《传感器原理及检测技术》教学大纲 第一节课程的目的与任务 本课程是测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及自动化等专业的一门专业基础课程及电子科学与技术 专业的选修课程。它以各类传感器的工作机理为线索,详细介绍了各类传感器的工作原理、基本结构、相应 的测量电路和在各个领域中的应用,使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能。 第二节课程的基本要求 了解在各个领域中的传感器的作用,掌握传感器的定义、组成、分类和发展动向。 了解传感器的动特性,掌握传感器的静特性和技术指标。 掌握应变效应、压阻效应、金属丝灵敏系数和应变片灵敏系数、电阻式传感器的工作原理及应用。 了解电感式传感器的电感计算、特性分析及设计方法,掌握其工作原理、灵敏度定义及零残电压产生的 原因和减小措施:了解电涡流和压磁传感器及感应同步器。 掌握电容传感器的工作原理、类型、特点、设计要点及应用,并掌握力平衡式传感器的工作原理及特点。 掌握磁敏传感器的种类、霍尔传感器的工作原理、误差和补偿方法及应用,并掌握磁敏电阻、磁敏二极 管、磁敏三极管和磁栅传感器的工作原理 掌握压电式传感器的压电效应、等效电路、测量电路及其应用。 掌握各种光电效应、光电器件工作原理和应用、光纤传感器特点和类型,了解光栅和激光传感器原理及 应用 掌握热电效应、热阻效应、热电回路定律、热电偶冷端补偿的方法及热电阻测量电路原理,了解其他温 度传感器原理及使用方法。 第三节课程的教学内容 绪论:传感器的作用、定义、组成、分类、改善性能途径及发展趋势, 传感器的一般特性:传感器的静特性、动特性和技术指标。 电阻式传感器:应变式传感器和压阻式传感器。 电感式传感器:自感和互感传感器、电涡流和压磁传感器及感应同步器。 电容式传感器:工作原理、类型、特点、设计要点及应用,容栅传感器和力平衡式电容传感器。 ·磁敏传感器:磁敏传感器的种类、磁电感应传感器、霍尔传感器、磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管
《传感器原理及检测技术》教学大纲 第一节 课程的目的与任务 本课程是测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及自动化等专业的一门专业基础课程及电子科学与技术 专业的选修课程。它以各类传感器的工作机理为线索，详细介绍了各类传感器的工作原理、基本结构、相应 的测量电路和在各个领域中的应用，使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能。 第二节 课程的基本要求 • 了解在各个领域中的传感器的作用，掌握传感器的定义、组成、分类和发展动向。 • 了解传感器的动特性，掌握传感器的静特性和技术指标。 • 掌握应变效应、压阻效应、金属丝灵敏系数和应变片灵敏系数、电阻式传感器的工作原理及应用。 • 了解电感式传感器的电感计算、特性分析及设计方法，掌握其工作原理、灵敏度定义及零残电压产生的 原因和减小措施；了解电涡流和压磁传感器及感应同步器。 • 掌握电容传感器的工作原理、类型、特点、设计要点及应用，并掌握力平衡式传感器的工作原理及特点。 • 掌握磁敏传感器的种类、霍尔传感器的工作原理、误差和补偿方法及应用，并掌握磁敏电阻、磁敏二极 管、磁敏三极管和磁栅传感器的工作原理。 • 掌握压电式传感器的压电效应、等效电路、测量电路及其应用。 • 掌握各种光电效应、光电器件工作原理和应用、光纤传感器特点和类型，了解光栅和激光传感器原理及 应用。 • 掌握热电效应、热阻效应、热电回路定律、热电偶冷端补偿的方法及热电阻测量电路原理，了解其他温 度传感器原理及使用方法。 