现代测试技术与传感器课程教学大纲.docx

现代测试技术与传感器课程教学大纲课程中文名称：现代测试技术与传感器课程英文名称：Modern Detection Technology & Sensors课程编号：C1339应开课学期：6学时数：48学分数：3适用专业：自动化（拔尖计划）课程类型：专业核心课/必修先修课程：电路原理、电子技术基础、控制系统与信号分析一、课程性质本课程是自动化专业的专业核心课程现代测试技术与传感器”是讲述传感器的原理、 应用以及检测系统的一系列技术，是当今社会提取信息的关键技术，也是现代控制、信息系 统和各种装备不可缺少的信息采集手段,广泛应用于测量与控制领域，是培养学生分析问题、 解决问题的能力,并提高学生动手能力的重要环节;是可以培养学生的工程素养的重要课程, 有助于培养学生的逻辑思维，同时具有较强的交叉领域知识，利于培养学生的综合运用知识 的能力。二、课程目标通过本课程的学习，学生应掌握传感器以及检测系统的基本概念和传感器基本特性；掌 握各大类传感器的原理，测量电路，非线性问题以及应用情况；学会误差分析，数据处理的 基本方法；了解测控技术所需要的应用软件；了解测控系统的组成结构和何其特征，能够以 小组为单位，完成课程作业：根据系统的测量要求以及技术指标，独立设计测控系统并进行 可行性分析；设计中应有对环境及经济等方面的综合考虑。了解当前社会工业发展变革形势 下传感器技术研究所面临的复杂问题及未来发展趋势，培养开拓创新意识。三、支撑的毕业要求课程对毕业要求的支撑课程教学目标、达成途径和评价依据等毕业要求3、掌握工程基础知 识和本专业的基本理论知识， 具有系统的工程实践学习经 历；了解本专业的前沿发展现 状和趋势；教学目标：掌握各类传感器的基本原理，具有工程规范意识，能够了解新型传感器和新型测量系统的知识；达成途径：课堂讲解，课堂讨论（翻转课堂），网络作业。评价依据：课堂提问；项目案例掌握情况；作业完成情况。评价方式：评估课堂回答问题的正确性与完整性；评估课程报 告的规范性和正确性。毕业要求4、具备设计和实施 工程实验的能力，并能够对实 验结果进行分析；教学目标：学会使用各种传感器与能够根据需求设计监测与检 测系统，学会使用各种传感器设计各种物理量的检测系统，能 对系统试验结论进行分析。达成途径：课堂讲解，在课堂上介绍传感器知识，并进行实际 应用的实例介绍。实验教学。评价依据：课堂提问；实验过程记录和实验报告分析。评价方式：评估课堂回答问题的正确性与完整性；评估课程报 告的规范性和正确性。毕业要求10、具有国际视野和 跨文化的交流、竞争与合作能 力。教学目标：适当提供英文文献资料，使得学生通过课程了解并 记忆相关英文专业词汇，具有一定的英文专业文献阅读能力。 达成途径：网络资源学习的自学及课程论坛讨论；课堂讨论实 验教学。评价依据：网络视频学习情况；专题讨论的英语汇报等；小组 学习，实验过程。评价方式：评估作业的整洁性和正确性，给出适当的成绩；针 对网络学习报告进行分析和评判，给出相应的成绩；根据专题 讨论的团体英语汇报和个人表现给出成绩；评估小组学习中的 表现以及实验时组员的配合情况。四、教学内容、学时安排和基本要求第一章传感器以及检测系统的基本概念（1学时）（1） 了解检测系统的构成及其各组成部分功能；（2）掌握传感器的概念与基本结构；（3）掌握检测技术的技术核心和发展趋势。重点难点：主要研究内容、常用研究方法、基本工作流程第二章传感器的基本特性（1学时）掌握传感器的静态特性与传感器指标；（1） 掌握传感器的动态特性；重点难点：静态特性、动态特性第三章 电阻式传感器（6学时，含2学时实验）掌握应变片工作原理、转换电路的形式；（1） 掌握直流电桥的计算，温度误差的补偿方法；理解应变片的主要特性，应变片应用举例，了解应变片类型;重点难点：应变片工作原理、温度误差、调理电路和装配，温度补偿方法，应用第四章电感式传感器（8学时，含4学时实验）掌握自感式传感器结构特性、工作原理及差动电感传感器测量电路输出特性;（1） 了解差动变压器式传感器结构等效电路和应用；理解电涡流传感器的工作原理、等效电路及应用；（2） 