《传感器原理及应用》教学大纲 课程性质专业限选课 课程编号 8x417304课程名称 传感器原理及应用 适用专业电子信息科学与技术 先修课程电子技术、电路 总学时48其中理论40学时，实验8学时学分数3 一、课程简介 本课程是一门专业限选课，是工科电气信息类专业的一门工程性、设计性要求较强 的课程。主要讲述了传感器的基本概念。它包括力、热、光、磁、辐射、位置和气湿敏 传感器的工作原理、测量电略和应用举例。在自动控制系统中任何控制决策均依赖于系 统通过传感器所获得的信息，所以，传感器技术是自动控制系统工程中一个非常重要的 技术环节。 二、课程教学目标 知识目标： 通过本门课程的教学，使学生将已学过的普通物理、电路原理、测量技术、电子技 术和单片机技术等有关课程知识有机的结合，以基本测量电路和主要的物理效应一应变 效应、磁感效应、压电效应、热电效应、光电效应、霍尔效应、磁阻效应和光栅莫尔条 纹放大原理为讲授主体，使学生获得传感器基本原理、结构、特性等有关理论。 能力目标： 通过对位移、温度等物理量的测量使学生掌握如何利用传感器的原理和特性来应用 传感器的方法和针对被测物理量设计测量电路的能力。培养学生在电子信息、计算机应 用、精密仪器、测量与控制等多领域中，具备生产过程中各种电量、非电量参量的检测 (信息采集、变换、分析、处理入、显示、控制及系统的产品设计制造、科技开发、应 用能力研究等方面的能力 三、课程教学基本要求 学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得误差理论、传感器、自动 检测工程应用及抗千扰技术等方面的基本知识和基本技能
1 《传感器原理及应用》教学大纲 课程性质 专业限选课 课程编号 xx417304 课程名称 传感器原理及应用 适用专业 电子信息科学与技术 先修课程 电子技术、电路 总学时 48 其中理论 40 学时，实验 8 学时 学分数 3 一、课程简介 本课程是一门专业限选课，是工科电气信息类专业的一门工程性、设计性要求较强 的课程。主要讲述了传感器的基本概念。它包括力、热、光、磁、辐射、位置和气湿敏 传感器的工作原理、测量电路和应用举例。在自动控制系统中任何控制决策均依赖于系 统通过传感器所获得的信息，所以，传感器技术是自动控制系统工程中一个非常重要的 技术环节。 二、课程教学目标 知识目标： 通过本门课程的教学，使学生将已学过的普通物理、电路原理、测量技术、电子技 术和单片机技术等有关课程知识有机的结合，以基本测量电路和主要的物理效应—应变 效应、磁感效应、压电效应、热电效应、光电效应、霍尔效应、磁阻效应和光栅莫尔条 纹放大原理为讲授主体，使学生获得传感器基本原理、结构、特性等有关理论。 能力目标： 通过对位移、温度等物理量的测量使学生掌握如何利用传感器的原理和特性来应用 传感器的方法和针对被测物理量设计测量电路的能力。培养学生在电子信息、计算机应 用、精密仪器、测量与控制等多领域中，具备生产过程中各种电量、非电量参量的检测 （信息采集、变换、分析、处理）、显示、控制及系统的产品设计制造、科技开发、应 用能力研究等方面的能力。 三、课程教学基本要求 学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得误差理论、传感器、自动 检测工程应用及抗干扰技术等方面的基本知识和基本技能
四、教学内容与学时分配 序号 教学内容 知识点 学时 传感器技术 了解检测及传感器的含义及工业检测涉及的内2 概论 容：理解自动检测系统的组成：了解有关生产 使用传感器的公司网站和网页的搜索方法。 检测技术的 了解几种常用测量方法的分类：掌握绝对误差、 2 基本概念 相对误差及准确度的计算；了解随机误差的橱 念及处理方法：了解传感器的分类、组成及特 性。 3 电阻式传感 了解电阻应变式传感晷的分类、特性原理及应 4 器 用；掌握测量应变、拉力、荷重、转矩的方法 及计算。学习阅读有关电子秤的专业文章。 4 热电阻传感 了解金属热电阻的分类、特点及接线方法了 器 解热敏电阻的分类、特性原理及应用。 自感传感器 了解自感传感器的分类及特点；了解自感传感2 器转换桥路原理及应用。 6 差动变压器 解差动变压器结构、工作原理及差动检波电2 传感器 路；了解变换压力的弹性敏感元件结构及特点： 掌握电感测微仪的结构原理及应用：了解圆柱 状工件直径的分选 电涡流传感 了解电涡流传感器工作原理、结构及特点：理4 器 解电涡流传感器的转换电路原理及应用；掌握 接近开关的概念、结构、分类、特点及用途。 电容传感器 了解电容传感器工作原理、分类及转换电路； 4 掌握电容传感器的应用：了解压力测量的原理 和应用：了解差压式流量计的原理及结构。 9 压电传感器 了解压电效应及电荷放大器原理：理解振动的 4 基本概念及脉动力、振动加速度的测量；了解