第三节 课程的教学内容 • 绪论：传感器的作用、定义、组成、分类、改善性能途径及发展趋势。 • 传感器的一般特性：传感器的静特性、动特性和技术指标。 • 电阻式传感器：应变式传感器和压阻式传感器。 • 电感式传感器：自感和互感传感器、电涡流和压磁传感器及感应同步器。 • 电容式传感器：工作原理、类型、特点、设计要点及应用，容栅传感器和力平衡式电容传感器。 • 磁敏传感器：磁敏传感器的种类、磁电感应传感器、霍尔传感器、磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管
和磁栅传感器。 压电式传感器:压电效应、压电材料、压电元件的结构形式、等效电路与测量电路。 光电式传感器:光源、光电器件、光纤传感器、光栅传感器和激光传感器。 热电式传感器:热电偶传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器和其他温度传感器。 第四节课程内容的重点及难点 本课程的重点是掌握电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁敏传感器、压电式传感器、光电式传 感器和热电式传感器的工作原理、类型、特点、设计要点及典型应用。其难点是理解各种传感器的工作原理 和数学模型。 第五节与各课程的联系 1、《普通物理》课程应为本课程的先本科程行课程 2、《信号与系统》课程应为本课程的先行课程。 3、《模拟电子技术》课程应为本课程的先行课程。 第六节实验项目 本科程是一门应用范围广、实践性强的多学科知识综合的课程。通过实验增加学生对所学内容的感性认识, 因此安排如下实验项目。 电阻传感器:应变片性能测试和单臂、半桥、全桥比较。 电感传感器:差动变压器性能测试和零点残余电压的补偿 电涡流传感器:静态标定和被测体材料对其特性的影响。 电容传感器:差动面积型传感器的静态及动态特性 磁电传感器:磁电传感器性能测试和霍尔器件直流静态位移特性 压电传感器:压电传感器的动态响应和引线电容对电压放大器的影响。 光电传感器:光敏三极管和光敏电阻的性能测试 热电传感器:热电偶的原理及现象和热敏电阻的性能测试。 第七节讲课学时及实验学时分配
和磁栅传感器。 • 压电式传感器：压电效应、压电材料、压电元件的结构形式、等效电路与测量电路。 • 光电式传感器：光源、光电器件、光纤传感器、光栅传感器和激光传感器。 • 热电式传感器：热电偶传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器和其他温度传感器。 第四节 课程内容的重点及难点 本课程的重点是掌握电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁敏传感器、压电式传感器、光电式传 感器和热电式传感器的工作原理、类型、特点、设计要点及典型应用。其难点是理解各种传感器的工作原理 和数学模型。 第五节 与各课程的联系 1 、《普通物理》课程应为本课程的先本科程行课程。 2 、《信号与系统》课程应为本课程的先行课程。 3 、《模拟电子技术》课程应为本课程的先行课程。 第六节 实验项目 本科程是一门应用范围广、实践性强的多学科知识综合的课程。通过实验增加学生对所学内容的感性认识， 因此安排如下实验项目。 • 电阻传感器：应变片性能测试和单臂、半桥、全桥比较。 • 电感传感器：差动变压器性能测试和零点残余电压的补偿。 • 电涡流传感器：静态标定和被测体材料对其特性的影响。 • 电容传感器：差动面积型传感器的静态及动态特性。 • 磁电传感器：磁电传感器性能测试和霍尔器件直流静态位移特性。 • 压电传感器：压电传感器的动态响应和引线电容对电压放大器的影响。 • 光电传感器：光敏三极管和光敏电阻的性能测试。 • 热电传感器：热电偶的原理及现象和热敏电阻的性能测试。 第七节 讲课学时及实验学时分配
