传感器与测试技术课程教学大纲 国家开收大学教务处教学管理科2014年0的月22日 第一部分大蜗说明 一、课程的性质、目的与任务 《传感器与测试技术)是机械制造及其自动化本科专业学生必修的一门技术基陆课。随 着工业自动化的飞速发展，传感器与测试技术在工业控制领域中的应用意拉广泛，使其成为 工业自动化发展的基础与前提。因此，本课程在本专业具有较为重要的教学地位。 本课程的教学内容主要包括：测试系统的基本概念，传感墨的一般特性与分析方法，传 感落的工作厚理。特性及应用。传感墨在机电系统中的应用等四部分， 通过本课程的学习。使学生掌握传感器与测试系统的基本分析方法能够根据工程雷要 途用合适的传感器，并能够对测试系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理并具备一 定的系统设计能力： 二、课程基本教学要求 课程的基本要求为： 【:了解测试系统的基本概念和系统组成、传够器的定义和分类。 2.掌捏传感器的静特性、动特性的性能拍标概念、定义和分析处理方法，了解提高传 感器性能的方法。 3.了解常用传感器的工作原理，掌握常用传感器的性能特点和应用。 4,掌握机电系统中选用传感器的原则，能根据需要选川合适的传感器。 学完本课程后学生应具备的知识技能为：(1)拿挥传感器与测试技术的基本理论、基 木知识和基本技能，具有一定的分析问题和解决问题的能力：(2》通过工程实践具有一定的
传感器与测试技术课程教学大纲 国家开放大学教务处 教学管理科 2014 年 09 月 22 日 第一部分 大纲说明 一、 课程的性质、目的与任务 《传感器与测试技术》是机械制造及其自动化本科专业学生必修的一门技术基础课。随 着工业自动化的飞速发展，传感器与测试技术在工业控制领域中的应用愈益广泛, 使其成为 工业自动化发展的基础与前提。因此，本课程在本专业具有较为重要的教学地位。 本课程的教学内容主要包括：测试系统的基本概念，传感器的一般特性与分析方法，传 感器的工作原理，特性及应用，传感器在机电系统中的应用等四部分。 通过本课程的学习，使学生掌握传感器与测试系统的基本分析方法,能够根据工程需要 选用合适的传感器，并能够对测试系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理,并具备一 定的系统设计能力。 二、 课程基本教学要求 课程的基本要求为： 1．了解测试系统的基本概念和系统组成、传感器的定义和分类。 2．掌握传感器的静特性、动特性的性能指标概念、定义和分析处理方法，了解提高传 感器性能的方法。 3．了解常用传感器的工作原理，掌握常用传感器的性能特点和应用。 4．掌握机电系统中选用传感器的原则，能根据需要选用合适的传感器。 学完本课程后学生应具备的知识技能为：(1） 掌握传感器与测试技术的基本理论、基 本知识和基本技能，具有一定的分析问题和解决问题的能力；(2）通过工程实践具有一定的
检测、控制系统设计的能力：(3)通过理论结合实践的教学，具有一定的自学意识和自学 能力： 三、教学要求层次 本课程教学要求分为掌握”、“理解”、“了解”三个层次”。 四、与相关课程的衔接、配合、分工 本课程前修课程为计算机应用基础、机电控制工程基础、电工电子技术等。计算机应用 基础、机电控制工程基础为《传感器与测试技术)课程的学习提供经备的微机原理与应用、 自动控制基本理论与方法等基础知识。通过电工电子技术学习，理解及掌握集电路基础、电 机、维电接触控制、模拟电路和数字电路等重要知识，这些知识直接与《传感器与测试技术) 课程相衔接，从基理论的铺垫到知讯技整的培养均为该误程的学习莫定了基础。 第二郁分煤体使用和戴学过程建议 一、学时分配 本课程45学分.课内学时为81学时，其中实验9学时，开设一学期，学时分配见下表， 理论教学 实验教 课时小 序号 教学内容 备注 时数 学学时 计 绪论 测量转换基本电路 10 电路参量式传感器原理及应用 4 电动劳式传感器原理及应用 光电式传感器单理及应用 辐射式传感器原理及应用 6
