传感器与检测技术

1、传感器与检测技术课程标准课程名称：传感器与检测技术适用专业：机电一体化专业教学模式：课堂教学总 学 时：48实践学时：0第一部分 前 言一、课程性质传感器是现代控制的基本工具，而检测技术则是控制过程获取信息的唯一手段。传感器与检测技术是一门多学科交叉的专业课程，重点介绍各种传感器的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的发展动向。二、课程设计理念传感器与检测技术课程的教学以高等职业教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，应知、应会”的原则，以拓展学生专

2、业知识覆盖面为重点。本课程注重培养学生的专业思维能力。重点通过对典型传感器产品的讲解，使学生对当前传感器产品现状有较为全面的了解，对传感与检测技术的发展趋势有一个明确的认识，为学生进入社会做前导；本课程应把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注重发展学生专业思维和专业应用能力，通过简单具体的实例深入浅出地讲解专业领域的知识。三、课程设计思路本课程遵循项目化教学宗旨，采用以点带面，讲解授课为主的教学方式。课程主要可以分为传感器技术基础、电阻式、压阻式、电容式、电感式、霍尔式、热电光电等几个部分，内容较丰富。课堂教学上，我们使用重点突破的方法，讲解一个或者两个典型的实例，让学生触类

3、旁通，举一反三，从而带动整个知识面的学习。我们应该让学生联系已学各门科目的知识点，达到温故知新的目的。由于涉及的已学课程较多，学生由于基础薄弱，前面课程的遗忘率不容忽视，所以在讲解的过程中，对一些重要的知识点，还要做一个较为详细的说明，从而可以加强学生的知识储备，为本课程的学习扫清障碍。传统的教学手段与现代教育技术手段灵活运用：板书、实物模型、多媒体课件等。尤其是在机械部分，考虑到学生的立体思维能力较为薄弱，多媒体和实物模型的使用能更好地帮助学生理解机构的工作原理。第二部分 课程目标一、课程目标教学目标和总体要求是让学生初步掌握检测技术的基本知识和应用，培养学生使用各类传感器的能力，使学生能够

4、进一步应用传感器解决工程测控系统中的具体问题。要求理解不同传感器的工作原理，常用的测量电路；能够对常用传感器的性能参数与主要技术指标进行校量与标定；掌握传感器的工程应用方法，并能正确处理检测数据；了解传感器技术发展前沿状况，培养学生科学素养，提高学生分析解决问题的能力。通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。二、职业能力目标（一）、知识目标1. 传感器的静态特性、动态特性与技术指标；2. 电阻传感器原理与应用；3. 电感传感器原理与应用；4. 电容传感器原理与应用；5

5、. 光电（光纤、光栅）传感器原理与应用；6. 磁电式传感器与霍尔传感器； 7. 压电式传感器原理与应用；8. 温度检测系统；9. 压力检测系统；10.液位测检系统；11.流量检测系统。（二）、能力目标1测量误差与数据处理；2. 应变电阻传感器的测量电路与电子秤的标定；3. 圆柱形电容位移测量传感器与数字式容栅千分尺的使用；4. 光电效应、光电器件及光电计数传感器的应用；5. 半导体光吸收型光纤温度传感器；6. 莫尔条纹及其特点，光栅的光学系统与辨向，数字式光栅传感器工程应用；7. 霍尔效应与霍尔元件，霍尔式转速传感器与霍尔开关的使用；8. 压电效应、压电传感器的结构和工作原理与测量电路，压电加

6、速度传感器使用；9. 气体传感器的使用与有害气体测量；10.湿度传感器的使用与湿度测量；11.温度传感器的使用与工程检测系统集成；12.压力传感器的使用与工程检测系统集成；13.液位传感器的使用与工程检测系统集成；14.流量传感器的使用与工程检测系统集成。（三）、素质目标在以实际操作过程为主的项目教学过程中，锻炼学生的团队合作能力、专业技术交流的表达能力；制定工作计划的方法能力；获取新知识、新技能的学习能力；解决实际问题的工作能力。通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。第三部分 课程内容设计一、课程项目设计项目名称子项目名称教学模式学时1. 传感器技术基础1.1 传感器概论

7、一体化教学41.2 传感器分类一体化教学1.3 传感器的特性及主要技术指标一体化教学2. 电阻式传感器2.1 电位器式传感器一体化教学62.2 应变式传感器一体化教学2.3 压阻式传感器一体化教学3. 电感式传感器3.1 自感式传感器一体化教学63.2 差分变压器式传感器 一体化教学3.3 电涡流式传感器一体化教学4. 电容式传感器4.1 电容式传感器的结构、工作原理和特性一体化教学64.2 测量电路一体化教学4.3 保持电容式传感器特性稳定的方法一体化教学5. 霍尔式传感器5.1 霍尔式传感器的工作原理一体化教学65.2 霍尔式传感器的基本测量电路一体化教学5.3 霍尔式传感器的误差与补偿一