表1-1讲课学时分配表 序号 内容 讲课时数(含习题) 绪论 二传感器的一般特性 三电阻式传感器 四电感式传感器 五电容式传感器 六磁敏传感器 七压电式传感器 八光电式传感器 九热电式传感器 4666644648 十其他新型传感器 总计 表1-2实验学时分配表 序号 学时数 应变片性能测试和单臂、半桥、全桥比较 二差动变压器性能测试和零点残余电压的补偿 三静态标定和被测体材料对其特性的影响 222 四差动面积型传感器的静态及动态特性 五磁电传感器性能测试和霍尔器件直流静态位移特性2 六压电传感器的动态响应和引线电容对电压放大器的2 影响 七光敏三极管和光敏电阻的性能测试 八热电偶的原理及现象和热敏电阻的性能测试 合计 第八节教材与参考书 教材:《传感器》(第3版)机械工业出版社强锡富主编 参考书: 、《地学传感器原理与应用》刘希芳、王君主编地质出版社 2、《传感器原理及应用》王化祥张淑英编著天津大学出版社 3、《传感器例题与习题集》王其生编著机械工业出版社
表 1-1 讲课学时分配表 序号 内 容 讲课时数（含习题） 一 绪论 2 二 传感器的一般特性 4 三 电阻式传感器 6 四 电感式传感器 6 五 电容式传感器 6 六 磁敏传感器 6 七 压电式传感器 4 八 光电式传感器 4 九 热电式传感器 6 十 其他新型传感器 4 总 计 48 表 1-2 实验学时分配表 序 号 内 容 学时数 一 应变片性能测试和单臂、半桥、全桥比较 2 二 差动变压器性能测试和零点残余电压的补偿 2 三 静态标定和被测体材料对其特性的影响 2 四 差动面积型传感器的静态及动态特性 2 五 磁电传感器性能测试和霍尔器件直流静态位移特性 2 六 压电传感器的动态响应和引线电容对电压放大器的 影响 2 七 光敏三极管和光敏电阻的性能测试 2 八 热电偶的原理及现象和热敏电阻的性能测试 2 合 计 16 第八节 教材与参考书 教材：《传感器》（第 3 版）机械工业出版社 强锡富主编 参考书： 1 、《地学传感器原理与应用》刘希芳、王君主编 地质出版社 2 、《传感器原理及应用》王化祥 张淑英编著 天津大学出版社 3 、《传感器例题与习题集》王其生编著 机械工业出版社
、《传感器原理及应用实例》黄继昌徐巧鱼人民邮电出版社 5、《传感器接口与检测仪器电路》吕俊芳编著北京航空航天大学出版社 2003年《传感器原理及检测技术》教学大纲 第一节课程的目的与任务 本课程是测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及自动化等专业的一门专业基础课程及电子科学与技术 专业的选修课程。它以各类传感器的工作机理为线索,详细介绍了各类传感器的工作原理、基本结构、相应 的测量及检测电路和在各个领域中的应用,使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能。 第二节课程的基本要求 了解在各个领域中的传感器的作用,掌握传感器的定义、组成、分类和发展动向。掌握传感器的静特性、 动特性和技术指标。 掌握磁敏传感器的种类、霍尔传感器的工作原理、误差和补偿方法及应用,并掌握磁敏电阻、磁敏二极 管和磁敏三极管的工作原理。了解质子旋进式磁敏传感器、光泵式磁敏传感器、 SQUID磁敏传感器、磁通 门式磁敏传感器、感应式磁敏传感器、机械式磁敏传感器的工作原理及特点 掌握热电效应、热阻效应、热电回路定律、热电偶冷端补偿的方法及热电阻测量电路原理,了解单总线 数字温度传感器、热电阻等其他温度传感器工作原理、特点及使用方法。 