《传感器技术》课程教学大纲.docx

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1、传感器技术教学大纲课程英文名Sensor Technology课程代码02M0048学分3总学时48理论学时40实验/实践学时8课程类别学科基础课课程性质限选先修课程大学物理，电路与模拟电子技术适用专业测控技术与仪器测控技术与仪器（卓越）开课学院计量测试工程学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（-）课程地位传感器是获取信息的主要途径和手段，是组成测控系统的首要环节；传感器技术是关于传感 器设计、制造及开发应用的综合技术，是当今信息社会重要的基础技术。传感器技术课程是 测控技术与仪器专业重要的学科基础课程，在专业课程体系中处于核

2、心地位。通过本课程的学习，使学生掌握各种传感器的工作原理、结构、特点、转换电路及应用范围, 了解传感器技术发展趋势及传感器标定和校准技术；能够根据实际测量要求，选用或设计合适的 传感器完成测量任务，并对结果进行评价。学生通过传感器基础知识的学习和工程实践能力的培 养，为后续课程学习及从事相关计量行业工作打下坚实的基础。（二）课程目标本课程目标以“立德树人、学以致用”为导向，培养学生利用传感器技术解决测控领域与测 量相关的复杂工程问题的能力，并通过工程案例，使学生理解传感器技术对国家整体发展的重要 作用，帮助学生树立正确的价值观，形成科学与工程思维，激发学生创新意识。具体课程目标如 下：1理解本

3、课程研究的对象和内容，理解测量基本理论在测控技术、计量测试领域的基本运用 及传感器技术发展趋势。（L3）2 .能针对不同测量对象，理解设计任务需求，在面临多种制约条件下，给出传感器性能指标 要求。（3.1）3 .能解释各种类型传感器的原理、转换关系及应用特点，主要有电阻式传感器、电感式传感 器、电容式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器等，能根据测 量对象特征，确定合适的传感器实现测量要求。（4.1）4 .能根据不同测量对象，选用合适的传感器及转换电路，搭建测量系统，获取复杂工程对象 测量数据，并进行相应的数据分析与处理。（4.2）二、课程目标达成的途径与方法以课堂教

4、学为主，结合平时讨论、课外作业、实验等。课堂教学主要讲授课各种类型传感器的原理、转换关系及应用特点，主要有电阻式传感器、 电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器等。在课堂教学中引入讨论环节，通过工程实际案例的分析讨论，使同学们能更好地针对不同的测量对象，自主选择传感器，构建测量系统。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系2 .毕业要求应根据课程所在专业培养方案进行描述。课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1毕业要求2毕业要求4课程目标1M课程目标2L课程目标3M课程目标4M注：1 ,支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度

5、高、M为中等、L为低）。3 .通识选修课程可不填写上表。四、课程主要内容与基本要求第一章传感器的基本概念及一般特性了解传感器作用，掌握传感器定义与组成，理解传感器的分类及一般要求，了解传感器的发 展趋势。掌握静特性定义，主要技术指标：线性度、迟滞、重复性、灵敏度、分辨力与阈值、稳定性、 静态测量不确定度定义及计算。掌握动特性定义，了解数学模型、传递函数、频率特性表示方式，理解一阶系统、二阶系统 频率特性。了解传感器技术指标。第二章电阻式传感器掌握电位器式传感器工作原理、基本特性，了解电位器式传感器主要应用。掌握应变式传感器工作原理、电阻应变效应、应变片基本结构、金属应变片主要特性、转换 电路、

6、温度误差及补偿方法，了解应变片类型和材料，应变片传感器应用。掌握压阻式传感器工作原理、压阻效应、温度误差及补偿方法，了解压阻式传感器应用。第三章电容式传感器掌握电容式传感器工作原理、类型、等效电路及主要转换电路、主要特性，了解电容式传感 器工作特点、设计要点及主要应用。第四章电感式传感器掌握自感式和互感式传感器工作原理、转换电路及传感器灵敏度，零点残余电压及减小方法, 了解电感式传感器应用。掌握电涡流式传感器工作原理、涡流效应，了解转换电路。第五章磁电式传感器掌握磁电感应式传感器工作原理、类型和基本特性，了解测量电路及应用。掌握霍尔式传感器工作原理、霍尔效应、霍尔元件结构及特性，理解霍尔元件零

