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《传感器原理及应用》课程教学大纲

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《传感器原理及应用》课程教学大纲

 

课程名称:传感器原理及应用

英文名称:Principle and Application of Sensing Device

课程类型:专业平台课

总学时及学分:64学时/4学分

适应对象:物联网工程

主要先修课程:电路分析基础

执行日期:2017年9月

一、 课程的性质与任务

性质:传感器原理及应用物联网工程专业一门专业必修课程。

任务:通过课堂讲授、研讨、案例分析和课后作业,让学生系统学习和了解传感器的工作原理、技术和应用,并能综合运用所学知识进行测试系统的应用设计。课程内容包含各类传感器的工作原理、结构、抓药参数、检测电路、典型应用及检测技术等。本课程的目标是要求学生掌握传感器及检测技术的基本知识。传感器的静态和动态特性。各种传感器的组成结构,工作原理,性能特点,测量电路。集成系统的接口技术,理解它们的工作过程,掌握它们在各种场合的应用

二、 课程的教学目标

本课程主要研究各类传感器的机理、结构、测量电路和应用方法,主要包括常用传感器、近代新型传感技术及信号调理电路等。本课程的目的和任务是使通过本课程的学习,掌握常用传感器的基本原理、应用基础,并初步具有检测、控制系统设计的能力。本课程在培养高级工程技术人才的全局中,具有提高学生对相关专业理论的认知能力、增强学生对专业技术工作适应能力和开发创新能力的作用。

   三、教学内容及其基本要求

模块一 绪论

教学内容

传感器现状和发展趋势,传感器的作用,传感器的定义组成和分类

教学基本要求

对传感器的基本知识进行了解

教学重点:

国家标准对传感器的定义内容

教学难点:

了解传感器的地位、作用以及传感器的发展方向

 

模块二 传感器与测量的基本知识

教学内容

传感器的静态特性和动态特性

教学基本要求

了解传感器的特性指标,传感器输入输出数据的线性关系,掌握分析动态特性和静态特性的方法

教学重点:

静态特性线性度、迟滞、重复性、灵敏度、稳定性等。动态特性参数幅频特性、相频特性。

教学难点:

传感器动态特性,瞬时响应特性

 

模块三 电阻应变式传感器

教学内容

电阻式传感器的基本原理,了解不同电阻式传感器的结构、性能、灵敏度差别,分别使用在哪些场合,如何通过电阻式传感器测量力、压力、位移、应变、加速度等非电量参数

教学基本要求

掌握电阻式传感器的工作原理,种类结构、转换电路与不同形式传感器的应用。要求正

确使用梁式力传感器

教学重点:

金属的电阻应变效应,金属应变片的主要特性;半导体材料的压阻效应。压力传感器的应用

教学难点:

转换电路,温度误差产生的原因及补偿

 

模块四 电感式传感器

教学内容

变磁阻式传感器,差动变压器式传感器,电涡流式传感器;掌握电感式传感器工作原理、输出特性、转换测量电路以及传感器的应用。转换电路中介绍差动整流电路,相敏检波电路;零点残余电压产生的原因和解决方法

教学基本要求

了解自感式传感器工作原理、转换电路与使用方法;掌握差动变压器式传感器的工作原理、转换电路,掌握电涡流式传感器的工作原理和实际应用方法。

教学重点:

自感式和互感式传感器如何测量振动、位移、压力等;相敏检波电路;电涡流传感器的应用

教学难点:

相敏检波电路工作原理

 

模块五 电容式传感器

教学内容

变间距型、变面积型、变介电常数型电容传感器的结构形式,工作原理;电容式传感器的转换电路以及电容传感器的等效电路分析。电容传感器的主要性能、特点、设计要求和应用举例。电容式集成传感器工作原理介绍。

教学基本要求

掌握电容式传感器的种类、结构形式、工作原理与转换电路,了解电容传感器的应用范围和使用方法

教学重点:

不同结构传感器适用的场合以及测量范围和精度。电容传感器转换电路:双T型电路、差动脉冲调宽电路

教学难点:

电容传感器等效电路分析

模块六 压电式传感器

教学内容

掌握压电式传感器工作原理,电荷放大器和电压放大器作用、特征。了解压电传感器的使用方法,压电加速度传感器的结构特点及性能。  要点:1.压电传感器不能测量静态物理量;2.压电式加速度传感器的高频响应特别好;3.压电传感器是典型的“双向传感器”。

教学基本要求

压电效应,压电材料,石英晶体和压电陶瓷的压电特性。压电元件的结构形式,压电式传感器测试系统等效电路和测量电路,电压放大器,电荷放大器。压电式传感器应用举例,压电加速度传感器。PVF2应用前景。

教学重点:

了解压电转换元件具有的自发电和可逆重要性;电荷放大器和电压放大器的电路形式和输出特性。

教学难点:

压电元件等效电路分析,转换电路阻抗变换,频率响应、频带宽度。

 

模块七 霍尔式传感器

教学内容

霍尔元件与霍尔效应,霍尔式传感器工作原理与特性,典型应用举例。

教学基本要求

掌握霍尔传感器工作原理和特性参数,了解集成霍尔元件和磁敏元件的特性,掌握其使用方法。  要点:霍尔元件可广泛用于精确定位、接近开关、导磁产品计数、转速测量。

教学重点:

霍尔效应,并如何用于微位移、压力、振动转速等非电量测量。

教学难点:

霍尔式传感器的霍尔效应,霍尔元件的温度误差及补偿方法。

四、 各项教学环节学时分配

《传感器原理及应用》课程教学大纲

五、 教学建议

在熟练掌握模拟电路和数字电路的基础上掌握各种传感器的工作原理,学会使用万用表等电子测量工具,在对智能传感器的使用上要配合好单片机的使用.同时掌握对单片机的编程使用方法.本课程是一门理论性很强的课程,因此在这门课程教学的内容安排、过程组织上要注重学生对概念原理的理解,授课过程中采用基于工作过程的自主学习任务驱动式教学理念,主张以学生自主学习为主,教师引导为辅的,以任务驱动为主要教学方法的教学模式,在这种教学模式下,学生的学习主动性得到最大程度的发挥,学生不但学会知识的理解,技能的应用,还学会了分析问题,处理问题的方法,大大地培养了学生的综合职业能力。

   六、考核评价方法及要求

考核方式:考试

总评成绩=平时成绩+期末考试成绩
  平时成绩占30%
  期末成绩占70%

七、 实验指导书与主要实验教学参考资源

教材:

贾海瀛:《传感器技术与应用》,清华大学出版社,2011

参考资料:

刘振廷:《传感器原理及应用》,西安电子科技大学出版社,2011年

王迪:《传感器电路制作与调试项目教程》,电子工业出版社,2011

                                 制定者:(王良、日期 2017年8月)

                                 审核者:(刘晓星、日期 2017年8月)  

                                 批准者:(张景、日期 2017年8月)  


2018-2019学年第一学期
第(教学周)

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