掌握各种光电效应定义及所对应的光电传感器、掌握光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电池、光敏 极管和光敏三极管等光电器件的工作原理、特点和应用场合 掌握应变效应、压阻效应、金属丝灵敏系数和应变片灵敏系数、电阻式传感器的工作原理及应用。了解 电感式传感器的电感计算、特性分析及设计方法,掌握其工作原理、灵敏度定义及零残电压产生的原因和减 小措施:了解电涡流和压磁传感器及感应同步器。掌握电容传感器的工作原理、类型、特点、设计要点及应 用。掌握压电式传感器的压电效应、等效电路、测量电路及其应用 了解光纤传感器、湿敏传感器和气敏传感器的工作原理、特点和类型及应用。 掌握传感器信息融合的一般方法和分类,了解常用传感器信息融合的结构和应用场合及发展趋势 掌握常用传感器检测电路种类、各自特点及应用场合。 掌握现代传感器检测系统的组成框图及各部分的作用,了解各种总线技术特点、虚拟仪器和网络化检测 仪器的概念及发展趋势
4 、《传感器原理及应用实例》黄继昌 徐巧鱼 人民邮电出版社 5 、《传感器接口与检测仪器电路》吕俊芳编著 北京航空航天大学出版社 2003 年《传感器原理及检测技术》教学大纲 第一节 课程的目的与任务 本课程是测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及自动化等专业的一门专业基础课程及电子科学与技术 专业的选修课程。它以各类传感器的工作机理为线索，详细介绍了各类传感器的工作原理、基本结构、相应 的测量及检测电路和在各个领域中的应用，使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能。 第二节 课程的基本要求 • 了解在各个领域中的传感器的作用，掌握传感器的定义、组成、分类和发展动向。掌握传感器的静特性、 动特性和技术指标。 • 掌握磁敏传感器的种类、霍尔传感器的工作原理、误差和补偿方法及应用，并掌握磁敏电阻、磁敏二极 管和磁敏三极管的工作原理。了解质子旋进式磁敏传感器、光泵式磁敏传感器、 SQUID 磁敏传感器、磁通 门式磁敏传感器、感应式磁敏传感器、机械式磁敏传感器的工作原理及特点。 • 掌握热电效应、热阻效应、热电回路定律、热电偶冷端补偿的方法及热电阻测量电路原理，了解单总线 数字温度传感器、热电阻等其他温度传感器工作原理、特点及使用方法。 • 掌握各种光电效应定义及所对应的光电传感器、掌握光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电池、光敏二 极管和光敏三极管等光电器件的工作原理、特点和应用场合。 • 掌握应变效应、压阻效应、金属丝灵敏系数和应变片灵敏系数、电阻式传感器的工作原理及应用。了解 电感式传感器的电感计算、特性分析及设计方法，掌握其工作原理、灵敏度定义及零残电压产生的原因和减 小措施；了解电涡流和压磁传感器及感应同步器。掌握电容传感器的工作原理、类型、特点、设计要点及应 用。掌握压电式传感器的压电效应、等效电路、测量电路及其应用。 • 了解光纤传感器、湿敏传感器和气敏传感器的工作原理、特点和类型及应用。 • 掌握传感器信息融合的一般方法和分类，了解常用传感器信息融合的结构和应用场合及发展趋势。 • 掌握常用传感器检测电路种类、各自特点及应用场合。 • 掌握现代传感器检测系统的组成框图及各部分的作用，了解各种总线技术特点、虚拟仪器和网络化检测 仪器的概念及发展趋势
