传感器技术与应用电子教案

《传感器技术与应用》课程教案学期：课程：授课教师：学院：授课班级课程类型专业课授课专业授课学时3章节第1章传感器技术概述教学目标（1）掌握传感器的规范定义。（2）掌握传感器常规的分类依据和类型。（3）了解传感器主要静态特性指标和动态特性指标的定义及其工程意义。（4）了解传感器技术的发展趋势。（5）能够模块化解析传感器的结构构成。（6）能够根据传感器的名称分析判断其命名依据，进而了解传感器的主要特性。（7）能够掌握传感器主要静态特性、动态特性指标的检测方法。（8）认识到传感器技术在人类正在进行的第四次工业革命中，在人工智能科技时代，在我们国家科技创新发展战略中的重要地位与作用。（9）认识到传感器技术对个人专业学习以及未来职业发展的意义。教学重点、难点（1）模块化解析传感器的结构构成；（2）根据传感器的名称分析判断其命名依据，进而了解传感器的主要特性；（3）传感器主要静态特性、动态特性指标的检测方法；（4）传感器标定与校准的基本方法。教学方法讲授法、讨论法、问题导向法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。作业布置第1章课后习题选做或为在线开放课程第1单元的测验和作业。授课班级课程类型专业课授课专业授课学时7章节第2章传感器测量系统数据处理教学目标（1）理解测量、计量基本概念。（2）理解计量的主要特点。（3）理解测量方法的分类依据及各类型的特点。（4）掌握测量误差的表示方法。（5）掌握误差分析、误差表示方法中重要的专业术语及重要参数。（6）掌握测量误差的类型划分及对应的特点。（7）掌握测量误差的合成与分配的概念。（8）理解测量与计量的关联性。（9）理解对传感器进行标定的科学技术意义和社会意义。（10）明确传感器的标定、校准、检定的意义与区别。（11）掌握不同测量误差表示方法的意义、关键参数的分析求解思路。（12）掌握不同类型测量误差的数据分析处理方法。（13）掌握测量误差合成与分配过程中数据分析处理思路。（14）深刻体会到专业课程学习需融会贯通、学以致用的必要性与重要性。教学重点、难点（1）传感器的标定、校准、检定的意义与区别。（2）不同测量误差表示方法的意义、关键参数的分析求解思路。（3）不同类型测量误差的数据分析处理方法。（4）测量误差合成与分配过程中数据分析处理思路教学方法讲授法、讨论法、问题导向法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。作业布置第2章课后习题选做或为在线开放课程第2单元的测验和作业。授课班级课程类型专业课授课专业授课学时4章节第3章热电式传感器教学目标（1）掌握温度传感器的类型划分。（2）掌握热电偶的结构构成、类型划分、工作原理、分度表构成，及其冷端补偿问题。（3）掌握金属热电阻的材料属性、类型划分、工作原理和分度表构成，及其测量接线方式。（4）掌握热敏电阻的类型划分、基本特性，及其应用特点。（5）掌握典型集成温度传感器的工作原理及其基本应用特性。（6）能够正确使用热电偶和金属热电阻的分度表，处理温度传感器测量数据。（7）能够根据实际工程测温需要，选择合适类型温度传感器，并且能够正确的掌握其电路应用特性。（8）深刻认识到对温度的测量，在现代科技发展与人们生产、生活、工作领域中的重要意义。教学重点、难点（1）正确使用热电偶和金属热电阻的分度表，处理温度传感器测量数据。（2）根据实际工程测温需要，选择合适类型温度传感器，并且能够正确的掌握其电路应用特性。教学方法讲授法、讨论法、问题导向法、演示法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法、演示法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。作业布置第3章课后习题选做或为在线开放课程第3单元的测验和作业。授课班级课程类型专业课授课专业授课学时5章节第4章电阻式传感器教学目标（1）掌握电阻应变式传感器的材料构成、类型划分与工作原理。（2）掌握电阻式传感器典型的直流电桥测量转换电路的结构构成特点。（3）掌握三种结构直流电桥的工作原理及其特性分析方法。（4）掌握压阻式传感器的材料构成、类型划分与工作原理。（5）能够根据实际工程测量需要，合理选择电桥结构。（6）准确理解应变效应与压阻效应的区别。（7）深刻认识到电阻式传感器在人们实际生产、生活、科学领域中应用的广泛性与重要性。教学重点、难点（1）三种结构直流电桥的工作原理及其特性分析方法。（2）应变效应与压阻效应的区别。教学方法讲授法、讨论法、问题导向法、演示法、实验法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法、演示法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。（4）对此单元知识设置实验，对直流电桥测量转换电路进行特性对比验证。作业布置第4章课后习题选做或为在线开放课程第4单元的测验和作业。授课班级课程类型专业课授课专业授课学时5章节第5章电容式传感器教学目标（1）掌握常见类型电容式传感器的工作原理。（2）掌握电容式传感器常用测量转换电路的结构构成与工作原理。（3）了解电容式传感器的典型应用案例。（4）掌握常见类型电容式传感器的工作特性。（5）能够根据实际工程需要选择合适类型的电容式传感器。（6）能够根据实际工程需要选择合适类型的测量转换电路。（7）能够结合实际工程案例对电容式传感器进行特性分析。（8）能够深刻认识到电容式传感器在实际生产、生活、科研领域中应用的广泛性与重要性。教学重点、难点（1）常见类型电容式传感器的工作原理。（2）电容式传感器常用测量转换电路的结构构成与工作原理。教学方法讲授法、讨论法、问题导向法、演示法、实验法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法、演示法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。