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1、检测技术A课程教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。课程 英文名Measurement课程 代码01M0129学分3总学时48理论学时40实验/实践学 Q,8时课程类别学科基础课课程性 质限选先修课程高等数学、大学物 理、电路分析基础适用专业自动化等理工科专业开课学院机电工程学院执笔人审定人制定时间2020年11月一、课程的地位与课程目标(-)课程地位检测技术A是信息技术的重要组成部分，是电气信息类专业(自动化)的重要学科 基础课程，是以研究自动检测系统中的测量、信息转换和信息处理的理论与技术为主要内容 的应用技术课程。理解测试的基本概念、测量误
2、差及其不确定度和测量数据处理方法；掌握测试系统的静 态特性和传感器的基本概念；熟练掌握典型传感器(及测试系统)的测量原理、测量电路和 应用案例；掌握新型传感器测量原理、测量电路和应用案例。通过本课程的学习，使学生针对检测或测试需求，具有选择传感器的能力、组建一般或 复杂测试系统的能力；对一般测试系统中的技术问题具有一定的分析和处理能力。(-)课程目标L理解传感器、测试系统的基本概念和组成，具有将数学、大学物理等基础知识用于分 析实际系统的测量误差及其不确定度的能力，具有在多种制约条件下设计和分析传感器或测 试系统的能力，并能在实践中充分考虑经济、安全和环保等因素，具有环保意识和社会责任 感。2
3、掌握典型传感器和新型传感器的组成、原理和测量电路，理解其应用领域，具有针对 简单对象或复杂工程对象的具体测量任务选择传感器和搭建测试系统的能力，具有分析和提 升传感器与测试系统性能的能力。3.了解计算机辅助测试和虚拟仪器等技术和工具，具有针对简单对象和复杂工程对象的 具体测量任务及其制约条件选择传感器和设计测试系统的能力。二、课程目标达成的途径与方法检测技术A课程教学以课堂教学为主，结合自主学习和实验教学。通过本课程的学 习，使学生科针对检测或测试需求，具有选择传感器的能力、组建一般测试系统的能力；对 一般或复杂测试系统中的技术问题具有一定的分析和处理能力。具体途径和措施如下：1.课堂教学主要
4、包括：测试系统的基本知识和特性，传感器组成的基本概念，常用和 新型传感器的原理、结构、测量电路、误差分析和补偿、输入和输出特性、典型应用，计算 机辅助测试系统。课堂教学的途径或措施：（1）要充分调动学生的探究欲望和主动性，形成以教师为主、学生为辅的双主体课堂 教师模式；（2）充分备课，结合最新科技成果和重大新闻，引出教学内容，由浅入深，逐步解决 传感器的设计及测试系统搭建，并对测量结果进行分析；（3）结合技术发展中的标志性人物和自身生活中的典型案例，教书育人；（4）由具体的工程检测和测试需要，提出问题，引出相关传感器，进而进行展开讲解。2 .针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分
5、内容作为学生自主学习环 节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。3 .设计验证性、设计性实验，采用实验教学方式，训练实验技能，培养理论知识的应用 能力、实验数据分析和处理能力和团队协助能力。4 .注重考核学生的理论结合实际进而解决实际问题的能力。针对要求的测量电路实践和 （或）课内科技作品制作，考核过程采用现场演示和问答的开放形式，把考核过程作为教学 环节的一部分。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；2.毕 业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。课程目标毕业要求（支撑程度H、M、L）毕