检测、控制系统设计的能力；(3） 通过理论结合实践的教学，具有一定的自学意识和自学 能力。 三、 教学要求层次 本课程教学要求分为“掌握”、“理解”、“了解”三个层次”。 四、与相关课程的衔接、配合、分工 本课程前修课程为计算机应用基础、机电控制工程基础、电工电子技术等。计算机应用 基础、机电控制工程基础为《传感器与测试技术》课程的学习提供必备的微机原理与应用、 自动控制基本理论与方法等基础知识。通过电工电子技术学习，理解及掌握集电路基础、电 机、继电接触控制、模拟电路和数字电路等重要知识，这些知识直接与《传感器与测试技术》 课程相衔接，从基础理论的铺垫到知识技能的培养均为该课程的学习奠定了基础。 第二部分 媒体使用和教学过程建议 一、 学时分配 本课程 4.5 学分,课内学时为 81 学时，其中实验 9 学时，开设一学期, 学时分配见下表。 序号 教学内容 理论教学 时数 实验教 学学时 课时小 计 备注 1 绪论 5 2 测量转换基本电路 10 3 电路参量式传感器原理及应用 8 3 4 电动势式传感器原理及应用 8 2 5 光电式传感器原理及应用 8 1 6 辐射式传感器原理及应用 6
7 智能传感器 6 8 机器人传感技术 虚报仪器及在测试系统中的应 9 9 3 用 10 传感器与测试技术的应用实例 7 合计 72 9 81 二、教学煤体及相互关系 本课程的教学螺体由文字教材，录像课，流螺体授课光盘(P课)和CA!课件组成。 1.文字教材 文字数材是主要的教学媒体，为适应电大远程开放办学的需要并结合本课程的特点，文 字数材的编写深取如下措施： (1)基于应用性人才培养的考虑。在保证基础理论、基础知识“必需、够用”的前提下， 突出应用知识，应用技能的传授，适当增加工程实我范例， (2)文学教材采用合一型。包括教学基木内容、导学部分和实险指导部分。 各章藏设计有学习目标”，“内容提要”，“要点“等内容。各章后附有小结、思考题和习 圈等，为运程学习的学生白学提供有力支持。 (3)文字教材作为主体不仅要体现完整的教学内容。而且要成为连接其它媒体的中都， 因此文字表述中应对使用的其它煤体有所提示和说明。从面加强导学作用。 2录像
7 智能传感器 6 8 机器人传感技术 5 9 虚拟仪器及在测试系统中的应 用 9 3 10 传感器与测试技术的应用实例 7 合计 72 9 81 二、 教学媒体及相互关系 本课程的教学媒体由文字教材、录像课、流媒体授课光盘（IP 课）和 CAI 课件组成。 1．文字教材 文字教材是主要的教学媒体，为适应电大远程开放办学的需要并结合本课程的特点，文 字教材的编写采取如下措施： （1）基于应用性人才培养的考虑，在保证基础理论、基础知识“必需、够用”的前提下， 突出应用知识、应用技能的传授，适当增加工程实践范例。 （2）文字教材采用合一型，包括教学基本内容、导学部分和实验指导部分。 各章前设计有“学习目标”、“内容提要”、“要点”等内容。各章后附有小结、思考题和习 题等，为远程学习的学生自学提供有力支持。 （3）文字教材作为主体不仅要体现完整的教学内容，而且要成为连接其它媒体的中枢， 因此文字表述中应对使用的其它媒体有所提示和说明，从而加强导学作用。 2. 录像
通过实景滴示、动画设计等信息化数学手段生动形象化地、分单元讲述文字数材重点知 识内容以及文字教材不易形象表述的教学内容。针对录像课中的动态教学内容，应当设计为 形式与内容的有机融合，并注意将将工程实置的典型范例与知识技能的传授结合起来。 3.道煜体授课光盒(P混) 本课程流媒体授误光查的内容围绕传感器与测试技术的基础理论，常用传感器的工作原 理、结构特点等基本教学内容进行课解，在如深学生对本限程基本教学内容理解的基上， 突出重点、难点、学习思路与方法等。 4.CAI课件 I课件是本课程教学的辅助爆体，具有信息量大，观贫性强等特点。通过虚叔实验、 自测自检等内容，创建基于工作过程的学习情境设计，运用计算机信息化教学手段，充分体 现交互功能，从而强化本课程知识技能核心内容的拿握。 5.网储误程 网铬课程是通过网络表现的该误程的敦学内容及实施的教学话动的总和，是信息时代条 件下课程新的表现形式，网储课程具有交互性、共享性，开放性，协作性和自主性等基木特 征。应根据教学需要，在适当时机，开出该课程的网络课程。 三、考试 考试是对教与学的重要验牧方式之一。学生必须完成必做作业和实验，误程设计后，才 能参如考试。考试符合教学大纲要求、形式多样、突出重点、难易适中。期末考试由中央电 大统一命思，并执行统一的评分标准。实验考核由各省级电大根据中央电大制定的考核要求 安排。考核要求在网上公布。 本课程采用金题考试方式。课程总成镇由期末考试成绩和平时考查成镜（作业和实验） 合成。其中考试成锁占70%，平时考查成绩占0%。 期末考试采用闭委考试方法
