《传感器技术与应用》教学大纲

传感器技术与应用教学大纲英文名称：Technology of Sensor学 分：2学分 学 时：32学时 理论学时：28学时 实验学时：4学时先修课程：高等数学、大学物理、电路分析基础适用专业：电信专业、电子专业、自动化专业教学目的：通过学习本门课程，使学生理解传感器的基础知识和各种传统传感器的基本原理，初步掌握传感器系统设计原理，对传感器的发展和现状有初步了解，了解现代新型传感器的类型和工作方式、原理。使学生初步掌握传感器系统的应用、开发的综合技术。教学要求：本课程的教学侧重于对传统传感器的工作原理、特性的理解，对传感器的技术参数要会求取，对于常用传感器的测量电路要会计算；掌握传感器误差及误差补偿的相关技术。初步了解近代传感器技术及其工作原理。教学内容：绪论（1学时）1、 传感器的作用2、 传感器及传感技术3、 传感器的组成4、 传感器的分类5、 传感器的发展新趋势基本要求：初步了解传感器的概念和结构方式及传感器技术的作用和前景。重 点:传感器的概念与组成。难 点:传感器的组成。第一章 传感器的一般特性（2学时）1、 传感器的静态特性线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、重复性、零点漂移、温漂2、 传感器的动态特性动态特性的一般数学模型、传递函数、传感器的动态响应及其动态特性指标基本要求：初步了解传感器的静态特性和动态特性，掌握基本概念重 点：传感器的动、静态特性难 点：传感器的动态特性第二章 电阻应变式传感器（5学时）1、 电阻应变式传感器金属应变片式传感器、压阻式传感器2、 热电阻常用热电阻、热电阻结构、热电阻测温线路3、 热敏电阻热敏电阻的结构与材料、基本参数、主要特性、热敏电阻器的应用基本要求：掌握电阻应变式传感器的工作原理，常用的热电阻及其热电阻结构，热敏电阻的结构与材料、基本参数、主要特性、热敏电阻器的应用，了解压阻传感器的基本工作原理重 点：应变式传感器的基本工作原理、热电阻及其热电阻结构，热敏电阻的结构与材料、基本参数、主要特性、热敏电阻器的应用难 点：应变式传感器的基本工作原理，压阻传感器的基本工作原理第三章 电容式传感器（5 学时）1. 电容式传感器的工作原理变面积型、变介质型、变极距型2. 电容式传感器测量电路等效电路、测量电路3. 电容式传感器的误差分析温度对结构尺寸的影响、电容电场的边缘效应、寄生与分布电容的影响4. 电容式传感器的应用电容式差压变送器、电容式测微仪、电容式液位计基本要求：掌握电容式传感器的分类、结构和工作原理、测量电路，电容式传感器的应用。重 点：电容式传感器的原理、各种测量电路和应用难 点：掌握几种测量电路，电容式传感器的误差分析和电容式传感器的应用第四章 电感式传感器（4学时）1. 自感式传感器气隙型电感传感器的工作原理和特性分析、螺管型传感器、电感线圈的等效电路、测量电路2. 互感式传感器（差动变压器）结构原理和等效电路、提高灵敏度的措施、误差因素分析、测量电路及其应用3. 电涡流式传感器结构和工作原理、等效电路、测量电路及其应用基本要求：掌握气隙型电感传感器的工作原理和电感线圈的等效电路、测量电路，互感式传感器的结构原理和等效电路，电涡流传感器的结构和工作原理、等效电路、测量电路及其应用，了解螺管型传感器、互感式传感器的变换特征、误差因素分析。重 点：气隙型电感传感器的工作原理和电感线圈的等效电路，互感式传感器的结构原理，电涡流传感器的结构和工作原理。难 点：自感式、互感式、电涡流式、传感器的原理和测量电路及其误差。第五章 数字式传感器（2学时）1. 码盘式传感器工作原理、码制和码盘、二进制码与循环码的转换、应用2. 光栅传感器光栅传感器的结构原理、莫尔条纹形成的原理和特点、光栅常用的电路、辨向原理、细分技术基本要求：掌握光栅传感器的结构原理，了解马盘式传感器的工作原理和莫尔条纹的原理特点，辨向原理和细分技术。重 点：光栅传感器的结构原理难 点：马盘式传感器工作原理、码制和马盘、二进制码与循环码的转换，莫尔条纹形成的原理和特点、光栅常用的电路、辨向原理、细分技术第六章 热电式传感器（4学时）1. 热电偶的工作原理热电效应，热电偶基本定律2. 常用热电偶及结构常用热电偶，热电偶结构3. 热电偶冷端温度补偿补偿导线法、冷端温度计算校正法、冰浴法、补偿电桥法4. 热电偶测温误差分析沿测温元件导热引起的误差、热惯性引起的误差、分度误差基本要求：掌握热电效应，热电偶基本定律，常用热电偶及结构，热电偶冷端温度补偿方法及热电偶测温误差分析重 点：热电效应，热电偶基本定律，常用热电偶及结构，热电偶冷端温度补偿方法难 点：热电偶冷端温度补偿方法及热电偶测温误差分析第七章 固态传感器（5学时）1. 磁敏传感器霍尔元件、霍尔系数和灵敏度、材料及结构特点、基本电路形式、电磁特性、误差分析及其补偿、应用2. 光敏传感器光电效应、光敏电阻、光电池、光电传感器的类型和应用3. 气体传感器接触燃烧式气体传感器、半导体气体传感器及气体传感器的应用4. 湿度传感器湿度表示方法、陶瓷湿度传感器、高分子湿度传感器及湿度传感器的测量电路基本要求：掌握霍尔效应、光电效应、光敏电阻、光电池的基本原理，了解几种气体传感器和湿度传感器的原理和应用重 点：霍尔效应、光电效应、光敏电阻、光电池的基本原理难 点：霍尔效应、光电效应、光电池的基本原理，几种气体传感器和湿度传感器的原理实验项目：实验一：电容式传感器的位移特性实验（2学时） 验证基本要求：电容式传感器的结构与测量原理，转换电路的实现，误差主要来源，测位移的实现原理与优点。重 点：实验二：直流激励时霍尔式传感器位移特性实验（2学时） 验证基本要求：霍尔元件特性与结构特点，调零方法。重 点：霍尔元件特性与结构特