2 四、教学内容与学时分配 序号 教学内容 知识点 学时 1 传感器 技术 概论 了解检测及传感器的含义及工业检测涉及的内 容；理解自动检测系统的组成；了解有关生产、 使用传感器的公司网站和网页的搜索方法。 2 2 检测技 术的 基本概念 了解几种常用测量方法的分类；掌握绝对误差、 相对误差及准确度的计算；了解随机误差的概 念及处理方法；了解传感器的分类、组成及特 性。 2 3 电阻式 传感 器 了解电阻应变式传感器的分类、特性原理及应 用；掌握测量应变、拉力、荷重、转矩的方法 及计算。学习阅读有关电子秤的专业文章。 4 4 热电阻 传感 器 了解金属热电阻的分类、特点及接线方法；了 解热敏电阻的分类、特性原理及应用。 2 5 自感传感器 了解自感传感器的分类及特点；了解自感传感 器转换桥路原理及应用。 2 6 差动变 压器 传感器 了解差动变压器结构、工作原理及差动检波电 路；了解变换压力的弹性敏感元件结构及特点； 掌握电感测微仪的结构原理及应用；了解圆柱 状工件直径的分选 2 7 电涡流 传感 器 了解电涡流传感器工作原理、结构及特点；理 解电涡流传感器的转换电路原理及应用；掌握 接近开关的概念、结构、分类、特点及用途。 4 8 电容传感器 了解电容传感器工作原理、分类及转换电路； 掌握电容传感器的应用；了解压力测量的原理 和应用；了解差压式流量计的原理及结构。 4 9 压电传感器 了解压电效应及电荷放大器原理；理解振动的 基本概念及脉动力、振动加速度的测量；了解 4
振动频谱的测量方法。 10 超声波传感 了解超声波的特性：了解超声探头的构造和应 器 用：掌握超声探伤的方法。 11 霍尔传感器 了解霍尔效应及霍尔传感器的参数：理解霍尔2 集成电路的结构、特性、分类及特性曲线；掌 握霍尔传感器的三类应用。 12 热电偶传感 了解热电效应及热电偶结构；掌握常用热电偶4 器 的型号特点及选用方法：了解冷端廷长的方法 及补偿导线的用途；：理解计算修正法和智能测 温仪的使用。 13 光电传感器 了解光电效应的三种类型；掌握光敏电阻、光2 敏二极管、三极管的原理及应用：掌握光电池 的原理及应用；理解光电传感器的四大类型的 应用：掌握光电开关原理及应用。 14 数字式传感 了解角编码器的原理及应用；了解光栅传感器4 器 的原理及应用：掌握以上几种传感器的位置测 量方法的计算。 序号实验项目名称 内容摘要 实验 学时 实验类型 开出要求 金属箔是应变 了解金属箔式应变片 片一电桥性能 的应变效应，电桥的工 综合性 必做 实验 作原理和性能 直流电桥的应 了解直流全桥的应用 用一电子称实 综合性 选做 及电路的标定 验 扩散硅压阻式了解扩散硅压力传感 压力传感器的 器测量压力的原理与 2 设计性 选做 压力测量实验 方法
3 振动频谱的测量方法。 10 超声波 传感 器 了解超声波的特性；了解超声探头的构造和应 用；掌握超声探伤的方法。 2 11 霍尔传感器 了解霍尔效应及霍尔传感器的参数；理解霍尔 集成电路的结构、特性、分类及特性曲线；掌 握霍尔传感器的三类应用。 2 12 热电偶 传感 器 了解热电效应及热电偶结构；掌握常用热电偶 的型号特点及选用方法；了解冷端延长的方法 及补偿导线的用途；理解计算修正法和智能测 温仪的使用。 4 13 光电传感器 了解光电效应的三种类型；掌握光敏电阻、光 敏二极管、三极管的原理及应用；掌握光电池 的原理及应用；理解光电传感器的四大类型的 应用；掌握光电开关原理及应用。 2 14 数字式 传感 器 了解角编码器的原理及应用；了解光栅传感器 的原理及应用；掌握以上几种传感器的位置测 量方法的计算。 4 序号 实验项目名称 内容摘要 实验 学时 实验类型 开出要求 1 金属箔是应变 片—电桥性能 实验 了解金属箔式应变片 的应变效应，电桥的工 作原理和性能 2 综合性 必做 2 直流电桥的应 用—电子称实 验 了解直流全桥的应用 及电路的标定 2 综合性 选做 3 扩散硅压阻式 压力传感器的 压力测量实验 了解扩散硅压力传感 器测量压力的原理与 方法 2 设计性 选做
