传感器原理教学大纲

传感器原理与应用课程教学大纲 一、课程名称：传感器原理与应用/ Operation principles of Sensors and their applications二、课程代码：08011309三、课程类别： 专业课 四、课程性质与教学目的：传感器原理与应用是电子信息专业类研究信息采集问题的必修主干课。课程的目的是让学生掌握非电信号的获取及转换方式，掌握各类传感器的基本结构，工作原理，基本特性和工程应用，使学生初步具备传感器技术的研究、设计、生产、工程应用的基础知识，了解工程、生产及科研中遇到的各种具体或特殊的传感与测试问题，为将来适应传感器的研究、开发及在实际工程应用中合理选择和善于应用各种传感器与测试技术，打下良好的基础。五、学时学分：48/3 （含实验8学时） 六、先修课程：电路理论 电子线路七、适应专业: 电子、电子信息类八、教学内容及要求 (一) 课堂教学第一章 概论 1、了解信息测量的基本知识，测量误差理论基础知识。 2、掌握传感器的定义、传感器的一般特性、传感器的标定。重点内容：传感器的定义、传感器的一般特性教学难点：二阶传感器的动态特性及其分析方法。第二章 电阻应变传感器1、了解应变片的结构和材料、电阻应变片的工作特性及参数2、理解应变式力传感器、应变式压力传感器、应变式加速度传感器的应用3、掌握电阻应变传感器的工作原理、电阻应变传感器测量电桥的分析方法及应用电阻应变传感器的温度误差及线性补偿办法。 重点内容：电阻应变传感器的工作原理、差动电桥的概念、测量电桥的分析方法。教学难点：电阻应变传感器测量电桥的分析方法、电阻应变传感器的温度误差及补偿办法，应变测量电桥性能的提高。第三章 电感传感器1、了解差动变压器零点残余电压消除方法、差动变压器外补偿电路、差动整流电路，电感型传感器的应用。2、掌握电感型传感器的工作原理、结构及特点，掌握电感型传感器的工作特性分析方法，带相敏整流测量电桥的工作原理。 重点内容：电感型传感器的工作原理、结构及特点，主要工作特性及测量电路分析方法，带相敏整流测量电桥的工作原理。教学难点：电感型传感器测量电路分析方法、带相敏整流测量电桥的工作原理。第四章 电容传感器1、了解差动脉冲调宽电路的工作原理，电容传感器的应用及在应用中正确处理所遇到的问题。2、掌握电容传感器的工作原理、结构及特点，差动电容传感器的概念，掌握电容传感器主要工作特性及分析方法 重点内容：电容传感器的工作原理、特点、主要工作特性及配用的测量电路，如何在实际工程测量中正确合理的选择电容传感器。教学难点：电容传感器测量电路的分析及（变间隙式）差动电容传感器测量电桥输出电压的计算、测量误差的分析及减小误差的方法。第五章 热电传感器1、了解热电偶的工作原理、工作特性、冷端补偿及测温电路热，电感传感器的基本应用。2、掌握金属热电阻、半导体热敏电阻工作原理及特性，温敏二级管、温敏晶体管及集成温度传感器的测温原理，掌握热电传感器的基本应用。重点内容：半导体热敏电阻、集成温度传感器工作原理、工作特性、测量电路，温度传感器的典型工程应用。教学难点：热电传感器测量电路的分析方法及测量误差分析。第六章 压电传感器1、了解压电材料的压电效应，压电传感器的基本应用。2、掌握压电传感器工作原理、压电传感器的组成及其测量电路。重点内容：压电传感器工作原理及测量电路。教学难点：压电传感器测量电路电荷放大器的运用及测量误差的分析。第七章 磁电传感器1、了解各种霍尔元件、磁敏元件的结构、特点及其基本应用，理解霍尔效应、磁阻效应的基本概念。2、掌握霍尔传感器的工作原理、主要工作特性、误差及其补偿重点内容：霍尔传感器工作原理、主要工作特性、误差分析及其补偿，霍尔传感器的典型应用。教学难点：磁敏二极管、磁敏三极管的结构、工作原理，温度特性及补偿，测量误差的分析及计算。第八章 光电传感器1、理解常用光电器件的光电效应及其应用2、掌握常用光电器件工作原理、工作特性及典型应用，光栅位移传感器的组成、工作原理、辩向原理及细分技术。重点内容：光电效应的基本概念，常用光电器件工作原理、工作特性及典型应用。教学难点：莫尔条纹的概念，光栅位移传感器的工作原理、辩向原理及细分技术。第九章 光纤传感器1、理解光纤的传光原理与特性，几种光纤传感器的典型应用。2、掌握光纤作为光的传输媒质所具有的特点，它的结构、组成。光纤传感器的工作原理及特点。重点内容：光纤的基本概念，光纤传感器的工作原理及特点。光线能在光纤中传输的必要条件。教学难点：传输光的调制技术，偏振调制技术。第十章 其它类型传感器简介1、掌握气敏传感器、湿敏传感器的工作原理及应用。2、掌握几种传感器稳压、恒流电源，典型实用信号放大电路。 重点内容：半导体气敏传感器的基本概念，工作原理及特点，主要特性及其改善。教学难点：气体分子对气敏材料的吸附、解吸原理，气敏传感器灵敏度的提高与稳定改善。 （二）实践教学1、实践教学的目的和要求 本课程所选六个实验，是本门课程最基础的实验，能够满足课程实践要求。目的是通过这些实验，使学生能更好的理解和掌握课堂所学内容，培养学生理论联系实际、分析问题解决问题能力。要求学生动手实验，认真独立完成实验报告，并对实验结果进行分析。2、实践教学内容实验1： 箔式应变片三种直流电桥性能比较 （1学时）实验2： 箔式应变片组成的交流全桥 （1学时）实验3： 差动变压器的标定 （2学时）实验4： 电容式传感器特性 （2学时）实验5： 热敏式温度传感器测温实验 （1学时）实验6： 光纤传感器的应用转速测量 （1学时） 九、学时分配： 章 次课堂教学习题课实验实训上机课堂讨论案例分析小计备 注 一44二44三426四33五347六325七33八44九42410十22合计346849十、考核方式：结束性闭卷考试80实验考核10平时考核10十一、推荐教材和教学参考资源 （一）教材 戴焯.传感与检测技术.武汉：武汉理工大学出版社，2004 （二）教学参考资源 1 何道清. 传感与传感器技术. 北京：科学出版社，2004. 2 郁有文、常健. 传感器原理及工程应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2003. （三）专业杂志 1 科技部高技术研究发展中心.传感器世界2 信息产业部第四十九所. 传感器与微系统十二、其他说明 执笔人： 石嘉顺 日期：2007.2审定人： 日期：