6、业要求1-3毕业要求3-2毕业要求4-1毕业要求5-3课程口标1M课程目标2HH课程目标3L四、课程主要内容与基本要求第一章绪论理解检测技术和测试系统；了解检测技术的发展趋势。第二章测试的基础知识理解测试的基本概念；掌握测量误差及其不确定度；理解测量数据处理。第三章测试系统的特性了解测试系统与线性系统；掌握测试系统静态特性和不失真测试。第四章传感器技术概论掌握传感器的基本概念；了解弹性敏感元件；了解传感器的应用和发展趋势。第五章电阻应变式传感器掌握工作原理和结构参数；掌握测量电路及温度补偿；理解应用案例。第六章电感式传感器掌握自感式电感传感器工作原理及测量电路;掌握互感式电感传感器工作原理及测
7、量电 路；掌握电涡流式传感器工作原理及测量电路；理解电感式传感器的应用。第七章电容式传感器掌握作原理与特性（极距变化型、面积变化型和介电常数变化型）；掌握测量电路（调 频电路、脉冲宽度调制电路）；理解电容式传感器的应用。第八章压电式传感器掌握压电效应；掌握测量电路（电压放大器和电荷放大器）；理解压电式传感器的应用。第九章磁敏式传感器掌握霍尔传感器原理和误差补偿方法；掌握磁敏电阻的原理；掌握磁敏二极管和磁敏三 极管的原理；理解磁敏式传感器的应用案例。第十章光电式传感器掌握光电式传感器的工作原理（外光电效应、内光电效应和光伏效应）；理解光电管及 光电倍增管，光敏电阻，光电池、光电二极管和光电三极管
8、等光电传感器的结构和特性；理 解光电式传感器及其应用第十一章热电式传感器掌握金属热电阻和热敏电阻的原理及其测量电路；掌握热电偶的原理、三大热电定律、 测量电路、冷端温度补偿方法；了解热电偶的校准和标定。第十二章数字式传感器掌握光栅数字式传感器结构和工作原理；掌握辨向、细分电路；理解数字式传感器的应 用。第十三章光纤传感器理解光纤的结构和传光原理；掌握光纤传感器的工作原理；理解光纤传感器的应用。第十四章固态图像传感器掌握电荷耦合器件工作原理；了解CCD图像传感器及其特性参数；理解CCD图像传 感器的用。第十五章辐射式传感器了解红外辐射传感器原理和应用；理解超声波传感器原理和应用。第十六章计算机辅
9、助测试技术了解计算机辅助测试系统和系统设计方法；了解虚拟仪器及其在检测技术中的应用。五、课程教学学时安排章节号教学内容教学 时数学生任务对应的课程 目标第1章绪论1.1 检测技术和测试系统概述1.2 检测技术的发展趋势1初步理解检测技术和测试系 统；了解检测技术的发展趋势 作业；举例说明工业或者生活 中的测试系统及其结构。L在检测技术的发展趋势教学 环节后安排“检测技术从哪些 方面影响我们生活”的专题讨 论。课程目标（1）第2章测试的基础知识2.1 测试的基本概念2.2 测量误差及其不确定度2.3 测量数据处理1理解测试的基本概念；掌握测 量误差及其不确定度；理解测 量数据处理。1.完成2-3
10、作业。课程目标（1）第3章测试系统的特性3.1 测试系统与线性系统3.2 测试系统静态特性和不失真 测试2了解测试系统与线性系统；掌 握测试系统静态特性和不失 真测试。L作业：测试系统的静态特性 指标及其标定方法；2 .课后自学测试系统的最新应 用案例（陆、海和空领域）。课程目标（1）第4章传感器技术概论4.1 传感器的基本概念4.2 弹性敏感元件4.3 传感器的应用和发展趋势2掌握传感器的基本概念；了解 弹性敏感元件；了解传感器的 应用和发展趋势。1 .完成4-1和4-3作业；2 .在发展趋势教学内容后安排 “传感器的最新应用案例”专 题讨论。课程目标（1）第5章电阻应变式传感器5.1 工作