通过实景演示、动画设计等信息化教学手段生动形象化地、分单元讲述文字教材重点知 识内容以及文字教材不易形象表述的教学内容。针对录像课中的动态教学内容，应当设计为 形式与内容的有机融合，并注意将将工程实践的典型范例与知识技能的传授结合起来。 3. 流媒体授课光盘（IP 课） 本课程流媒体授课光盘的内容围绕传感器与测试技术的基础理论、常用传感器的工作原 理、结构特点等基本教学内容进行讲解，在加深学生对本课程基本教学内容理解的基础上， 突出重点、难点、学习思路与方法等。 4．CAI 课件 CAI 课件是本课程教学的辅助媒体，具有信息量大、观赏性强等特点。通过虚拟实验、 自测自检等内容，创建基于工作过程的学习情境设计，运用计算机信息化教学手段，充分体 现交互功能，从而强化本课程知识技能核心内容的掌握。 5. 网络课程 网络课程是通过网络表现的该课程的教学内容及实施的教学活动的总和，是信息时代条 件下课程新的表现形式。网络课程具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等基本特 征。应根据教学需要，在适当时机，开出该课程的网络课程。 三、 考试 考试是对教与学的重要验收方式之一。学生必须完成必做作业和实验、课程设计后，才 能参加考试。考试符合教学大纲要求、形式多样、突出重点、难易适中。期末考试由中央电 大统一命题，并执行统一的评分标准。实验考核由各省级电大根据中央电大制定的考核要求 安排。考核要求在网上公布。 本课程采用命题考试方式。课程总成绩由期末考试成绩和平时考查成绩（作业和实验） 合成。其中考试成绩占 70%，平时考查成绩占 30%。 期末考试采用闭卷考试方法
试圈比例：掌损层次70%：了解层次20%：理解层次10%： 第三都分敏学内容与要求 第一章绪论(5学时) 1)传感器与测试技术概述：传级器与测试技术的应用、测试工作的任务 2)传感器技术概述：传感器的定义、组成、分类、传感器常用技术折标及选用原则、 传感器的静态特性、动态特性及标定、传感器技术的发展趋势 3》测试技术概述：测试的基本概之、测试系统的组成、测试方法的分类、测试系统的 静态特性、动态特性及标定、测试系统的标定、测试技术的发展趋势 教学要求：掌提传感器的定义、分类、组成及选用原则：掌捏测试技术基本概念、系统 的结构及组成：理解传感器与测试系饶的静态特性各项指标及标定方法：了解传感器与测试 系统的动态慎型的建立与分析方法。了解测试及传感琴技术的发展历程及趋势： 第二章测量转换基本电略(10学时) [》测量转换基本电路概运：测量转换电路在测试系统中的作用，测量转换电路的应用 范围与原则 2》电桥：直流电桥，交流电桥、电桥平衡的调节，使用方法 3》信号放大电路：基本放大电路、测量放大电路，隔离放大电溶 4》信号滤波电路：滤波器分类、理塑滤波器、实际滤波器、无源滤波墨、有源滤波器、 数字礼波器 5》偏号转换电路：AD转，U/F转换 6)调制与解调：调制、解调
试题比例：掌握层次 70% ；了解层次 20%；理解层次 10%。 第三部分 教学内容与要求 第一章 绪论（5 学时） 1）传感器与测试技术概述:传感器与测试技术的应用、测试工作的任务 2）传感器技术概述：传感器的定义、组成、分类、传感器常用技术指标及选用原则、 传感器的静态特性、动态特性及标定、传感器技术的发展趋势 3）测试技术概述：测试的基本概念、测试系统的组成、测试方法的分类、测试系统的 静态特性、动态特性及标定、测试系统的标定、测试技术的发展趋势 教学要求：掌握传感器的定义、分类、组成及选用原则；掌握测试技术基本概念、系统 的结构及组成；理解传感器与测试系统的静态特性各项指标及标定方法；了解传感器与测试 系统的动态模型的建立与分析方法。了解测试及传感器技术的发展历程及趋势。 第二章 测量转换基本电路（10 学时） 1）测量转换基本电路概述：测量转换电路在测试系统中的作用、测量转换电路的应用 范围与原则 2）电桥:直流电桥、交流电桥、电桥平衡的调节、使用方法 3）信号放大电路：基本放大电路、测量放大电路、隔离放大电路 4）信号滤波电路：滤波器分类、理想滤波器、实际滤波器、无源滤波器、有源滤波器、 数字滤波器 5）信号转换电路：A/D 转换、U/F 转换 6）调制与解调：调制、解调
