《传感器与检测技术1》课程教学大纲.docx

传感器与检测技术1教学大纲一、课程基本信息课程名称传感器与检测技术（2-1）Sensors and Detecting Technology (2-1)课程编码CTL420812100开课院部控制科学与工程学院课程团队传感器与检测技术学分2.0课内学时36讲授24实验12上机0实践0课外学时36适用专业测控技术与仪器授课语言双语先修课程大学物理（2-1）、电路分析、大学物理（2-2）、模拟电子技术课程简介 （必函本课程为测控技术与仪器专业的必修课、专业核心课程。本课程重点讲授传感器的基本概念和特性指标以及热敏传感器、力敏传感 器、磁敏传感器、光敏传感器和声敏传感器的基本工作原理、基本特性以及典型应用中的问题及其基本处理方法。通过学习使学生掌握工 业领域常用传感器的基本原理和特性等相关理论知识，理解各类传感器的典型应用以及相关问题处理方法，了解传感器技术的发展现状和 趋势，培养学生全面分析传感器性能、合理选择传感器以完成测量任务、阅读英文科技文献和英文沟通交流的能力，增强学生的社会责任 感、节能与环保意识。This course is one of the core courses for the major of Measurement & Control Technology and Instruments. It focuses on the basic concepts and characteristic specifications, working principle, characteristics and applications of thermal sensors, force sensors, magnetic sensors, optical sensors and acoustic sensors. It will enable the students to grasp the theoretical knowledge of sensor principle and characteristics, understand typical applications of commonly used sensors in industry and know the status and developing trend of sensor technologies. This course will cultivate the abilities of analyzing the sensors performance thoroughly, selecting the sensors reasonably to complete measurement tasks, reading English technical literature and communicating in English and enhance the sense of social responsibi1ity, energy saving and environmental protection.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：理解与掌握工业领域常用传感器基本原理、特性及主要应用，能够将传感器相关知识用于测是1.4控领域复杂工程问题解决方案的比较与综合。2M2目标2 ：能够认识到测量同一物理量可选择多种传感器并能提出多种传感器的工作原理来解决复杂工 程测量问题。是2.33M3目标3：针对测控领域的复杂工程测量问题，以传感器的工作原理和特性为基础，根据被测/控对象 特征，能够通过比较和分析优选出满足特定需求的测量方法，设计出可行的实验方案。是4. 14M4目标4 ：能够阅读并理解常用传感器技术相关的英文科技文献，使用科技英语进行书面表达。是10. 3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第一章第一章绪论本章重点：传感器的基本特性和标定方法 本章难点：传感器的特性指标/ /21. 11. 1传感器的定义 和分类传感器的重要性、不同定义和分类方法M1,M40.5讲授0.5作业31.21.2传感器的基本 特性静态特性及特性指标、动态特性及特性指标M1,M41讲授0.5作业41.31.3传感器的标定静态特性标定方法Ml, M40.5讲授0. 5作业51.4L4传感器的发展 趋势传感器的现状、发展趋势M40/0.5自学、作 业6实验1实验1 ：传感器的 标定掌握传感器的静态标定方法M33实验3撰写实验 报告7第二章第二章传感器的 功能材料和加工工 艺本章重点：传感器功能材料和微加工工艺的特点/82. 12.1功能材料敏感材料、辅助材料，导体、半导体和电介质Ml0/1自学、作 业92.22. 