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1、传感器与检测技术课程教学大纲 课程代码：030231004 课程英文名称：Sensors and Detection Technology 课程总学时：48 讲课：38 实验：10 上机：0 适用专业：测控技术与仪器 大纲编写（修订）时间：2011.5 一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标 传感器与检测技术是测控技术与仪器专业的主干课，通过本课程的学习，培养学生成为在生产的组织、管理、技术改造和技术革新中所需要的高级测试工程技术人才。该课程同时还承担着素质教育和工程教育的基本职责。（二）知识、能力及技能方面的基本要求 针对课程地位及教学目标，该课程的知识系统结构应围绕常规电测系统所涉及的
2、技术要点和技术难点的理解与掌握来展开。知识的应用结构是由课堂讨论、习题、实践环节三大部分组成。为此在知识方面应提供常规电测系统所必须具备的硬件知识及相关的理论知识。应使学生掌握检测技术的一般知识，如传感器的主要类型、特性、工作原理、测量电路、典型应用等。能力方面首先要有自学能力，才能保证赶上时代飞速发展的步伐。其次，是形成思维有序，有据，会归纳、演绎的逻辑思维方法，以提高分析能力。第三，要学会从正反两方面看问题，并学会从全局出发，摆正位置去处理事情的辩证思维方法。然后，要求具备联想与类比的设计能力以建立创新思维的体系。技能方面应具有合理的选择、正确的使用和改进常规电测系统的能力；并能开发和设计
3、新的测量装置。（三）实施说明 因本课程涉及面宽，多数章节内容互不相关，不便记忆，讲授时应在强调掌握每部分重点内容的基础上，重点引导学生由矛盾的特殊性中找出矛盾的普遍性，明确对测试系统的一般要求、提高和改进其性能的努力方向。使学生从被动吸收知识转化到主动索取知识的状态中来，充分的调动学生的内在潜力，使他们将来有能力去索取自己需要的新知识，掌握新技术。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
4、课的要求 各种物理和化学效应是传感器变换信号的基础，现代电子技术和计算机技术是发展测试技术的支柱，因此，熟练掌握和运用电工、电子和自控理论，通晓物理、化学、力学等基础知识是学好本课程的必要条件。必要时教师授课时简要地讲述涉及到的一些相关概念，以利于学生对本课程内容的理解。（五）对习题课、实践环节的要求 本课程内容面宽，多数章节内容各自独立，互不相干，在认真消化讲授课程内容的基础上，作好习题，将有助于深入理解和记忆本课程的基本概念、掌握要点。本课程共有 5 个实验，另外进行 2 周课程设计。通过实验，深化理论知识，培养初步的实践操作能力。在课程设计中，则要求学生能独立完成某个检测装置的设计、装配
5、和调试，使他们对理论的认识再深入一步，在一个较完整的实践环节中得到锻炼和提高，掌握较多的工程实践技能。（六）课程考核方式 1.考核方式：考试。2.考试方法：闭卷考试。3.课程总成绩：期末考试、平时考核（课堂提问、课后作业、小论文、小测验、期中考试）、实验成绩的总和，其中平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占 15%，实验成绩占15%，期末考试成绩占 70%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。（七）参考书目 传感器与检测技术，陈杰，黄鸿编，高等教育出版社，2002年 8 月 传感器
6、与检测技术，徐科军等编，电子工业出版社，2008年 2 月 传感器技术，陈建元编，机械工业出版社，2008年 8 月 检测技术第 3 版，施文康、余晓芬编，机械工业出版社，2010年 2 月 感测技术基础第二版，孙传友、孙晓斌编，电子工业出版社，2006年 1 月 非电量电测技术第 2 版，严钟豪、谭祖根编，机械工业出版社，2001年 3 月 二、中文摘要 本课程是测控技术与仪器专业学生必修的一门理论与实践性很强的主干技术基础课程。课程通过对各种传感器特性和测量方法的讲授，使学生掌握传感器与检测技术的基本知识、基本原理和基本方法，并具有合理选择、正确使用和改进常规电测系统的能力及开发和设计新的