第三节课程的教学内容 绪论:传感器的作用、定乂、组成、分类、改善性能途径及发展趋势。传感器的静特性、动特性和技术 指标。 磁敏传感器:磁敏传感器的种类、质子旋进式磁敏传感器、光泵式磁敏传感器、 SQUID磁敏传感器 磁通门式磁敏传感器、感应式磁敏传感器、机械式磁敏传感器、霍尔传感器、磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏 三极管等磁敏传感器 热电式传感器:热电偶传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器和其他温度传感器。 光电式传感器:光源、光电器件、光纤传感器、光栅传感器和激光传感器。 电阻式传感器:应变式传感器和压阻式传感器。电感式传感器:自感和互感传感器、电涡流和压磁传感 器及感应同步器。电容式传感器:工作原理、类型、特点、设计要点及应用,容栅传感器和力平衡式电容传 感器。压电式传感器:压电效应、压电材料、压电元件的结构形式、等效电路与测量电路。 其他种类的传感器:光纤传感器、湿敏传感器和气敏传感器的工作原理、特点和类型及应用 多传感器信息融合技术:传感器信息融的分类和结构、一般方法和实例 检测电路:电压和电流放大电路、测量电桥及放大电路、低漂移直流放大器、高输入阻抗放大器和低噪 声放大电路。 现代检测系统:计算机检测系统的基本组成、总线技术、虚拟仪器和网络化检测仪器。 第四节课程内容的重点及难点 本课程是传感器的定义、组成、发展趋势和各种传感器所基于的效应及其工作原理与应用。难点在于本科程 是集电学、光学、物理、化学、数学、力学、微电子学、机械、工艺和加工等于一体以及构造各种传感器的 数学模型。 第五节与各课程的联系 1、《普通物理》课程应为本课程的先本科程行课程 2、《信号与系统》课程应为本课程的先行课程 3、《模拟电子技术》课程应为本课程的先行课程。 4、《电磁场理论》课程应为本课程的先行课程。 第六节实验项目 本课程是一门应用范围广、实践性强的多学科知识综合的课程。通过实验增加学生对所学内容的感性认识
第三节 课程的教学内容 • 绪论：传感器的作用、定义、组成、分类、改善性能途径及发展趋势。传感器的静特性、动特性和技术 指标。 • 磁敏传感器：磁敏传感器的种类、质子旋进式磁敏传感器、光泵式磁敏传感器、 SQUID 磁敏传感器、 磁通门式磁敏传感器、感应式磁敏传感器、机械式磁敏传感器、霍尔传感器、磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏 三极管等磁敏传感器。 • 热电式传感器：热电偶传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器和其他温度传感器。 • 光电式传感器：光源、光电器件、光纤传感器、光栅传感器和激光传感器。 • 电阻式传感器：应变式传感器和压阻式传感器。电感式传感器：自感和互感传感器、电涡流和压磁传感 器及感应同步器。电容式传感器：工作原理、类型、特点、设计要点及应用，容栅传感器和力平衡式电容传 感器。压电式传感器：压电效应、压电材料、压电元件的结构形式、等效电路与测量电路。 • 其他种类的传感器：光纤传感器、湿敏传感器和气敏传感器的工作原理、特点和类型及应用 • 多传感器信息融合技术：传感器信息融的分类和结构、一般方法和实例。 • 检测电路：电压和电流放大电路、测量电桥及放大电路、低漂移直流放大器、高输入阻抗放大器和低噪 声放大电路。 • 现代检测系统：计算机检测系统的基本组成、总线技术、虚拟仪器和网络化检测仪器。 第四节 课程内容的重点及难点 本课程是传感器的定义、组成、发展趋势和各种传感器所基于的效应及其工作原理与应用。难点在于本科程 是集电学、光学、物理、化学、数学、力学、微电子学、机械、工艺和加工等于一体以及构造各种传感器的 数学模型。 第五节 与各课程的联系 1 、《普通物理》课程应为本课程的先本科程行课程。 2 、《信号与系统》课程应为本课程的先行课程。 3 、《模拟电子技术》课程应为本课程的先行课程。 4 、《电磁场理论》课程应为本课程的先行课程。 第六节 实验项目 本课程是一门应用范围广、实践性强的多学科知识综合的课程。通过实验增加学生对所学内容的感性认识
