感测技术教学大纲.doc

感测技术（专业限选课）Sensor and Measurement Technology【课程编号】XZ26139【课程类别】专业限选【学分数】3.5【编写日期】2010.3.30【学时数】总课时50 = 教授41 + 实验课时9【先修课程】电路分析、模电、数电【适用专业】自动化 一、教学目的、任务传感器与检测技术（简称感测技术）实质上就是信息采集技术，它是信息产业的源头技术，也是实现自动化的前提。本课程的目的和任务使学生掌握常见电量的测量方法、常用传感器的工作原理和常见非电量的电测法，使学生具备测试技术的理论与专业素质，掌握解决测试技术工程问题的方法和技术，为学习专业课和今后工作打下坚实的理论基础和实践基础。二、课程教学的基本要求本门课程理论性较强，要求学生有完整的电磁学知识和较扎实的数学基础，因学时有限，应避免与普通物理电磁学的重复。利用电磁学课已经总结出的电荷守恒,麦克斯韦方程组和洛仑兹力，分别处理电磁场的各类问题。着重讲清处理问题，解决问题的思路和方法。三、教学内容和学时分配 绪论 2 学时主要内容： 1、感测技术的地位和作用 2、传感器与敏感器的概念 3、测量仪表与系统的组成原理 基本要求： 1、了解感测技术的地位和作用 2、理解传感器与敏感器的概念 3、掌握测量仪表与系统的组成原理 第 1 章 电流、电压的测量 4学时主要内容： 1 、电流的测量 2 、电压的测量 基本要求： 1、了解电流、电压的多种测量方法 2、理解动圈式磁电系测量机构的工作原理 3、掌握直流、交流电流和电压的测量方法 第 2 章 频率、时间和相位的测量 4学时主要内容： 1 、频率的数字测量 2 、时间和相位差的的数字测量 基本要求： 1、了解频率、时间和相位差的的多种测量方法 2、理解脉冲计数法测量的基本原理、通用计数器的组成和工作方式 3、掌握频率、时间和相位差的数字测量方法 第3 章 阻抗 ( 电阻、电容、电感 ) 的测量 3学时主要内容： 1 、电桥法、阻抗电压转换法 2 、阻抗频率转换法、阻抗数字转换法 基本要求： 1、了解阻抗式传感器的多种测量方法 2、理解阻抗电压转换、阻抗频率转换、阻抗数字转换的原理 3、掌握交直流电桥、比例电路、差动脉冲调宽电路的应用 其它教学环节：1学时 习题第 4 章 阻抗型传感器 10学时主要内容： 1 、电阻式传感器 2 、电容式传感器 3 、电感式传感器 基本要求： 1、了解阻抗型传感器的常见类型 2、理解常见阻抗型传感器的基本工作原理 3、掌握常见阻抗型传感器的测量电路 其它教学环节：实验一 应变片性能测试实验 3学时实验性质：验证性实验实验内容：金属箔式应变片性能单臂电桥、半桥和全桥。实验目的与要求：掌握使用金属箔式应变片组成单臂电桥、半桥和全桥的方法，了解在不同电路形式时电路的输出特性。注意要点：确保接线正确，电源电压不能用错。 实验二 电涡流式传感器的静态位移性能 3学时实验性质：设计性实验实验内容：电涡流式传感器的工作原理和工作情况，动手自制一个涡流探头，利用实验室放大器及振荡器对不同被测材料（即混料）进行分选。实验目的与要求：研究电涡流传感器特性，被测材料（物质）对传感器的特性的影响以及电涡流传感器的应用。注意要点：确保接线正确，激励、响应线圈不能用错。第 5 章 电压型传感器 8学时主要内容： 1 、磁电式传感器 2 、压电式传感器 3 、热电偶传感器 4 、光电式传感器 5 、霍尔传感器 基本要求： 1、了解电压型传感器的常见类型 2、理解常见电压型传感器的基本工作原理 3、掌握常见电压型传感器的测量电路 其它教学环节：实验三 温度测量实验 3学时实验性质：验证性实验实验内容：热电偶、PN结温度传感器。实验目的与要求：掌握热电偶、PN结温度传感器的使用方法注意要点：温度修正第 6 章 半导体传感器 1学时主要内容： 1、半导体热敏管 2、半导体集成传感器 基本要求： 1、了解半导体传感器的常见类型 2、理解半导体热敏管、半导体集成传感器的外特性 3、掌握半导体热敏管、半导体集成传感器的应用 第 7章 数字式传感器 2学时主要内容 1 、编码器 2 、频率式传感器 基本要求： 1、了解数字式传感器的基本类型 2、理解和掌握编码器、频率式传感器的基本原理 第 8 章 新型传感器 2学时主要内容： 1 、光纤传感器 2 、 CCD 图象传感器 基本要求： 1、了解传感器的发展趋势 2、理解光纤传感器和 CCD 图象传感器的基本原理第 9 章 几何量电测法 2学时主要内容： 1 、位移电测法、倾角电测法 2 、厚度电测法、物 ( 液 ) 位电测法 基本要求： 1、了解常见几何量的多种电测法 2、理解常见几何量敏感器的基本原理和功能 3、掌握常见几何量测量系统的总体设计 第 10 章 机械量电测法 2学时主要内容： 1 、转速的电测法 、振动电测法 2 、力与荷重的电测法、力矩的电测法 基本要求： 1、了解常见机械量的多种电测法 2、理解常见机械量敏感器的基本原理和功能 3、掌握常见机械量测量系统的总体设计 第 11 章 热工量电测法 2学时主要内容： 1 、压力和差压的电测法 、温度的电测法 2 、流量的电测法 基本要求： 1、了解常见热工量的多种电测法 2、理解常见热工量敏感器的基本原理和功能 3、掌握常见热工量测量系统的总体设计 四、教学重点、难点及教学方法本课程13章的重点是：动圈式磁电系测量机构的工作原理、直流、交流电流和电压的测量方法，通用计数器的工作原理、频率时间的数字测量方法，阻抗电压转换法、阻抗频率转换法。难点是功率的测量、相位差的数字测量、阻抗数字转换法。 本课程48章的重点是：阻抗型传感器、电压型传感器、数字式传感器；难点是半导体传感器、新型传感器。 本课程911章的重点是：各种常见的敏感器，物(液)位、转速 、振动、力、力矩、压力、温度、流量等常见非电量的电测法。 针对以上重点、难点内容，主要采取以下解决办法： 、按照感测技术基础第二版章节编排的先后顺序进行教学，这样可保证各部分教学内容衔接呼应、循序渐进、由浅入深。 、传感器部分要借助实物或动画进行讲解，使学生感到生动、形象，易于理解。 、重点部分要课前布置预习，课后布置练习，并通过做实验加深理解。 、难点部分要指出一些容易出错的地方，提请学生注意。 、非电量电测部分讲解时，要多引入一些生产生活中的实际例子和期刊论文上的科研成果，激发和引导学生开展“研究性”学习。五、考核方式及成绩评定方式：考核方式：考试，成绩评定：百分制，平时16%+实验20%+期考64%六、教材及参考书目 教材：感测技术基础：孙传友编，电子工业出版社，第二版， 2006 年 教学参考书 ： 1、 现代检测技术：周杏鹏编，高等教育出版社， 2004 年 2、 自动检测技术：宋文绪主编，冶金工业出版社，2000年3、 传感工程：井口征士，蔡萍等译，科学出版社，2001年修（制）订人： 审核人：2010年 3 月30 日