7、测量装置的能力。课程主要内容包括检测技术基础知识、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器、霍尔传感器和热电式传感器等。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 序号 教学内容 学时 讲课 实验 上机 1 检测技术基础知识 4 4 2 电阻式传感器 8 6 2 3 电感式传感器 10 8 2 4 电容式传感器 6 4 2 5 光电式传感器 4 4 6 霍尔传感器 8 6 2 7 热电式传感器 8 6 2 合计 48 38 10 四、教学内容及基本要求 第 01 部分 检测技术基础知识 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机
8、:0 具体内容:1、检测技术基础 2、测量方法、误差分析 3、传感器与测量系统的特性 4、提高测量精度的一般方法 重 点:1、电测技术的优点和传感器与检测技术的发展方向 2、测量结果和测量系统的评定方法 3、传感器与测量系统的静态特性及参数 4、传感器与测量系统的动态特性及参数 难 点:测量结果和测量系统的评定方法和应用.习 题:测量结果和测量系统的评定及测量系统的特性分析.第 02 部分 电阻式传感器 总学时(单位：学时):8 讲课:6 实验:2 上机:0 具体内容:1、电位器式传感器的工作原理及特性分析 2、应变式传感器的工作原理及特性分析 重 点:1、线性电位器负载特性的非线性及校正方法
9、 2、温度误差的补偿和测量电路 难 点:1、用非线性电位器补偿负载特性的非线性方法.2、应变片电桥的组成及输出的计算.习 题:非线性电位器及应变电桥的计算 实 验:1、箔式应变片单臂电桥性能测试 第 03 部分 电感式传感器 总学时(单位：学时):10 讲课:8 实验:2 上机:0 具体内容:1、电感式传感器工作原理和分类 2、差动变压器工作原理 3、测量电路分析 4、电感传感器的应用 5、电涡流传感器的工作原理及特性分析 重 点:1、变间隙式电感传感器特性分析 2、差动变压器零点残余电压产生的原因和消除方法 3、变压器电桥、差动整流、相敏检波电路的分析 4、电涡流传感器原理的分析 难 点:合
10、理选用电感和涡流传感器及相应的测量电路.习 题:位移、压力和振动装置的设计 实 验:1、电感式位移测量装置特性测试 第 04 部分 电容式传感器 总学时(单位：学时):6 讲课:4 实验:2 上机:0 具体内容:1、电容式传感器原理和特性分析 2、测量电路分析 3、减小测量误差的措施和应用 重 点:1、变间隙式电感传感器特性分析 2、变压器电桥、单运放测量电路的特性 3、减小分布电容影响的措施 难 点:合理选用电容传感器及相应的测量电路.习 题:电容传感器及相应的测量电路的计算.实 验:1、电容式位移测量装置特性测试 第 05 部分 光电式传感器 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0
11、上机:0 具体内容:1、光电传感器工作原理和分类 2、光电传感器的特性 3、测量电路分析 4、光电传感器的应用 重 点:1、光电效应及其物理解释 2、光敏元件的光电、光譜、温度和频率特性 3、各种光电传感器的典型测量电路 4、各种光电测量装置 难 点:1、光敏元件的的主要特性。2、光电式传感器的合理使用。习 题:各种光电测量装置的设计。第 06 部分 霍尔传感器 总学时(单位：学时):8 讲课:6 实验:2 上机:0 具体内容:1、工作原理及结构 2、主要误差因素的分析及减小误差的措施 3、应用电路 4、霍尔传感器的应用 重 点:1、霍尔效应 2、不等位电势、温度、磁阻效应引起的误差及补偿措施
12、 3、多个传感器的正确连接 4、霍尔传感器的特点和典型应用 难 点:各种误差因素及克服措施。习 题:霍尔传感器的温度补偿和压力、液位测量装置的设计。实 验:1、霍尔式位移测量装置特性测试 第 07 部分 热电式传感器 总学时(单位：学时):8 讲课:6 实验:2 上机:0 具体内容:1、热电偶的工作原理 2、热电偶的冷端温度补偿 3、热电阻和热敏电阻的工作原理 4、辐射式温度传感器工作原理 重 点:1、热电效应、热电偶的三个基本定律 2、热电偶冷端温度补偿的必要性和措施 3、热电阻和热敏电阻的类型及特性 4、各种辐射式温度传感器的原理 难 点:1、热电偶的三个基本定律的应用；2、热电偶的合理使用。习 题:热电偶测温电路的计算。实 验:1、热电偶温度测量装置特性测试 编写人:刘 军 审核人:陈 亮 批准人:张焕君