教学要求：理解各种测量转换电路的星理。拿握其应用。了解其性能特点。 第三章电路参量式传感器原理及应用(8学时) 1》电阻应变式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 2》压阻式传感器：工作原理及特性，测量电路及应用实例 3》电位计式传够器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 4)热电阻式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 5》电容式传感图：工作原理及特性、测量电路及应用实例 6》电感式传多器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 教学要求：理解各种电凰式、电容式和电感式传感器的工作原理，算程其应用，了解其 性能特点。 第四章电动势式传感#原理及应用(8学时) 1》压电式传感器：工作原理及特性，测量电路、应用实例 2》磁电式传感器：工作单理及特性，测量电路、应用实例 3》热电式传感图：工作原理及特性，测量电路、应用实例 4)霍尔传感器：工作原理及特性、测量电路、应用实例 教学要求：理解各种电动势式传感器的工作厚理。掌握其应用，了解其性能性点。 第五章光电式传够晷原理及应用(8学时) 【)光电效应与光电器件：光电效应、光电器件的基本特性、光电器件的应用 2)光纤传感益：工作原理及特性、测量电路及应用实例
教学要求：理解各种测量转换电路的原理，掌握其应用，了解其性能特点。 第三章 电路参量式传感器原理及应用（8 学时） 1）电阻应变式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 2）压阻式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 3）电位计式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 4）热电阻式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 5）电容式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 6）电感式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 教学要求：理解各种电阻式、电容式和电感式传感器的工作原理，掌握其应用，了解其 性能特点。 第四章 电动势式传感器原理及应用（8 学时） 1）压电式传感器：工作原理及特性、测量电路、应用实例 2）磁电式传感器：工作原理及特性、测量电路、应用实例 3）热电式传感器：工作原理及特性、测量电路、应用实例 4）霍尔传感器：工作原理及特性、测量电路、应用实例 教学要求：理解各种电动势式传感器的工作原理，掌握其应用，了解其性能性点。 第五章 光电式传感器原理及应用（8 学时） 1）光电效应与光电器件：光电效应、光电器件的基本特性、光电器件的应用 2）光纤传感器:工作原理及特性、测量电路及应用实例
3》光电式编码器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 4》光桶式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 5)激光式传感器：工作原理及转性、测量电路及应用实例 6)CCD图像传感器：工作原理及特性，测量电路及应用实例 T》COS图像传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 教学要求：了解光电器件的原理，理解相关传感器的原理及特点，拿据其应用。 第大章辐射式传感器原理及应用(6学时) 1》红外传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 2》超声液传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 3》核辐射传多器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 教学要求：理解红外传感器和超声被传感器的工作丽原理和性能性点，草提其应用，了解 核辐射传感器的工作原理、其性能性点及其应用。 第七章智能传感器(6学时) 1)微型传感卷：顺念及特点、典型微型传感器及应用实例 2》模期传感器：工作原理及特性、应用实例 3》网格传感器：基本概念及类型、典型网路传感器及应用实例 教学要求：了解各种传感器的原理及应用， 第八章机器人传感技术(5学时) 1》机器人视觉传感技术