差动变压器性了解差动变压器的工 4 设计性 必做 能实验 作原理和特性 差动变压器零 了解差动变压器零点 点残余电压补 2 设计性 选做 残余电压补偿的方法 偿实验 电容式传感器 了解电容传感器的结 6 的位移特性实 构和特点 2 设计性 必做 验 电涡流传感器了解电涡流传感器测 7 的位移特性实 量位移的工作原理和 2 设计性 选做 特性 直流激励时霍 了解霍尔传感器的原 尔传感器的位 设计性 必做 理与应用 移特性实验 霍尔传感器测 了解霍尔组件的应用 设计性 选做 9 速实验 2 压电式传感器了解压电传感器测量 设计性 选做 振动实验 振动的原理和方法 光电转速传感 了解光电转速传感器 11 器的转速测量 测量转速的原理及方 2 设计性 选做 实验 铂申阳温度特 了解铂电阻的特性与 性实验 应用 2 设计性 选做 K型热电偶测了解K型热电偶的特 温实验 性与应用 设计性 选做 E型热电偶测 了解E型热电偶的特 14 温实验 性与应用 2 设计性 选做 五、教学方法与策略 本课程涉及的学科面广，需要有较广泛的基础/传业知识和适当的理论知识。学好这
4 4 差动变压器性 能实验 了解差动变压器的工 作原理和特性 2 设计性 必做 5 差动变压器零 点残余电压补 偿实验 了解差动变压器零点 残余电压补偿的方法 2 设计性 选做 6 电容式传感器 的位移特性实 验 了解电容传感器的结 构和特点 2 设计性 必做 7 电涡流传感器 的位移特性实 验 了解电涡流传感器测 量位移的工作原理和 特性 2 设计性 选做 8 直流激励时霍 尔传感器的位 移特性实验 了解霍尔传感器的原 理与应用 2 设计性 必做 9 霍尔传感器测 速实验 了解霍尔组件的应用 2 设计性 选做 10 压电式传感器 振动实验 了解压电传感器测量 振动的原理和方法 2 设计性 选做 11 光电转速传感 器的转速测量 实验 了解光电转速传感器 测量转速的原理及方 法 2 设计性 选做 12 铂电阻温度特 性实验 了解铂电阻的特性与 应用 2 设计性 选做 13 K 型热电偶测 温实验 了解 K 型热电偶的特 性与应用 2 设计性 选做 14 E 型热电偶测 温实验 了解 E 型热电偶的特 性与应用 2 设计性 选做 五、教学方法与策略 本课程涉及的学科面广，需要有较广泛的基础/专业知识和适当的理论知识。学好这
门课程的关键在于理论联系实际，要举一反三，富于联想，善于借鉴，关心和观察周围 的各种机械、电气、仪表等设备，重视实验，才能学得活、学得好。课程以课堂讲授为 主，辅以讨论。 六、学生学习成效考核方式 课程学习成效的考核方式可以多样化，建议按如下考核方式进行。 考核环节构成 占总成绩 评分依据 (均为100分制) 的比重 考勤 满分100分，缺课一次扣5分，迟到一次扣2分，除 30 此之外，依据课堂发言和学习情况酌情记分。 期末考试 满分100分，开卷。题型包括选择题，填空题，判断 70 题，计算机题等，容易题目，中等难度题目与难题的 比例约为60：25：15。 七、选用教材 梁森，欧阳三泰，王侃夫编著，《自动检测技术及应用》，机械工业出版社，2011年 八、参考资料 孙传友《现代检测技术及仪表》，高等教育出版社，2006年 常健生《检测与转换技术》（第三版），机械工业出版社，2000年 周化仁《检测与转换技术》，中国矿业大学出版社，1994年 王俊杰《检测技术与仪表》，武汉立理工大学出版社，2003年 大纲起草人：岳舟 大纲审核人：李铭华 大纲批准人：谢四连 日期：2016年11月17日 5
5 门课程的关键在于理论联系实际，要举一反三，富于联想，善于借鉴，关心和观察周围 的各种机械、电气、仪表等设备，重视实验，才能学得活、学得好。课程以课堂讲授为 主，辅以讨论。 六、学生学习成效考核方式 课程学习成效的考核方式可以多样化，建议按如下考核方式进行。 七、选用教材 梁森，欧阳三泰，王侃夫编著，《自动检测技术及应用》，机械工业出版社，2011 年 八、参考资料 孙传友 《现代检测技术及仪表》，高等教育出版社，2006 年 常健生《检测与转换技术》（第三版），机械工业出版社，2000 年 周化仁《检测与转换技术》，中国矿业大学出版社，1994 年 王俊杰《检测技术与仪表》，武汉立理工大学出版社，2003 年 大纲起草人：岳舟 大纲审核人：李铭华 大纲批准人：谢四连 日期：2016 年 11 月 17 日 考核环节构成 （均为 100 分制） 评分依据 占总成绩 的比重 考勤 满分 100 分，缺课一次扣 5 分，迟到一次扣 2 分，除 此之外，依据课堂发言和学习情况酌情记分。 30 期末考试 满分 100 分，开卷。题型包括选择题，填空题，判断 题，计算机题等，容易题目，中等难度题目与难题的 比例约为 60：25：15。 70