8、体化教学6. 压电式传感器6.1 压电效应与压电材料一体化教学66.2 压电式传感器的工作原理一体化教学6.3 压电式传感器的等效电路与测量电路一体化教学6.4 压电式传感器的应用一体化教学7. 热电式传感器7.1 热电偶传感器一体化教学67.2 金属热电阻传感器一体化教学7.3 热敏电阻一体化教学8. 光电式传感器8.1 光电效应 一体化教学48.2 光电器件一体化教学8.3 红外线传感器一体化教学9. 光纤式传感器9.1 光纤传感器基础一体化教学49.2功能型光纤传感器一体化教学9.3 非功能型光纤传感器一体化教学9.4 光纤传感器的应用一体化教学总学时48二、项目内容及实施包括项目及子项

9、目名称、学时、学习目标、学习内容、教学方法和建议、工具与媒体、学生已有基础、教师所需执教能力要求。项目编号能力训练、项目名称知识内容及要求技能内容及要求训练方式手段及步骤项目一传感器技术基础传感器的静态特性、动态特性与技术指标； 传感器的分类。传感器的静态特性的标定。项目驱动法多媒体讲授法项目二电阻式传感器了解传感器的作用与工程应用；掌握电阻传感器原理与应用；了解电阻应变片的原理与主要技术参数；掌握测量电桥的四种型式与电压灵敏度；了解测量桥路的调零与非线性误差。1.电阻应变片的主要技术参数；2.弹性元件的分类与选择； 3.电阻应变片的选择与粘贴；4.测量电桥的电压灵敏度与调零；5.电桥测量电路

10、的制作要领；6.电子秤测量标定；7.汽车衡称重系统。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法动手操作法头脑风暴法提问引导巡回指导法项目三电感式传感器自感传感器与互感传感器；电感传感器的结构原理与分类；电感传感器的非线性误差与差动结构；螺线管差动变压器传感器原理与特性；差动交流测量电桥的电压灵敏度。1.电感传感器的主要技术特点；2.差动电感对非线性误差的改善；3.测量电桥的电压灵敏度与调零；4.电桥测量电路的制作要领；5.电感测微仪的使用。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法动手操作法头脑风暴法提问引导巡回指导法项目四电容式传感器电容式传感器的工作原理与结构；电容式传感器的灵敏度及非线性

11、；电容式传感器的等效电路；电容式传感器的测量电路；电容式传感器的应用。 1.电容式传感器的结构形式；2.圆柱形变面积电容位移传感器的灵敏度及非线性；3.电容式传感器的测量电路；4.电容式压力传感器的应用；5.电容式湿度传感器容栅位移千分尺的使用。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法动手操作法头脑风暴法提问引导巡回指导法项目五霍尔式传感器霍尔效应与霍尔元件； 霍尔元件的主要参数；霍尔元件的测量电路； 霍尔元件的温度误差与补偿方法；霍尔式微位移传感器工作原理。1.霍尔元件的主要参数；2.霍尔元件的测量电路； 3.霍尔元件的温度误差与补偿方法；4.霍尔式微位移传感器工作原理；5.霍尔高斯计（特

12、斯拉计）的使用；6.霍尔开关传感器构成的转速测量传感器。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法项目六压电式传感器压电效应与逆压电效应； 压电材料与压电元件；压电元件的等效电路。汽车发动机中的汽缸压力防爆震测量；压电式加速度传感器在汽车碰撞救生中的安装使用； 压电式动态力传感器在车床动态切削力测量中的应用；压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用。1.压电效应与逆压电效应； 2.压电元件的测量电路 ；3.压电式传感器不能用于静态测量的说明；4.压电式加速度传感器电荷放大器的整定。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法动手操作法头脑风暴法提问引导巡回指导法项目七热电式传感器温度测量与国际温

13、标； 温度传感器分类；热电偶温度传感器；热电偶的工作原理；热电偶按电极材料分类和按结构分类；热电偶的分度表与分度号。热电偶的补偿导线； 热电偶冷端温度的处理；热电阻温度传感器；热电阻的工作原理； 热电阻按电极材料分类和按结构分类；热电阻的分度表与分度号；1.热电偶温度传感器；2.热电偶按电极材料分类；3.热电偶按结构分类；4.热电偶的分度表与分度号查阅；5.热电偶补偿导线的使用； 6.热电偶冷端温度的处理；7.热电偶温度测量系统的组成与标定；8.热电阻温度传感器；9.热电阻按电极材料分类和按结构分类；10热电阻分度表与分度号；11.热电阻测温系统的标定；项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论