3）光电式编码器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 4）光栅式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 5）激光式传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 6）CCD 图像传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 7）CMOS 图像传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 教学要求：了解光电器件的原理，理解相关传感器的原理及特点，掌握其应用。 第六章 辐射式传感器原理及应用（6 学时） 1）红外传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 2）超声波传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 3）核辐射传感器：工作原理及特性、测量电路及应用实例 教学要求：理解红外传感器和超声波传感器的工作原理和性能性点，掌握其应用，了解 核辐射传感器的工作原理、其性能性点及其应用。 第七章 智能传感器（6 学时） 1）微型传感器：概念及特点、典型微型传感器及应用实例 2）模糊传感器: 工作原理及特性、应用实例 3）网络传感器：基本概念及类型、典型网路传感器及应用实例 教学要求：了解各种传感器的原理及应用。 第八章 机器人传感技术（5 学时） 1）机器人视觉传感技术
2)机器人触觉传感技术 3》机器人嗅觉传感技术 4》机器人味觉传感技术 5)机器人听觉传感技术 教学要求：了解机器人传感技术的原理。 第九章虚报仪器及在测试系统中的应用(9学时) I1》虚拟仪器概述 2》Labview程序设计基础 3》虚数仪器应用实例基于虚抓仪器技术的电路参量式传感器、电动势式传感墨、光电 式传感器、辐射式传感器、智能传感器、机器人传感技术应用实例、基于虚报仪器技术的电 机参数测试系统综合应用 教学要求：理解虚拟仪器的相关概么，拿据Lvew的编程方法，了解虚拟仪器的应用。 第十章传感器与测试技术应用实例(7学时) 1》传感图在飞行墨交会对接中的应用：相关传感器技术，线速度和线加速度的测量， 角速度和角加速度的测量、目标飞行器交态的测量 2》传感器与测试技术在直流输电在线监测系统中的应用：相关传感图技术、气象信息 的测量、微风振动信息的测量、线路舞动信息的测量、其他信息的测量 教学要求：了解传感器与测试技术在工程中的典型应用。 实验内容及要求(9学时) 实验：温度测量3学时)：热电凰、热电偶、集成温度传感器
2）机器人触觉传感技术 3）机器人嗅觉传感技术 4）机器人味觉传感技术 5）机器人听觉传感技术 教学要求：了解机器人传感技术的原理。 第九章 虚拟仪器及在测试系统中的应用（9 学时） 1）虚拟仪器概述 2）Labview 程序设计基础 3）虚拟仪器应用实例:基于虚拟仪器技术的电路参量式传感器、电动势式传感器、光电 式传感器、辐射式传感器、智能传感器、机器人传感技术应用实例、基于虚拟仪器技术的电 机参数测试系统综合应用 教学要求：理解虚拟仪器的相关概念，掌握 Labview 的编程方法，了解虚拟仪器的应用。 第十章 传感器与测试技术应用实例（7 学时） 1）传感器在飞行器交会对接中的应用：相关传感器技术、线速度和线加速度的测量、 角速度和角加速度的测量、目标飞行器姿态的测量 2）传感器与测试技术在直流输电在线监测系统中的应用：相关传感器技术、气象信息 的测量、微风振动信息的测量、线路舞动信息的测量、其他信息的测量 教学要求：了解传感器与测试技术在工程中的典型应用。 实验内容及要求（9 学时） 实验 1：温度测量(3 学时）：热电阻、热电偶、集成温度传感器
实验2，位移测3学时)：电容式位移测量、电感式位移测量，光电式位移测量 实检3：流量测量3学时) 实险4：基于CMOS图像传感落的图像测量(3学时) 实验5：虚数仪器实验(3学时) 要求：必须从以上5个实验中选能3个实验，未完成实验不能参加期末考试
实验 2：位移测量(3 学时）: 电容式位移测量、电感式位移测量、光电式位移测量 实验 3：流量测量(3 学时） 实验 4：基于 CMOS 图像传感器的图像测量(3 学时） 实验 5：虚拟仪器实验(3 学时） 要求:必须从以上 5 个实验中选做 3 个实验,未完成实验不能参加期末考试