感器的应用重点：了解光电器件的原理、应用，掌握脉冲光电式传感器（PCD）、光纤传感器、电荷耦合器件（CCD）、光栅、激光传感器的原理、特点及应用。难点：常用光电式传感器的工作原理及应用。广度：本章主要讲述光电传感器的测量基础知识及应用。深度：主要讲述了几种常用的光电式传感器的检测方法、信号转换的基础知识，不涉及复杂的内容。教学方法、手段：课堂教学、实操训练、分组讨论、多媒体教学，强化实际操作。（九）热电式传感器1.热电阻材料及工作原理、测量电路2.热电偶的基本定律、测温电路及温度补偿3.热敏电阻的特性及应用重点：热电式传感器的测量原理、测量电路。难点：热电式传感器的应用。广度：本章主要讲述热电式传感器的工作原理及检测方法，介绍了热电阻、热敏电阻和热电偶的工作原理及检测方法。深度：主要讲述常用热电式传感器检测方法，不涉及复杂的内容。教学方法、手段：课堂教学、实操训练、分组讨论、多媒体教学，强化实际操作。（十）核辐射传感器1.核辐射的基本特性2.核辐射传感器3.核辐射传感器的举例4.放射性辐射的保护重点：核辐射传感器测量原理。难点：测量中的同位素。广度：本章主要讲述核辐射的基本特性、放射性辐射的保护。深度：主要讲述评价指标、有关参数及影响因素，评价方法只作简单介绍。教学方法、手段：课堂教学、分组讨论、多媒体教学。（十一）智能式传感器1.智能传感器的概念2.智能传感器的实现方法3.智能传感器输出信号的处理4.数据采集与数据处理技术5.智能传感器的输入与输出处理6.智能传感器的应用重点：智能传感器的数据处理方法。难点：A/D、D/A转换技术，温度补偿技术及数字滤波技术。广度：本章主要讲述智能传感器的基本工作原理及主要应用技术。深度：主要讲述评智能传感器的设计方法、评价方法及应用。教学方法、手段：课堂教学、分组讨论、多媒体教学。（十二）传感器的标定1.传感器的静态特性标定2.压力传感器的标定重点：常用传感器的标定方法。难点：误差分析方法。广度：本章主要讲述传感器的标定方法和影响因素、误差分析的方法。深度：主要讲述不同的传感器的各参数及影响因素，误差分析方法只作简单介绍。教学方法、手段：课堂教学、分组讨论、多媒体教学。（十三）检测技术基础1.测量方法2.测量系统3.测量数据的处理方法重点：检测系统中的数据提取、信息转换方法及信息处理技术。难点：静态测量与动态测量的误差分析方法。广度：本章主要讲述了测量方法、测量系统及测量误差的分析方法。深度：主要讲述常用的误差分析方法。教学方法、手段：课堂教学、分组讨论、多媒体教学。（十四）现代检测系统1.计算机检测系统的基本组成2.总线技术3.虚拟仪器4.网络化检测系统与应用实例重点：现代检测技术的应用。难点：检测技术在计算机系统与网络系统中的应用。广度：本章主要讲述计算机检测系统及网络化的检测系统中的数据采集方法及系统组成。深度：主要讲述计算机检测系统的组成，评价方法只作简单介绍。教学方法、手段：课堂教学、分组讨论、多媒体教学。六、建议教材与教学参考书：教材：陈杰、黄鸿编，《传感器与检测技术》（第一版），高等教育出版社，2004教学参考书：[1]周杏鹏等编著,检测技术及系统设计,南京,东南大学出版社,1996[2]侯国章编著,测试与传感技术,哈尔滨,哈工大出版社,2002,第二版[3]李科杰,新编传感器技术手册,国防工业出版社,2002.1[4]刘君华,现代检测技术与测试系统设计,西安交通大学出版社,1999.4