《传感器原理及其应用》教学大纲

1、传感器原理及其应用Principles and Applications of Sensor一、课程基本情况课程类别：（专业任选课）课程学分： 2学分课程总学时： 34 学时，其中讲课：26 学时，实验： 8 学时 课程性质：（选修）开课学期：第7学期先修课程： 大学数学、大学物理、模拟电子线路、数字逻辑电路、数字信号处理等适用专业：电子信息工程、电子科学与技术、通信工程等相关专业本科生教 材：自编讲义。开课单位：电子与信息工程学院电子信息工程系二、课程性质、教学目标和任务该课程是电子与信息工程、测控技术及仪器、电气自动化类专业的主干课程之一。其主要目标：使学生掌握某些传感器的传感机理、结构、

2、测量电路和应用方法，并了解某些新型传感器的基本知识以及现代传感器的发展途径和方向。其任务是结合学校的行业背景和学科特色，通过对现代新型的自动气象站所使用的传感器及其构成的自动气象站系统的介绍，使学生掌握传感器及系统的分析方法和相关信号处理方法，具备一定的传感器技术应用的基础知识和基本技能。同时，结合自动气象站实际检测应用，培养和锻炼学生实施非电测量和控制系统的实际能力。课程的主要内容包括：传感器及自动检测系统、误差理论和数据处理、传感器的动静态特性、不确定度的概念及评定、温湿度传感器、风速风向传感器、超声传感器、压力传感器、辐射传感器、新型自动气象站系统构成、阵列成像传感器、现代传感器的发展方

3、向等。重点是传感器及检测系统的概念、误差理论及分析、传感器特性、不确定度的评定、各类传感器的理论模型和检测电路及信号处理技术、现代检测系统的构成与设计开发、MEMS系统及传感器发展方向。课程内容的深度为中等偏上，满足培养高质量本科生要求。三、教学内容和要求1、传感器、检测技术以及测量评定与数据处理（8学时）（1）了解传感器与检测系统基本概念、构成、作用和发展。（2）理解传感器的静态特性和动态特性及其基本规律；理解各种测量误差的基本概念、表示方法及消除方法，理解精密度、准确度、精确度的定义及其关系；理解误差的传递、误差合成与分配；理解不确定度及其标准不确定度的评定。（3）掌握测量误差消除基本方法

4、和测量数据处理的基本方法；掌握在检测装置或检测系统设计中误差分配与合成的基本方法；掌握标准不确定度的评定。重点：传感器的动静态特性、误差的表示和消除、误差的传递及合成与分配、不确定度及其评定。难点：传感器的动态特性、误差的合成与分配、A或B类不确定度的评定。课时分配：传感器与检测系统的基本内容 2学时 误差的分类、表示与消除 2学时 传感器的特性、误差的分配与合成 2学时 测量数据处理以及不确定度评定 2学时2、各种传感器及其检测电路（10学时）（1）理解并掌握温湿度、风速风向、雨量、气压、蒸发量、辐射等各种测量用传感器的原理、检测电路构成。（2）掌握各种传感器及其检测电路的补偿方法、误差消除

5、方法。（3）了解相同要素的其他传感器的原理、检测电路以及测量结果的补偿和误差消除方法。重点：各种传感器原理、检测电路以及误差的补偿、消除方法。难点：部分传感器的检测电路、误差的补偿方法。课时分配：温度传感器原理及其检测电路和电路补偿 2学时湿度传感器原理及其检测电路和电路补偿 2学时传统和超声风速风向传感器及其检测电路 2学时机械式雨量、重力式和超声雨量（蒸发量）传感器及检测电路 2学时 辐射式传感器原理及检测电路 2学时3、阵列 (超声、雷达)传感器成像原理及其关键技术 （2学时）（1）了解超声、雷达阵列天线的结构、成像的工作原理；了解阵列传感器成像的优点和缺点，了解阵列传感器成像中存在的问

6、题。（2）了解阵列传感器成像中的发射信号和相关处理技术。（3）理解并掌握相控阵成像技术、稀疏阵列成像技术基本原理。重点：阵列传感器成像的基本原理、发射波形、波束形成原理。难点：常用波束形成原理。课时分配：阵列 (超声、雷达)传感器成像原理及其关键技术 2学时4、自动气象站系统结构和工作原理 （2学时）（1）了解自动气象站的系统结构和常配备的传感器；（2）理解自动气象站系统工作的基本原理；（3）掌握传感器及其检测系统的构成基本要素及系统设计方法；重点：自动气象站的系统结构、常用传感器及其系统工作基本原理； 传感器及其检测系统的构成要素及系统设计难点：传感器及其检测系统的构成要素及系统设计课时分配：自动气象站系统结构和工作原理 2学时5、现代传感器发展趋势 （2学时）（1）了解传感器发展的几个方面：新物理原理、新材料、新工艺、新信号处理方法、微机电系统（微型化、低功耗、多功能、智能化等方面）（2）理解解微机电系统（MEMS）的概念和基本构成。重点：传感器发展方向、MEMS系统的概念及其基本构成。难点：MEMS系统的基本构成。课时分配：现代传感器发展趋势 2学时四、课程考核（1）作业等：作业：3 次，课程论文： 1 篇；（2）考核方式：（闭卷考试）（3）总评成绩计算方式：（平时成绩20%、实验成绩20%、期末考试成绩60%）五、参考书目1）