2加工工艺微机械加工工艺、微传感器、微机电系统Ml0/1自学、作 业10第三章第三章热敏传感 器本章重点：温标之间转换、热电偶的冷端处理、热电阻耗散系数的处理、热电阻测量电路本章难点：热电偶的冷端处理、热电阻耗散系数的处/113. 13. 1温度和温标温度、温标的定义和分类、温标之间的转换Ml, M41讨论1作业123.23. 2温度传感器的 分类根据是否接触进行分类、根据工作原理进行分类Ml, M20/1自学、作 业133.33. 3热电偶热电效应与热电势表示方法、热电偶基本定律、热电偶分度 表、热电偶冷端处理、热电偶实用测量电路Ml, M2, M 43讲授2作业143.43. 4电阻式温度传 感器金属热电阻传感器工作原理、粕热电阻和铜热电阻的工作特 性、耗散系数及应用中注意的问题、热电阻测量电路、热敏电 阻传感器的工作原理及特性43讲授1作业153.53. 5半导体PN结 温度传感器温敏二极管、温敏三极管、温敏晶闸管的温度测量特性Ml, M20/1作业16第四章第四章力敏传感 器本章重点：各类传感器的工作原理和特性、金属应变片的温度 效应和温度误差补偿方法、电阻应变片的测量电路本章难点：金属应变片的温度效应和温度误差补偿方法、电阻 应变片的测量电路、压电传感器的测量电/174. 14. 1电阻式应变传 感器应力与应变、金属应变片的组成、工作原理与性能参数、金属 应变片的温度效应与温度误差补偿、半导体应变片的工作原 理、电阻应变片的测量电路、电阻式应变传感器的应用M1,M43讲授2作业184.24.2压电式力传感 器压电效应和压电材料、压电材料的主要特性参数、压电传感器 的等效电路、压电传感器的测量电路、压电传感器的主要性能42讲授1作业194.34. 3电容式传感器电容式传感器的工作原理和分类、电容式传感器的特点Ml, M2, M 40.5讨论0.5自学204.44.4电感式传感器电感式传感器的工作原理和分类、电感式传感器的特点40.5讨论0.5自学21实验2实验2 ：应变传感学习金属箔式应变片的应变电阻效应；掌握单臂电桥工作原理M33实验3撰写实验器性能实验和性能；掌握应变电桥的设计方法。报告22第五章第五章磁敏传感 器本章重点：霍尔效应和磁阻效应、霍尔兀件的特性参数和电磁 特性、霍尔元件的不等位电势补偿和温度补偿、霍尔传感器和 磁敏电阻的应用本章难点：霍尔兀件的特性参数和电磁特性、霍尔兀件的不等 位电势补偿和温度补/235. 15.1霍尔传感器霍尔效应、霍尔效应影响因素、霍尔兀件基本结构及特性参 数、霍尔兀件的电磁特性、霍尔兀件的不等位电势补偿和温度 补偿、霍尔传感器的应用M1,M42讲授2作业245.25. 2半导体磁阻器 件磁阻效应（物理磁阻和几何磁阻效应）、常用磁阻元件、磁敏电 阻的应用M1,M41讲授1作业255.35. 3 PN结磁敏器 件磁敏二极管和磁敏三极管的工作原理和应用M1,M40/1自学、作 业26实验3实验3 ：霍尔传感 器实验掌握基于霍尔传感器的位移测量方法和数据分析方法。M33实验3撰写实验 报告27第八早第6章光敏传感 器本章重点：电磁辐射与光谱、光电效应的分类、光电发射二极 管和光敏电阻的基本特性、光纤传感器的应用本章难点：光电发射二极管和光敏电阻的基本特/286. 16.1电磁辐射谱电磁辐射、光谱、光敏传感器相关计量单位、光源M1,M40.5讲授0.5作业296.26. 2光电效应传感 器光电效应（内光电效应和外光电效应）、光电发射极管和光电 倍增管、光敏电阻及其基本特性、光电池、光敏二极管和光敏 三极管Ml, M21.5讲授1.5作业306.36. 3光纤传感器光纤传感器的特点、分类、调制方式。FBG与BOTDR分布式光 纤传感器的工作原理及应用M1,M41讨论1自学31实验4实验4 ：光电转速 传感器的转速测量 实验掌握基于光电传感器的转速测量方法和数据分析方法。M33实验3撰写实验 报告32第七章第七章声敏传感 器本章重点：声波的基本性质、超声波及其物理性质、超声波传 感器的工作原理及应用、声表面波传感器的工作原理及应用。 本章难点：声波的基本特性、SAW传感器的工作原/337. 17.1声波基本特性有效声压、SPL、有效声强、SIL、声传播媒质的特性阻抗Ml, M40.5讲授0. 5自学347.27. 2声敏传感器声敏传感器的结构、分类、工作原理，语音识别M1,M40.5讲授0.5自学357.37. 3超声波传感器超声波的基本特性，超声波传感器的工作原理及应用41讲授1作业367.47. 4 SAW传感器声表面波的特性、SAW振荡器的工作原理、SAW传感器的工作原 理及分类41讲授1作业四、考核万式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .每章布置24道题目，共计20道，题型主要有分析题、计算题和设计题。2 .