课程项目案例讨论讲解一一分选装置；重点难点：自感式传感器、电涡流感器第五章电容式传感器（4学时）（1）掌握电容式传感器工作原理和结构类型，电容式传感器的特点；（2 ）理解测量转换电路，测量原理以及特点；（3） 了解电容式传感器的应用；（4）案列讨论讲解一一传统油量表（提出改进的方法）重点难点：电容式传感器测量电路、转换电路第六章压电式传感器（4学时，含2学时实验）（1）掌握压电式传感器工作原理，电荷放大器和电压放大器作用、特征；（2 ）理解压电转换元件具有的自发电和可逆重要性，电荷放大器和电压放大器的电路形式和输出特性；（3）了解压电传感器的结构和应用以及选用原则；重点难点：压电式传感器工作原理，电荷放大电路和电压放大电路第七章磁敏式传感器（4学时，含2学时实验）了解磁电式传感器的基本原理和应用；（1） 掌握霍尔式传感器工作原理、误差及其补偿；理解霍尔元件及材料，霍尔元件基本特性；（2） 了解霍尔式传感器的应用；重点难点：磁电式传感器的基本原理、霍尔式传感器工作原理第八章热电势传感器（6学时，含2学时实验）掌握热电偶工作原理，冷端处理方法测量电路；（1） 热电偶的基本定律以及应用情况；掌握热敏电阻 热电阻的温度系数特征，接线方法；（2） 了解热电偶、热电阻、热敏电阻结构和材料、基本参数、主要特性和应用；案例分析一一无线测温系统的设计重点难点：热电偶工作原理、冷端处理方法和测量电路，热电偶的基本定律，分度表的使用方法第九章光电式传感器（6学，含2学时实验）掌握光电式传感器的基本形式，掌握光电效应及光敏电阻的应用；（1） 了解光电耦合器及其应用；了解光纤及其传光原理，掌握光纤传感器的分类和应用；（2） 掌握光电编码器原理，了解光电式编码器的应用；重点难点：光电效应、光敏电阻；光电编码器原理与应用第十章辐射式传感器（4学时，含2学时实验）掌握电磁波谱各波段的特性。（1） 了解红外及微波传感器的工作原理。（2） 掌握超声波传感器的测量原理及特性，了解超声波传感器的典型应用。（3） 课堂案例讨论一一火灾监测系统的设计（提问：联动机构的组成）重点难点：超声波传感器的测量原理及特性第十八章测量不确定度与回归分析（2学时）了解测量误差基本概念与基本特性；（1） 掌握各种测量误差处理方法；了解测量不确定度基本概念与计算方法；（2） 掌握最小二乘回归分析方法；重点难点：测量误差概念与处理，测量不确定度与回归分析第二十章测量系统的组成（2学时）了解Labview应用软件；（1） 掌握测量系统的基本组成；掌握测量系统设计的基本思路和器件选型的指标要求。重点难点：测量系统的组成五、课程的其它教学环节序号教学环节教学内容学时数1课程报告传感器调研02能力拓展自选题目组队完成一个检测系统设计，进行实物制作或0小组完成，汇报仿真调试3项目实例介绍滚珠径分选装置；烘箱测量装置；无损探伤04平时作业以及作业 讲解和复习1、电阻粒变片灵敏度系数求解（3.5）,电桥 灵敏度计算（3.738）2、变气隙厚度传感器灵敏度计算（4.3）,差 动电感电桥灵敏度计算（4.5）3、电容是传感器灵敏度计算（5.2）4、压电式传感器（6.12）5、热电式传感器（898.10）光电编码器（9.22）05实验一电阻传感器实验（验证型）2实验二电感传感器实验（验证型）2实验三电涡流传感器实验（验证型）2实验四霍尔传感器实验（验证型）2实验五热电偶测量系统（设计型）2实验六光耦测量系统（设计型）2实验七超声波测距系统（设计型）2实验八三轴压力测量系统（设计型）2六、教学方法与手段本课程教学主要采用讲授、多媒体教学、计算机仿真、团队合作、实物制作、实验等教 学方法与手段。七、推荐教材和教学参考资源教材：1 .胡向东，传感器与检测技术（第二版），机械工业出版社，2013.参考书：2 .贺良华等，现代检测技术，华中科技大学，20083 .梁森等，自动检测技术及应用，机械工业出版社，20074 .王昌明等，传感与测试技术，北京航空航天大学出版社，20055 .胡向东，彭向华等，传感器与检测技术学习指导，机械工业出版社，2009