11、原理和结构参数5.2 测量电路及温度补偿5.3 应用案例4掌握工作原理和结构参数；掌 握测量电路及温度补偿；理解 应用案例。1 .完成5-3和5-6作业；2 .课后自学电阻应变传感器的 典型应用的内容。课程目标（2）第6章电感式传感器6.1 自感式电感传感器工作原理 及测量电路6.2 互感式电感传感器工作原理 及测量电路6.3 电涡流式传感器工作原理及 测量电路6.4 电感式传感器的应用4掌握自感式电感传感器工作 原理及测量电路；掌握互感式 电感传感器工作原理及测量 电路；掌握电涡流式传感器工 作原理及测量电路；理解电感 式传感器的应用。1 .完成6-2和6-6作业；2 .课后自学如何非接触测
12、量金课程目标（2）属内部空隙。第7章电容式传感器7.1 工作原理与特性（极距变化 型、面积变化型和介电常数变化 型）7.2 测量电路（调频电路、脉冲 宽度调制电路）7.3 电容式传感器的应用2掌握作原理与特性（极距变化 型、面积变化型和介电常数变 化型）；掌握测量电路（调频 电路、脉冲宽度调制电路）； 理解电容式传感器的应用。1 .完成7-3作业。课程目标（2）第8章压电式传感器8.1 压电效应8.2 测量电路（电压放大器和电荷放大器）8.3 压电式传感器的应用4掌握压电效应；掌握测量电路 （电压放大器和电荷放大 器）；理解压电式传感器的应 用。1 .完成8-2作业。课程目标（2）第9章磁敏式
13、传感器9.1 霍尔传感器（原理、误差补偿和应用）9.2 磁敏电阻9.3 磁敏二极管和磁敏三极管2掌握霍尔传感器原理和误差 补偿方法；掌握磁敏电阻的原 理；掌握磁敏二极管和磁敏三 极管的原理；理解磁敏式传感 器的应用案例。1 .完成9-2作业。2 .在课程教学内容后安排“磁 敏式传感器在使用中注意的 问题”专题讨论。课程目标（2）第10 .章.光电式传感器10.1 光电效应（外光电效应、内 光电效应和光伏效应）10.2 光电管及光电倍增管10.3 光敏电阻10.4 光电池、光电二极管和光电 三极管10.5 光电式传感器及其应用4掌握光电式传感器的工作原 理（外光电效应、内光电效应 和光伏效应）；
14、理解光电管及 光电倍增管，光敏电阻，光电 池、光电二极管和光电三极管 等光电传感器的结构和特性； 理解光电式传感器及其应用 1 .完成10-2作业。课程目标（2）总计40个理论学时第11早热电式传感器11.1 热电阻（金属热电阻和热敏 电阻）11.2 热电偶（热电效应、三大热 电定律）11.3 热电偶（测量电路、冷端温 度补偿、校准和标定）4掌握金属热电阻和热敏电阻 的原理及其测量电路；掌握热 电偶的原理、三大热电定律、 测量电路、冷端温度补偿方 法；了解热电偶的校准和标 定。L完成11-3作业；2.在课程教学内容后安排“无 环境温度补偿的热电偶在冬 季和夏季的使用中注意的事 项”专题讨论。课
15、程目标（2）第12Yr. 早数字式传感器12.1 光栅数字式传感器结构和工作原理12.2 辨向、细分电路和应用2掌握光栅数字式传感器结构 和工作原理；掌握辨向、细分 电路；理解数字式传感器的应 用。1 .完成12-2作业;2 .课后自学辨向和细分电路的 仿真实现相关内容。课程目标（2）第13 7*.早光纤传感器13.1 光纤的结构和传光原理13.2 光纤传感器的工作原理13.3 光纤传感器的应用2理解光纤的结构和传光原理； 掌握光纤传感器的工作原理； 理解光纤传感器的应用。1 .完成13-4作业；2在课程结束后安排“光纤传 感测温和热电偶测温的异同 之处”专题讨论。课程目标（2）第14-Vr.