7、位误差、温 度误差及补偿方法，了解主要应用。第六章压电式传感器掌握压电传感器工作原理、压电效应、主要压电材料性能、压电元件串并联、等效电路、两 种前置放大器作用及特点，了解压电传感器应用。了解基于压电效应的声传感器工作原理及主要应用。第七章光电式传感器掌握光电效应，基于光电效应工作的光电器件工作原理及特性，如：光电管、光电倍增管、 光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、光电池等，了解光电器件的应用。理解电荷耦合器件结构和工作原理，了解电荷耦合器件应用。理解光纤传感器结构、工作原理，了解光纤传感器应用。理解光栅式传感器工作原理，莫尔条纹形成及特性，了解光栅传感器测量系统组成及应用。第八章热电及红外辐

8、射传感器了解温度基本概念。掌握热电偶工作原理、热电效应、热电偶基本定律，了解常用热电偶，理解热电偶温度补偿。理解热电阻和热敏电阻工作原理，常用材料、特性及使用。了解红外探测器工作原理及应用。第九章新型传感器了解传感器最新进展，如数字式传感器、量子传感等最新传感器技术。第十章传感器的标定与校准掌握传感器标定的定义，理解静态标定和动态标定要求及方法。五、课程学时安排章节号教学内容学时 数学生任务对应课程目标第一章传感器的基本概念及一般特性61 .完成教材思考题与习题2 .查阅文献，了解传感器发 展趋势课程目标1、2第二章电阻式传感器61 .完成教材思考题与习题2 .讨论：要完成一个称重仪 设计要考

9、虑哪些因素？课程目标3、4给一* 第二早电容式传感器61 .完成教材思考题与习题2 .讨论：利用电容传感器测 量不同材质（如导体和绝缘 体）物体厚度有哪些方法？课程目标3、4第四章电感式传感器61 .完成教材思考题与习题2 .讨论：电感式滚柱直径分 选装置工作流程课程目标3、4第五章磁电式传感器61 .完成教材思考题与习题2 .讨论：利用磁电感应式传 感器测量轴的转速有何限 制？课程目标3、4第六章压电式传感器41 .完成教材思考题与习题2 .讨论：利用压电传感器和 磁电感应式传感器测量加速 度，测量的频率范围有何差课程目标3、4异。第七章光电式传感器61 .完成教材思考题与习题2 .讨论：讨

10、论CCD和光纤赢 得诺贝尔奖及带来的变化。课程目标3、4第八章热电及红外辐射传感器61 .完成教材思考题与习题2 .讨论：比较各种温度传感 器测温范围及时间响应特 性。课程目标3、4第九、十章新型传感器及传感器标定21 .讨论传感器标定的重要性2 .查阅资料，了解量子传感 技术课程目标3、4六、实践环节及基本要求序 a.实验项目名称学时基本要求学生任务实验 性质实验 类别1应变片性能分析实验2掌握并分析应变片 性能搭建电路，分析 输入输出关系验证必做2电容传感器实验2掌握并分析电容传 感器性能搭建电路，分析 输入输出关系验证必做3霍尔传感器实验2掌握并分析霍尔传 感器性能搭建电路，分析 输入输

11、出关系验证必做4温度传感器实验2掌握温度测量原理 并分析传感器性能搭建电路，分析 输入输出关系验证必做注：1,实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2,实验类别指必做、选做等。七、考核方式及成绩评定（一）考核方式与评价考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核到课率、作业、实验报告、课堂 表现点名记录、作业评分、实 验评分、课堂讨论表现30%期末考核闭卷根据试卷标准答案评定70%考核类别考试成绩登记方式百分制（-）课程目标考核环节与达成标准课程目标教学环节考核环节合格 标准课程目标1讲授平时成绩（考勤、作业）A0.6期末考试Cl （填空题、选择题）课程目标教学环节考核环节合格

12、标准A目标达成度=0.7 x+ 0.3 x Cl。Ao课程目标2讲授、讨论平时成绩（考勤、作业）A0.6期末考试C2 （填空题）C?A目标达成度=0.7 x上+ 0.3 x C2。A。课程目标3讲授、讨论平时成绩（考勤、作业）A0.6实验考核B期末考试C3 （简答题、计算设计题）目标达成度=0.6 x + 0.2 x A + 0.2 x C3AB课程目标4讲授、讨论平时成绩（考勤、作业）A0.6实验考核B期末考试C3 （简答题、计算设计题）目标达成度=0.6 x 旦 + 0.2 x A + 0.2 x且C3。A。B。八、推荐教材与主要参考书（-）推荐教材：传感器技术，郭天太，机械工业出版社，2019.8,第1版。（二）主要参考书：1 .传感器，唐文彦，机械工业出版社，2015.9,第5版。2 .传感器原理与检测技术，罗剑，华中科技大学出版社，2019.9,第1版。