因此安排如下实验项目。 电阻传感器:应变片性能测试和单臂、半桥、全桥比较。 电感传感器:差动变压器性能测试和零点残余电压的补偿 电涡流传感器:静态标定和被测体材料对其特性的影响。 电容传感器:差动面积型传感器的静态及动态特性。 磁电传感器:磁电传感器性能测试和霍尔器件直流静态位移特性。 压电传感器:压电传感器的动态响应和引线电容对电压放大器的影响。 光电传感器:光敏三极管和光敏电阻的性能测试。 热电传感器:热电偶的原理及现象和热敏电阻的性能测试。 第七节讲课学时及实验学时分配 表1-1讲课学时分配表 序号 内容 讲课时数(含习题 绪论 二磁敏传感器 三温度传感器 四光敏传感器 五力敏传感器 六其它种类的传感器 七多传感器信息融合技术 八检测电路 84426444 九现代检测系统 总计 表1-2实验学时分配表 序号 学时数 应变片性能测试和单臂、半桥、全桥比较 二差动变压器性能测试和零点残余电压的补偿 三静态标定和被测体材料对其特性的影响 2222 四差动面积型传感器的静态及动态特性 五磁电传感器性能测试和霍尔器件直流静态位移特性2 六压电传感器的动态响应和引线电容对电压放大器的2
因此安排如下实验项目。 • 电阻传感器：应变片性能测试和单臂、半桥、全桥比较。 • 电感传感器：差动变压器性能测试和零点残余电压的补偿。 • 电涡流传感器：静态标定和被测体材料对其特性的影响。 • 电容传感器：差动面积型传感器的静态及动态特性。 • 磁电传感器：磁电传感器性能测试和霍尔器件直流静态位移特性。 • 压电传感器：压电传感器的动态响应和引线电容对电压放大器的影响。 • 光电传感器：光敏三极管和光敏电阻的性能测试。 • 热电传感器：热电偶的原理及现象和热敏电阻的性能测试。 第七节 讲课学时及实验学时分配 表 1-1 讲课学时分配表 序号 内 容 讲课时数（含习题） 一 绪论 6 二 磁敏传感器 8 三 温度传感器 4 四 光敏传感器 4 五 力敏传感器 12 六 其它种类的传感器 6 七 多传感器信息融合技术 4 八 检测电路 4 九 现代检测系统 4 总 计 52 表 1-2 实验学时分配表 序 号 内 容 学时数 一 应变片性能测试和单臂、半桥、全桥比较 2 二 差动变压器性能测试和零点残余电压的补偿 2 三 静态标定和被测体材料对其特性的影响 2 四 差动面积型传感器的静态及动态特性 2 五 磁电传感器性能测试和霍尔器件直流静态位移特性 2 六 压电传感器的动态响应和引线电容对电压放大器的 2
影响 七光敏三极管和光敏电阻的性能测试 *八热电偶的原理及现象和热敏电阻的性能测试 *九用AD590测量温度 合计 16 说明 可选作 第八节教材与参考书 教材:《传感器原理及检测技术》吉林大学出版社王君凌振宝主编 参考书: 、《地学传感器原理与应用》刘希芳、王君主编地质出版社 2、《传感器原理及应用》王化祥张淑英编著天津大学出版社 3、《传感器例题与习题集》王其生编著机械工业出版社 4、《传感器原理及应用实例》黄继昌徐巧鱼人民邮电出版社 5、《传感器接口与检测仪器电路》吕俊芳编著北京航空航天大学出版社
影响 七 光敏三极管和光敏电阻的性能测试 2 * 八 热电偶的原理及现象和热敏电阻的性能测试 2 * 九 用 AD590 测量温度 2 合 计 16 说明：“ * ”可选作 第八节 教材与参考书 教材：《传感器原理及检测技术》吉林大学出版社 王 君 凌振宝主编 参考书： 1 、《地学传感器原理与应用》刘希芳、王君主编 地质出版社 2 、《传感器原理及应用》王化祥 张淑英编著 天津大学出版社 3 、《传感器例题与习题集》王其生编著 机械工业出版社 4 、《传感器原理及应用实例》黄继昌 徐巧鱼 人民邮电出版社 5 、《传感器接口与检测仪器电路》吕俊芳编著 北京航空航天大学出版社