（4）对此单元知识设置实验，对电容式传感器测量位移特性进行验证。作业布置第5章课后习题选做或为在线开放课程第5单元的测验和作业。授课班级课程类型专业课授课专业授课学时6章节第6章电感式传感器教学目标（1）掌握电感式传感器的类型划分。（2）掌握自感式电感传感器的工作原理。（3）掌握电涡流效应工作原理。（4）掌握集肤效应产生的原理及其特性。（5）掌握电涡流传感器的类型划分与工作原理。（6）掌握互感式电感传感器的类型及其工作原理。（7）能够根据实际工程需要选择合适类型的电感式传感器。（8）能根据实际的应用场景选择高频反射式或低频透射式电涡流传感器。（9）深刻认识到电感式传感器在计量技术、工业生产和科学研究领域的重要价值与意义。教学重点、难点（1）自感式电感传感器的工作原理。（2）电涡流效应工作原理。（3）集肤效应产生的原理及其特性。教学方法讲授法、讨论法、问题导向法、演示法、实验法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法、演示法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。（4）对此单元知识设置实验，对电涡流传感器的位移测量特性进行验证。作业布置第6章课后习题选做或为在线开放课程第6单元的测验和作业。授课班级课程类型专业课授课专业授课学时4章节第7章压电式传感器教学目标（1）掌握压电材料类型划分。（2）掌握正压电效应、逆压电效应工作特性。（3）掌握正压电效应对应的压电式传感器的两种等效电路。（4）掌握超声波的定义与物理性质。（5）掌握超声波式传感器的类型划分与检测方式。（6）掌握超声波传感器的结构构成。（7）能够结合实际工程需求，选择合适类型的压电式传感器并能够正确应用。（8）能够正确分析实际工程应用案例中的压电式传感器的作用与特性。（9）正确理解压电式传感器与超声波式传感器之间的关联性与差异性。（10）深刻认识到压电式传感器、超声波传感器在工业生产、医疗、军事、航空航天等重要领域的应用价值，及其广阔的研发、应用前景。教学重点、难点（1）正压电效应、逆压电效应工作特性。（2）能够结合实际工程需求，选择合适类型的压电式传感器并能够正确应用。教学方法讲授法、讨论法、问题导向法、演示法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法、演示法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。作业布置第7章课后习题选做或为在线开放课程第7单元的测验和作业。授课班级课程类型专业课授课专业授课学时8章节第8章光电式传感器教学目标（1）掌握光电式传感器的一般构成。（2）掌握内光电效应（光电导效应、光生伏特效应）、外光电效应的定义。（3）掌握光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电管、光电倍增管和光电池等光电器件的光电效应。（4）掌握光纤的结构构成、主要参数和类型划分，以及光的全反射原理。（5）掌握光纤传感器的结构构成、类型划分和工作原理。（6）掌握光电式编码器的类型划分。（7）掌握增量式和绝对式光电编码器的结构构成、工作原理和工作特性。（8）掌握光栅的类型划分。（9）掌握计量光栅传感器的结构构成和工作原理。（10）掌握莫尔条纹的形成机理和线位移检测原理。（11）结合实际工程需要，选择合适类型的光电器件、光纤传感器、光电式编码器和计量光栅传感器，并能够正确应用。（12）理解增量式光电编码器与绝对式光电编码器的特性差异。（13）深刻的认识到光电式传感器在国家现代工业生产领域、科技研发领域发挥的重要作用和广阔的应用前景。教学重点、难点（1）光的全反射原理。（2）莫尔条纹的形成机理。（3）增量式光电编码器与绝对式光电编码器的特性差异。教学方法讲授法、讨论法、问题导向法、演示法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法、演示法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。作业布置第8章课后习题选做或为在线开放课程第8单元的测验和作业。授课班级课程类型专业课授课专业授课学时6章节第9章磁敏式传感器教学目标（1）掌握霍尔效应及其类型划分。（2）理解霍尔传感器的灵敏度和霍尔系数的定义及其意义。（3）掌握开关型、线性型霍尔传感器的输出特性。（4）掌握霍尔传感器的不等位电势的定义及其补偿方法。（5）掌握磁阻效应及其类型划分。（6）掌握磁敏电阻传感器B-R特性。（7）能够准确理解霍尔效应与磁阻效应之间的联系与区别。（8）能够正确选择和应用霍尔传感器和磁敏电阻传感器。（9）能够全面深刻的认识到磁敏式传感器在生产制造、科学研究、军事应用，以及人们日常生活中发挥的重要作用和广阔的应用前景。教学重点、难点（1）开关型、线性型霍尔传感器的输出特性。（2）霍尔效应与磁阻效应之间的联系与区别。教学方法讲授法、讨论法、问题导向法、演示法、实验法教学过程及组织1.线上线下混合式教学组织模式：（1）课前：学生登录中国大学MOOC平台的在线开放课程自学教师提前指定的教学视频。（2）课中：教师引导学生对教学视频的基本知识点进行复习回顾；对重要的知识点或者是知识难点，教师通过讨论法、问题导向法引导学生进行深化理解，并根据学生掌握情况，对知识点进行纵向深化和横向拓展。（3）教师对下次课即将学习的知识要点进行引导性介绍，帮助学生把握核心重点问题，为课后自学做好准备。2.以教师讲授为主的教学组织模式：（1）课堂以教师通过讲授法、问题导向法、演示法等教学方法帮助学生掌握知识点。（2）学生对重、难点知识点，在课后可以通过教材二维码扫描，借助微课视频进行课后的复习巩固。（3）学生也可以登录中国大学MOOC平台的在线开放课程，借助线上丰富的数字资源进行知识的拓展与深化。（4）对此单元知识设置实验，对霍尔传感器测量位移的特性进行验证。作业布置第9章课后