14、法动手操作法头脑风暴法提问引导巡回指导法项目八光电式传感器光电效应及光电元件；光电元件的测量电路； 透射、反射和光辐射型光电传感器（光源本身是被测物的应用实例）； 热释电传感器在人体检测、报警中的应用 ；吸收式光电式浊度计工作原理；1.光电效应及光电元件； 2.光电计数传感器的应用；3.红外线辐射温度计；4.吸收式烟雾报警器； 5.反射式烟雾报警器； 6.自动门光电传感器；7.光电式带材跑偏检测控制器；8.光幕及其应用；9.反射式光电式转速表的制作与调试。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法动手操作法头脑风暴法提问引导巡回指导法项目九光纤式传感器光纤传感器原理与应用；光栅传感器原理与应用

15、。1.半导体光吸收型光纤温度传感器；2.光纤转速传感器使用；莫尔条纹及其特点；3.光栅的光学系统与辨向、细分技术；4.数字式光栅传感器工程应用。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法动手操作法头脑风暴法提问引导第四部分 实施建议与教学改革一、教学评价与考核方式（一）、对学生的评价1.考核内容参看第三部分知识内容及要求。2.考核方法本课程的成绩评定由平时成绩（40%）和考试成绩（60%）两部分组成。平时成绩包括出勤、讨论课成绩和作业成绩3部分。每项具体评分标准如下：1出勤及讨论课成绩满分为20分，出勤成绩=出勤次数/统计次数×10，出勤次数由课前学生签名为依据，统计次数为学生出勤考

16、核总次数。讨论课成绩10分，由讨论课后提交的报告情况评分。 2作业成绩满分为20分，平时作业最终成绩=累计作业成绩/作业次数，每次作业成绩依据学生提交作业的正确情况评分，每次作业成绩按满分20分打分，雷同记0分，平时作业最终成绩为累计作业成绩的平均成绩。3试卷成绩满分为60分，试卷成绩依据学生考试试卷按照标准答案评分。（二）、对教师的评价按照学校相关规定进行。（三）、对课程体系的评价按照课程建设工作条例评价。二、教学建议1.本课程在教学活动中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，采用项目教学，提高学生的学习兴趣。2.本课程的教学关键是现场教学，“教”与“学”互动，教师示范，学生操作，学生提问，

17、教师解答、指导。3.在教学过程中，按照职业要求，创设工作情境，强化实际操作训练；要紧密结合职业技能证书的考核，在实操训练中，使学生掌握相关的传感器结构知识。4.在教学过程中，尽可能多的采用实物教学、多媒体教学、现场教学模式。5.尽量采用小班化教学，利于理论与实践一体化教学。6.教师应因材施教，着力培养学生对本课程的学习兴趣，从而提高学生的学习主动性和积极性。7.教师应具有双师型工作能力，具有与课程内容相关的机电设备维修能力，边操作、边演示、边讲解。三、评价建议1.改革考核手段和方法，加强实践环节的考核，可采用过程考核和结果考核相结合的考核方法。2.结合课堂提问、学生作业，平时测验、实验实训、及

18、考试情况，综合评定学生的成绩。3.应注重对学生动手能力和在实践中分析问题、解决问题能力的考核。对在学习和应用上有创新的学生应特别给予鼓励，综合评价学生的能力。 四、课程资源的开发与利用1.注重实训指导书和实训标准的开发和应用。2.常用课程资源的开发和利用。利用多媒体软件、电子教案、传感器实物以及示教台架等课程资源创设生动形象的教学情境，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。建议加强常用课程资源的开发，简历多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校多媒体资源的共享，以提高资源利用效率。3.积极开发和利用网络课程资源。从分利用网络信息资源，使教学媒体从单一媒体向多种媒体转变。4.创造一体化教学设备条件。具备进行多媒体教学和现场教学的专业教室；具备现代机电设备维修、检测级故障诊断所必需的实训设备和场所。5.产学合作开发实验实训课程资源。充分利用各维修企业的资源，进行校企合作，建立实训基地，满足学生的实训需求，在此过程中进行实训课程资源开发，同时为学生提供就业机会，开辟就业渠道。6.开放式实验实训中心的利用。最大程度地利用开放式实训基地，进行实验实训、现场教学，满足学生职业能力培养的需求。五、教材的编写与使用建议1