成绩采用百分制，根据作业答案的正确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3 .考核学生对传感器基本原理、特性以及主要应用等基础知识的掌握能力，综合运用基础知识提出测量方案的能力。15%2实验1 .本课程有4次实验，共计12个学时。2 .成绩采用白分制，根据实验完成情况评分。3 .考核学生对传感器原理和特性知识的应用能力，能够根据被测对象特征优选满足需求的测量方法、设计出可行的实验 方案，并对实验方案进行实施。15%3课程报告1 .本课程要求以学习小组的形式进行英文资料的调研和英文报告撰写，提交一份小组报告。2 .成绩采用百分制，根据报告内容的系统与完整性、语言表达准确性、格式的规范性进行评分。3 .考核学生阅读并理解常用传感器技术相关的英文科技文献、使用科技英语进行书面表达的能力。20%4期末考试1 .闭卷考试，题型包括填空题、简答题、分析题、计算题和综合设计题。2 .成绩采用百分制，卷面成绩总分为100分。3 .主要考核学生对传感器原理与特性的基本知识掌握能力，运用基础知识提出测量方案的能力，优选测量方法并设计实50%验方案的能力，科技英语阅读与书面表达能力。五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业40%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱2Ml期末考试60%（见试卷评分标准）3M2平时作业20%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确c-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱4M2实验20%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，能够给出完全满足要求的测量方法，能够设计出完全可行的实验方案。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分 析实验数据，能够给出较为满足要求的测量方法，能够设计出较为可行的实验方案。C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正 确分析实验数据，但是能够给出基本满足要求的测量方法，能够设计出基本可行的实验方案。D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，不能给出满足要求的测量方法，不能设计出 可行的实验方案。5M2期末考试60%（见试卷评分标准）6M3实验60%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，能够给出完全满足要求的测量方法，能够设计出完全可行的实验方案。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实险结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分 析实验数据，能够给出较为满足要求的测量方法，能够设计出较为可行的实验方案。C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正 确分析实验数据，但是能够给出基本满足要求的测量方法，能够设计出基本可行的实验方案。D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，不能给出满足要求的测量方法，不能设计出 可行的实验方案。7M3期末考试40%（见试卷评分标准）8M4课程报告60%A-报告内容很充实，语言表达很通顺，格式很规范。B-报告内容较为充实，语言表达较为通顺，格式较为规范。c-报告内容基本充实，语言表达基本通顺，格式基本规范。D-报告内容直接抄袭或空泛，语言表达晦涩难懂或直接用翻译软件翻译，格式不规范。9M4期末考试40%（见试卷评分标准）评分等级说明：A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1传感器原理及应用，彭杰纲，电子工业出版社，2017, ISBN:9787121309670. （*主教材）2图书1传感器原理与应用，黄贤武，高等教育出版社，2009, ISBN:9787810650632.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1传感器的标定传感技术实验室基础实验楼B20333专业基础必做验证性否2应变式传感器性能实验传感技术实验室基础实验楼B20333专业基础必做设计性否3霍尔传感器实验传感技术实验室基础实验楼B20333专业基础必做设计性否4光电转速传感器的转速测量实验传感技术实验室基础实验楼B20333专业基础必做设计性否