16、 早固态图像传感器14.1 电荷耦合器件工作原理14.2 CCD图像传感器及其特性参数14.3 CCD图像传感器的用2掌握电荷耦合器件工作原理； 了解CCD图像传感器及其特 性参数；理解CCD图像传感 器的用。1 .完成14-1作业；2 .课前讨论相机购买中需要注 意的问题。课程目标（2）第15，+. 早辐射式传感器15.1 红外辐射传感器15.2 超声波传感器2了解红外辐射传感器原理和 应用；理解超声波传感器原理 和应用。1 ,完成15-3作业。课程目标（2）第16早计算机辅助测试技术16.1 计算机辅助测试系统概述和系统设计16.2 虚拟仪器概述2了解计算机辅助测试系统和 系统设计方法；了
17、解虚拟仪器 及其在检测技术中的应用。1 .完成16-1和16-7作业;2 .课后自学计算机辅助测试技 术相关内容在航空、航天和航 海中的典型应用。课程目标（3）备注：根据学生学情适当安排教学进度，并安排部分教学内容为自学内容，通过大作业来对 学生自学情况进行考核。六、实践环节及基本要求序 号实验项目学时基本要求实验 性质实验 类别课程 目标1UWB测距与定位2了解DWM1000超宽带测 距和UWB定位的原理， 掌握DWM1000超宽带测 距和UWB定位的方法及 应用验证必做课程目标 (2)2基于图像的物体尺 寸测量2了解相机成像的原理，了 解图像透视变换原理，掌 握基于图像的测量物体 尺寸的方
18、法及应用验证选做课程目标 (2)3电能表检定2了解电能表检定的原理， 掌握用TD4550三相电能 表携式校验装置对单相 电子式电能表检定验证必做课程目标(2)4基于差动脉冲宽度 调制电路的差动电 容转化为直流电压2理解差动脉冲宽度调制 电路的原理，掌握基于 mulitisim差动脉冲宽度 调制电路的仿真实践验证选做课程目标(2)5霍尔传感器转速测 量实验2熟练掌握霍尔传感器的 原理、结构、输入输出特 性和应用验证选做课程目标 (2)6光纤式传感器及其 应用2掌握光纤传感器的结构、 原理和应用验证选做课程目标 (2)共计8个实验学时七、考核方法及成绩评定表1考核方式及成绩评定表考核内容考核方式评
19、定标准(依据)占总成绩 比例过程考核平时作业和课 堂表现平时作业成绩依据作业正确程度；课堂表现 成绩依据考勤、提问和互动情况。10%实验实验指导书和实验报告。15%表2课程目标考核环节和达成标准大作业:传感器 测量电路和 （或）课内科技作品。传感器测量电路：文档写作（包括仿真图、 实物图、使用说明、输入和输出关系），现 场演示答辩；课内科技作品：文档写作（意义和创新性、 方案设计与功能实现），作品实物制作和功 能演示，现场答辩。15%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标准60%考核类别考试成绩登记方式百分制注：试卷中，课程目标1总分Clo ,课程目标2总分C2o,课程目标3总分C3o；试卷中，学生
20、实际获得的 课程目标1分数C1 ,课程目标2分数C2,课程目标3分数C3。课程目标教学 环节考核环节合格标准课程目标1讲授 讨论平时成绩（课堂表现、平时作业）A期末考试成绩Cl0.6大作业D达成度;(0.1xA + 0.6x2 + 0.15x2)x!ACl0Do 0.6 + 0.1 + 0.15课程目标 2讲授 讨论平时成绩（课堂表现、平时作业）A实验成绩B期末考试成绩C20.6大作业DAr2D达成度=0.1 x + 0.15 x + 0.6x = + 0.15 x A。C2。Do课程目标 3讲授 讨论平时成绩（课堂表现、平时作业）A期末考试成绩C30.6大作业DAC3D1达成度二()1x+ 0.6 x + 0.15 x)xAoC30D()0.6+0.1+0.15八、推荐教材与主要参考书（1）推荐教材李晓莹等编著，传感器与测试技术（第2版），高等教育出版社，2019年。（2）推荐参考书金伟等编著，现代检测技术（第二版），北京邮电大学出版社，2007年。施文康等编著，检测技术（第三版），机械工业出版社，2010年。卜云峰等编著，检测技术（第二版），机械工业出版社，2013年。